金属切削技术及刀具发展现状

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:2

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制造业的发展与切削技术的进步

从20世纪中期开始，由于微电子技术、信息技术、材料科学等科学技术所取得的丰硕成果及其工程化进度的加快，推动了制造业和制造技术的快速发展,到20世纪末，取得了显著的进步，并为全球经济的发展作出了重大的贡献，被誉为全球经济的发动机。

总结这段历史，回顾人类社会经济和文明发展历程，各国政府对制造业的重要性有了新的认识：即使在高科技及新兴产业对经济产生巨大促进作用的今天，制造业仍是国家经济和综合实力的基础。重视和加快制造业的发展已成为世界各国尤其是像中国这样发展中大国的强国之策，从而给制造业和制造技术的发展带来了难得的机遇和新的挑战。

在此期间，作为制造技术基础工艺的金属切削技术也得到了迅速的发展，进入了以发展高速切削、开发新的切削工艺和加工方法、提供成套加工技术为特征的发展新阶段。这是在制造技术全面进步和创新的基础上，包括数控机床、控制系统、刀具材料、涂层技术、刀具结构等技术的全面进步，所产生的综合效果，推动了切削加工技术的全面进步，使总体水平达到了一个新的高度。这一高度的主要特征和技术特点是高的切削速度(表1)，标志着切削加工技术进入了高速切削的新阶段。

表1 现阶段高速切削实例

至今，高速切削已经成为先进制造技术的重要组成部分和显著的标志之一，成为制造业中装备制造工业、汽车工业、航空航天工业、模具工业等主要工业部门的关键技术。在工业发达国家，高速切削已是一项实用的新技术，积极开发应用高速切削新工艺成为企业提高加工效率和产品质量、降低制造成本、缩短交货周期从而提高竞争实力的重要举措，产生了显著的技术经济效益。因此，加快发展和应用以高速切削技术为代表的先进切削技术已成为各国制造业和制造技术各领域的共识。

切削技术及刀具发展现状

第一，开创了高速切削等新工艺，全面提高了加工效率。
高速切削作为一种新的切削工艺显示出独特的优越性。首先，切削效率有显著的提高，以轿车发动机的5大件加工为例，在近10年左右的时间里，生产效率提高了约1~2倍，如加工铝合金缸盖的PCD面铣刀，铣削速度已达4021m/min，进给速度5670mm/min，比我国90年代初引进的生产线又提高了一倍；又如精加工灰铸铁缸体的CBN面铣刀，铣削速度已达2000m/min，比传统的硬质合金面铣刀提高了10倍。其次，高速切削还有利于提高产品质量、降低制造成本、缩短交货周期。此外，在高速切削技术的基础上，开发了干切削(准干切削、微量润滑切削)、硬切削(以车代磨、以铣代磨)等新工艺，不仅提高了加工效率，改变了传统不同切削加工的界限，而且开创了切削加工“绿色制造”的新时代。硬切削技术已成为汽车齿轮内孔精加工、淬硬模具加工实用的高效新工艺，图1所示为加工65HRC的模具。

与此同时，根据不同的加工要求还出现了高进给速度的高效加工工艺或高生产率加工工艺(HPM、HSM)，反映出高速切削技术的巨大发展潜力。

第二，以硬质合金材料为主的各种刀具材料性能全面提高。

硬质合金的性能不断改进，应用面扩大，成为切削加工主要的刀具材料，对推动切削效率的提高起到了重要作用。首先是细颗粒、超细颗粒硬质合金材料的开发，显著地提高了硬质合金材料的强度和韧性，用它制造的整体硬合金刀具，尤其是通用的量大面广的中小规格的钻头、立铣刀、丝锥等刀具，用来代替传统的高速钢刀具，使切削速度和加工效率提高了数倍，把量大面广的通用刀具带入了高速切削的范围，为切削加工全面进入高速切削阶段打下了半壁江山。目前整体硬质合金刀具已成为国内外工具公司的常规产品，并将随着整个切削加工水平的提高得到越来越广泛的应用。目前，国内湖南钻石硬质合金工具有限公司、上海工具厂有限公司、四平兴工刃具有限公司等企业也都能生产整体硬质合金立铣刀、丝锥、钻头等系列产品，图2所示是湖南钻石硬质合金股份有限公司生产的整体硬质合金刀具。不仅如此，整体硬质合金还在一些复杂成形刀具中得到应用。其次，硬质合金加压烧结等新工艺的开发和使用，提高了硬质合金的内在质量；以及针对不同加工的需求开发专用牌号的做法，又进一步提高了硬质合金的使用性能。在作为化学涂层硬质合金刀片牌号的基体材料时，开发了具有良好抗塑性变形能力和韧性表层的梯度硬质合金，提高了涂层硬质合金刀片的切削性能和应用范围。

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