浅析刀具切削技术发展

【编者按】切削技术的发展必定要和机床、工具紧密的结合起来，国外先进发达国家也是走这样的发展道路。在各种硬脆材料加工方法中，切割加工占有重要地位。本文为大家深刻浅析刀具切削技术发展的过程。

切削技术的发展必定要和机床、工具紧密的结合起来，国外先进发达国家也是走这样的发展道路。在各种硬脆材料加工方法中，切割加工占有重要地位。例如，在建筑装饰板材和岩石材质精密零部件的加工中，锯切加工是机械加工的第一道工序，锯切加工成本占整个加工成本的 50%以上。目前，石材等硬脆材料的切割加工主要采用各种金刚石切割工具。由于金刚石是自然界已知的最硬物质，其优异性能决定其在石材等硬脆材料切割加工领域具有广阔的发展前景。

应用金刚石工具锯切硬脆材料的加工方式主要有：圆锯片切割、金刚石带锯切割、金刚石框架锯切割、金刚石串珠锯切割等。尽管每种方法各有其不同特点和应用范围，但其切割机理和金刚石磨损机理都大致相同。由于岩石切割是金刚石切割工具最主要的用途，因此，深入研究石材锯切机理和金刚石切割工具的磨损机理对于金刚石切割工具的合理制造与正确使用具有重要意义。长期以来，国内外专家学者对金刚石工具锯切花岗岩的加工机理、金刚石工具的磨损机理以及锯切加工过程中的锯切力作了大量试验和研究，取得了令人瞩目的成果，对岩石锯切加工以及金刚石工具的研究开发起到了积极的理论指导作用。

金刚石磨料通常通过烧结或电镀的方式制成切割工具。金刚石工具的切割过程类似于磨削加工，但由于受材质影响，岩石、陶瓷等硬脆材料的加工机理与金属加工机理不同，且加工过程更为复杂。由于金刚石切割工具最早应用于石材切割，因此对金刚石切割石材的机理研究较多。国内外学者对金刚石工具锯切花岗岩的加工机理进行了长期研究：从早期应用岩石在压头侵入下的断裂理论、单颗粒金刚石划伤表面形貌观察法逐渐发展到综合应用偏光显微镜和扫描电镜观察岩石加工表面形貌以及裂纹的产生和扩展规律、用声发射信号评价岩石的切削状态等。但由于岩石等硬脆材料的切割状态及切割过程非常复杂，因此对其切割机理的研究至今尚未形成统一的认识。

与磨削加工的研究类似，人们首先研究了切割加工时单颗金刚石颗粒与石材之间的作用机理。早期的试验研究表明：单颗粒金刚石在不同条件下切削花岗岩时，岩石的破坏方式主要以脆性崩碎为主；同时，根据不同的矿物成分，岩石中仍有塑性变形产生。众所周知，在现代金属切削加工中，刀具成本在整个的制造成本中只占有部分比例，但是综合加工成本却占有至关重要的部分。因此，除了控制刀具自身费用以外，更好的合理使用刀具、充分提高生产效率、缩短加工时间、通过降低加工成本从而最终降低成本。

刀具的跳动要求控制。随着高速铣削的深入使用，刀具的圆周、端面、园弧处的跳动都希望控制在0.005mm内。因为我们都知道，刀具在实际使用的时候，其跳动会因为装夹系统的精度问题以及机床自身主轴的跳动而改变，通常是会加大。因此在cnc刀具磨床上可以轻易地将跳动控制在要求的范围内。跳动被保证了，在配合上刀具几何参数的调整，那么在任何场合都可以被合理使用。例如：加工冶金行业的有色金属时，就可以采用大前角的方式，使得切削更轻快，在加工铸铁等硬金属时采用副前角的方式。刀具稳定性提高了，那么切削速度和进给量同样可以加以提升，用户再也不用因为加工时产生了振动而一味的降低转速和进给量了，其生产效率同样可以大幅得到提高。

刀具的几何形状要求。随着现代化机械加工的要求不断提高，人们越来越多的采用复合刀具来取代以往的多步骤加工，为了提高加工效率，对复杂零件的加工要求在一次装夹中进行多工序的集中加工，并逐渐淡化传统的铣、钻、铰、扩等不同切削工艺的界限，是当前提高加工效率的最有限途径。为此人们要求刀具可以完成产品的多道工序加工，减少换刀次数，节省了换刀的时间，也大大节省了刀具的库存量，随之而来的是管理成本的降低。

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