1 車削刀具簡介

車削加工使用的機械叫作車床。車床的種類有通用車床、NC車床、立式車床、自動車床等。這些車床使用的刀具叫車削刀具（簡稱車刀）。

圖1是典型的車削加工的示意。車削加工可分為外徑車削、內(nèi)徑車削、仿形車削、開槽車削、螺紋車削等類型。安裝在刀架上的部件叫作車刀刀柄。外徑車削車刀使用方形車刀刀柄，內(nèi)徑車削車刀使用圓形車刀刀柄。

圖2是刀頭更換式刀柄，是現(xiàn)場實際車削加工時最常用的刀柄。刀柄前端被車削材嵌入刀頭。當?shù)额^損壞時，需更換刀頭后使用。

上世紀五十年代后期，日本開始普遍使用刀頭更換式刀柄。此前主要使用叫作釬焊刀具，是在刀具前端釬焊超硬合金刀頭的刀具。刀刃磨損時，對刀刃進行研磨后再使用。由于研磨刀刃需要熟練技藝和花費時間，所以開發(fā)出任何人都容易更換刀具的、刀頭更換式刀柄。嵌入刀頭上表面有叫作斷屑臺的凸凹形花紋，車削加工多是連續(xù)切削加工。車削中產(chǎn)生的切屑不斷延長，延長的切屑容易纏繞在被車削材和刀具上，成為車削的障礙。斷屑臺的作用是控制切屑的流出方向，強制性地使切屑卷曲和折斷。隨著更換刀頭式刀柄的普及，開發(fā)出適用于各種被切削材和不同切深量的、各種形狀的、帶有斷屑臺的嵌入刀頭?？筛鶕?jù)車削加工條件選用適宜的嵌入刀頭。

2 刀具用材

對被切削材進行切削加工時，產(chǎn)生切屑。切屑與刀具接觸面的摩擦，使嵌入刀頭產(chǎn)生高溫和承受大負荷。此外，嵌入刀頭被車削材中的硬質(zhì)粒子不斷摩擦，進而發(fā)生磨損。 

對刀具材料的特性要求有如下4點：

1）高硬度；

2）高的高溫硬度；

3）高韌性；

4）良好的化學(xué)穩(wěn)定性。

圖3是目前切削刀具使用材料的韌性與硬度的關(guān)系。理想的刀具材料是兼有良好的韌性和高硬度。其中，涂層材料是具有良好的韌性和硬度綜合性能的材料，是目前使用最多的材料。

3 車削刀具的發(fā)展趨勢

降低制造成本是制造業(yè)的永久課題。一般來說，制造成本中的各項占比是：材料費20%、刀具費1%、設(shè)備費管理費7%。提高制造的生產(chǎn)效率，對降低制造成本具有很大作用。為了在一定時間內(nèi)制造出大量規(guī)定形狀的、達到質(zhì)量要求的合格品，縮短加工時間、降低非加工時間、減少加工缺陷等十分重要。

為了提高切削加工生產(chǎn)效率，切削刀具應(yīng)具有以下特性：

1） 可進行高效率地加工； 

2）更換刀具時間短；

3）刀具剛性高。

刀具在上述三個關(guān)鍵點不斷發(fā)展進步。

刀刃更換式刀柄和斷屑臺的進步，使刀具有切屑處理功能，減少了機床的暫停時間。刀具材料的進步使刀具可在高切削條件下進行高效率切削加工。最近的刀具發(fā)展趨勢是提高刀具緊固剛性的刀柄增多、更容易安裝的刀具增多。具體案例如下：

◆ 外徑·端面加工刀具ADDMultiTurn（圖4）

ADDMultiTurn是可連續(xù)進行外徑加工、端面加工、后車旋加工、仿型加工的、減少機床空轉(zhuǎn)時間的刀具。ADDMultiTurn的后車旋加工的進刀量高達普通前車旋加工速度的3倍，顯著提高了加工效率。

◆ 自動車床用刀刃更換式刀具ModuMiniTurn（圖5）

自動車床的作業(yè)空間狹窄。過去安裝傳統(tǒng)的一體化刀具和更換嵌入刀頭時需要花費許多時間。ModuMiniTurn將刀頭和刀柄分開組合，在刀柄安裝在刀架上的狀態(tài)下可更換刀頭，大幅縮短了刀具的安裝時間，從而大幅度提高了車床的作業(yè)率和生產(chǎn)效率。此外，ModuMiniTurn利用獨有的聯(lián)軸節(jié)使車床的加工穩(wěn)定化。 

◆ 高效率外徑切斷、開槽刀具TungFeedBlade（圖6）

TungFeedBlade利用安裝在刀架上的塊體的兩面拘束和刀片下的支撐，具有良好的直線性。與傳統(tǒng)刀片相比，TungFeedBlade刀頭的切削力方向厚度大，提高了刀頭的剛性，并且不易發(fā)生振動。刀柄和刀頭的高剛性化，使切削加工實現(xiàn)了大進刀量的高效率加工。

4 結(jié)語

實現(xiàn)聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標（SDGs）的一個重要措施是實現(xiàn)碳中和。當前，世界各國的企業(yè)為實現(xiàn)碳中和進行了各種各樣的努力。高加工效率的車削刀具有助于節(jié)能和實現(xiàn)碳中和。高加工效率的車削刀具今后將會進一步發(fā)展進步。