刀具与切削加工新技术
切削加工对制造业发展及技术进步起重要作用
切削加工对制造业发展及技术进步起重要作用切削加工技术进入了“高速高效”的发展新阶段出现了新的切削工艺如高速切削、高效切削、硬切削、干式切削等以及新的加工方法如插铣、高速螺纹铣等；创新开发了很多先进刀具和工具系统；切削专业的内涵和行业的发展机制都有重大的进展；切削加工效率成倍提高；对制造业的发展和技术进步发挥了重要作用。
刀具产品的创新的速度大加快，刀具的产品结构全面更新硬质合金成为主要刀具材料；超硬刀具性能提高应用领域扩大；可转位刀具比例增加；整体硬质合金刀具实用化。
涂层技术快速发展，涂层刀具比例增加效果显著--可成倍地提高刀具寿命或切削效率，影响面广；适应性好--可根据加工对象和使用要求开发相应的牌号；开发速度快--新牌号的开发可通过控制工艺因素实现；功能多--有耐磨的、耐热的、润滑的等不同涂层；涂层已成为快速提高刀具切削性能的最有效途径，被称为提高刀具性能的“兴奋剂”，具有很好的发展前景和应用价值。
刀具应用技术成为切削加工技术新的核心技术刀柄与刀具装夹技术；切削加工的数据库技术；刀具管理技术；高速旋转刀具的动平衡技术安全技术；铣刀的走刀路线技术刀具行业成功探索了转型的道路创新了“面向制造业，面向用户”的经营理念；由传统的刀具制造商销售商转变为切削加工技术的专业供应商和服务商；成为用户企业开发新产品、应用新工艺的技术支撑，必须依靠的技术力量，形成了紧密的合作关系；新的经营机制推动了切削技术的快速发展。
对刀具经销商的影响与要求要树立新的服务理念，由单纯的商业服务向切削加工技术“服务”转型；要成为刀具企业与用户企业之间沟通的桥梁，服务的前哨，信息的源泉，长期的合作伙伴；要构筑新的竞争优势，由价格竞争转变为服务能力的竞争；要了解切削加工技术的基础知识，并不断提高。
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木工刀具新材料、新技术、新工艺发展与展望
（冲 南林 业科技 大学 ， 南 长 沙 ４００ ；． 洲职业 技术 学院 ， １ 湖 １０４２株 湖南 株洲 ４２０ ） １０１
【 摘要 】 新材料、 新工 艺和新技 术的研 究与应 用， 高 了木工 提
刀具的制造技术和加工质 量。 ｚ７ 具正 向着超硬材料、 木＿ ／ ． 高精度
和 高速 高 效 的 方 向发展 。
瘤， 可以避免热量对刀刃 和工件 的影 响， 因此 刀刃不 易钝 化 ， 切 削变形小 ， 以获得较高 质量 的表面。能有效地加工非铁金属 可
材料 和非金属 材料 ， 如铜 、 铝等有色金属 及其合金 、 陶瓷 、 各种 纤维 和颗粒加 强 的复合 材料 （ 其是实木 和胶合板 等复合材 尤
腐蚀 的酸性介质 ， 这些 都会加 剧刀具磨 损和腐蚀 ， 不仅大大缩
多设备都需要根据工艺要求 ， 进行特殊设计和制造 。 这些专用设 备具有特别 的用 途、 高的切 削速度 和很大 的生产能力 ， 很 因此 ， 对刀具 的设 计 、 刀体材料 、 削材料 、 切 重量和精度都有很 高的要 求 。 目前 双端 铣 刀 具 的线 速度 已达 １ ０ｍ ｓ １ ／、进 给 速度 高 达 １０ ｄ ｎ 最高可达 ３０ ／ ｉ； ８ ｎｍｉ， ０ｍ ｒｎ最快的木工 四面刨床 的进给速度 ａ
槽 刀及 Ｐ Ｄ家 具成 形 刀等 。Ｐ Ｄ成 形铣 刀 的切 削 速度可 达 Ｃ Ｃ ３ ０ ｎ ｍｎ， ０ ０ｄ ｉ 走刀量可达每分钟数米 ， 刀具 耐用 度是 硬质合金刀 具 的Ｊ 十倍 甚至几百倍 ， Ｌ 由于具有 高效率 、 高耐用度等特点 ， 尤 其适合于大批量加工 。
在切削人造板 等木质复 合材料 时使用 的刀具材料 主要是硬 质 合金 ， 硬质合金 的耐磨性 、 耐热性 和硬度很 高。 但由于木材本身
刀具高速切削加工技术特点
刀具高速切削加工技术特点
高速切削加工技术中的“高速”是一个相对概念，对于不同的加工方法和工件材料与刀具材料，高速切削加工时应用的切削速度并不相同。
通常把切削速度比常规高出5～10倍甚至以上的切削加工叫作高速切削或超高速切削。
