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切削刀具的发展史

发布日期:2015-05-21 15:19:45

导读:刀具又称切削工具,一般是指是机械制造中用于切削加工的工具。刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。大家应该都很熟悉刀具的发展顺序,先是高速钢刀具—硬质合金刀具—陶瓷刀具—立方氮化硼刀具。但对这些刀具的发展历史是了解吗?下面小编就简单介绍一下刀具的发展史。

    刀具又称切削工具,一般是指是机械制造中用于切削加工的工具。刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。大家应该都很熟悉刀具的发展顺序,先是高速钢刀具—硬质合金刀具—陶瓷刀具—立方氮化硼刀具。但对这些刀具的发展历史是了解吗?下面小编就简单介绍一下刀具的发展史。
一、高速钢刀具

高速钢刀具.jpg
    1900年,在巴黎博览会上,匹兹堡伯利恒钢铁公司展现了泰勒(机械工程师)和怀特(冶金工程师)经过反复切削测试的刀具,此刀具由制造时经过一种热处理的铬钨钢所制成,其车削速度比碳钢高出十几倍。尽管在加工过程中,刀具和工件相互摩擦时产生热量并且成暗红色,但却锋利不减,削铁如泥,令人惊叹不止。此后,这种钢就获得了“高速钢(high-speed steel)”的美名。
    之后人们采用这种钢制造成车刀,刨刀,钻头,铣刀等有效刀具。之后人们不断的变换高速钢成分,先后出现了很多种类的高速钢刀具。
    但随着各种被加工材料机械性能的不断提高,高速钢逐渐难以加工。随着1923年硬质合金刀具的出现和产品的种类逐渐增加,高速钢刀具逐渐推出历史舞台。但其中高速钢钻头由于其良好的韧性,目前仍继续使用中。
二、硬质合金刀具

硬质合金刀具.jpg
    1923年,硬质合金刀具问世,虽说硬质合金刀具的硬度高于高速钢刀具,切削速度也提高到每分钟一百多米至几百米,可以切削高速钢所加工不了的材料,但当时硬质合金脆性较大,可加工性差,因此只能在部分加工范围内代替高速钢,在很长一段时间内并没有撼动高速钢的霸主地位。
    之后随着硬质合金刀具的性能不断提高,产品的种类不断增多,就开始一点点的削减高速钢刀具的市场。现如今几乎看不到高速钢刀具,出钻头之外。
    1969年瑞典研制成功了碳化钛涂层刀具,刀具的基体是钨钛钴硬质合金或钨钴硬质合金,表面碳化钛涂层的厚度不过几微米,但是与同牌号的合金刀具相比,使用寿命延长了3倍,切削速度提高25%~50%。20世纪70年代已出现第四代涂层工具,可用来切削很难加工的材料。
    虽说出现了涂层硬质合金刀具,但现如今硬质合金刀具还是刀具市场的主流产品,涂层硬质合金刀具并没有动摇硬质合金刀具的地位。
三、陶瓷刀具

陶瓷刀具.jpg
    陶瓷刀具早在1912-1913年在英国和德国己出现,但开始使用于生产中是1950年。由于其强度、韧度低,只应用于连续切削的精加工中,且切削速度和进给量都较低。直到后来出现了氧化铝陶瓷刀具和氮化硅陶瓷刀具,强度和韧性得到有效地提高。但其抗冲击韧性和抗断裂性能还是较差,不能断续切削和性能较差的铸造件加工。并且随着后来的立方氮化硼刀具的出现,使陶瓷刀具的市场一直没能扩展。
四、立方氮化硼刀具

4.jpg
    20世纪70年代,前苏联、中国、美国、英国等国家才相继研制成功作为切削刀具的CBN烧结体——聚晶立方氮化硼。从此,立方氮化硼以它优越的切削性能应用于切削加工的各个领域,尤其在高硬度材料、难加工材料的切削加工中更是独树一帜。经过30多年的开发应用,现在已出现了用以加工不同材料的立方氮化硼刀具材质。
    刚开始立方氮化硼刀片由美国通用电气(GE)公司与20世界50年代利用人工方法在高温高压条件下合成的,其硬度仅次于金刚石而远远高于其它材料。
    刚开始的立方氮化硼刀具是以焊接式立方氮化硼刀具为主,同样由于韧性差,只能用于连续切削的精加工工序中,直到近十几年,立方氮化硼刀具才真正的发展起来,广泛应用于高硬度的黑色金属领域。
    随着整体式立方氮化硼刀具的出现,和通过人们的不断努力研究,我国开云app(kaiyun)官方网站(原河南超硬材料研究所)研制出了非金属粘合剂立方氮化硼刀片BN-S20牌号,打破了立方氮化硼刀具不能断续切削和大余量车削的传说。

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