數(shù)控刀具是機械制造中用于切削加工的工具,又稱切削工具。廣義的切削工具既包括刀具,還包括磨具;同時“數(shù)控刀具”除切削用的刀片外,還包括刀桿和刀柄等附件!
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(xiàn)黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質(zhì)刀具。戰(zhàn)國后期(公元世紀),由于掌握了滲碳技術(shù),制成了銅質(zhì)刀具。當時的鉆頭和鋸,與現(xiàn)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(nèi)制出銑刀。1792年,英國的莫茲利制出絲錐和板牙。有關(guān)麻花鉆的發(fā)明早的文獻記載是在1822年,但直到1864年才作為商品生產(chǎn)。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)明高速工具鋼。1923年,德國的施勒特爾發(fā)明硬質(zhì)合金。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(zhì)合金時,又比用高速鋼提高兩倍以上,切削加工出的的工件表面質(zhì)量和尺寸精度也大大提高。由于高速鋼和硬質(zhì)合金的價格比較昂貴,刀具出現(xiàn)焊接和機械夾固式結(jié)構(gòu)。1949~1950年間,美國開始在車刀上采用可轉(zhuǎn)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(guān)于陶瓷刀具的專利。1972年,美國通用電氣公司生產(chǎn)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(chǎn)碳化鈦涂層硬質(zhì)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(zhì)合金或高速鋼刀具表面涂覆碳化鈦或氮化鈦硬質(zhì)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(jié)合起來,從而使這種復合材料具有更好的切削性能
高速銑削工藝在汽車、飛機和模具制造業(yè)中應用廣泛。由于銑刀高速旋轉(zhuǎn)時刀具各部分承受的離心力已遠遠超過切削力本身的作用而成為刀具的主要載荷,而離心力達到一定程度時會造成刀具變形甚至破裂,因此研究高速銑刀的安全性技術(shù)對發(fā)展高速銑削技術(shù)有著極其重要的意義
于刀面兩側(cè)各挖除一個凹槽,因其容易加工及設計,故市面上許多工廠刀皆是此一種研磨方式。大的優(yōu)點便是經(jīng)此研磨后會形成一個非常薄的刀刃,而越薄的刀刃切削能力越好。其缺點為:越薄的刀刃越脆弱。它可以切、削較硬的物體或組織,但卻不適合用以在料理食物時砍劈的動作,因刀身的縱切面為非線性,故無法切的太深。凹磨的刀子皆不建議用于砍劈動作上,因其刀刃相對的較脆弱。其大的優(yōu)點便是增加刀刃的切削能力,尤其是在刀面不夠?qū)掗煏r使用(德國Puma刀廠算出若刀背有3.5mm厚,那么刀面至少要有20mm寬才能有相當?shù)那邢骺撑芰?。若不夠?qū)挼牡蹲颖阋訦ollowground的方式來彌補。)。早期的剃頭刀便是用凹磨。鑿刀磨法、片刃研磨(ChiselGrind):刀面只有一面研磨。優(yōu)點有四:1.易于加工:一面研磨故只需其它研磨方式的一半加工,且不需太過精密,因此省時、省工、省錢。2.易于研磨:除非嚴重的損傷,否則只需研磨一面即可,且研磨技術(shù)不必像其它研磨方式一般的高超。3.刀刃堅固:只單邊開刃,故刀刃角度大(約30-45度),刀身厚。4.節(jié)省材料:在早期錘打制刀時代,此種研磨方式不需像其它研磨方式一般要削去多余的鋼材,可節(jié)省多的鋼材耗費。臺灣原住民的刀子便是鑿刀磨法?!∪秉c有三:1.無法準確的切削:拿鑿刀磨法及其它雙邊研磨的刀子來切蘋果時你便會發(fā)現(xiàn),雙面研磨的刀子可以的將蘋果平分切成兩半,而鑿刀磨法的刀子則會隨著研磨的角度而〔斜〕出去。2.無法穿刺的太深:鑿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許多的阻礙點。舉例而言,你從未見過鑿刀研磨的匕首、短劍或穿孔錐吧!3.研磨面錯誤:右手刀的研磨方式為(從刀背向下俯視)刀面的左側(cè)為平坦,右側(cè)才研磨?左手刀剛好相反。然因東、西方傳統(tǒng)性刀面展示上的不同及小刀用法習慣的差異,使得西方刀廠所做出之鑿刀研磨大多為左手刀(西方人習慣將刀尖向左的展示刀子,將左刀面視為正面?東方人則將刀尖向右展示刀子,將右刀面視為正面),在刀刃向外切削將刀子切削的角度加大才能平順的使用。美國也發(fā)現(xiàn)了這個問題,雖然大多數(shù)的刀廠依舊堅持〔左手刀〕,但如GTKnives已將其鑿刀磨法的刀子改為右手刀。日式的鑿刀磨法的刀子則全是右手刀。
根據(jù)制造業(yè)發(fā)展的需要,多功能復合刀具、高速刀具將成為刀具發(fā)展的主流。面對日益增多的難加工材料,刀具行業(yè)改進刀具材料、研發(fā)新的刀具材料和更合理的刀具結(jié)構(gòu)。硬質(zhì)合金材料及涂層應用增多。細顆粒、超細顆粒硬質(zhì)合金材料是發(fā)展方向;納米涂層、梯度結(jié)構(gòu)涂層及全新結(jié)構(gòu)、材料的涂層將大幅度提高刀具使用性能;物理涂層(PVD)的應用繼續(xù)增多。新型刀具材料應用增多。陶瓷、金屬陶瓷、氮化硅陶瓷、PCBN、PCD等刀具材料的韌性進一步增強,應用場合日趨增多。切削技術(shù)快速發(fā)展。高速切削、硬切削、干切削繼續(xù)快速發(fā)展,應用范圍在迅速擴大。
滾壓刀能在常溫下利用金屬的塑性變形,使工件表面的微觀不平度輾平從而達到改變表層結(jié)構(gòu)、機械特性、形狀和尺寸的目的。因此這種方法可同時達到光整加工及強化兩種目的,是磨削、車削無法做到的。無論用何種金屬加工刀具加工,在零件表面總會留下微細的凸凹不平的刀痕,出現(xiàn)交錯起伏的峰谷現(xiàn)象,一定的壓力,使工件表層金屬產(chǎn)生塑性流動,填入到原始殘留的低凹波谷中,而達到工件表面粗糙值降低。由于被滾壓的表層金屬塑性變形,使表層組織冷硬化和晶粒變細,形成致密的纖維狀,并形成殘余應力層,硬度和強度提高,從而改善了工件表面的耐磨性、耐蝕性和配合性。滾壓是一種無切削的塑性加工方法。 [1]