| 标题 | 高速切削刀具的发展现状与技术研究 |
| 范文 | 冯剑 摘 要：本文将通过告诉切削刀具在工业制造业的实际应用、刀具材料、刀具结构等方面对高速切削刀具的现状进行分析，并对高速切削刀具的动平衡技术进行重点介绍。 关键词：高速切削刀具;现状分析;技术研究 引言：当前工业机械零件的主要是通过切削、磨削等技术手段完成的，而高速切削刀具技术凭借其自身的优势必将成为切削加工的主要发展方向——在对零件高速切削加工中，能够有效的降低刀具切削的力度，控制刀具切削温度上升速度，提高加工零件的表面质量，实现零件加工成本控制。为更好的实现零件的高速化切削加工，还需要对高速切削刀具进行不断的研发，探求更适合高速切削刀具的新型材料，改进高速切削刀具结构，提升高速切削刀具工业应用技术。 1.高速切削刀具发展现状 1.1.高速切削技术的实际应用现状 “高速切削”正以无可比拟的优势逐步成为模具制造业与飞机制造业的“得力干将”。高速切削在航空领域成功替代了焊接技术，有效降低了零件的焊缝率，提高了零件的可靠性、抗震性与零件自身强度。高速切削技术在汽车工业的应用，在很大程度上成为了汽车产品更新换代的关键技术。在新车型设计投产后，高速切削技术能够通过缩短模具制造周期，加快汽车新产品的上市速度，帮助汽车企业在产品更新换代中更好地满足消费者需求，提升产品的市场竞争力。由此可见，告诉切削技术在航空、汽车生产领域的应用，可以帮助企业更好地适应市场个性化需求，产品单一、生产数量巨大的传统产业模式正在逐步向多品种、多批量转变，又过去传统的组合机床刚性生产朝着柔性生产与高速加工转变。 1.2.刀具材料现状 高速钢、硬质合金是当前我国高速切削刀具最普遍的制作材料，尤其是硬质合金焊接刀具最常见，在工业生产当中几乎不会选择粉末冶金高速钢、铝高速钢等。近年来，国产的高速钢自身品质降低，直接造成含钴高速钢刀具质量下降;高性能硬质合金、细颗粒硬质合金的产量较低，无法成为高速切削刀具的主流材料。当前国内的刀具涂层技术，还未形成产业化TiCN涂层产品;纳米涂层技术也有待研发， 当前我国对于陶瓷材料的研究较为深入，初步建立了具有切削可靠性并且巧妙融合和陶瓷学与切削学的陶瓷刀具材料的研发、设计理论体系，成功研发了20多个品种氧化铝基陶瓷刀具，完成了近10个品类的氮化硅基陶瓷刀具，并且在陶瓷刀具的生产上也初具规模，形成了较高的陶瓷刀具生产力。当前我国的陶瓷刀具研发生产水平，领先世界，陶瓷刀具的各个性能纷纷优于国际同类产品，与此同时，还成功开发了对众多国际尚未报道过的新掏陶瓷刀具，例如：具有梯度功能的陶瓷刀片、陶瓷-硬质合金复合刀片。虽然我国对陶瓷刀具的研发力度强，但是在陶瓷刀具的实际制造与推广应用中，不及西方国家，存在制造工艺水平低，高精度的陶瓷刀具质量差等问题。 1.3.高速切削刀具结构现状 现阶段，高速切削刀具未来能更好的满足加工大型铝合金零件的需求，刀具结构不断改进创新。对刀具结构的改进，通常是使刀具的几何参数更够更加适应所加工零件的材料以及材料的加工环境。五轴联动的数控磨床各项功能的研发与完善，推动着高速切削刀具在钻头、立铣刀等几何参数上不断精细化、多样化，有效地打破了改变标准刀具简单粗制状况，让新刀具更够更好地完成对不同材料的加工，适应各种加工环境。例如普通中心不对称三齿结构立铣刀，由于其自身平衡性较差，无法满足高速切削刀具结构需求，而通过改进后的中心对稱的二齿结构，就能很好的适应高速切削刀具的转速。 