代表著制造技術最高水平的數控機床，已成為當今機械制造業(yè)的主流裝備，而數控刀具的發(fā)展，已成為機械制造行業(yè)的風向標。雖然數控機床集合了眾多領域的新技術，然而刀具的發(fā)展水平，對數控技術的發(fā)展有著極大影響，應該說刀具技術的發(fā)展，極大地促進了數控技術的發(fā)展，并且極大地提升了數控機床的功能水平，從而也從整體上促進了制造業(yè)的發(fā)展。

　　從目前情況來看，多功能復合型刀具和現代高效刀具，是刀具發(fā)展的主流。而切削技術的日益發(fā)展、刀具材料的日新月異、涂層技術的快速發(fā)展，都極大促進了刀具的發(fā)展。

1 切削技術的發(fā)展現狀

　　切削加工，是機械加工領域應用最廣泛的加工方法之一，高效率、高品質、低成本和綠色環(huán)保，是切削技術追求的最終目標。目前，高速切削、干式切削、硬態(tài)切削和復合切削，已成為切削技術最為重要的發(fā)展方向。

　　1.1 高速切削——高效

　　聚晶金剛石(PCD)刀具和HSK等高速切削刀柄系統(tǒng)的問世，促進了高速切削技術的迅速發(fā)展。目前針對于非金屬材料和有色金屬材料的加工，高速切削技術被廣泛應用于汽車、航空、航天以及建材等工業(yè)領域，使得在生產成本成倍下降的同時，生產效率獲得了大幅度提高。

　　1.2 干式切削——環(huán)保

　　干式切削也是目前切削制造技術的一個重要發(fā)展方向。實際上，采用干式切削的同時，必須提高切削速度，使切削過程中產生的熱能由切屑帶走。這種加工方式，不但提高了生產效率，而且還非常環(huán)保；另外由于干式切削不采用切削液，或只采用極少量的切削液，因此極大地降低了企業(yè)的生產成本，也最大限度地免去了后續(xù)處理廢棄的切削液和金屬切屑混合的工業(yè)廢料的環(huán)節(jié)。

　　目前，由物理氣相沉積(PVD)方法進行涂層處理的刀具，在于式切削中使用廣泛，這種方法獲得的涂層更薄、粘著力更佳、隔熱性能更好，在切削過程中最大程度地將熱量阻隔在刀具之外，使大部分的切削熱由切屑帶走。目前，干式切削在德國得到了大力發(fā)展和應用，在德國機械制造行業(yè)中，干式切削所占的比例可達20％以上。

2 數控刀具材料的發(fā)展

　　2.1 粉末冶金高速鋼

　　在傳統(tǒng)冶煉高速鋼的基礎上，利用熱等靜壓工藝制造出了粉末高速鋼，一般是用高壓氮氣或氬氣使熔融的高速鋼水霧化成細小的粉末，然后在高溫高壓下，壓制成細密的鋼坯，最后將鋼坯軋制成高速鋼材料。其優(yōu)點是熱處理變形小，特別適宜制造精密刀具和復雜刀具。

　　與普通冶煉高速鋼相比，粉末高速鋼硬度更高，韌性也更好，更耐磨損；在相同硬度條件下，粉末高速鋼的強度提高達20％～30％，韌性提高1.5—2倍，在某些高沖擊力、大切削量的加工條件下，粉末高速鋼大行其道。鑒于粉末高速鋼優(yōu)良的綜合性能以及市場需求，可以預見，該類材料必將會是刀具材料發(fā)展的一個重要方向。

　　2.2 超細晶粒硬質合金

　　硬質合金出現于上世紀30年代，主要是B族金屬元素的碳化物和粘結劑通過粉末冶金工藝制成。硬質合金已成為刀具材料的一個主流發(fā)展方向，目前主要的種類有鎢鈷類、鎢鈷鈦類、鎢鈦鉭類，現在又發(fā)展出細晶粒和超細晶粒的硬質合金，晶粒的粒度已經可以達到納米級。

