数控加工的两个车轮–数控刀具和数字化量仪

数控切削加工技能是先进制作技能、特别是先进切削加工制作技能中的一个首要开展范畴。数控切削加工机床、数控体系、数控刀具和夹具、工件以及丈量体系这五大要素构成了数控切削加工体系。能够这样来比方：数控刀具和数字化精细丈量仪器是数控切削技能开展的两个车轮。数控加工技能尤其是数控切削加工技能和数控机床的开展，不能脱离数控刀具和精细丈量技能和仪器的开展，它们相互依存、相互促进、休戚相关。先进的切削加工技能和数控刀具以及先进的数字化丈量技能和仪器、配备及服务推进着数字化制作技能尤其是数字化切削加工技能的开展，配备与服务还推进着数控机床、数控制作配备的开展。

数控刀具的开展

高速、高效、复合、高精度、高可靠性及环保是先进切削技能的开展趋势，也是对数控刀具提出的要求。数控刀具制作技能的开展首要会集在如下几个方面：刀具资料制作技能、刀具涂层制作技能、刀具结构规划制作技能、衔接数控刀具和数控机床的东西体系制作技能以及切削数据库等相关软件技能。

（1）数控刀具资料“对症下药”，注重超硬超细资料的开发

切削刀具资料是决议刀具切削功能尤其是刀具切削功率和可靠性的根底。“对症下药”，针对工件的特色（资料功能、加工余量、批量、要求等）开发匹配的特定刀具原料是当今的一个开展趋势。钴高速钢、粉末冶金高速钢、硬质合金（包含超细颗粒硬质合金）以及陶瓷、金属陶瓷等资料在数控刀具上得到了敏捷推行和广泛使用。尤其是数控刀具、可转位不重磨刀片用硬质合金商标近年来开展敏捷，占首要比例。亚微米级超细颗粒硬质合金资料显着进步了刀具的切削机械功能（强度、硬度）。关于杂乱成型数控齿轮刀具，钴高速钢和粉末高速钢则大有替代传统高速钢的趋势。跟着有色金属资料、有机复合资料乃至木材等切削加工需求的添加，尤其是轿车（气缸体、气缸盖、活塞等）、航空航天、军工、家具制作业的开展，硅铝合金、铝镁合金、复合蜂窝资料零件以及淬硬工件的加工，推进了聚晶金刚石（PCD）、立方氮化硼(CBN)等超硬刀具资料制作技能的前进。环保要求的发起，干切削技能和微量冷液却、低温气冷却技能应运而生，对切削刀具资料（及涂层）的抗高温功能提出了新要求——优秀的高温红硬性、高温抗粘合性、高温冲突功能等对施行干切削数控刀具的运用功能至关重要。

（2）数控刀具涂层开展敏捷，新涂层层出不穷

刀具涂层是决议刀具切削功能尤其是刀具切削功率和可靠性的另一项关键技能，契合节约型开展的要求：切削功率显着进步，刀具功能显着改进、运用寿命成倍添加，既节省了资源，又降低了本钱。近年来，刀具涂层技能开展空前迅猛，新的涂层配备和涂层资料层出不穷。在传统的TiN、TiC、TiCN、Al2O3涂层的根底上，开展了高温红硬性更好的TiAlN、TiBN、TiAlBN、CrN、CrC、SN2等新涂层，以及可改进自润滑功能的软涂层MoS2。金刚石涂层、类金刚石涂层DCL以及CBN涂层等也得到了快速的开展。纳米涂层结构在相同的涂层情况下可显着进步涂层功能，备受注重。

现在。切削刀具的涂层工艺首要选用化学涂层（CVD）和物理涂层（PVD）二大类。因为物理涂层作业温度低，对刀具基体强度影响小，坚持刀具几许精度和刃口切削功能好，因而运用较多。成都东西研讨所的热阴极离子镀技能和设备、西安理工大学和英国协作出产的闭合场非平衡磁控溅射离子镀及设备，以及德国CemeCon公司的高电离溅射涂层技能和设备，部分反映了当今涂层技能及配备的现状和开展趋势，在高速钢杂乱成型刀具以及硬质合金数控刀具的涂层使用上获得了很好作用。近年来，上海东西厂和贵阳东西厂别离引进了新式涂层设备，哈一工和PVT、汉江东西和BALZERS也别离成立了联合涂层中心，以及多家国外公司在国内开设的刀具涂层服务中心推进了国产杂乱成型刀具、数控刀具及刀片涂层质量的敏捷进步，向国际先进水平进一步挨近。

