刀具歷史和發(fā)展

1、歷史和發(fā)展歷史和發(fā)展刀具的發(fā)展在人類進(jìn)步的歷史上占有重要的地位。中國(guó)早在公元前28～前20世紀(jì)，就已出現(xiàn)黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質(zhì)刀具。戰(zhàn)國(guó)后期(公元前三世紀(jì))，由于掌握了滲碳技術(shù)，制成了銅質(zhì)刀具。當(dāng)時(shí)的鉆頭和鋸，與現(xiàn)代的扁鉆和鋸已有些相似之處。然而，刀具的快速發(fā)展是在18世紀(jì)后期，伴隨蒸汽機(jī)等機(jī)器的發(fā)展而來的。1783年，法國(guó)的勒內(nèi)首先制出銑刀。1792年，英國(guó)的莫茲利制出絲錐和板牙。有關(guān)麻花鉆的發(fā)明最早的文獻(xiàn)記載是在1822年，

2、但直到1864年才作為商品生產(chǎn)。那時(shí)的刀具是用整體高碳工具鋼制造的，許用的切削速度約為5米分。1868年，英國(guó)的穆舍特制成含鎢的合金工具鋼。1898年，美國(guó)的泰勒和懷特發(fā)明高速工具鋼。1923年，德國(guó)的施勒特爾發(fā)明硬質(zhì)合金。在采用合金工具鋼時(shí)，刀具的切削速度提高到約8米分，采用高速鋼時(shí)，又提高兩倍以上，到采用硬質(zhì)合金時(shí)，又比用高速鋼提高兩倍以上，切削加工出的的工件表面質(zhì)量和尺寸精度也大大提高。由于高速鋼和硬質(zhì)合金的價(jià)格比較昂貴，刀具出現(xiàn)

3、焊接和機(jī)械夾固式結(jié)構(gòu)。1949～1950年間美國(guó)開始在車刀上采用可轉(zhuǎn)位刀片，不久即應(yīng)用在銑刀和其他刀具上。1938年，德國(guó)德古薩公司取得關(guān)于陶瓷刀具的專利。1972年，美國(guó)通用電氣公司生產(chǎn)了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀片。這些非金屬刀具材料可使刀具以更高的速度切削。1969年，瑞典山特維克鋼廠取得用化學(xué)氣相沉積法，生產(chǎn)碳化鈦涂層硬質(zhì)合金刀片的專利。1972年，美國(guó)的邦沙和拉古蘭發(fā)展了物理氣相沉積法，在硬質(zhì)合金或高速鋼刀具表面涂覆碳化

4、鈦或氮化鈦硬質(zhì)層。表面涂層方法把基體材料的高強(qiáng)度和韌性，與表層的高硬度和耐磨性結(jié)合起來，從而使這種復(fù)合材料具有更好的切削性能。編輯本段編輯本段高速銑削刀具的安全性技術(shù)高速銑削刀具的安全性技術(shù)1引言引言高速銑削工藝在汽車、飛機(jī)和模具制造業(yè)中應(yīng)用廣泛。由于銑刀高速旋轉(zhuǎn)時(shí)刀具各部分承受的離心力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過切削力本身的作用而成為刀具的主要載荷，而離心力達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)造成刀具變形甚至破裂，因此研究高速銑刀的安全性技術(shù)對(duì)發(fā)展高速銑削技術(shù)有著極其重要

5、的意義。2高速銑刀安全性技術(shù)研究的現(xiàn)狀高速銑刀安全性技術(shù)研究的現(xiàn)狀20世紀(jì)90年代初德國(guó)就開始了對(duì)高速銑刀的安全性技術(shù)研究，并制訂了DIN65891《高速銑刀的安全要求》標(biāo)準(zhǔn)草案，規(guī)定了高速銑刀失效的試驗(yàn)方法和刀座的夾緊、調(diào)整結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能消除游隙，并且要求重復(fù)定位性好。目前，高速銑刀已廣泛采用HSK刀柄與機(jī)床主軸連接，較大程度地提高了刀具系統(tǒng)的剛度和重復(fù)定位精度，有利于刀具破裂極限轉(zhuǎn)速的提高。此外，機(jī)夾式高速銑刀的直徑顯露出直徑變小、刀

6、齒數(shù)減少的發(fā)展趨勢(shì)，也有利于刀具強(qiáng)度和剛度的提高。（2）改進(jìn)刀具的夾緊方式模擬計(jì)算和破裂試驗(yàn)研究表明，高速銑刀刀片的夾緊方法不允許采用通常的摩擦力夾緊，要用帶中心孔的刀片、螺釘夾緊方式，或用特殊設(shè)計(jì)的刀具結(jié)構(gòu)以防止刀片甩飛。刀座、刀片的夾緊力方向最好與離心力方向一致，同時(shí)要控制好螺釘?shù)念A(yù)緊力，防止螺釘因過載而提前受損。對(duì)于小直徑的帶柄銑刀，可采用液壓夾頭或熱脹冷縮夾頭實(shí)現(xiàn)夾緊的高精度和高剛度。（3）提高刀具的動(dòng)平衡性提高刀具的動(dòng)平衡性對(duì)

7、提高高速銑刀的安全性有很大的幫助。因?yàn)榈毒叩牟黄胶饬繒?huì)對(duì)主軸系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)附加的徑向載荷，其大小與轉(zhuǎn)速的平方成正比。設(shè)旋轉(zhuǎn)體質(zhì)量為m，質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)體中心的偏心量為e，則由不平衡量引起的慣性離心力F為：F=emω2=U（n9549）2式中：U為刀具系統(tǒng)不平衡量（gmm），e為刀具系統(tǒng)質(zhì)心偏心量（mm），m為刀具系統(tǒng)質(zhì)量（kg），n為刀具系統(tǒng)轉(zhuǎn)速（rmin），ω為刀具系統(tǒng)角速度（rads）。由上式可見，提高刀具的動(dòng)平衡性可顯著減小離心力，提高高

8、速刀具的安全性。因此，按照標(biāo)準(zhǔn)草案要求，用于高速切削的銑刀必須經(jīng)過動(dòng)平衡測(cè)試，并應(yīng)達(dá)到ISO1940－1規(guī)定的G4.0平衡質(zhì)量等級(jí)以上要求。4結(jié)語(yǔ)結(jié)語(yǔ)高速銑刀安全性技術(shù)是研究高速刀具的一個(gè)重要內(nèi)容，應(yīng)加強(qiáng)刀具安全性的定量分析，精確確定影響高速銑刀安全性的微量因素，并從刀具的材料、結(jié)構(gòu)、制造工藝等方面解決好高速銑刀的安全性。編輯本段編輯本段刀具的分類刀具的分類刀具按工件加工表面的形式可分為五類：■加工各種外表面的刀具加工各種外表面的刀具，