金屬切削加工是用刀具從工件表面切除多余的金屬材料，從而獲得在幾何形狀、尺寸精度、表面粗糙度及表面層質(zhì)量等方面均符合要求的零件的一種加工方法。其核心問(wèn)題是刀具切削部分與工件表層的相互作用，即刀具的切削作用和工件的反切削作用。這是切削加工中的主要矛盾，而刀具的切削作用則是矛盾的主要方面。
       采用新型刀具實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)是現(xiàn)代企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。刀具材料的改進(jìn)是刀具技術(shù)發(fā)展的主線。在現(xiàn)有刀具材料的基礎(chǔ)上，通過(guò)刀具幾何設(shè)計(jì)改善切削狀態(tài)也是生產(chǎn)實(shí)踐中行之有效的方法。CIRP公布的一項(xiàng)研究報(bào)告指出：“由于刀具材料的改進(jìn)，刀具許用切削速度每隔10年提高1倍；而由于刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)的改進(jìn)，刀具壽命每隔10年幾乎提高2倍。”采用新型刀具材料可以提高刀具的切削性能，而優(yōu)化刀具切削部分的幾何形狀則能充分發(fā)揮新型材料的威力。
        現(xiàn)代刀具不僅應(yīng)能滿足高速切削、干式切削、硬切削、復(fù)合切削加工等先進(jìn)切削技術(shù)的需要，而且對(duì)產(chǎn)品功能的多樣化、結(jié)構(gòu)的合理化、外觀宣型的美觀等方面也提出了更高要求。但令人遺憾的是長(zhǎng)期以來(lái)刀具的設(shè)計(jì)主要依靠經(jīng)驗(yàn)，依靠嘗試法(try-and-error ) ，這種方法效率低、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，顯然已經(jīng)阻礙了新型刀具的開(kāi)發(fā)和使用，滿足不了先進(jìn)切削加工技術(shù)的需求，迫切需要先進(jìn)的刀具設(shè)計(jì)技術(shù)。
       刀具結(jié)構(gòu)、刀具材料、涂層技術(shù)的創(chuàng)新推動(dòng)著切削加工技術(shù)的快速發(fā)展。本文介紹了刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、刀具材料和刀具涂層技術(shù)的新進(jìn)展，指出先進(jìn)刀具發(fā)展的方向，以促進(jìn)先進(jìn)刀具的開(kāi)發(fā)與合理使用，為提高制造業(yè)的加工效率發(fā)揮應(yīng)有的作用。
       刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)
       刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是空間角度計(jì)算難，形狀復(fù)雜繪圖難，形狀相同尺寸繁。隨著粉末冶金技術(shù)、模具制造技術(shù)、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控刃磨技術(shù)的高度發(fā)展，現(xiàn)代金屬切削刀具的切削部分已可加工成十分復(fù)雜的形狀。因此，刀具廠家不斷創(chuàng)新，采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)和專業(yè)應(yīng)用軟件進(jìn)行刀具設(shè)計(jì)。

        在生產(chǎn)實(shí)際中大量遇到的是各種復(fù)雜形狀的刀具。為了斷屑，可轉(zhuǎn)位刀片的切削部分也設(shè)計(jì)出具有復(fù)雜形狀的刃形和斷屑槽。為建立復(fù)雜形狀刀具的三維模型，研究者們采取了2種建模方法：一是綜合法，即等效刀刃法；二是分解法，即微分刀刃法，并將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)應(yīng)用于刀具的設(shè)計(jì)。目前，應(yīng)用較多的CAD軟件主要有UG、Pro/E、I-DEAS等幾種，有的CAD軟件經(jīng)過(guò)企業(yè)的二次開(kāi)發(fā)，其適用性進(jìn)一步提高。這些軟件集三維實(shí)體造型、平面繪圖、工程分析、數(shù)控加工、零件組裝等模塊于一體，形成較完整的刀具設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的實(shí)體造型與編程功能。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)使得刀具的設(shè)計(jì)、計(jì)算簡(jiǎn)便，免去刀具復(fù)雜圖形的繪制，并能參數(shù)化快速設(shè)計(jì)刀具，有利于提高刀具的設(shè)計(jì)水平。
        應(yīng)用工程分析技術(shù)(如有限元)對(duì)刀具強(qiáng)度進(jìn)行數(shù)值模擬分析，可較精確地掌握刀具上各點(diǎn)的受力情況，了解刀具內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變及溫度的分布規(guī)律，獲得應(yīng)力、應(yīng)變及溫度分布圖，并方便地找出危險(xiǎn)點(diǎn)。該方法可為改進(jìn)刀具受力情況、合理設(shè)計(jì)刀具結(jié)構(gòu)以及對(duì)刀具進(jìn)行失效分析提供理論依據(jù)，為刀具強(qiáng)度和壽命的分析計(jì)算提供一種新方法。
       隨著制造業(yè)的高速發(fā)展，汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)、模具工業(yè)等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)部門對(duì)切削加工不斷提出更高的要求，推動(dòng)著刀具結(jié)構(gòu)的持續(xù)創(chuàng)新。為汽車工業(yè)流水線開(kāi)發(fā)的專用成套刀具成為革新加工工藝、提高加工效率、降低加工成本的重要工藝因素，發(fā)揮著重要的作用。模具工業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了多功能面銑刀、各種球頭銑刀、模塊式立銑刀系統(tǒng)、插銑刀、大進(jìn)給銑刀等高效加工刀具的不斷涌現(xiàn)。為滿足航空航天工業(yè)高效加工大型鋁合金構(gòu)件的需要，開(kāi)發(fā)出了結(jié)構(gòu)新穎的鋁合金高速加工面銑刀和立銑刀等先進(jìn)刀具。與此同時(shí)，出現(xiàn)了各種新型可轉(zhuǎn)位刀片結(jié)構(gòu)，如多功能、多盤(pán)、多工位可變角、快換微調(diào)的機(jī)夾梅花刀，用于車削的高效刮光刀片，形狀復(fù)雜的帶前角銑刀刀片，球頭立銑刀刀片，防甩飛的高速銑刀刀片等。
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