需求提及的是，要注重工件资料与切削刀具基体和涂层的优化配备。株洲硬质合金厂及株洲钻石切削刀具公司近年出资数亿元，经过引进技能，在硬质合金新资料商标、涂层技能及设备、可转位数控刀片和全体硬质合金数控刀具的开发和出产方面取得了显着成效。

（3）数控刀具和东西体系满意高速、复合切削的要求

数控刀具和可转位数控刀片结构及几许参数的立异优化规划，如新式精细成型的断屑槽型的开发，有用的改进了刀具的切削功能。近年来，数控组合刀具和复合刀具的开发脚步加速。如波状切削刃粗切滚刀和精切滚刀组合、齿轮滚刀和去毛刺刀具组合均使滚削加工功率得到了进步。为了习惯CNC复合车铣加工中心的要求，在工件一次设备中完结平面、圆柱面、孔以及螺纹切削加工的要求，开发了满意车铣主动换刀的新式数控刀柄。株洲钻石出资引进技能、上工和SU的协作都将进一步进步我国数控刀具和齿轮刀具的规划制作水平。

东西体系将数控刀具与数控机床主轴精细结实衔接，决议刀具的夹持精度，传递刀具的切削运动和动力。关于高速高效加工，传统的选用单面（锥面）束缚夹紧、带有7∶24锥度的东西体系现已不能满意要求，而HSK东西体系（带有1∶10锥面）得到了推行使用。它选用双面（锥面和端平面）束缚夹紧原理，触摸刚度和传递扭矩大大进步，近年在国内的推行也有所开展，但首要是与进口机床配套运用，其首要原因在于机床主轴和东西体系的制作中基准的树立和传递、计量检测配备和手法的配备问题。日本大昭和精机开发了带有7∶24锥的双面（锥面和端平面）束缚夹紧东西体系，不只可到达与HSK类似的作用，还能与传统7∶24锥柄刀具交换。最近哈尔滨量具刃具厂收买了德国KELCH公司，吸纳了先进的数控东西体系成套制作技能（规划、加工制作、检测、作业基准规等），此举将推进并加速我国数控东西体系和数控刀具开发制作的进程。

（4）数控刀具丈量仪器

为保证高切削功能、高精度、形状和结构杂乱的数控刀具的质量，数控刀具检测仪器得到注重。如德国Zoller公司的Saturn系列CCD数控刀具预调仪、Schenck公司的TooldyneSV

数控刀具动平衡检测仪等开展敏捷，国外高端新产品不断进入市场。德国BLUM公司和英国RENISHAW公司的非触摸式在机数控刀具检测仪，选用了喷气设备，能在数控机床加工过程中，在刀具快速反转时在机床上精细检测并设置刀具的长度、半径、径向跳动，也可监控刀具刃口形状差错和破损。此外还能丈量并补偿因温度改变构成的刀具相对方位差错，进步了机床的加工精度。

（5）数控刀具闭环制作体系

将丈量技能和配备集成于数控刀具的机械加工制作过程中，推进了数控刀具数字化制作技能的开展。德国WALTER公司的数控刀具闭环制作体系和Klingelnberg公司的弧锥齿轮刀具闭环制作体系便是这项数控刀具先进制作技能的实例。体系经过计算机通讯，可完成从CAD、CAM、CAI到CAM再加工直至质量到达要求，完成数控刀具“零废品”制作。数控刀具整个制作体系信息完成了集成和交融。

数控刀具切削数据库集成于数控机床，也是数控切削技能开展的一个重要内容。我国已开端探究起步。完成该技能的关键是数据的可行性和实用性。成都东西研讨地点网上注册的金属切削数据库查询服务作业集成了东西所从“六五”以来的相关研讨成果。跟着切削技能的开展，尤其是高速、高效、难加工资料切削技能的开展，数据库应习惯开展需求，不断更新、弥补和进步。

关于数控切削加工体系而言，有必要注重数控刀具制作技能的开展，注重切削机理、数控刀具的规划、资料、制作工艺、刃口强化技能、外表强化技能、数控刀具检测技能直至数控刀具切削数据库等数控刀具制作全过程的技能开展和质量管理。选用先进信息技能，将数控刀具制作闭环体系中各个环节（包含使用）的信息进行集成、剖析、确诊、反应，以进步制作质量和水平，这关于数控刀具制作技能的开展至关重要，关于数控切削加工技能的开展也至关重要。

数字化精细量仪的开展

数字化丈量技能是数字化制作技能中的关键技能之一。开发亚微米、纳米级高精度丈量仪器，进步环境习惯能力，增强鲁棒性，使精细丈量配备从计量室进入出产现场，集成、融入加工机床和制作体系，构成先进的数字化闭环制作体系，是当今精细丈量技能的开展趋势。