机械刀具的加工工艺特点

　　【编者按】现代高效刀具如何适应迅速发展的当今世界，使用户尽可能达到效率最高化、赢利最大化、质量最优化，需要不断在关键技术上进行改进及创新。调查显示，刀具材料、刀具涂层、刀具结构是进行高效刀具关键技术开发中关注的主要内容。

　　1 高效刀具关键技术

　　 现代高效刀具如何适应迅速发展的当今世界， 使用户尽可能达到效率最高化、 赢利最大化、 质量最优化， 需要不断在关键技术上进行改进及创新。调查显示， 刀具材料、 刀具涂层、刀具结构是进行高效刀具关键技术开发中关注的主要内容。（参阅各种刀具的加工硬度和特点 ）

　　 1.1 刀具材料的决定性作用

　　 调查结果表明，刀具材料是刀具研究开发与应用的基础，刀具材料的发展对刀具切削性能的提高起着决定性影响。广泛应用的刀具材料包括高速钢、硬质合金、超硬刀具材料 （包括陶瓷、立方氮化硼、聚金刚石等）。而随着制造业的不断发展，硬质合金正在取代高速钢成为主要的刀具材料，超硬刀具材料的使用比重也在大幅增加。硬质合金通用加工铣刀 ，可适用的加工温度由普通刀具的 800℃提高到了现有的1100℃, 从而提高了加工效率和刀具寿命，刀具的性价比得到了较大的提升。另一方面，随着干切削、硬切削的发展，国外各公司都推出了陶瓷及超硬刀具材料的新牌号。

　　 1.2 刀具涂层不容小视

　　 刀具涂层技术对刀具性能的改善和切削加工技术的进步也起着非常重要的作用。在调查中，记者了解到近几年来 PVD 正处于高速发展阶段，针对不同的切削加工应用条件，可对薄膜成分、结构进行选择，通过恰当的工艺手段，获取满意的切削效果，显示出对提高刀具性能的巨大潜力和独特优势。与此同时，为了提高加工铝合金等非铁金属和非金属材料的效率，金刚石涂层得到进一步的应用，产品覆盖了可转位刀具和整体硬质合金刀具。

　　 1.3 刀具结构创新速度加快

　　  刀具结构的创新体现在刀具结构的优化、切削负荷的合理分布、三维断屑槽形开发以及带前角的螺旋形刀刃铣削刀片的问世和小规格浅孔钻的开发等方面，出现了各种新型可转位刀片结构，如用于车削的高效刮光刀片、形状复杂的带前角铣刀刀片、球头立铣刀刀片等。刀具结构优化、几何参数更趋合理才能使刀具性能得到改善和提高，各种新型可转位刀具不仅在车削、铣削、钻削领域的应用有新的突破，而且扩大到拉削和齿轮加工等复杂形面的加工领域。

　　  2.五金齿轮刀具技术的发展

　　  据悉， 五金工具， 日用五金的一种分类，虽小却用途广泛。关注刀具技术发展的人会面对一个有趣的现象，即刀具技术的发展已明显地不再局限于以提高刀具应用的经济性和效率为目的而去持续改善产品的性能。人们获得了另一种印象：刀具作为一个工艺因素，正逐渐从仅仅是一种工具的角色中摆脱出来。

　　  长期以来，人们把刀具看作是为实现加工过程而选用的一个机床部件，刀具潜力的发挥通常因机床的能力而受到限制。与此不同，如今的观点是：根据刀具的性质，刀具可以扩展机床的功能。

　　  发生这种变化的原因是刀具制造业的角色转变，如今，刀具制造商有一种创新的自我意识，即不再只是供应所需的刀具，而是对复杂的加工问题给出可用的解决方案。因此，刀具制造商要用创新的刀具概念来满足用户在改进质量、提高效率、降低成本方面对刀具的需求。

　　  2.1 制造商与用户的密切配合

　　 刀具创新开发的前提是刀具制造商、机床制造商与用户的合作，没有这样的协作，制造技术和材料开发领域的发展就难以奏效。。

　　 新刀具对机床的好处通过开发新的齿轮刀具，不仅可以减少加工链中的机床，而且对机床的设计也带来了新的要求。

　　 采用内冷却的滚刀和成形铣刀在加工齿轮时，冷却介质（乳化液、油或空气 ）可通过刀具内部的冷却液通道到达切削区，对刀具和工件产生最佳冷却效果，同时还可以显著降低机床传动系统中轴承的温升。

　　 此外，如研究工作所指出的那样，在进行干切削时，内冷却气流可以减轻切屑乱飞和避免切屑被重切，从而去除不利于后序加工和使刀具耐用度降低的因素，减少切屑在后刀面的刮擦，保证齿轮的表面质量。

　　 2.3 将三个工序综合为一个铣削工序

　　 遵循以上新的自我定位，在这个领域里新刀具的开发会影响到加工工序的改变。

　　 该方法还可获得更好的加工质量，因为在这台机床上，滚齿加工能够实现轴向－对角线方向进刀以及应用 "Twist- Free- Hob" 技术，使滚切时出现的工件齿廓变形可以得到补偿， 在工件淬硬后， 不必再对齿轮进行后序加工即可进入装配。这样加工出来的齿轮在运转时噪声小且没有功率损失。

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