数控刀具制造的发展方向.doc

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1、高速、高效、高精度、高可靠性及绿色制造是先进切削技术的发展趋势，也是对数控刀具提岀的耍求。数控刀具制造技术的核心技术主耍表现在如下儿个方面：刀具原材料的制备、刀具涂层制造技术、刀具结构设计制造技术、刀具精化技术、工具系统制造技术以及切削数据库等相关软件技术。在原材料方面：刀具的性能某种程度上是由刀具原材料的性能所决定的。因此，针对工件的特点（材料性能、加工余量、批量等）选择相匹配的刀具材质是进行刀具设计的首耍任务。钻高速钢、粉末冶金高速钢、硬质合金（包括超细颗粒硬质合金）以及陶瓷、金属陶瓷等材料在数控刀具上得到了迅速推广

2、和广泛应用。尤其是数控刀具、可转位不重磨刀片用硬质合金牌号近年来发展迅速，占主要份额。亚微米级超细颗粒硬质合金材料显箸提高了刀具的切削机械性能（强度、硬度）。对丁复杂成型数控齿轮刀具，钻高速钢和粉末高速钢则大有取代传统高速钢的趋势。随着有色金属材料、有机复合材料甚至木材等切削加工需求的增加,尤其是航空航天、军工、汽车（气缸体、气缸盖、活塞等）制造业的发展，高温合金、钛合金、硅铝合金、铝镁合金、复合蜂窝材料零件以及淬硬工件的加工，推动了聚晶金刚石（PCD）、立方氮化硼（CBN）等超硬刀具材料制造技术的进步。环保要求的提倡，

3、干切削技术和微量冷液却、低温气冷却技术应运而生，对切削刀具材料（及涂层）的抗高温性能提出了新要求——优良的高温红硬性、高温抗粘合性、高温摩擦性能等对实施干切削数控刀具的使用性能至关重要。在涂层技术：刀具涂层是决定刀具切削效率和可靠性的另一项关键技术，符合节约型发展的要求。通过涂层技术可使切削效率显著提高，刀具性能明显改善、使用寿命成倍增加，既节省了资源，乂降低了成木。近年来，刀具涂层技术发展空前迅猛，新的涂层装备和涂层材料层出不穷。在传统的TiN、TiC、TiCN、A1203涂层的基础上,发展了高温红硬性更好的TiAlN

4、、TiBN、TiAIBN、CrN、CrC、SN2等新涂层，以及可改善自润滑性能的软涂层MoS2。金刚石涂层、类金刚石涂层DCL以及CBN涂层等也得到了快速的发展。纳米涂层结构在同样的涂层情况下可显著提高涂层性能，是冃前涂层领域的技术前沿。冃前。切削刀具的涂层工艺主要采用化学涂层（CVD）和物理涂层（PVD）二大类。由丁•物理涂层工作温度低，对刀具基体强度影响小，保持刀具儿何精度和刃口切削性能好，因此使用较多。北京航空航天大学李刘教授在离子注入改性有一定的研究；成都工具研究所的热阴极离子镀技术和设备、西安理工大学和英国合作

5、生产的闭合场非平衡磁控溅射离子镀及设备，以及德国CemeCon公司的高电离溅射涂层技术和设备，部分反映了当今涂层技术及装备的现状和发展趋势，在高速钢复杂成型刀具以及硬质合金数控刀具的涂层应用上获得了很好效果。近年来，上海工具厂和贵阳工具厂分别引进了新型涂层设备，哈一工和PVT、汉江工具和BALZERS也分别成立了联合涂层中心，以及多家国外公司在国内开设的刀具涂层服务中心推动了国产复杂成型刀具、数控刀具及刀片涂层质量的迅速提高，向国际先进水平进一步靠拢。株洲硬质合金厂及株洲钻石切削刀具公司近年投资数亿元，通过引进技术，在硬

6、质合金新材料牌号、涂层技术及设备、可转位数控刀片和整体硬质合金数控刀具的开发和生产方面取得了明显成效。工具系统技术：数控刀具和可转位数控刀片结构及儿何参数的创新优化设计，如新型精密成型的断屑槽型的开发，有效的改善了刀具的切削性能。近年来,数控组合刀具和复合刀具的开发步伐加快。如波状切削刃粗切滚刀和精切滚刀组合、齿轮滚刀和去毛刺刀具组合均使滚削加工效率得到了提高。为了适应CNC图3常用工具系统复合车铳加工中心的要求，在工件一次安装中完成平面、圆柱面、孔以及螺纹切削加工的耍求，开发了满足车铳自动换刀的新型数控刀柄。株洲钻石投

7、资引进技术、上工和SU的合作都将进一步提高我国数控刀具和齿轮刀具的设计制造水平。工具系统将数控刀具与数控机床主轴精密牢固连接，决定刀具的夹持精度，传递刀具的切削运动和动力。对于高速高效加工,传统的采用单面（锥面）约朿夹紧、带有7：图4Zoller刀具预调仪24锥度的工具系统已经不能满足要求，而HSKT.具系统（带有1：10锥面）得到了推广应用。它采用双面（锥面和端平面）约束夹紧原理，接触刚度和传递扭矩大大提高，近年在国内的推广也有所进展，但主耍是与进口机床配套使用，其主要原因在于机床主轴和丁具系统的制造中基准的建立和传递

8、、计量检测装备和手段的配备问题。日本大昭和精机开发了带有7:24锥的双面（锥面和端平面）约束夹紧工具系统，不仅可达到与HSK相似的效果，还能与传统7:24锥柄刀具互换。最近哈尔滨量具刃具厂收购了德国KELCI1公司，吸纳了先进的数控工具系统成套制造技术（设计、加工制造、检测、丁•作基准规等），此举将推动并加快我国数控