0 引言

　　機床刀具及工具系統(tǒng)的發(fā)展動向，不僅僅表現出琳瑯滿目的新產品和新結構，也反映了世界先進制造技術與裝備的新發(fā)展。目前，新型刀具結構、新的刀具牌號、刀具表面涂層技術和裝備、工具系統(tǒng)及刀具裝夾技術等，代表了刀具技術發(fā)展的先進水平和切削技術的發(fā)展趨勢。

　　國際著名刀具制造商美國萬耐特(Valenite)、瑞士斯特拉姆(STELLRAM)、英國多馬(DORMER)、瑞典山特維克(SANDVIK)、德國雄克(Schunk)、德國Prototyp、德國WIDIA、美國肯納(KENNAMETAL)等以及我國知名刀具商在目前切削技術發(fā)展的新時期紛紛亮出自己的先進產品，從中我們可以看到其獨特之處。

1 新型刀具結構推動高效切削發(fā)展

　　現代高效刀具作為數字化制造系統(tǒng)的最終執(zhí)行部件，在加工中發(fā)揮著“臨門一腳”的關鍵作用。高轉速、高金屬切除率和高性價比是對高效刀具的描述，這種刀具與傳統(tǒng)刀具相比能夠極大地提高加工效率。高性能包括減振、壽命更長、排屑好、加工表面質量高、穩(wěn)定性好、加工硬度高等。

　　采用高效切削，實際上可通過使用高品質刀具和工藝的改革等方法來提高加工效率。然而使用高品質刀具和工藝的改革等，又依賴于刀具結構的改良和工藝的改進。

　　1.1 方肩銑刀

　　方肩銑削是使用主偏角為90。的銑刀進行銑削加工。有了方肩銑，使得不同的銑削應用場合都采用一種通用加工方案成為可能，這種應用場合包括輪廓銑、斜坡銑、圓周插補銑、螺旋插補銑、擺線銑、仿形銑、插銑和銑槽。

　　山高公司(SEC0)推出的Square6三角形刀片的獨特方肩銑刀見圖1，每個刀片有6個切削刃，可以進行2×3次轉位。Square 6具備3種不同刀片幾何角度和3種不同的齒距，使其能在廣泛的材料加工工況下都能提供同樣的高性能。3種刀片幾何角度各有2種不同的刀尖圓角半徑，不僅可以提高其可靠性，還能夠根據零件所需的圓弧半徑靈活地選擇最合適的刀片。相同的直徑，3種不同的齒距，適合各種加工。只需一次加工就可實現真正的90°方肩，減少刀具數量和換刀次數，從而節(jié)約生產時間與資金。而帶鍍層的刀體具有更長的使用壽命。預硬的刀體和周邊精磨的刀片具有更好的精度，可提高所加工零件的精確度與公差，其可靠性更高。刀片上的修光刃能夠獲得更好的表面粗糙度，而高強度的中心鎖緊螺釘能夠牢固地鎖緊刀片。

1.2三齒機夾球頭銑刀

　　萬耐特(Valenite)推出的全球首創(chuàng)的三齒機夾球頭銑刀見圖2，在每齒進給量不變的情況下，將進給速度提高了50％，從而將加工效率提高了33％。此項創(chuàng)新是曲面加工的一項革命性突破。V420專利的SideLokTM(側固式刀片鎖緊)技術使更換刀片更加迅速，更易操作，大大減少了換刀時間，也就意味著減少了機床的停機時間，從而進一步提高了生產效率。

1.3 孔加工刀具

　　在孔加工刀具中，有鉆頭結構創(chuàng)新、材料創(chuàng)新等，其加工范圍增大，性能好。

　　比如肯納(KENNAMETAL)的新產品Y—TECH。M鉆頭(見圖3)，其獨特的幾何形狀設計適用于在雙相不銹鋼合金、鎳基合金Inconel以及其他難加工材料上加工高質量的孔。Y—TECH鉆頭有3條刃帶，排屑槽之間的距離為不等分設計；而傳統(tǒng)的2刃鉆頭有2條刃帶，為對稱設計，鉆頭在切人工件時易產生偏擺。而Y—TECH非對稱設計能幫助鉆頭在整個孔的鉆削過程中始終保持穩(wěn)定的直徑．消除偏擺，提高孔的質量，而且能顯著降低刀具磨損程度，延長刀具壽命。

此外，多馬(DORMER)公司推出的整體硬質合金鉆CDX—AL，切屑相對較小，排屑性能好，其加工覆蓋全部鋁材范圍，這樣可減少刀具庫存，降低成本。

2 刀具表面涂層技術推動刀具新牌號的開發(fā)

　　涂層對刀具新牌號的開發(fā)起著重要的作用。在硬質合金和金屬陶瓷刀具上涂覆陶瓷涂層，可以提高它們的耐磨損性能。

　　日本住友電工采用新開發(fā)的強韌CBN母材和特殊陶瓷的絕妙組合，實現了迄今為止最高的CBN刀具長壽命，并提高了加工精度，同時也大幅度擴展了CBN刀具在淬火鋼加工領域的適用范圍。此外，配合兩面多角一次性刀片，其經濟性得以大幅提升，應用于淬火鋼的加工，可輕松實現低成本。