高速发展的制造业，对切削加工的要求也不断提高，将为可转位刀具的持续创新发展提供动力，尤其是生产零件具有材料硬度高，加工难度大，型腔形状复杂，交货周期短等特点的工业，是促进可转位刀具进行结构创新的强大动力，推动各种结构、类型、型号的高速切削刀具快速改进。 2.高速切削刀具技术研究 以主轴高速旋转作为技术核心的高速切削，通过对多项先进工业制造技术的综合应用，形成的一项极其复杂的系统工程。由于高速切削技术在工业制造上的逐步投入使用，各项新技术在生产实践中得到检验，通过不断的实践与改进，帮助我国的高速切削技术水平快速提升。 2.1.高速切削刀具动平衡技术 刀具系统在高速旋转时受到的切削力较小，离心力才是此刻刀具系统的主要负荷。当刀具加工转速的增加，离心力会因为失去平衡而快速变大，此时变大的离心力将直接导致刀具变形，甚至发生断裂损毁，不仅对刀具造成了破坏，同时还会对零件加工车床和操作者带来危险。因此，在进行高速切削加工之前，必须关注测量刀具系统不平衡量值，将不平衡量值控制在安全合理范围内。 刀具动平衡是高速切削加工中的关键。要想是想在高速切削加工中对刀具动平衡的控制，操作者可以通过对刀具材料、刀具结构、刀体与刀片的夹紧方式等进行控制。在实际加工中，需要操作者首先需要对刀具、夹头、主轴等各个单独的元件完成动平衡控制;然后在对刀具与夹头的组件实现动平衡的控制;最后操作者必须实现刀具与主轴共同完成动平衡控制。刀具是否平衡，不是通过操作者的肉眼观察所得，而是需要借助通用动平衡机或者专用刀具动平衡的测量来完成的，操作者通过不断的测量与调节，最终实现刀具系统的动平衡。 将加工机床、动平衡设备、切削刀具，三者有机结合成“三位一体”时未来高速切削刀具动平衡技术的发展目标，更好地实现刀具主轴与刀柄组件，从静止到高速旋转工程中自动平衡。该发展目标的实现，离不开刀具平衡系统的自我平衡检测与动态平衡调节。而更高标准的技术手段是通过在刀柄上创造性的安装自动平衡装置、减震装置，以此来达到高转速下刀具平衡系统的在线平衡的严要求。通过在线对刀具系统进行平衡性检测，以实现对系统内平衡配重位置的动态控制，从而有效降低刀具系统自身不平衡惯性力所产生的震动损坏。 现场动平衡检测技术的研发，成功实现在刀具系统高速旋转下，对动平衡数据的检测、收集与分析处理，该技术可以应用于对高速旋转加工机床实况监测的震动分析。刀具系统的动平衡现场检测技术，作为高速加工机床配套技术，未来应用前景十分可观。 结束语：综上所述，高速切削刀具作为一项先进技术，在我国正处于起步阶段，目前发展尚不成熟，国内刀具材料的研发速度落后于发达国家，陶瓷刀具材料在工业生产上的推广与应力度不足，未能将科技转化为生产力，提升我国工业制造水平，相应的刀具研发与应用技术改进还任重而道远，但高速切削刀具技术的发展将对我国工业制造业发展产生深刻影响是不容忽视的。因此，需要加强高速切削刀具技术相关领域的科技研发力度，不断推动我国从工业大国向工业强国发展进步。 参考文献： [1]周志雄，肖航，李伟， 等.微细切削用微机床的研究现状及发展趋势[J].机械工程学报，2014，50（9）：153-160. [2]徐伟伟，袁军堂，殷增斌， 等.氮化硅陶瓷材料微波烧结研究现状[J].硅酸盐通报，2017，36（1）：71-76. [3]方浩天，周飞，马强， 等.切削刀具硬质涂层的结构及其切削性能的研究[J].机械制造与自动化，2017，46（4）：1-4，21. |
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