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工具批发为您详解刀具(切削工具)的发展和概念
2012-11-16 0:00:00
工具批发为您详解刀具(切削工具)的发展和概念
刀具是机械制作中用于切削加工的工具，又称切削工具。狭义的切削工具既蕴含刀具，还蕴含磨具。
绝大多数的刀具是机用的，但也有手用的。因为机械制作中应用的刀具根底上都用于切削金属材料，所以“刀具”一词一般就了解为金属切削刀具。切削木材用的刀具则称为木工刀具。
刀具的发展在人类提高的历史上占领重要的地位。中国早在公元前28～前20世纪，就已涌现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。战国后期(公元前三世纪)，因为控制了渗碳技术，制成了铜质刀具。事先的钻头和锯，与现代的扁钻和锯已有些类似之处。
但是，刀具的快速发展是在18世纪后期，随同蒸汽机等机器的发展而来的。1783年，法国的勒内首先制出铣刀。1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。有关麻花钻的发现最早的文献记录是在1822年，但直到1864年才作为商品生产。
那时的刀具是用整体高碳工具钢制作的，许用的切削速度约为5米/分。1868年，英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。1898年，美国的泰勒和．怀特发现高速钢。1923年，德国的施勒特尔发现硬质合金。
在采取合金工具钢时，刀具的切削速度提高到约8米/分，采取高速钢时，又提高两倍以上，到采取硬质合金时，又比用高速钢提高两倍以上，切削加工出的工件外表质量和尺寸精度也大大提高。
因为高速钢和硬质合金的价钱对照昂贵，刀具涌现焊接和机械夹固式结构。1949～1950年间,美国开始在车刀上采取可转位刀片，不久即应用在铣刀和其余刀具上。1938年，德国德古萨公司获得对于陶瓷刀具的专利。1972年，美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削。
1969年，瑞典山特维克钢厂获得用化学气相沉积法，生产碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。1972年，美国的邦沙和拉古兰发展了物理气相沉积法，在硬质合金或高速钢刀具外表涂覆碳化钛或氮化钛硬质层。外表涂层方法把基体材料的高强度和韧性，与表层的高硬度和耐磨性结合起来，从而使这种复合材料具备更好的切削性能。
刀具按工件加工外表的情势可分为五类。加工各种外外表的刀具，蕴含车刀、刨刀、铣刀、外外表拉刀和锉刀等；孔加工刀具，蕴含钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内外表拉刀等；螺纹加工工具，蕴含丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等；齿轮加工刀具，蕴含滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等；切断刀具，蕴含镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。此外，还有组合刀具。
按切削运动方法和相应的刀刃外形，刀具又可分为三类。通用刀具，如车刀、刨刀、铣刀(不蕴含成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等；成形刀具，这类刀具的刀刃具备与被加工工件断面雷同或接近雷同的外形，如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等；展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件，如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。
各种刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成。整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上；镶齿结构刀具的工作部分(刀齿或刀片)则镶装在刀体上。
刀具的装夹部分有带孔和带柄两类。带孔刀具依靠内孔套装在机床的主轴或心轴上，借助轴向键或端面键传递改变力矩，如圆柱形铣刀、套式面铣刀等。[page]
带柄的刀具通常有矩形柄、圆柱柄和圆锥柄三种。车刀、刨刀等一般为矩形柄；圆锥柄靠锥度承受轴向推力，并借助摩擦力传递扭矩；圆柱柄一般实用于较小的麻花钻、立铣刀等刀具，切削时借助夹紧时所产生的摩擦力传递改变力矩。很多带柄的刀具的柄部用低合金钢制成，而工作部分则用高速钢把两部分对焊而成。
刀具的工作部分就是产生和解决切屑的部分，蕴含刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。有的刀具的工作部分就是切削部分，如车刀、刨刀、镗刀和铣刀等；有的刀具的工作部分则蕴含切削部分和校准部分，如钻头、扩孔钻、铰刀、内外表拉刀和丝锥等。切削部分的作用是用刀刃切除切屑，校准部分的作用是修光已切削的加工外表和引诱刀具。
刀具工作部分的结构有整体式、焊接式和机械夹固式三种。整体结构是在刀体上做出切削刃；焊接结构是把刀片钎焊到钢的刀体上；机械夹固结构又有两种，一种是把刀片夹固在刀体上，另一种是把钎焊好的刀头夹固在刀体上。硬质合金刀具一般制成焊接结构或机械夹固结构；瓷刀具都采取机械夹固结构。
刀具切削部分的几何参数对切削效率的高下和加工质量的好坏有很大影响。增大前角，可减小前刀面挤压切削层时的塑性变形，减小切屑流经前面的摩擦阻力，从而减小切削力和切削热。但增大前角，同时会降低切削刃的强度，减小刀头的散热体积。
在选择刀具的角度时，须要思索多种因素的影响，如工件材料、刀具材料、加工性质(粗、精加工)等，必须根据具体状态合理选择。通常讲的刀具角度，是指制作和测量用的标注角度在实际工作时，因为刀具的安装地位不同和切削运动方向的改变，实际工作的角度和标注的角度有所不同，但通常相差很小。
制作刀具的材料必须具备很高的高温硬度和耐磨性，必要的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性，良好的工艺性(切削加工、锻造和热解决等)，并不易变形。
通常当材料硬度高时，耐磨性也高；抗弯强度高时，冲击韧性也高。但材料硬度越高，其抗弯强度和冲击韧性就越低。高速钢因具备很高的抗弯强度和冲击韧性，以及良好的可加工性，现代仍是应用最广的刀具材料，其次是硬质合金。
聚晶立方氮化硼实用于切削高硬度淬硬钢和硬铸铁等；聚晶金刚石实用于切削不含铁的金属，及合金、塑料和玻璃钢等；碳素工具钢和合金工具钢如今只用作锉刀、板牙和丝锥等工具。
硬质合金可转位刀片如今都已用化学气相沉积法涂覆碳化钛、氮化钛、氧化铝硬层或复合硬层。正在发展的物理气相沉积法不只可用于硬质合金刀具，也可用于高速钢刀具，如钻头、滚刀、丝锥和铣刀等。硬质涂层作为妨碍化学疏散和热传导的障壁，使刀具在切削时的磨损速度减慢，涂层刀片的寿命与不涂层的相比大概提高1～3倍以上。
因为在高温、高压、高速下，和在侵蚀性流体介质中工作的零件，其应用的难加工材料越来越多，切削加工的自动化水温和对加工精度的要求越来越高。为了适应这种状态，刀具的发展方向将是发展和应用新的刀具材料；进一步发展刀具的气相沉积涂层技术，在高韧性高强度的基体上沉积更高硬度的涂层，更好地解决刀具材料硬度与强度间的抵触；进一步发展可转位刀具的结构；提高刀具的制作精度，减小产品质量的差别，并使刀具的应用实现最佳化。
文章来源：工具批发 http://www.tool-world.com/
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