数控刀具的现状与发展趋势

　　2.3 超硬刀具材料

　　(1)陶瓷刀具是目前最有发展潜力的刀具之一。随着数控机床的发展，在实现无污染切削和硬材料切削上，陶瓷刀具具有先天优势；在三氧化二铝陶瓷基体中加入碳化硅，可制成晶须增韧陶瓷材料，或是加入含量小于lO％的金属材料制成金属陶瓷，都可以大大提高陶瓷刀具的韧性，从而扩大使用领域。

　　(2)立方氮化硼的结构与金刚石相似，硬度达到8 000—9 000 HV。在高温高压下，将立方氮化硼微细颗粒烧结在一起，就制成了多晶立方氮化硼。这种材料，既可以加工诸如高速钢、淬硬钢、铸铁、硬质合金等较硬材料，还可以加工热喷涂材料、高温合金等难加工材料。

　　(3)金刚石是所有已知自然界材料中硬度最高的一种物质，在有色金属和非金属加工中得到广泛应用。上世纪70年代，一些发达国家先后开发出聚晶金刚石刀具。聚晶金刚石(PCD)复合片，是由粒度为微米级的金刚石颗粒与钴、镍等金属粉末均匀混合后，在高压高温下，在碳化钨(WC)基材上烧结而成的一种新刀坯材料。这种材料不但具有金刚石的各种优良特性，还同时具有良好的韧性和导电性，因此可以采用线切割机床进行加工。

3 数控刀具刀柄的发展

　　随着数控机床高速切削技术的发展，对刀具夹持系统的要求变得越来越高，适应高速切削的刀柄系统，得到大力的研制与开发。目前，德国OTT公司研制的HSK刀柄系统，被公认为是性能最优越的夹持系统。

　　HSK刀柄是一种典型的1:10短锥面、锥柄和主轴端面同时接触的双定位型空心刀柄。由于HSK刀柄采取了一种双重定位配合原则，夹紧时，在足够拉紧力的作用下，HSK刀柄的空心锥柄和主轴锥孑L、锥面和夹持平面之间同时接触，产生摩擦，提供了封闭结构的径向定位和平面夹紧定位，理论上讲这是一种过定位，但由于良好的制造精度，反而提高了安装刚性。因此，HSK刀柄具有静、动态刚性高、扭矩传递大、径向定位精确以及换刀重复精度高等特点。

4 数控刀具涂层的发展

　　目前，除了一些高速刀具不带有涂层外，绝大多数的各类刀具都具有涂层结构。在当前的各种刀具涂层中，氮化钛(TiN)涂层占主导地位，以TiN为底层构筑的多层涂层和氮铝化钛(TiAlN)的PVD涂层，是重要的发展方向。

　　物理气相沉积(PVD)是通过蒸发、电离或溅射等过程，产生金属粒子并与反应气体反应形成化合物沉积在工件表面。和化学气相沉积(CVD)相比，PVD涂层更薄，粘着力更佳。而氮铝化钛(TiAlN)的PVD涂层，由于在高温下涂层表面氧化形成非晶质的三氧化二铝膜而硬度更高，耐热性更好。在干切削加工中，涂层的作用就像是一道热的屏障，其具有比刀具基体和工件材料低很多的导热性，因此涂层刀具可以吸收较少的切削热，而承受更高的切削温度，从而在保证刀具寿命的前提下，提高切削速度。

5 结束语

　　先进的刀具，是促进数控切削技术发展的基础。而刀具材料、刀具结构和刀具涂层各项技术的长足进步，促进了数控刀具向通用化和专门化两个方向发展。随着生产力的发展和难加工材料应用的增多，新型的数控刀具一定会伴随数控机床的高速发展，在国民经济中发挥越来越重要的作用。