數(shù)控刀具是機(jī)械制造中用于切削加工的工具,又稱切削工具。廣義的切削工具既包括刀具,還包括磨具;同時“數(shù)控刀具”除切削用的刀片外,還包括刀桿和刀柄等附件!
刀具是機(jī)械制造中用于切削加工的工具,又稱切削工具。 絕大多數(shù)的刀具是機(jī)用的,但也有手用的。由于機(jī)械制造中使用的刀具基本上都用于切削金屬材料,所以“刀具”一詞一般就理解為金屬切削刀具。切削木材用的刀具則稱為木工刀具。還有特別應(yīng)用的一類刀具,用于地質(zhì)勘探、打井、礦山鉆探,稱為礦山刀具
刀具的發(fā)展在人類進(jìn)步的歷史上占有重要的地位。中國早在公元前28~前20世紀(jì),就已出現(xiàn)黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質(zhì)刀具。戰(zhàn)國后期(公元世紀(jì)),由于掌握了滲碳技術(shù),制成了銅質(zhì)刀具。當(dāng)時的鉆頭和鋸,與現(xiàn)代的扁鉆和鋸已有些相似之處。然而,刀具的快速發(fā)展是在18世紀(jì)后期,伴隨蒸汽機(jī)等機(jī)器的發(fā)展而來的。1783年,法國的勒內(nèi)制出銑刀。1792年,英國的莫茲利制出絲錐和板牙。有關(guān)麻花鉆的發(fā)明早的文獻(xiàn)記載是在1822年,但直到1864年才作為商品生產(chǎn)。那時的刀具是用整體高碳工具鋼制造的,許用的切削速度約為5米/分。1868年,英國的穆舍特制成含鎢的合金工具鋼。1898年,美國的泰勒和.懷特發(fā)明高速工具鋼。1923年,德國的施勒特爾發(fā)明硬質(zhì)合金。在采用合金工具鋼時,刀具的切削速度提高到約8米/分,采用高速鋼時,又提高兩倍以上,到采用硬質(zhì)合金時,又比用高速鋼提高兩倍以上,切削加工出的的工件表面質(zhì)量和尺寸精度也大大提高。由于高速鋼和硬質(zhì)合金的價格比較昂貴,刀具出現(xiàn)焊接和機(jī)械夾固式結(jié)構(gòu)。1949~1950年間,美國開始在車刀上采用可轉(zhuǎn)位刀片,不久即應(yīng)用在銑刀和其他刀具上。1938年,德國德古薩公司取得關(guān)于陶瓷刀具的專利。1972年,美國通用電氣公司生產(chǎn)了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀片。這些非金屬刀具材料可使刀具以更高的速度切削。1969年,瑞典山特維克鋼廠取得用化學(xué)氣相沉積法,生產(chǎn)碳化鈦涂層硬質(zhì)合金刀片的專利。1972年,美國的邦沙和拉古蘭發(fā)展了物理氣相沉積法,在硬質(zhì)合金或高速鋼刀具表面涂覆碳化鈦或氮化鈦硬質(zhì)層。表面涂層方法把基體材料的高強(qiáng)度和韌性,與表層的高硬度和耐磨性結(jié)合起來,從而使這種復(fù)合材料具有更好的切削性能
根據(jù)制造業(yè)發(fā)展的需要,多功能復(fù)合刀具、高速刀具將成為刀具發(fā)展的主流。面對日益增多的難加工材料,刀具行業(yè)改進(jìn)刀具材料、研發(fā)新的刀具材料和更合理的刀具結(jié)構(gòu)。硬質(zhì)合金材料及涂層應(yīng)用增多。細(xì)顆粒、超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金材料是發(fā)展方向;納米涂層、梯度結(jié)構(gòu)涂層及全新結(jié)構(gòu)、材料的涂層將大幅度提高刀具使用性能;物理涂層(PVD)的應(yīng)用繼續(xù)增多。新型刀具材料應(yīng)用增多。陶瓷、金屬陶瓷、氮化硅陶瓷、PCBN、PCD等刀具材料的韌性進(jìn)一步增強(qiáng),應(yīng)用場合日趨增多。切削技術(shù)快速發(fā)展。高速切削、硬切削、干切削繼續(xù)快速發(fā)展,應(yīng)用范圍在迅速擴(kuò)大。
