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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(zhì)量等方面均符合要求的零件的一種加工方法。其核心問(wèn)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(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)是現(xiàn)代企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。刀具材料的改進(jìn)是刀具技術(shù)發(fā)展的主線。在現(xiàn)有刀具材料的基礎(chǔ)上，通過(guò)刀具幾何設(shè)計(jì)改善切削狀態(tài)也是生產(chǎn)實(shí)踐中行之有效的方法。碩朔五金指出：“由于刀具材料的改進(jìn)，刀具許用切削速度每隔10年提高1倍；而由于刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)的改進(jìn)，刀具壽命每隔10年幾乎提高2倍?！辈捎眯滦偷毒卟牧峡梢蕴岣叩毒叩那邢餍阅?，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(yīng)能滿足高速切削、干式切削、硬切削、復(fù)合切削加工等先進(jìn)切削技術(shù)的需要，而且對(duì)產(chǎn)品功能的多樣化、結(jié)構(gòu)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(zhǎng)期以來(lái)刀具的設(shè)計(jì)主要依靠經(jīng)驗(yàn)，依靠嘗試法(try-and-error ) ，這種方法效率低、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，顯然已經(jīng)阻礙了新型刀具的開(kāi)發(fā)和使用，滿足不了先進(jìn)切削加工技術(shù)的需求，迫切需要先進(jìn)的刀具設(shè)計(jì)技術(shù)。
刀具結(jié)構(gòu)、刀具材料、涂層技術(shù)的創(chuàng)新推動(dòng)著切削加工技術(shù)的快速發(fā)展。本文介紹了刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、刀具材料和刀具涂層技術(shù)的新進(jìn)展，指出先進(jìn)刀具發(fā)展的方向，以促進(jìn)先進(jìn)刀具的開(kāi)發(fā)與合理使用，為提高制造業(yè)的加工效率發(fā)揮應(yīng)有的作用。
刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)
刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是空間角度計(jì)算難，形狀復(fù)雜繪圖難，形狀相同尺寸繁。隨著粉末冶金技術(shù)、模具制造技術(shù)、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控刃磨技術(shù)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(fù)雜的形狀。因此，刀具廠家不斷創(chuàng)新，采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)和專(zhuān)業(yè)應(yīng)用軟件進(jìn)行刀具設(shè)計(jì)。
在生產(chǎn)實(shí)際中大量遇到的是各種復(fù)雜形狀的刀具。為了斷屑，可轉(zhuǎn)位數(shù)控刀片的切削部分也設(shè)計(jì)出具有復(fù)雜形狀的刃形和斷屑槽。為建立復(fù)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)應(yīng)用于刀具的設(shè)計(jì)。目前，應(yīng)用較多的CAD軟件主要有UG、Pro/E、I-DEAS等幾種，有的CAD軟件經(jīng)過(guò)企業(yè)的二次開(kāi)發(fā)，其適用性進(jìn)一步提高。這些軟件集三維實(shí)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(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的實(shí)體造型與編程功能。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)使得刀具的設(shè)計(jì)、計(jì)算簡(jiǎn)便，免去刀