數(shù)控刀具是機械制造中用于切削加工的工具,又稱切削工具。廣義的切削工具既包括刀具,還包括磨具;同時“數(shù)控刀具”除切削用的刀片外,還包括刀桿和刀柄等附件!
高速銑削工藝在汽車、飛機和模具制造業(yè)中應(yīng)用廣泛。由于銑刀高速旋轉(zhuǎn)時刀具各部分承受的離心力已遠遠超過切削力本身的作用而成為刀具的主要載荷,而離心力達到一定程度時會造成刀具變形甚至破裂,因此研究高速銑刀的安全性技術(shù)對發(fā)展高速銑削技術(shù)有著極其重要的意義
于刀面兩側(cè)各挖除一個凹槽,因其容易加工及設(shè)計,故市面上許多工廠刀皆是此一種研磨方式。大的優(yōu)點便是經(jīng)此研磨后會形成一個非常薄的刀刃,而越薄的刀刃切削能力越好。其缺點為:越薄的刀刃越脆弱。它可以切、削較硬的物體或組織,但卻不適合用以在料理食物時砍劈的動作,因刀身的縱切面為非線性,故無法切的太深。凹磨的刀子皆不建議用于砍劈動作上,因其刀刃相對的較脆弱。其大的優(yōu)點便是增加刀刃的切削能力,尤其是在刀面不夠?qū)掗煏r使用(德國Puma刀廠算出若刀背有3.5mm厚,那么刀面至少要有20mm寬才能有相當?shù)那邢骺撑芰?。若不夠?qū)挼牡蹲颖阋訦ollowground的方式來彌補。)。早期的剃頭刀便是用凹磨。鑿刀磨法、片刃研磨(ChiselGrind):刀面只有一面研磨。優(yōu)點有四:1.易于加工:一面研磨故只需其它研磨方式的一半加工,且不需太過精密,因此省時、省工、省錢。2.易于研磨:除非嚴重的損傷,否則只需研磨一面即可,且研磨技術(shù)不必像其它研磨方式一般的高超。3.刀刃堅固:只單邊開刃,故刀刃角度大(約30-45度),刀身厚。4.節(jié)省材料:在早期錘打制刀時代,此種研磨方式不需像其它研磨方式一般要削去多余的鋼材,可節(jié)省多的鋼材耗費。臺灣原住民的刀子便是鑿刀磨法?!∪秉c有三:1.無法準確的切削:拿鑿刀磨法及其它雙邊研磨的刀子來切蘋果時你便會發(fā)現(xiàn),雙面研磨的刀子可以的將蘋果平分切成兩半,而鑿刀磨法的刀子則會隨著研磨的角度而〔斜〕出去。2.無法穿刺的太深:鑿刀磨法在刀尖上造成了太多的斜面,使得其在穿刺上形成了許多的阻礙點。舉例而言,你從未見過鑿刀研磨的匕首、短劍或穿孔錐吧!3.研磨面錯誤:右手刀的研磨方式為(從刀背向下俯視)刀面的左側(cè)為平坦,右側(cè)才研磨?左手刀剛好相反。然因東、西方傳統(tǒng)性刀面展示上的不同及小刀用法習慣的差異,使得西方刀廠所做出之鑿刀研磨大多為左手刀(西方人習慣將刀尖向左的展示刀子,將左刀面視為正面?東方人則將刀尖向右展示刀子,將右刀面視為正面),在刀刃向外切削將刀子切削的角度加大才能平順的使用。美國也發(fā)現(xiàn)了這個問題,雖然大多數(shù)的刀廠依舊堅持〔左手刀〕,但如GTKnives已將其鑿刀磨法的刀子改為右手刀。日式的鑿刀磨法的刀子則全是右手刀。
對刀具進行涂層是機械加工行業(yè)前進道路上的一大變革,它是在刀具韌性較高的基體上涂覆一層、二層乃至多層具有高硬度、高耐磨性、耐高溫材料的薄層(如TiN、TiC等),使刀具具有全面、良好的綜合性能。未涂層高速鋼的硬度僅為62~68HRC(760~960HV),硬質(zhì)合金的硬度僅為89~93.5HRA(1300~1850HV);而涂層后的表面硬度可達2000~3000HV以上。在工業(yè)生產(chǎn)中,使用涂層刀具可以提高加工效率、加工精度、延命、降低成本。近30余年來,刀具涂層技術(shù)迅速發(fā)展,涂層刀具得到了廣泛應(yīng)用。涂層高速鋼刀具和涂層硬質(zhì)合金刀具已占全部刀具使用總量的50%以上。在西歐,由于資源匱乏和機械加工的化,以及數(shù)控技術(shù)進步及難加工材料增多,涂層刀具正以驚人的發(fā)展速度被動式向前挺進。西方工業(yè)發(fā)達國家使用的涂層刀具占可轉(zhuǎn)位刀片的比例已由1978年的26%上升到2005年的90%,新型的數(shù)控機床所用的刀具中80%左右是涂層刀具
根據(jù)制造業(yè)發(fā)展的需要,多功能復(fù)合刀具、高速刀具將成為刀具發(fā)展的主流。面對日益增多的難加工材料,刀具行業(yè)改進刀具材料、研發(fā)新的刀具材料和更合理的刀具結(jié)構(gòu)。硬質(zhì)合金材料及涂層應(yīng)用增多。細顆粒、超細顆粒硬質(zhì)合金材料是發(fā)展方向;納米涂層、梯度結(jié)構(gòu)涂層及全新結(jié)構(gòu)、材料的涂層將大幅度提高刀具使用性能;物理涂層(PVD)的應(yīng)用繼續(xù)增多。新型刀具材料應(yīng)用增多。陶瓷、金屬陶瓷、氮化硅陶瓷、PCBN、PCD等刀具材料的韌性進一步增強,應(yīng)用場合日趨增多。切削技術(shù)快速發(fā)展。高速切削、硬切削、干切削繼續(xù)快速發(fā)展,應(yīng)用范圍在迅速擴大。
刀具材料是決定刀具切削性能的根本因素,對于加工效率、加工質(zhì)量、加工成本以及刀具耐用度影響很大。刀具材料越硬,其耐磨性越好,硬度越高,沖擊韌性越低,材料越脆。硬度和韌性是一對矛盾,也是刀具材料所應(yīng)克服的一個關(guān)鍵。對于石墨刀具,普通的TiAlN涂層可在選材上適當選擇韌性相對較好一點的,也就是鈷含量稍高一點的;對于金剛石涂層石墨刀具,可在選材上適當選擇硬度相對較好一點的,也就是鈷含量稍低一點的