数控刀具是机械制造中用于切削加工的工具,又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具,还包括磨具;同时“数控刀具”除切削用的刀片外,还包括刀杆和刀柄等附件!
刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。中国早在公元前28~前20世纪,就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。战国后期(公元世纪),由于掌握了渗碳技术,制成了铜质刀具。当时的钻头和锯,与现代的扁钻和锯已有些相似之处。然而,刀具的快速发展是在18世纪后期,伴随蒸汽机等机器的发展而来的。1783年,法国的勒内制出铣刀。1792年,英国的莫兹利制出丝锥和板牙。有关麻花钻的发明早的文献记载是在1822年,但直到1864年才作为商品生产。那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的,许用的切削速度约为5米/分。1868年,英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。1898年,美国的泰勒和.怀特发明高速工具钢。1923年,德国的施勒特尔发明硬质合金。在采用合金工具钢时,刀具的切削速度提高到约8米/分,采用高速钢时,又提高两倍以上,到采用硬质合金时,又比用高速钢提高两倍以上,切削加工出的的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。由于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵,刀具出现焊接和机械夹固式结构。1949~1950年间,美国开始在车刀上采用可转位刀片,不久即应用在铣刀和其他刀具上。1938年,德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。1972年,美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削。1969年,瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法,生产碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。1972年,美国的邦沙和拉古兰发展了物理气相沉积法,在硬质合金或高速钢刀具表面涂覆碳化钛或氮化钛硬质层。表面涂层方法把基体材料的高强度和韧性,与表层的高硬度和耐磨性结合起来,从而使这种复合材料具有更好的切削性能
高速铣削工艺在汽车、飞机和模具制造业中应用广泛。由于铣刀高速旋转时刀具各部分承受的离心力已远远超过切削力本身的作用而成为刀具的主要载荷,而离心力达到一定程度时会造成刀具变形甚至破裂,因此研究高速铣刀的安全性技术对发展高速铣削技术有着极其重要的意义
于刀面两侧各挖除一个凹槽,因其容易加工及设计,故市面上许多工厂刀皆是此一种研磨方式。大的优点便是经此研磨后会形成一个非常薄的刀刃,而越薄的刀刃切削能力越好。其缺点为:越薄的刀刃越脆弱。它可以切、削较硬的物体或组织,但却不适合用以在料理食物时砍劈的动作,因刀身的纵切面为非线性,故无法切的太深。凹磨的刀子皆不建议用于砍劈动作上,因其刀刃相对的较脆弱。其大的优点便是增加刀刃的切削能力,尤其是在刀面不够宽阔时使用(德国Puma刀厂算出若刀背有3.5mm厚,那么刀面至少要有20mm宽才能有相当的切削砍劈能力。若不够宽的刀子便要以Hollowground的方式来弥补。)。早期的剃头刀便是用凹磨。凿刀磨法、片刃研磨(ChiselGrind):刀面只有一面研磨。优点有四:1.易于加工:一面研磨故只需其它研磨方式的一半加工,且不需太过精密,因此省时、省工、省钱。2.易于研磨:除非严重的损伤,否则只需研磨一面即可,且研磨技术不必像其它研磨方式一般的高超。3.刀刃坚固:只单边开刃,故刀刃角度大(约30-45度),刀身厚。4.节省材料:在早期锤打制刀时代,此种研磨方式不需像其它研磨方式一般要削去多余的钢材,可节省多的钢材耗费。台湾原住民的刀子便是凿刀磨法。 缺点有三:1.无法准确的切削:拿凿刀磨法及其它双边研磨的刀子来切苹果时你便会发现,双面研磨的刀子可以的将苹果平分切成两半,而凿刀磨法的刀子则会随着研磨的角度而〔斜〕出去。2.无法穿刺的太深:凿刀磨法在刀尖上造成了太多的斜面,使得其在穿刺上形成了许多的阻碍点。举例而言,你从未见过凿刀研磨的匕首、短剑或穿孔锥吧!3.研磨面错误:右手刀的研磨方式为(从刀背向下俯视)刀面的左侧为平坦,右侧才研磨?左手刀刚好相反。然因东、西方传统性刀面展示上的不同及小刀用法习惯的差异,使得西方刀厂所做出之凿刀研磨大多为左手刀(西方人习惯将刀尖向左的展示刀子,将左刀面视为正面?东方人则将刀尖向右展示刀子,将右刀面视为正面),在刀刃向外切削将刀子切削的角度加大才能平顺的使用。美国也发现了这个问题,虽然大多数的刀厂依旧坚持〔左手刀〕,但如GTKnives已将其凿刀磨法的刀子改为右手刀。日式的凿刀磨法的刀子则全是右手刀。
根据制造业发展的需要,多功能复合刀具、高速刀具将成为刀具发展的主流。面对日益增多的难加工材料,刀具行业改进刀具材料、研发新的刀具材料和更合理的刀具结构。硬质合金材料及涂层应用增多。细颗粒、超细颗粒硬质合金材料是发展方向;纳米涂层、梯度结构涂层及全新结构、材料的涂层将大幅度提高刀具使用性能;物理涂层(PVD)的应用继续增多。新型刀具材料应用增多。陶瓷、金属陶瓷、氮化硅陶瓷、PCBN、PCD等刀具材料的韧性进一步增强,应用场合日趋增多。切削技术快速发展。高速切削、硬切削、干切削继续快速发展,应用范围在迅速扩大。
滚压刀能在常温下利用金属的塑性变形,使工件表面的微观不平度辗平从而达到改变表层结构、机械特性、形状和尺寸的目的。因此这种方法可同时达到光整加工及强化两种目的,是磨削、车削无法做到的。无论用何种金属加工刀具加工,在零件表面总会留下微细的凸凹不平的刀痕,出现交错起伏的峰谷现象,一定的压力,使工件表层金属产生塑性流动,填入到原始残留的低凹波谷中,而达到工件表面粗糙值降低。由于被滚压的表层金属塑性变形,使表层组织冷硬化和晶粒变细,形成致密的纤维状,并形成残余应力层,硬度和强度提高,从而改善了工件表面的耐磨性、耐蚀性和配合性。滚压是一种无切削的塑性加工方法。 [1]