刀具的發(fā)展歷史

1、刀具的發(fā)展歷史刀具的發(fā)展歷史刀具的發(fā)展在人類進步的歷史上占有重要的地位。中國早在公元前28～前20世紀，就已出現黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質刀具。戰(zhàn)國后期(公元前三世紀)，由于掌握了滲碳技術，制成了銅質刀具。當時的鉆頭和鋸，與現代的扁鉆和鋸已有些相似之處。然而，刀具的快速發(fā)展是在18世紀后期，伴隨蒸汽機等機器的發(fā)展而來的。1783年，法國的勒內首先制出銑刀。1792年，英國的莫茲利制出絲錐和板牙。有關麻花鉆的發(fā)明最早的文獻記載是在18

2、22年，但直到1864年才作為商品生產。那時的刀具是用整體高碳工具鋼制造的，許用的切削速度約為5米分。1868年，英國的穆舍特制成含鎢的合金工具鋼。1898年，美國的泰勒和懷特發(fā)明高速鋼。1923年，德國的施勒特爾發(fā)明硬質合金刀具的切削速度刀具的切削速度在采用合金工具鋼時，刀具的切削速度提高到約8米分，采用高速鋼時，又提高兩倍以上，到采用硬質合金時，又比用高速鋼提高兩倍以上，切削加工出的工件表面質量和尺寸精度也大大提高。由于高速鋼和硬質

3、合金的價格比較昂貴，刀具出現焊接和機械夾固式結構。1949～1950年間美國開始在車刀上采用可轉位刀片，不久即應用在銑刀和其他刀具上。1938年，德國德古薩公司取得關于陶瓷刀具的專利。1972年，美國通用電氣公司生產了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀片。這些非金屬刀具材料可使刀具以更高的速度切削。1969年，瑞典山特維克鋼廠取得用化學氣相沉積法，生產碳化鈦涂層硬質合金刀片的專利。1972年，美國的邦沙和拉古蘭發(fā)展了物理氣相沉積法，在硬質

4、合金或高速鋼刀具表面涂覆碳化鈦或氮化鈦硬質層。表面涂層方法把基體材料的高強度和韌性，與表層的高硬度和耐磨性結合起來，從而使這種復合材料具有更好的切削性能。刀具的發(fā)展方向刀具的發(fā)展方向由于在高溫、高壓、高速下，和在腐蝕性流體介質中工作的零件，其應用的難加工材料越來越多，切削加工的自動化水平和對加工精度的要求越來越高。為了適應這種情況，刀具的發(fā)展方向將是發(fā)展和應用新的刀具材料；進一步發(fā)展刀具的氣相沉積涂層技術，在高韌性高強度的基體上沉積更高

5、硬度的涂層，更好地解決刀具材料硬度與強度間的矛盾；進一步發(fā)展可轉位刀具的結構；提高刀具的制造精度，減小產品質量的差別，并使刀具的使用實現最佳化。先來看看銑削，假定切削液能克服高速旋轉的銑刀引起的離心力，那它在到達切削區(qū)之前也就已經蒸發(fā)了，它的冷卻效果是很小的甚至沒有。而應用切削液刀具會產生溫度的激烈變化，銑刀刀片自工件切出時冷卻，再切入時溫度又上升。盡管在干切削時也有類似的加熱和冷卻循環(huán)產生，但是加了切削液這種溫度變化要大得多。溫度急劇

6、變化在刀片中產生應力，會導致裂紋的產生。類似的情況在車削中也會出現，例如用非涂層硬質合金，在速度高于130mmin時，車削中碳鋼，刀尖切入工件不到40秒，然后暴露在冷卻液中，就能很明顯地表現出熱沖擊的損害。這種熱沖擊加快了月牙洼磨損和后面磨損，從而大大地縮短刀具壽命。對于大多數車削加工，干切通常能延長刀具壽命。然而，對于鉆削則是另一種情況。鉆削時切削液是必要的，因為它提供了潤滑和從孔中沖出切屑。沒有切削液，切屑可能粘在孔內，并且表面粗糙

7、度平均值(Ra)可能達到濕鉆時的兩倍。在這種情況下，切屑液也能減少所需的機床扭矩，因為鉆頭邊緣上與孔壁接觸的點得到潤滑。盡管涂層鉆頭也能夠起到類似切削液的潤滑效果，涂層還能減少切削力并能使磨擦阻力趨向最小。從總的效果來看，目前還不能完全代替切削液。用哪種型號的切削液要根據具體情況，潤滑性切削液用于低速加工難加工材料以及表面粗糙度要求較高時比較好。而冷卻能力較高的切削液，可以增強易切削材料高速加工性能，可以用于有產生積屑瘤傾向或有嚴格的尺

8、寸公差的情況下?？墒窃S多時候用了切削液取得了某些效果，但它需要很高的額外費用，也帶來非常有害的環(huán)境污染，這是不值得的。應該看到，現代的切削刀具能承受更高的切削熱，具備高速切削所需的性能。必要時可以用壓縮空氣從切削區(qū)吹走熱的切屑，以取代切削液?，F今，切削液通常不再必要的重要原因是有了涂層。它們通過抑制從切削區(qū)到刀片(刀具)的熱傳導來減緩溫度的沖擊。涂層的作用就象一層熱屏障，因為它有比刀具基體和工件材料低得多的熱傳導系數。因此，這些刀具吸收

9、的熱量較少，能承受較高的切削溫度。無論是車削還是銑削，涂層刀具都允許采用更高效的切削參數，而不會降低刀具壽命。涂層厚度在2到18微米之間，它在刀具性能方面起著重要的作用。較薄的涂層比厚的涂層在沖擊切削時，經受溫度變化的性能要好，這是因為較薄的涂層應力較小，不易產生裂紋。在快速冷卻和加熱時，厚的涂層就象玻璃杯極快地加熱冷卻一樣，容易碎掉。用薄涂層刀片進行干式切削可以延長刀具壽命高達40%，這就是物理涂層常用來涂圓形刀具和銑刀片的原因。PV

10、D涂層往往涂得比化學涂層要薄，與輪廓結合得較牢固。另外，PVD涂層可以在低得多的溫度下沉積在硬質合金上，因此，它們更多地應用于非常鋒利的刃口及大的正前角銑刀、車刀。雖然涂層材料氮化鈦，在所有涂層刀具中占有80%。然而在高速干式切削的情況下，最好的PVD涂層是氮鋁鈦(TiAlN)，它的性能在高溫連續(xù)切削時，優(yōu)于氮化鈦四倍，例如用于高速車削。TiAlN涂層對于處在較高的熱應力條件下的刀具，也勝過其它涂層。象干式銑削及那些小直徑孔的深孔鉆削切