長期以來,立銑刀、絲錐和鉆頭屬于量大面廣的通用刀具,主要采用高速鋼制造,切削效率偏低。近年來,由于刀具材料尤其是超細顆粒硬質(zhì)合金材料性能的提高和應用的普及、涂層技術和刀具數(shù)控磨削技術的不斷進步,使通用刀具發(fā)生了根本的變化。
首先是整體硬質(zhì)合金銑刀的性能成倍提高,切削速度由原來的不到100m/min提高到180m/min以上,特別是在航空工業(yè)鋁合金加工方面,切削速度更是達到了2000~5000m/ min,具備了高性能刀具的水平。其次是整體硬質(zhì)合金刀具的品種增加,涵蓋了立銑刀、麻花鉆、絲錐等眾多的品種,應用領域進一步擴大。第三是數(shù)控工具磨床的廣泛應用和普及,使刀具在結(jié)構方面產(chǎn)生了巨大變化,理論上講,當前工具制造企業(yè)所使用的五軸聯(lián)動數(shù)控工具磨床可以加工出幾乎任何形狀的刀具來,從而使刀具切削部分的幾何形狀、參數(shù)和刀具的結(jié)構突破了傳統(tǒng)標準刀具千篇一律的舊格局,實現(xiàn)了多樣化的、并充分體現(xiàn)切削過程內(nèi)在規(guī)律的創(chuàng)新設計,使通用刀具的潛力得到充分的挖掘。通用刀具的這種重大進展,標志著立銑刀、絲錐、鉆頭等傳統(tǒng)通用刀具的發(fā)展已進入了高速切削的新階段。
隨著制造業(yè)的高速發(fā)展,汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)以及模具行業(yè)等重點產(chǎn)業(yè)部門對切削加工不斷提出了更高的要求,CAD/CAM技術和CNC數(shù)控制造技術在刀具開發(fā)中的應用以及刀片壓制技術的進步,推動著可轉(zhuǎn)位刀具持續(xù)的發(fā)展。
近年來,可轉(zhuǎn)位刀具在刀桿結(jié)構的優(yōu)化、切削負荷的合理分布、刀片三維斷屑槽形開發(fā)以及帶前角的螺旋形刀刃銑削刀片的問世和小規(guī)格淺孔鉆的開發(fā)等方面,都取得明顯的成效。其中,可轉(zhuǎn)位立銑刀的進展尤為突出。以新的刀片外形、較小的切削主偏角和新的裝夾結(jié)構,使每齒進給量最高可達3.5mm,以小吃深大進給的方式實現(xiàn)很高的金屬切除率,小的主偏角能把高速進給的徑向力轉(zhuǎn)化為軸向力,因此可采用懸伸較長的刀桿對較深的模腔或外輪廓進行高效加工,主副切削刃之間的平緩的過渡刃,既可增加刀尖的強度又能改善加工的表面粗糙度。為了使刀片的裝夾更可靠,以適應大的進給量,在刀片的底面多出一個圓柱形的凸起,在安裝時與刀座的孔相配,可承受大部分切削力,減少中間夾緊螺釘?shù)妮d荷。
開發(fā)多功能的復合刀具是當前刀具結(jié)構發(fā)展中的另一個趨勢。為了發(fā)揮以車削加工中心和鏜銑類加工中心為代表的數(shù)控加工技術的優(yōu)勢,對復雜零件在一次安裝中進行多工序的集中加工,并淡化傳統(tǒng)的車、銑、鏜、螺紋加工等不同切削工藝的界限,是當前提高數(shù)控機床效率、加快產(chǎn)品開發(fā)的重要途徑。為此,也對刀具提出了新的要求,除了刀具模塊化以外,還要求一種刀具要盡可能多地完成對零件不同工序的加工。減少換刀次數(shù),節(jié)約頻繁換刀時間;同時,還可以減少刀具的數(shù)量和庫存量,有利于管理和降低制造成本。多家公司都開發(fā)出了為加工汽車、航空發(fā)動機零件、飛機構件開發(fā)的成套專用復合刀具。隨著這類刀具的品種增加,結(jié)構優(yōu)化,幾何參數(shù)更趨合理,性能得到提高,應用面不斷擴大,它不僅在車削、銑削、鉆削領域的應用有新的突破,而且擴大到拉削和齒輪加工等復雜形面的加工領域。這類專用高效刀具已經(jīng)成為現(xiàn)代自動生產(chǎn)線的特色,對減少投資費用、保證生產(chǎn)節(jié)拍和產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)揮了重要作用,也反映出刀具與工藝在制造技術中的緊密關系,甚至是開發(fā)新工藝、設計新的生產(chǎn)線的前提。