以德国达姆施塔特工业大学H．Schulz教授提出的铣削速度范围比较具有代表性：铝合金1000～7000m/min，铸铁800～3000m/min，钢500～2000m/min，钛合金100～1000m/min，镍基合金50～500m/min。
传统硬质合金类刀具加工铝合金壳体切削速度一般在150～300m/min之间，而聚晶石（PCD）类刀具的切削速度能达到2000m/min以上，实现高速切削。
高速切削加工时，高切削速度在材料剪切区短时释放大量热能。
因此，随着切削速度的增加，切削的剪切区、切屑压缩区和变形区内材料的单位切削力反而下降。
总切削力和必需的切削功率同样下降。
高速切削工艺典型的小切削深度结合高进给速度和高主轴转速，将降低切削刃切入工件的时间，或称接触时间。
刀具监控系统在高速切削加工过程中还应该考虑的一个问题是刀柄与机床主轴锥孔的连接方式，常用的锥柄有BT、HSK、CAT及CAPITO等多种形式，但是在高速切削时HSK因其的双面接触过定位结构可以保证刀尖很高的跳动要求，，特别适合高转速工况。
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超精密切削加工与金刚石刀具(精密加工
2.5 切削刃锋锐度对切削变形、加工表面质量的影 响
三、切削刃锋锐度对切削变形和切削力的影响
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锋锐车刀切削变形系数明显低于 较钝的车刀。 刀刃锋锐度不同，切削力明显不 同。刃口半径增大，切削力增大， 即切削变形大。背吃刀量很小时， 切削力显著增大。因为背吃刀量很 小时，刃口半径造成的附加切削变 形已占总切削变形的很大比例，刃 口的微小变化将使切削变形产生很 大的变化。所以在背吃刀量很小的 精切时，应采用刃口半径很小的锋 锐金刚石车刀。
(FN ) Ff cos FP sin
A点为极限临界点，极限最小切削厚度 hDmin 应为
hDmin rn(1 cos ) rn1
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第2章 超精密切削与金刚石刀具
2.1超精密切削时刀具的切削速度、磨损和耐用度 2.2超精密切削时积屑瘤的生成规律 2.3切削参数变化对加工表面质量的影响 2.4刀刃锋锐度对切削变形和加工表面质量的影响 2.5超精密切削时的最小切削厚度 2.6金刚石刀具晶面选择对切削变形和加工表面质
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2.2 超精密切削时刀具的磨损和寿命
后刀面 前刀面
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图2-2：切削刃正常磨损；
图 2-3 ： 图 a 是 刀 刃 磨 损 的 正常情况，图b是剧烈磨损 情况，可以看到磨损后成 层状，即刀具磨损为层状 微小剥落；
图2-4：图中所示沿切削速 度方向出现磨损沟槽，由 于金刚石和铁、镍的化学 和物理亲和性而产生的腐 蚀沟槽；
2.3 超精密切削时积屑瘤的生成规律
2、进给量f和背吃刀量 p的影响
• 由图2-7可以看出在进给量很小时，积屑瘤的高度很大，在 f＝5μm/r时，h0值最小，f值再增大时，h0值稍有增加。
高速切削加工与刀具技术
刀具 的安全性等刀具技术 。 关键词 ：高速切 削 刀具材料 刀柄 刀具的安全性
中 圈分 类 号 ；Ｔ ５ ６ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章编 号 ； １７ －４ ０ （０ ７ ４ ３— ４ Ｇ０。 ６ ２ ８ １ ２ ０ ）０ － ３ ０
１概 述
早在 ２ 世 纪 ３ 年 代 ， 国切 削物 理学家 Ｃｒ Ｏ Ｏ 德 ａｌ Ｓ ｌｍｎ根据 实验提 出 了高速切 削的概念 ， ａ ｏｏ 他指 出 切 削速 度 与工件 的材料 有 关 ，每 一种 材料 都存在
高 刀具 硬度 和表 面光 洁度 ，刀 具制造 采 用涂 层技
