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量等方面均符合要求的零件的一種加工方法。其核心問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。
       采用新型刀具實現(xiàn)高效、優(yōu)質、低成本生產是現(xiàn)代企業(yè)提高經濟效益的重要途徑。刀具材料的改進是刀具技術發(fā)展的主線。在現(xiàn)有刀具材料的基礎上，通過刀具幾何設計改善切削狀態(tài)也是生產實踐中行之有效的方法。CIRP公布的一項研究報告指出：“由于刀具材料的改進，刀具許用切削速度每隔10年提高1倍；而由于刀具結構和幾何參數(shù)的改進，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)代刀具不僅應能滿足高速切削、干式切削、硬切削、復合切削加工等先進切削技術的需要，而且對產品功能的多樣化、結構的合理化、外觀宣型的美觀等方面也提出了更高要求。但令人遺憾的是長期以來刀具的設計主要依靠經驗，依靠嘗試法(try-and-error ) ，這種方法效率低、開發(fā)周期長，顯然已經阻礙了新型刀具的開發(fā)和使用，滿足不了先進切削加工技術的需求，迫切需要先進的刀具設計技術。
       刀具結構、刀具材料、涂層技術的創(chuàng)新推動著切削加工技術的快速發(fā)展。本文介紹了刀具結構設計、刀具材料和刀具涂層技術的新進展，指出先進刀具發(fā)展的方向，以促進先進刀具的開發(fā)與合理使用，為提高制造業(yè)的加工效率發(fā)揮應有的作用。
       刀具結構設計技術
       刀具結構設計的特點是空間角度計算難，形狀復雜繪圖難，形狀相同尺寸繁。隨著粉末冶金技術、模具制造技術、五軸聯(lián)動數(shù)控刃磨技術的高度發(fā)展，現(xiàn)代金屬切削刀具的切削部分已可加工成十分復雜的形狀。因此，刀具廠家不斷創(chuàng)新，采用先進的設計技術和專業(yè)應用軟件進行刀具設計。

        在生產實際中大量遇到的是各種復雜形狀的刀具。為了斷屑，可轉位刀片的切削部分也設計出具有復雜形狀的刃形和斷屑槽。為建立復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，并將計算機輔助設計(CAD)技術應用于刀具的設計。目前，應用較多的CAD軟件主要有UG、Pro/E、I-DEAS等幾種，有的CAD軟件經過企業(yè)的二次開發(fā)，其適用性進一步提高。這些軟件集三維實體造型、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計軟件系統(tǒng)，具有較強的實體造型與編程功能。計算機輔助設計使得刀具的設計、計算簡便，免去刀具復雜圖形的繪制，并能參數(shù)化快速設計刀具，有利于提高刀具的設計水平。
        應用工程分析技術(如有限元)對刀具強度進行數(shù)值模擬分析，可較精確地掌握刀具上各點的受力情況，了解刀具內部應力、應變及溫度的分布規(guī)律，獲得應力、應變及溫度分布圖，并方便地找出危險點。該方法可為改進刀具受力情況、合理設計刀具結構以及對刀具進行失效分析提供理論依據(jù)，為刀具強度和壽命的分析計算提供一種新方法。
       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)等高技術產業(yè)部門對切削加工不斷提出更高的要求，推動著刀具結構的持續(xù)創(chuàng)新。為汽車工業(yè)流水線開發(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件的需要，開發(fā)出了結構新穎的鋁合金高速加工面銑刀和立銑刀等先進刀具。與此同時，出現(xiàn)了各種新型可轉位刀片結構，如多功能、多盤、多工位可變角、快換微調的機夾梅花刀，用于車削的高效刮光刀片，形狀復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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