【摘要】 現(xiàn)代高效刀具如何適應(yīng)迅速發(fā)展的當(dāng)今世界，使用戶盡可能達(dá)到效率最高化、贏利最大化、質(zhì)量最優(yōu)化，需要不斷在關(guān)鍵技術(shù)上進(jìn)行改進(jìn)及創(chuàng)新。調(diào)查顯示，刀具材料、刀具涂層、刀具結(jié)構(gòu)是進(jìn)行高效刀具關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)中關(guān)注的主要內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】 機(jī)械 刀具 開發(fā) 技術(shù)

Abstract : Modern efficient tool how to adapt to the rapid development in the world today， and reach the highest efficiency， profit maximization and superior quality needs us to improve and innovate constantly on the key technology. The investigation shows that cutting tool material， coating， cutting tools and structure are the key technology in the development of the main contents of attention.

1.高效刀具關(guān)鍵技術(shù)

現(xiàn)代高效刀具如何適應(yīng)迅速發(fā)展的當(dāng)今世界，使用戶盡可能達(dá)到效率最高化、贏利最大化、質(zhì)量最優(yōu)化，需要不斷在關(guān)鍵技術(shù)上進(jìn)行改進(jìn)及創(chuàng)新。調(diào)查顯示，刀具材料、刀具涂層、刀具結(jié)構(gòu)是進(jìn)行高效刀具關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)中關(guān)注的主要內(nèi)容。

1.1刀具材料的決定性作用

調(diào)查結(jié)果表明，刀具材料是刀具研究開發(fā)與應(yīng)用的基礎(chǔ)，刀具材料的發(fā)展對(duì)刀具切削性能的提高起著決定性影響。廣泛應(yīng)用的刀具材料包括高速鋼、硬質(zhì)合金、超硬刀具材料(包括陶瓷、立方氮化硼、聚金剛石等)。而隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展，硬質(zhì)合金正在取代高速鋼成為主要的刀具材料，超硬刀具材料的使用比重也在大幅增加。在知名的刀具供應(yīng)商中，山高Jabro推出的全新整體硬質(zhì)合金通用加工銑刀Solid2系列，可適用的加工溫度由普通刀具的800℃提高到了現(xiàn)有的1100℃，從而提高了加工效率和刀具壽命，刀具的性價(jià)比得到了較大的提升。另一方面，隨著干切削、硬切削的發(fā)展，國(guó)外各公司都推出了陶瓷及超硬刀具材料的新牌號(hào)。

1.2刀具涂層不容小視

刀具涂層技術(shù)對(duì)刀具性能的改善和切削加工技術(shù)的進(jìn)步也起著非常重要的作用。在調(diào)查中，記者了解到近幾年來(lái)PVD正處于高速發(fā)展階段，針對(duì)不同的切削加工應(yīng)用條件，可對(duì)薄膜成分、結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇，通過(guò)恰當(dāng)?shù)墓に囀侄?，獲取滿意的切削效果，顯示出對(duì)提高刀具性能的巨大潛力和獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，為了提高加工鋁合金等非鐵金屬和非金屬材料的效率，金剛石涂層得到進(jìn)一步的應(yīng)用，產(chǎn)品覆蓋了可轉(zhuǎn)位刀具和整體硬質(zhì)合金刀具。

1.3刀具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新速度加快

刀具結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新體現(xiàn)在刀具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、切削負(fù)荷的合理分布、三維斷屑槽形開發(fā)以及帶前角的螺旋形刀刃銑削刀片的問(wèn)世和小規(guī)格淺孔鉆的開發(fā)等方面，出現(xiàn)了各種新型可轉(zhuǎn)位刀片結(jié)構(gòu)，如用于車削的高效刮光刀片、形狀復(fù)雜的帶前角銑刀刀片、球頭立銑刀刀片等。刀具結(jié)構(gòu)優(yōu)化、幾何參數(shù)更趨合理才能使刀具性能得到改善和提高，各種新型可轉(zhuǎn)位刀具不僅在車削、銑削、鉆削領(lǐng)域的應(yīng)用有新的突破，而且擴(kuò)大到拉削和齒輪加工等復(fù)雜形面的加工領(lǐng)域。如山特維克可樂滿的CoroMill316是第一種可互換頭銑削產(chǎn)品系列，能夠覆蓋10～25mm的直徑范圍，因其全新的倒角和圓角半徑硬質(zhì)合金切削頭范圍的擴(kuò)展，可適用于更多的應(yīng)用場(chǎng)合，刀柄與可互換式立銑刀通過(guò)獨(dú)特的螺紋接口連接，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度與高精度的完美結(jié)合。

2.五金齒輪刀具技術(shù)的發(fā)展

據(jù)悉，五金工具，日用五金的一種分類，雖小卻用途廣泛。關(guān)注刀具技術(shù)發(fā)展的人會(huì)面對(duì)一個(gè)有趣的現(xiàn)象，即刀具技術(shù)的發(fā)展已明顯地不再局限于以提高刀具應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性和效率為目的而去持續(xù)改善產(chǎn)品的性能。人們獲得了另一種印象:刀具作為一個(gè)工藝因素，正逐漸從僅僅是一種工具的角色中擺脫出來(lái)。