　　此外，住友還通過自主新開發(fā)的CVD流程(超級FF涂層)技術，使涂層膜之間界面達到了超平坦化和涂層膜結晶粒子之間的超微粒化，實現了更高的可靠性和超長壽命。

　　特固克利用涂層技術推出了多種刀具牌號，比如新一代銑削牌號TT7800由高韌母體構成，采用MTCVD和CVD的涂層方式，此結合帶來了穩(wěn)定的加工并且有效地抵抗熱沖擊，更能在斷續(xù)切削過程中有效地防止崩刀，在高進給低速加工中，高韌性TT7800涂層可保證加工的穩(wěn)定。

3 工具系統(tǒng)及刀具裝夾技術完善了切削技術的發(fā)展

　　在柔性自動化生產中，為適應隨機多變加工的需求，應提高工具系統(tǒng)的標準化、系列化和模塊化程度，以獲得最佳的經濟效益。

　　在加工中心進行高速切削時，不平衡工具系統(tǒng)會產生很大的離心力，使機床和刀具振動，其結果一方面影響了工件的加工精度和表面質量，另一方面影響了主軸軸承和刀具的使用壽命，所以高速切削用的工具系統(tǒng)都應達到動平衡指標(平衡標準一般達到G2.5或G6.5)。新型刀柄和夾頭等都體現出能滿足高速加工需要的特點。

　　3.1 刀柄

　　刀柄是現代切削技術中很重要的組成部分，特別是高性能機床的刀具接口技術，對制造質量有著重大的影響。

　　熱縮刀柄是目前高速加工的最佳刀具解決方案之一。刀柄通過加熱系統(tǒng)，利用熱感應線圈使刀柄的夾持部分在短時間內加熱，刀柄內徑隨之擴張，此時立即把刀具裝入刀柄內，待刀柄冷卻收縮后，即可賦予刀具夾持面均勻的壓力，從而產生很高的徑向夾緊力，將刀具牢牢夾持住。

　　帕萊克(Parlec)推出的熱縮刀柄見圖4，刀具的徑向跳動≤3um(L=100mm)，其剛性高，動平衡性好，夾緊力大，高轉速下仍能保持高可靠性，使用簡單且快速，換刀所需時間不超過10S。另外，常州鈷領也開發(fā)出自己的SL熱脹刀柄，具有迅速的刀具裝夾、大的夾緊力和極高的裝夾同心度等特點。

　　瑞士瑞格費克斯推出了powergripR高精度冷壓刀柄裝夾系統(tǒng)。最新科技的powergripR冷壓刀柄裝夾系統(tǒng)廣泛應用于在CNC加工中心上進行高效切削(HPC)和高速切削(HSC)，其裝/卸刀時間小于10s，全跳動<3um，剛性好，相互作用的刀柄一夾頭、夾頭一刀桿接觸面具有良好的防震性；使用壽命>20000次，且仍能保持最高轉換夾持扭矩。可夾持各種形式和材質的h6精度的刀桿，直徑范圍Φ0.2 mm～Φ25.4mm，刀具高度預調重復性定位精度<1um。

　3.2 刀具夾頭

　　德國雄克(Schunk)的領先產品LSS超細長指狀刀具夾頭見圖5，適用于難加工部位如型腔的深腔加工以及加長刀桿長度L1=200mm的長刀具，且端跳仍保持在6um以內；有卓越的阻尼減振特性，適用于鉆絞和精銑等工序。適合HSK—A63的接口產品，其動平衡指標達到G6.3/15000轉。

　3.3 模塊化刀具系統(tǒng)

　　模塊化刀具系統(tǒng)的應用使刀具庫存大大減少，并具有一定的適應性，可通過接長桿使刀具的長度可長可短，利用變徑桿使刀具的直徑可大可小，更換起來也非常方便、容易。應用模塊化刀具系統(tǒng)能夠節(jié)約企業(yè)資本、縮短生產準備周期、提高生產效率。比如山特維克推出的可樂滿Capto接口，見圖6。可樂滿Capto接口是一個真正的模塊化系統(tǒng)，它能夠在整個車間的不同機床上實現刀具的完全互換，從而減少庫存量和降低成本。此外，在多任務機床、車削中心和加工中心上使用可樂滿Capto接口能夠提供加工的靈活性并實現更快的換刀操作。

4 結語

　　金屬切削刀具和工具系統(tǒng)的發(fā)展是一個逐漸積累和漸進的過程。筆者認為，通過結構和材料的變革，刀具向高性能發(fā)展，以滿足高效、低成本、少污染等需求。切削加工技術的發(fā)展除依賴于數控技術的發(fā)展之外，同時也依賴于刀具系統(tǒng)技術的發(fā)展。重視切削刀具系統(tǒng)技術的研究和應用，是完善切削技術的一個重要方面。