切削刀具发展简史

2019-01-04 14:33:04
摘要 刀具是机械制造中用于切削加工的工具,又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具,还包括磨具。绝大多数的刀具是机用的,但也有手用的。由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料,所以...

    刀具是机械制造中用于切削加工的工具,又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具,还包括磨具。绝大多数的刀具是机用的,但也有手用的。由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料,所以“刀具”一词一般理解为金属切削刀具。切削木材用的刀具则称为木工刀具。

    刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。中国早在公元前28-前20世纪,就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。战国后期(公元前三世纪),由于掌握了渗碳技术,制成了铜质刀具。当时的钻头和锯与现代的扁钻和锯已有些相似之处。然而,刀具的快速发展是在18世纪后期,伴随蒸汽机等机器的发展而来的。

    18世纪后期,碳素工具钢刀具,耐热温度为200℃,切削速度6-10m/min,加工瓦特蒸汽机气缸孔和端面,需要大约1个月时间。

  • 1861年英国人首先制备出合金工具钢刀具,耐热温度达到300℃左右,切削速度20m/min。

  • 1898年美国人研制成功高速钢刀具,耐热温度达到500℃左右,切削速度30-40m/min。

  • 高速钢刀具的出现,引起了金属切削加工的第一次革命,新型高速机床随之出现。

  • 1925年德国人首先发明了硬质合金刀具,耐热温度达到600-800℃左右,切削速度40-200m/min。硬质合金刀具的出现,引起了金属切削加工的又一次革命。

  • 20世纪30年代,出现陶瓷刀具,但并未得到广泛应用,50年代以后,逐步发展,目前,耐热温度达到1100-1400℃,切削速度500-1000m/min。

  • 20世纪50年代美国GE公司首先合成人造金刚石和CBN, CBN硬度接近金刚石,耐热温度达到1400-1500℃。

  • 自20世纪70年代初美国GE公司研制成功聚晶金刚石(PCD)刀片,目前,在很多场合下已经替代了天然金刚石。

实例:加工直径为lOOmm,长度500mm的碳钢棒。

  • 1890年,用碳素工具钢刀具,需要lOOmin。

  • 1910年,用高速钢刀具,需要26min。

  • 现在,用硬质合金刀具,需要1.5min。

  • 现在,用陶瓷或PCBN刀具,小于l.Omin。

切削刀具的种类

1.按刀具材料的成分可分为:

  • 金刚石刀具

  • 立方氮化硼刀具

  • 陶瓷刀具

  • 硬质合金刀具

  • 高速钢刀具

  • 碳素和合金工具钢

2.按加工方式可分为:

  • 车刀

  • 铣刀

  • 孔加工刀具

  • 齿轮刀具

  • 成型刀具

  • 其他刀具

3.按刀具结构可分为:

  • 整体刀具

  • 焊接刀具

  • 可转位刀具

  • 其他刀具

4.金刚石刀具分类:


5.立方氮化硼刀具分类:

 



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