浅析数控车削刀具的发展
时间：2020-12-13 08:04:52 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
(开封市高级技工学校，河南 开封 475000)
摘 要：文章通过对数控车削刀具在刀具材料、涂层技术 、复合刀具等方面发展的分析，总结了数控车削刀具的发展趋势。
关键词：数控车削；
刀具材料；
涂层
中图分类号：TG51 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2009)14—0099—01
随着新兴的制造技术——数字化制造技术的出现，数控加 工技术得到了广泛的应用，同时以制造业为主要服务对象的刀具制造及应用技术也得到迅速 发展。大量高速、高效、柔性、复合、环保的数控加工刀具及应用新技术不断涌现，使传统 的切削加工技术发生了根本的变化。如今，硬切削、干式切削、高速高效加工已成为现代切 削技术的重要标志，并带动着切削加工技术水平的全面提高，已成为数控加工的关键技术。
1 数控车削刀具材料的发展状况
刀具材料发展的主要特点表现在以下两个方面，一方面硬质合金取代高速钢成为主要的刀具 材料；
另一方面超硬刀具材料使用比重大幅增加。
1.1 硬质合金新牌号的开发越来越具有很强的针对性
随着技术的发展，新材料的品种也越 来越多，各种材料的加工性能也是各有千秋，针对于现代加工分工越来越细，刀具的使用也 越来越有针对性，各个刀具公司也开发出相应的刀具。例如美国Kennametal公司仅针对不同 被加工材料的车削加工牌号就有：加工钢材的KC9110、加工不锈钢的KC9225、加工铸铁的KY 1310、加工耐热合金的KC5410、加工淬硬材料的KC5510、加工非铁材料的KY1615，新牌号比 原牌号平均可提高切削效率15%～20%。
同时在新牌号的开发中重视基体和涂层的优化组合。对于适合高速加工的牌号，其基体应有 较高抗塑性变形的能力和富钴的表层及抗月牙磨损的涂层；
对于适合断续切削的牌号，基体 和涂层都要有较好的韧性。例如Sandvik公司车削铸铁的专用牌号GC3205、GC3210、GC3215 为CVD涂层硬质合金，分别用于灰铸铁的高速加工、球墨铸铁的高速加工、各种铸铁的中低 速的断续切削加工，这3种牌号分别采用不同的硬质合金基体和不同厚度的Al2O3、MT- TiCN涂层。
1.2 超硬刀具材料在生产上大多采用人造聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼 (PCBN)，以及它们的复合材料
随着干切削、硬切削的发展，近年来，国外各公司都推出了陶瓷及超硬刀具材料的新牌号。
例如Sandvik公司的CT5005无镍金属陶瓷车刀片，是用于超精加工的新牌号，适用于高效干 切削或湿切削。
2 刀具涂层技术取得较大发展
先进的涂层设备为涂层技术的发展创造了重要条件，尤其是PVD涂层工艺技术，一方面，在 改进控制技术，提高等离子体密度、提高磁场强度、改进阴极靶的形状、实现过程的计算机 全自动控制等关键技术上取得了全面的进展，从而使涂层与基体的结合强度、涂层的性能有 显著的提高。如CemeCon公司开发的CC800/9涂层设备采用磁控溅射技术，从根本上避免多弧 工艺的“液滴”问题，为解决磁控溅射沉积速率低、结合力低的缺陷，开发了HIS(高电离化 溅 射)技术，并在此基础上开发了H.I.P(高电离化脉冲)技术，推出了能同时具有氧化物涂层的 化学稳定性及硬质涂层的物理特性的Supernitrides系列涂层。另一方面，涂层的品种也从 常规的TiN、TiCN、TiAlN迅速扩展到特殊TiAlN、AlTiN、TiAlCN、CrN、CBC(DLC)等涂层以 及各种复合涂层和纳米涂层，并能对涂层的组分、百分比、结构在更大范围内加以控制和改 变，以适应不同的被加工材料和不同的切削条件，从而显著地提高了刀具的切削性能。日立 公司开发的9种涂层自成体系，除了常规的TiN、TiCN、TiAlN以外，还开发了以Si元素代替A l元素的涂层，有适用于硬切削的TiSiN涂层；
有润滑性的CrSiN涂层，在Cr中添加Si使涂层 细微化进一步降低摩擦系数，更适用于铝、不锈钢等粘附性强的材料的加工；
有超强耐氧化 能力的AlCrSiN涂层和在高温下具有低摩擦系数的TiBON涂层。纳米涂层的开发和推广应用， 将进一步提高切削加工的效率。
3 复合刀具是进展的趋势
开发多功能的复合刀具是当前刀具结构发展中的一个趋势。为了发挥以车削加工中心和镗铣 类加工中心为代表的数控加工技术的优势，对复杂零件在一次安装中进行多工序的集中加工 ，并淡化传统的车、铣、镗、螺纹加工等不同切削工艺的界限，是当前提高数控机床效率、 加快产品开发的重要途径。为此，也对刀具提出了新的要求，除了刀具模块化以外，还要求 一种刀具要尽可能多地完成对零件不同工序的加工。减少换刀次数，节约频繁换刀时间；
同 时，还可以减少刀具的数量和库存量，有利于管理和降低制造成本。
这类专用高效刀具已经成为现代自动生产线的特色，对减少投资费用、保证生产节拍和产品 质量发挥了重要作用，也反映出刀具与工艺在制造技术中的紧密关系，甚至是开发新工艺、 设计新的生产线的前提。
4 数控切削技术的发展对刀具行业提出了更高的要求
高精度、高效率、高可靠性和专用化是先进数控加工技术的基本特征，现代刀具企业最响亮 的竞争口号，就是为制造业提供效率最高的切削刀具。制造业也认识到通过采用高效率刀具 提高劳动生产率来降低成本，比单纯节省刀具费用更加有利。所以，在现代刀具的制造和使 用领域，“效率优先”已经代替了传统的“性能价格比”老概念。
现代刀具发展的重要特征之一是专业化、复合化和多功能化，导致刀具结构日趋复杂，形状 变得十分特异。传统的刀具工艺技术——普通机床和卡具已经无法保证刀具和刀片的安装基 准和切削单元之间的空间位置精度。因此，多轴联动的数控加工技术已经成为现代刀具企业 不可缺少的手段。由于刀具制造工艺的特殊性，刀具制造的专用数控机床通常由刀具企业自 行研究开发，机床企业协作制造。所以，刀具专用数控技术和装备的开发和应用已经成为现 代工具企业的一个重要工作内容。
由此可见，“三高一专”刀具产品的研究、生产和推广服务，成为企业竞争的焦点，谁发展 慢一点，就要被淘汰出局。这种竞争的结果，使国际刀具工业的发展日趋集中化，那些具有 强大研发能力和经济实力的企业在竞争中脱颖而出，成为推动和领导行业发展的主力。
5 结束语
通过对数控车削刀具在材料、涂层、复合刀具开发等方面的分析，对数控加工刀具提出了更 高的要求，使得刀具专用数控技术和装备的开发和应用已经成为现代刀具企业的一个重要工 作内容。
［参考文献］
［1］ 方啸虎.超硬材料科学与技术［M］.北京：中国建材工业出版社，1998.
［2］ 太原市金属切削刀具协会.金属切削实用刀具技术［M］.北京：机械工业出版 社，2002.
［3］ 邓建新. 数控刀具材料选用手册［M］.北京：机械工业出版社，2005.