金剛石涂層刀具的硬度高、耐磨性好、摩擦系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)階段金剛石涂層是石墨加工刀具的選擇,也能體現(xiàn)石墨刀具的使用性能;金剛石涂層的硬質(zhì)合金刀具的優(yōu)點(diǎn)是綜合了天然金剛石的硬度和硬質(zhì)合金的強(qiáng)度及斷裂韌性;但是在國內(nèi)金剛石涂層技術(shù)還處于起步階段,還有成本的投入都是很大的,所以金剛石涂層暫時不會有太大發(fā)展。不過我們可以在普通刀具的基礎(chǔ)上,優(yōu)化刀具的角度,選材等方面和改善普通涂層的結(jié)構(gòu),在某種程度上是可以在石墨加工當(dāng)中應(yīng)用的。金剛石涂層刀具和普通涂層刀具的幾何角度有本質(zhì)的區(qū)別,所以在設(shè)計金剛石涂層刀具時,由于石墨加工的特殊性,其幾何角度可適當(dāng)放大,容削槽也變大,也不會降低其刀具鋒口的耐磨性;對于普通的TiAlN涂層,雖然比無涂層的刀具其耐磨有顯著的提高,但比起金剛石涂層來說,在加工石墨時它的幾何角度應(yīng)適當(dāng)放小,以增加其耐磨性。刀具表面處理技術(shù)又有了新發(fā)展,移動菠菜發(fā)布的國外新消息:利用固態(tài)的納米結(jié)構(gòu)硼原子團(tuán)對刀具表面進(jìn)行改性處理,可較大幅度提高刀具壽命。對金剛石涂層來說,世界上眾多的涂層公司均投入大量的人力和物力來研究開發(fā)相關(guān)涂層技術(shù),但是為止,國外成熟而又經(jīng)濟(jì)的涂層公司僅于歐洲;PARA作為一款的石墨加工刀具,同樣采用世界的涂層技術(shù)對刀具進(jìn)行表面處理,以確保加工壽命的同時,刀具的經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
1、刃口磨損。改進(jìn)辦法:提高進(jìn)給量;降低切削速度;使用更耐磨的刀片材質(zhì);使用涂層刀片。2、崩碎。改進(jìn)辦法:使用韌性更好的材質(zhì);使用刃口強(qiáng)化的刀片;檢查工藝系統(tǒng)的剛性;加大主偏角。3、熱變形。改進(jìn)辦法:降低切削速度;減少進(jìn)給;減少切深;使用更具熱硬性的材質(zhì)。4、切深處破損。改進(jìn)辦法:改變主偏角;刃口強(qiáng)化;更換刀片材質(zhì)。5、熱裂紋。改進(jìn)辦法:正確使用冷卻液;降低切削速度;減少進(jìn)給;使用涂層刀片。6、積屑。改進(jìn)辦法:提高切削速度;提高進(jìn)給;使用涂層刀片或金屬陶瓷刀片;使用冷卻液;使刃口更鋒利。7、月牙洼磨損。改進(jìn)辦法:降低切削速度;降低進(jìn)給;使用涂層刀片或金屬陶瓷刀片;使用冷卻液。8、斷裂。改進(jìn)辦法:使用韌性更好的材質(zhì)或槽型;減少進(jìn)給;減少切深;檢查工藝系統(tǒng)的剛性。注意:通常當(dāng)后刀面磨損達(dá)0.7毫米時,應(yīng)更換刀片刃口;精加工時大磨損量為0.04毫米。