長(zhǎng)期以來(lái)，人們把刀具看作是為實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程而選用的一個(gè)機(jī)床部件，刀具潛力的發(fā)揮通常因機(jī)床的能力而受到限制。與此不同，如今的觀點(diǎn)是:根據(jù)刀具的性質(zhì)，刀具可以擴(kuò)展機(jī)床的功能。

發(fā)生這種變化的原因是刀具制造業(yè)的角色轉(zhuǎn)變，如今，刀具制造商有一種創(chuàng)新的自我意識(shí)，即不再只是供應(yīng)所需的刀具，而是對(duì)復(fù)雜的加工問(wèn)題給出可用的解決方案。因此，刀具制造商要用創(chuàng)新的刀具概念來(lái)滿足用戶在改進(jìn)質(zhì)量、提高效率、降低成本方面對(duì)刀具的需求。

2.1制造商與用戶的密切配合

刀具創(chuàng)新開發(fā)的前提是刀具制造商、機(jī)床制造商與用戶的合作，沒有這樣的協(xié)作，制造技術(shù)和材料開發(fā)領(lǐng)域的發(fā)展就難以奏效。

Fette公司開發(fā)的另外兩項(xiàng)新技術(shù)表明了這種合作在解決復(fù)雜加工問(wèn)題時(shí)的價(jià)值。一是采用金剛石涂層的整體硬質(zhì)合金滾刀，用于加工制作Airbus380上含硅量25%的鋁合金構(gòu)件;另一個(gè)例子是Fette公司現(xiàn)在已可提供用于車-銑加工中心的帶柄滾刀，該滾刀可用熱裝夾頭裝夾，使用可靠。

在齒條加工方面，F(xiàn)ette公司開發(fā)的一種刀具可以縮短加工鏈?？赊D(zhuǎn)位硬質(zhì)合金齒條加工成組銑刀，能用于粗、精加工，可省去對(duì)淬硬齒條的磨削加工，因此可省去一臺(tái)機(jī)床。

2.2新刀具對(duì)機(jī)床的好處

通過(guò)開發(fā)新的齒輪刀具，不僅可以減少加工鏈中的機(jī)床，而且對(duì)機(jī)床的設(shè)計(jì)也帶來(lái)了新的要求。

在Fette公司新的研究工作中，還包括應(yīng)用內(nèi)冷卻刀具所帶來(lái)的好處。采用內(nèi)冷卻的滾刀和成形銑刀在加工齒輪時(shí)，冷卻介質(zhì)(乳化液、油或空氣)可通過(guò)刀具內(nèi)部的冷卻液通道到達(dá)切削區(qū)，對(duì)刀具和工件產(chǎn)生最佳冷卻效果，同時(shí)還可以顯著降低機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)中軸承的溫升。

此外，如研究工作所指出的那樣，在進(jìn)行干切削時(shí)，內(nèi)冷卻氣流可以減輕切屑亂飛和避免切屑被重切，從而去除不利于后序加工和使刀具耐用度降低的因素，減少切屑在后刀面的刮擦，保證齒輪的表面質(zhì)量。

2.3將三個(gè)工序綜合為一個(gè)銑削工序

遵循以上新的自我定位，在這個(gè)領(lǐng)域里新刀具的開發(fā)會(huì)影響到加工工序的改變。例如，由Fette公司與Liebherr公司的齒輪制造技術(shù)人員一起開發(fā)的新型刀具系統(tǒng)\"Twist-Free-Hob\"改變了齒輪的加工，其合理性在于將迄今為止一直是分開完成的三個(gè)工序綜合為一個(gè)工序，齒輪的加工不再像現(xiàn)在這樣需要在三臺(tái)機(jī)床上分別完成滾齒、倒角和剃齒，而是將粗滾刀、倒角刀(Chamfer-Cut-

System)和精滾刀(Twist-Free-Hob)裝夾在一根心軸上，使粗滾、兩端面去毛刺及倒角、精滾可在同一臺(tái)機(jī)床上完成，節(jié)省了齒輪加工時(shí)間和成本，可以省去用于去毛刺和剃齒的機(jī)床，從而省去相應(yīng)的刀具費(fèi)用和機(jī)床維護(hù)費(fèi)用。

該方法還可獲得更好的加工質(zhì)量，因?yàn)樵谶@臺(tái)機(jī)床上，滾齒加工能夠?qū)崿F(xiàn)軸向-對(duì)角線方向進(jìn)刀以及應(yīng)用\"Twist-Free-Hob\"技術(shù)，使?jié)L切時(shí)出現(xiàn)的工件齒廓變形可以得到補(bǔ)償，在工件淬硬后，不必再對(duì)齒輪進(jìn)行后序加工即可進(jìn)入裝配。這樣加工出來(lái)的齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪聲小且沒有功率損失。

(作者單位: 黑龍江技師學(xué)院)