先进刀具技术与未来刀具的发展趋势

浏览次数: 日期:2010年12月13日 17:01

  切削加工追求的目标是高精度、高效率、低成本、绿色环保。近年来,切削加工技术在高速切削、硬态切削、微雾润滑切削、干式切削、复合切削等领域迅速发展,这些切削加工技术是实现以最小限度生产设备高效率、低成本加工零件的生产方式的核心,到目前为止,切削加工技术发展的最大标志就是高速切削加工(HighSpeedCutting,HSC)的发展。

  先进的刀具技术是促进切削技术发展的基础和保证,刀具技术的发展涉及刀具材料和刀具结构的发展,刀具材料是提升刀具性能的基础,刀具结构是提高工件加工精度的关键。

  随着高速加工、高精度加工技术的进步和难加工材料应用数量的增加,刀具材料的进展也十分显着,新型陶瓷、细晶粒硬质合金、超细晶粒硬质合金、TiC/TiN基金属陶瓷、涂层硬质合金等材料大大提升了刀具的性能,刀具基体的耐磨性、耐热性、韧性和抗弯强度明显提高。复合涂层技术使刀具性能进一步提升,涂层材料除了有适合高速切削的TiC、TiN、TiAlN以外,现在还使用金刚石、立方氮化硼、硅基纳米涂层等。

  近年来,人们在新型刀具材料的应用、刀具涂层技术以及新型刀具切削性能方面进行了大量的研究与应用工作,生产现场使用的刀具已经进入了以硬质合金材料为主体、多种涂层成熟应用的状态,未来刀具材料主要的发展趋势是“细晶粒的基体材料+复合涂层”,以适应高速切削、干式切削、高精度加工的基本需求。

  切削加工精度和表面质量是切削加工过程的关键因素,加工精度和表面质量取决于刀具的刃形、断屑性能和安装结构的稳定性。未来刀具的设计必须注重刃型设计、断屑槽设计、刀片定位或刀柄夹持设计以及表面涂层和刃口强化处理。

  为降低刀具的应用成本,镶齿结构、镶嵌结构、涂覆结构应成为刀具主体结构,整体结构在小规格、微型规格才使用。未来的刀具应该是双性能结构,即“高韧性高强度基体+高硬度高耐磨性刃部”。

  刀具材料及其涂层技术的发展促进了刀具切削速度的不断提高,带来了加工效率的变革,进一步带来了加工范围的拓展。

  刀具的设计和使用应考虑刀具材料与工件材料的性能匹配性,针对不同的工件材料和加工条件确定合理的刀具材料和结构形式。高速、高效、高精度切削加工要求刀具具有多种优异性能,“高韧性高强度基体+高硬度高耐磨性刃部”是未来刀具的主要发展方向。

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