切削加工進入現(xiàn)代切削技術新階段,不僅反映在將切削技術的發(fā)展建立在刀具制造商與刀具用戶相互聯(lián)動的機制上,而且還在此基礎上表現(xiàn)出以下明顯的技術特征及發(fā)展動向。
（1）新的切削工藝全面突破傳統(tǒng)切削技術
高速、切削,硬切削,干切削等新工藝應用于汽車、航空、模具及裝備制造業(yè)等切削加工“大戶”,不僅成倍提高了加工效率,而且推動了產品開發(fā)和工藝革新。近年來,快速發(fā)展的模具工業(yè)可以說是與模具切削工藝一同成長,大型模具高速銑削和淬硬模具銑削工藝改變了傳統(tǒng)的模具加工工藝,大大縮短了模具開發(fā)周期。
與此同時,傳統(tǒng)的車、銑、鉆等切削工藝的界限不斷被打破,出現(xiàn)了一些新的切削加工方法。如新推出的銑刀可作為孔加工刀具進行鉆孔和擴孔,減少了換刀時間,提高了加工效率;又如能去除模腔金屬的插銑刀、加工曲軸的車—車拉工藝、在復合車削中心上以銑代車的銑車工藝、用硬質合金螺紋銑刀代替硬質合金絲錐的螺紋高速加工工藝等等。此外,隨著各種復合機床及“一臺機床或一次裝夾完成全部加工”技術的發(fā)展,將進一步改變切削加工的傳統(tǒng)技術。
（2）刀具材料和涂層技術取得重大進展
新的切削工藝全面突破傳統(tǒng)切削技術首先應歸功于刀具材料的改進和涂層技術的發(fā)展。
刀具材料的發(fā)展反映在各種刀具材料性能的全面進步上,使切削加工各領域的加工效率全面提高。其中,特別要強調兩種刀具材料的進展,即超硬刀具材料pcd、cbn和硬質合金材料的進步。
pcd、cbn材料具有高硬度和特別好的耐磨性,曾被寄希望于成為高速切削的推動者,但由于其性脆,在問世后相當長一段時期內,其實用化進程緩慢。近年來,通過對pcd、cbn材料制造工藝、配方成分、組織粒度等因素的控制和調整,材料韌性得到顯著改善,品種增多,應用領域擴大,使應用超硬刀具材料進行高速切削的希望變成了現(xiàn)實。
硬質合金作為刀具材料,也一直存在著硬度與韌性的矛盾。盡管多年來它在車削、銑削、孔加工等切削工序中的應用為全面提高加工效率發(fā)揮了重要作用,但其韌性差的缺陷并未得到顯著改善。如今,用超細顆粒硬質合金制造的整體硬質合金鉆頭、立銑刀已得到普遍應用,切削速度比高速鋼刀具可提高數(shù)倍,從而使硬質合金真正成為應用面zui廣、綜合性能的刀具材料。硬質合金材料的另一個重大進展是梯度硬質合金材料的開發(fā),使涂層硬質合金刀片基體的表層富鈷,提高了硬質合金刀片刃口的韌性,不僅減少了崩刃,而且可以采用抗塑性變形好的基體材料,提高了刀片的承載能力,顯著改善了涂層硬質合金刀片的切削性能。
近10多年來,涂層技術取得重大進展。在cvd涂層領域,中溫cvd的ticn及厚膜al2o3涂層提高了刀片的耐磨性和抗裂紋擴展能力。pvd涂層的發(fā)展尤為引人注目,不僅出現(xiàn)了tialn、altin、alcrn、tisin、al2o3等耐磨涂層,還有mos2、dlc、wc/c等各種潤滑涂層,以及梯度涂層、納米涂層等新的涂層結構,使涂層的性能大為提高。目前,涂層技術的發(fā)展勢頭方興未艾,以其功能多、效果好、開發(fā)快等優(yōu)勢,成為當前提高刀具切削性能zui有效的手段。
（3）刀具新牌號、新產品的創(chuàng)新速度大大加快
刀具作為一種工具,是制造系統(tǒng)中活力的工藝因素,處于不斷創(chuàng)新的過程中。在現(xiàn)代切削技術階段,刀具的發(fā)展有兩大特點:一是創(chuàng)新速度加快。兩年一屆的北京機床展（cimt）已成為世界各國刀具制造商的“新產品發(fā)布會”,新的材料牌號、新的涂層產品、新的刀具（片）結構、新的刀柄及裝夾技術、新的加工方法等層出不窮。二是確立了系統(tǒng)優(yōu)化的創(chuàng)新思路。在系統(tǒng)優(yōu)化的基礎上,現(xiàn)在新開發(fā)一種涂層硬質合號往往可比原有牌號提高切削效率20%以上,有的甚至可達50%以上。一種新的刀具產品能提供一種新的加工效果,或顯著提高加工效率,如近年來流行的大進給銑刀,每齒進給量達3.5～4.0mm/z,為一般銑刀的10倍;又如刮光車削刀片的進給量可提高一倍。
（4）現(xiàn)代切削技術的內涵擴大
切削加工進入現(xiàn)代切削技術新階段后,相應出現(xiàn)了許多新的相關技術,使切削技術的內涵擴大。例如,高速切削技術首先應用于旋轉刀具,主要是銑削加工,早期曾把主軸轉速超過10000r/min作為高速切削的門檻,圍繞著這一目標,開發(fā)的與加工中心相關的技術包括高速主軸、快速進給、高的加（減）速技術以及適合高速切削的數(shù)控系統(tǒng)等;開發(fā)的與刀具相關的技術包括hsk刀柄、7∶24兩面接觸刀柄、高速旋轉刀具的安全技術和刀具動平衡技術。為了用整體硬質合金通用刀具進行高速加工,需要提高刀具裝夾的精度和剛性,先后開發(fā)了液壓夾頭、熱裝夾頭、力縮夾頭等新型刀具夾頭及刀具裝調技術。此外,為了提高刀具利用率,降低刀具管理成本,還開發(fā)了刀具管理軟件、切削數(shù)據(jù)庫等配套技術,用現(xiàn)代信息技術提高切削加工的整體水平。