术 。用 于高速 切 削 的涂层材 料 刀具可 按 加： 不 同 ［
素的 产生 ，影 响加工 ，应如 何合 理选 定切 削参 数 及 与切 速 的运 转 下 刀 具 的 安全 保 障 ３对
规高 ５ ｌ 倍以上的切削称为高速切削。 至 Ｏ
问题。
高速切削加工由于切削机理不同，因此具有 ２ 高速切削的刀具技术
维普资讯
机械 设计制造
《 电技术》２ ０ 机 ０７年第 ４期
高速 切 削加 工 与刀 具技 术
林 明 山
（ 州 职 业技 术学 院 机 械 与 自动化 工 程 系 ，福 建 漳 州 ３ ３ ０ ） 漳 ６０ ０
摘
要 ：根据高速切削的特 点，高速切削的加工对刀具 的要求，介绍刀具材料 的选用、刀柄 的改进、刀具 的结构及
金 ＴＣ （ ）等 。涂层硬 质合 金在 高速 加工 中应用 Ｉ Ｎ 最 为广泛 ，对 耐热 合金 、钛合 金 、高温 合金 、铸
好加工状态 ，从而保证了工件的加工精度 。⑤加
铁、纯钢 、铝合金及复合材料的高速切削加工耐
数控刀具概述及新技术
（ 对刀）或机内补偿 ，以减少换刀调整时间。
（ ）刀具 能实现 系列化 、标 准化和 模块化 ７ 刀具
系列化 、标准化和模块化 有利于编程 、刀具管 理和降低
１ ． 刀具 的定 义 数控
数 控 刀具 是 指 与 数 控 机 床 （ 控 车 床 、数 控 铣 数 床 、数 控钻 床 、数控 镗铣 床 、加 工中心 、 自动 线以及 柔性制 造系统 ）相配套使 用的各种刀具的总称 。
展成刀具 。 数 控 刀具 的分 类 则通 常较 多采 用普 通 刀具 的 第一 种形式 ，在工厂 实际使用 中有些厂将 重量 重、直径大的 数控 刀具称为 重型数控 刀具 ，而一般 中小数控机床使用
２数控机床 刀具 的特点 ．
（ ）具 有 良好 的稳 定切 削性 能 １
度高 ，能进 行高速切削和强力切 削。
刀具 刚性好 、精
的刀具 则称为 中小 型数 控刀具 。总的来说 ，数 控刀具和
普 通刀具的分类没有严 格的划分 ，因有时 一些普通 刀具 （ 如钻头 、丝锥等 ）也应用 于数控机床的加工 。
影 响到数控机床功能和 作用的发挥。
（）多功能复合及专用化 。 ８
３ ． 数控刀具的分类
常用 的普 通 刀具 分 两 类 ：一是 按工 件加 工表 面 的
形式 ，分 为加 工各种外表面 的刀具 、孔加工 刀具 、螺纹 加工 刀具 、齿轮加 工刀具和切断 刀具 ；二是按切削运动 方式和相应的切 削刃形状 ，分为通 用刀具 、成形 刀具和
高切 削效率 ，如高速钢数控铣 削刀具在结构上 已较 多采 用波 形刃和大螺旋 角结构 ，硬 质合金可转位 刀具则采用 了内冷却 、刀片立装式 、模块可换和可调式结构 ，而如
机械制造的新工艺和新方法
机械制造与自动化的新工艺和新方法随着机械工业的发展和科学技术的进步,机械制造工艺的内涵和外延不断发生变化常规工艺不断优化并普及,原来十分严格的工艺界限和分工，如下料和加工、毛坯制造和零件加工,粗加工和精加工、冷加工和热加工等在界限上逐步趋于淡化，在功能上趋于交叉,各种先进加工方法不断出现和发展。
以下为一些机械制造的新工艺和新方法：1、超高速加工技术超高速加工技术是指采用超硬材料刀具磨具和高速运动的自动化制造设备，以极大的切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。
超高速加工能使被加工金属材料在切除过程中的剪切滑移速度达到或超过某个极限值，使切削加工过程所消耗的能量、切削力、加工表面温度、刀具磨具磨损、加工表面质量、加工效率等明显优于常规切削速度下的指标，它是提高切削和磨削效果、提高加工质量、加工精度和降低加工成本的重要手段。
与常规切削加工相比，超高速加工有以下优点：（1）随着进给速度的提高,单位时间内材料的切除率可以增加3—6倍，可以大幅度缩短零件加工的切削工时，显著提高生产率.（2)切削力可以降低30%以上。
（3）切削过程极其迅速,95%以上的切削热被切屑带走，来不及传给工件，故特别适合加工容易热变形的零件.（4)机床作高速运转，振动频率特别高,工作平稳振动小,因而能加工非常精密、非常光洁的零件。
