先進(jìn)刀具技術(shù)與未來刀具的發(fā)展趨勢
切削加工追求的目標(biāo)是高精度、高效率、低成本、綠色環(huán)保。近年來，切削加工技術(shù)在高速切削、硬態(tài)切削、微霧潤滑切削、干式切削、復(fù)合切削等領(lǐng)域迅速發(fā)展，這些切削加工技術(shù)是實(shí)現(xiàn)以最小限度生產(chǎn)設(shè)備高效率、低成本加工零件的生產(chǎn)方式的核心，到目前為止，切削加工技術(shù)發(fā)展的最大標(biāo)志就是高速切削加工(HighSpeedCutting，HSC)的發(fā)展。
先進(jìn)的刀具技術(shù)是促進(jìn)切削技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)和保證，刀具技術(shù)的發(fā)展涉及刀具材料和刀具結(jié)構(gòu)的發(fā)展，刀具材料是提升刀具性能的基礎(chǔ)，刀具結(jié)構(gòu)是提高工件加工精度的關(guān)鍵。
隨著高速加工、高精度加工技術(shù)的進(jìn)步和難加工材料應(yīng)用數(shù)量的增加，刀具材料的進(jìn)展也十分顯著，新型陶瓷、細(xì)晶粒硬質(zhì)合金、超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金、TiC/TiN基金屬陶瓷、涂層硬質(zhì)合金等材料大大提升了刀具的性能，刀具基體的耐磨性、耐熱性、韌性和抗彎強(qiáng)度明顯提高。復(fù)合涂層技術(shù)使刀具性能進(jìn)一步提升，涂層材料除了有適合高速切削的TiC、TiN、TiAlN以外，現(xiàn)在還使用金剛石、立方氮化硼、硅基納米涂層等。
近年來，人們在新型刀具材料的應(yīng)用、刀具涂層技術(shù)以及新型刀具切削性能方面進(jìn)行了大量的研究與應(yīng)用工作，生產(chǎn)現(xiàn)場使用的刀具已經(jīng)進(jìn)入了以硬質(zhì)合金材料為主體、多種涂層成熟應(yīng)用的狀態(tài)，未來刀具材料主要的發(fā)展趨勢是“細(xì)晶粒的基體材料+復(fù)合涂層”，以適應(yīng)高速切削、干式切削、高精度加工的基本需求。
切削加工精度和表面質(zhì)量是切削加工過程的關(guān)鍵因素，加工精度和表面質(zhì)量取決于刀具的刃形、斷屑性能和安裝結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。未來刀具的設(shè)計(jì)必須注重刃型設(shè)計(jì)、斷屑槽設(shè)計(jì)、刀片定位或刀柄夾持設(shè)計(jì)以及表面涂層和刃口強(qiáng)化處理。
為降低刀具的應(yīng)用成本，鑲齒結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)構(gòu)、涂覆結(jié)構(gòu)應(yīng)成為刀具主體結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)在小規(guī)格、微型規(guī)格才使用。未來的刀具應(yīng)該是雙性能結(jié)構(gòu)，即“高韌性高強(qiáng)度基體+高硬度高耐磨性刃部”。
刀具材料及其涂層技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了刀具切削速度的不斷提高，帶來了加工效率的變革，進(jìn)一步帶來了加工范圍的拓展。
刀具的設(shè)計(jì)和使用應(yīng)考慮刀具材料與工件材料的性能匹配性，針對不同的工件材料和加工條件確定合理的刀具材料和結(jié)構(gòu)形式。高速、高效、高精度切削加工要求刀具具有多種優(yōu)異性能，“高韌性高強(qiáng)度基體+高硬度高耐磨性刃部”是未來刀具的主要發(fā)展方向。
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