切削加工進(jìn)入現(xiàn)代切削技術(shù)新階段,不僅反映在將切削技術(shù)的發(fā)展建立在刀具制造商與刀具用戶相互聯(lián)動(dòng)的機(jī)制上,而且還在此基礎(chǔ)上表現(xiàn)出以下明顯的技術(shù)特征及發(fā)展動(dòng)向。
（1）新的切削工藝全面突破傳統(tǒng)切削技術(shù)
高速、切削,硬切削,干切削等新工藝應(yīng)用于汽車、航空、模具及裝備制造業(yè)等切削加工“大戶”,不僅成倍提高了加工效率,而且推動(dòng)了產(chǎn)品開發(fā)和工藝革新。近年來(lái),快速發(fā)展的模具工業(yè)可以說(shuō)是與模具切削工藝一同成長(zhǎng),大型模具高速銑削和淬硬模具銑削工藝改變了傳統(tǒng)的模具加工工藝,大大縮短了模具開發(fā)周期。
與此同時(shí),傳統(tǒng)的車、銑、鉆等切削工藝的界限不斷被打破,出現(xiàn)了一些新的切削加工方法。如新推出的銑刀可作為孔加工刀具進(jìn)行鉆孔和擴(kuò)孔,減少了換刀時(shí)間,提高了加工效率;又如能去除模腔金屬的插銑刀、加工曲軸的車—車?yán)に?、在?fù)合車削中心上以銑代車的銑車工藝、用硬質(zhì)合金螺紋銑刀代替硬質(zhì)合金絲錐的螺紋高速加工工藝等等。此外,隨著各種復(fù)合機(jī)床及“一臺(tái)機(jī)床或一次裝夾完成全部加工”技術(shù)的發(fā)展,將進(jìn)一步改變切削加工的傳統(tǒng)技術(shù)。
（2）刀具材料和涂層技術(shù)取得重大進(jìn)展
新的切削工藝全面突破傳統(tǒng)切削技術(shù)首先應(yīng)歸功于刀具材料的改進(jìn)和涂層技術(shù)的發(fā)展。
刀具材料的發(fā)展反映在各種刀具材料性能的全面進(jìn)步上,使切削加工各領(lǐng)域的加工效率全面提高。其中,特別要強(qiáng)調(diào)兩種刀具材料的進(jìn)展,即超硬刀具材料pcd、cbn和硬質(zhì)合金材料的進(jìn)步。
pcd、cbn材料具有高硬度和特別好的耐磨性,曾被寄希望于成為高速切削的推動(dòng)者,但由于其性脆,在問(wèn)世后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi),其實(shí)用化進(jìn)程緩慢。近年來(lái),通過(guò)對(duì)pcd、cbn材料制造工藝、配方成分、組織粒度等因素的控制和調(diào)整,材料韌性得到顯著改善,品種增多,應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大,使應(yīng)用超硬刀具材料進(jìn)行高速切削的希望變成了現(xiàn)實(shí)。
硬質(zhì)合金作為刀具材料,也一直存在著硬度與韌性的矛盾。盡管多年來(lái)它在車削、銑削、孔加工等切削工序中的應(yīng)用為全面提高加工效率發(fā)揮了重要作用,但其韌性差的缺陷并未得到顯著改善。如今,用超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金制造的整體硬質(zhì)合金鉆頭、立銑刀已得到普遍應(yīng)用,切削速度比高速鋼刀具可提高數(shù)倍,從而使硬質(zhì)合金真正成為應(yīng)用面zui廣、綜合性能的刀具材料。硬質(zhì)合金材料的另一個(gè)重大進(jìn)展是梯度硬質(zhì)合金材料的開發(fā),使涂層硬質(zhì)合金刀片基體的表層富鈷,提高了硬質(zhì)合金刀片刃口的韌性,不僅減少了崩刃,而且可以采用抗塑性變形好的基體材料,提高了刀片的承載能力,顯著改善了涂層硬質(zhì)合金刀片的切削性能。
近10多年來(lái),涂層技術(shù)取得重大進(jìn)展。在cvd涂層領(lǐng)域,中溫cvd的ticn及厚膜al2o3涂層提高了刀片的耐磨性和抗裂紋擴(kuò)展能力。pvd涂層的發(fā)展尤為引人注目,不僅出現(xiàn)了tialn、altin、alcrn、tisin、al2o3等耐磨涂層,還有mos2、dlc、wc/c等各種潤(rùn)滑涂層,以及梯度涂層、納米涂層等新的涂層結(jié)構(gòu),使涂層的性能大為提高。目前,涂層技術(shù)的發(fā)展勢(shì)頭方興未艾,以其功能多、效果好、開發(fā)快等優(yōu)勢(shì),成為當(dāng)前提高刀具切削性能zui有效的手段。
（3）刀具新牌號(hào)、新產(chǎn)品的創(chuàng)新速度大大加快
刀具作為一種工具,是制造系統(tǒng)中活力的工藝因素,處于不斷創(chuàng)新的過(guò)程中。在現(xiàn)代切削技術(shù)階段,刀具的發(fā)展有兩大特點(diǎn):一是創(chuàng)新速度加快。兩年一屆的北京機(jī)床展（cimt）已成為世界各國(guó)刀具制造商的“新產(chǎn)品發(fā)布會(huì)”,新的材料牌號(hào)、新的涂層產(chǎn)品、新的刀具（片）結(jié)構(gòu)、新的刀柄及裝夾技術(shù)、新的加工方法等層出不窮。二是確立了系統(tǒng)優(yōu)化的創(chuàng)新思路。在系統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)上,現(xiàn)在新開發(fā)一種涂層硬質(zhì)合號(hào)往往可比原有牌號(hào)提高切削效率20%以上,有的甚至可達(dá)50%以上。一種新的刀具產(chǎn)品能提供一種新的加工效果,或顯著提高加工效率,如近年來(lái)流行的大進(jìn)給銑刀,每齒進(jìn)給量達(dá)3.5～4.0mm/z,為一般銑刀的10倍;又如刮光車削刀片的進(jìn)給量可提高一倍。
（4）現(xiàn)代切削技術(shù)的內(nèi)涵擴(kuò)大
切削加工進(jìn)入現(xiàn)代切削技術(shù)新階段后,相應(yīng)出現(xiàn)了許多新的相關(guān)技術(shù),使切削技術(shù)的內(nèi)涵擴(kuò)大。例如,高速切削技術(shù)首先應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)刀具,主要是銑削加工,早期曾把主軸轉(zhuǎn)速超過(guò)10000r/min作為高速切削的門檻,圍繞著這一目標(biāo),開發(fā)的與加工中心相關(guān)的技術(shù)包括高速主軸、快速進(jìn)給、高的加（減）速技術(shù)以及適合高速切削的數(shù)控系統(tǒng)等;開發(fā)的與刀具相關(guān)的技術(shù)包括hsk刀柄、7∶24兩面接觸刀柄、高速旋轉(zhuǎn)刀具的安全技術(shù)和刀具動(dòng)平衡技術(shù)。為了用整體硬質(zhì)合金通用刀具進(jìn)行高速加工,需要提高刀具裝夾的精度和剛性,先后開發(fā)了液壓夾頭、熱裝夾頭、力縮夾頭等新型刀具夾頭及刀具裝調(diào)技術(shù)。此外,為了提高刀具利用率,降低刀具管理成本,還開發(fā)了刀具管理軟件、切削數(shù)據(jù)庫(kù)等配套技術(shù),用現(xiàn)代信息技術(shù)提高切削加工的整體水平。