2、超精密加工技术超精密加工是指加工精度和表面质量达到极高程度的精密加工工艺。
目前超精密加工的主要手段有：金刚石刀具超精切削,金刚石砂轮和CBN砂轮超精密磨削、超精密研磨和抛光、精密特种加工和复合加工.金刚石砂轮超精密磨削是当前超精密加工的重要研究方向之一,其主要加工方式有外圆磨、无心磨、、沟槽磨和切割等，被加工材料有陶瓷、半导体等难加工材料,其关键技术包括金刚石砂轮的修整、微粉金刚石砂轮超精密磨削等.金刚石砂轮的修整包括整形和修锐两部分，对于密实型无气孔的金刚石砂轮，如金属结合剂金刚石砂轮，一般在整形后还需要修锐;有气孔型陶瓷结合剂金刚石砂轮在整形后即可使用。
超精密切削加工
研发节能技术和设备，降低切削加工的能耗和排放，提高资源利用效率。
THANK YOU
智能化与自动化
智能切削参数优化
通过智能化技术，实现切削参数的实时优化，提高加工效率和降 低能耗。
自动化监控与补偿
利用传感器和机器视觉技术，实现切削过程的自动化监控和补偿， 提高加工精度和稳定性。
智能切削决策支持系统
开发智能切削决策支持系统，为切削加工提供科学依据和优化建议。
切削过程建模与仿真
切削力模型
清洗作用
03
切削液可以清除切屑和磨粒，防止其粘附在刀具和工件上，影
响加工精度和质量。
切削参数优化
切削深度优化
根据工件材料和加工要求，选择合适的切削深度，以实现高效、 高精度的加工效果。
切削速度优化
根据刀具材料和工件材料，选择合适的切削速度，以提高加工效 率、减小刀具磨损和防止工件热变形。
进给量优化
04
超精密切削加工的挑战与解决 方案
刀具磨损
总结词
刀具磨损是超精密切削加工中常见的问题，它会影响 加工精度和表面质量。
详细描述
在超精密切削加工过程中，刀具与工件的高速摩擦会 导致刀具磨损，进而影响切削刃的锋利度和切削深度 ，最终导致工件表面粗糙度增加或产生加工误差。为 了解决这一问题，可以采用高硬度、高耐磨性的刀具 材料，如金刚石或立方氮化硼等，以提高刀具的耐磨 性和使用寿命。此外，优化切削参数、加强刀具冷却 和润滑也是减轻刀具磨损的有效措施。
韧性决定了材料抵抗切削应力的能力。韧性较好的材料在切 削过程中不易开裂或崩刃，能够获得较好的表面质量。在超 精密切削加工中，应选择具有较好韧性的材料，以减小切削 过程中的振动和热变形。
材料热导率
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书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
刀具与切削加工新技术
刀具与切削加工技术新发展。
与高速铣削和多功能车削中心相适应的刀具及切削技术
在切削加工方面，寄希望于建立快捷生产体制的刀具产品，首推高速铣
削刀具。
目前，加工中心等机床主轴与刀具的连接方式，在欧洲已普遍采
用HSK刀柄，并已制定出ISO标准。
日本国内正在推广采用这种工具系统。
迄今为止，日本厂商已开发出多种工具系统，连接方式更是五花八门，用
户在选购时感到十分困惑。
因此，日本机床生产厂和终端用户都希望开发
一种适用于车削中心的HSK工具系统。
目前，日本共有16家工具企业和
夹头生产厂在联合开发此种产品，不久即可进行批量生产。
这对于提高加
工效率、降低生产成本和提高加工质量均可得到极为良好的效果。
Sodick公司开发出一种三轴直线电机驱动小型加工中心（工作台尺寸
400mm×600mm），这是一种适用于高速铣削加工的机型，主轴最高转速达
到40000r/min，与其他同类机床相比，成本降低至50%以下。
为了在高速
铣削条件下保证加工精度和刀具寿命，该机床采用了热装式工具夹持系统。
这种趋势今后还将继续发展下去。
如MMC神钢工具公司开发的适用于热装
式工具夹持系统的立铣刀系列产品，这些立铣刀尽可能保持最小程度的伸
出量，可进行稳定的高速铣削加工。
许多生产热装式夹紧系统的企业推出
的产品大都采用欧洲生产的电磁感应加热方式。
日本YES电子工业公司自
行开发的新型电磁感应加热装置，商品名MEGAHEATER。
这是一种袖珍热装
专注下一代成长，为了孩子。