　　為了提高材料的韌性，超細晶粒硬質合金的含鈷量往往高于一般的硬質合金，但是由于晶粒的超細度補償了高含鈷量帶來的硬度損失，而且還可大幅度提高刀具壽命，并且刃口的鋒利程度也大大提高了，可以加工粘性較強的材料，因此超細晶粒硬質合金，越來越受到用戶的青睞。

　　2.3 超硬刀具材料

　　(1)陶瓷刀具是目前最有發(fā)展?jié)摿Φ牡毒咧弧ｋS著數控機床的發(fā)展，在實現無污染切削和硬材料切削上，陶瓷刀具具有先天優(yōu)勢；在三氧化二鋁陶瓷基體中加入碳化硅，可制成晶須增韌陶瓷材料，或是加入含量小于lO％的金屬材料制成金屬陶瓷，都可以大大提高陶瓷刀具的韌性，從而擴大使用領域。

　　(2)立方氮化硼的結構與金剛石相似，硬度達到8 000—9 000 HV。在高溫高壓下，將立方氮化硼微細顆粒燒結在一起，就制成了多晶立方氮化硼。這種材料，既可以加工諸如高速鋼、淬硬鋼、鑄鐵、硬質合金等較硬材料，還可以加工熱噴涂材料、高溫合金等難加工材料。

　　(3)金剛石是所有已知自然界材料中硬度最高的一種物質，在有色金屬和非金屬加工中得到廣泛應用。上世紀70年代，一些發(fā)達國家先后開發(fā)出聚晶金剛石刀具。聚晶金剛石(PCD)復合片，是由粒度為微米級的金剛石顆粒與鈷、鎳等金屬粉末均勻混合后，在高壓高溫下，在碳化鎢(WC)基材上燒結而成的一種新刀坯材料。這種材料不但具有金剛石的各種優(yōu)良特性，還同時具有良好的韌性和導電性，因此可以采用線切割機床進行加工。

3 數控刀具刀柄的發(fā)展

　　隨著數控機床高速切削技術的發(fā)展，對刀具夾持系統(tǒng)的要求變得越來越高，適應高速切削的刀柄系統(tǒng)，得到大力的研制與開發(fā)。目前，德國OTT公司研制的HSK刀柄系統(tǒng)，被公認為是性能最優(yōu)越的夾持系統(tǒng)。

　　HSK刀柄是一種典型的1:10短錐面、錐柄和主軸端面同時接觸的雙定位型空心刀柄。由于HSK刀柄采取了一種雙重定位配合原則，夾緊時，在足夠拉緊力的作用下，HSK刀柄的空心錐柄和主軸錐孑L、錐面和夾持平面之間同時接觸，產生摩擦，提供了封閉結構的徑向定位和平面夾緊定位，理論上講這是一種過定位，但由于良好的制造精度，反而提高了安裝剛性。因此，HSK刀柄具有靜、動態(tài)剛性高、扭矩傳遞大、徑向定位精確以及換刀重復精度高等特點。

4 數控刀具涂層的發(fā)展

　　目前，除了一些高速刀具不帶有涂層外，絕大多數的各類刀具都具有涂層結構。在當前的各種刀具涂層中，氮化鈦(TiN)涂層占主導地位，以TiN為底層構筑的多層涂層和氮鋁化鈦(TiAlN)的PVD涂層，是重要的發(fā)展方向。

　　物理氣相沉積(PVD)是通過蒸發(fā)、電離或濺射等過程，產生金屬粒子并與反應氣體反應形成化合物沉積在工件表面。和化學氣相沉積(CVD)相比，PVD涂層更薄，粘著力更佳。而氮鋁化鈦(TiAlN)的PVD涂層，由于在高溫下涂層表面氧化形成非晶質的三氧化二鋁膜而硬度更高，耐熱性更好。在干切削加工中，涂層的作用就像是一道熱的屏障，其具有比刀具基體和工件材料低很多的導熱性，因此涂層刀具可以吸收較少的切削熱，而承受更高的切削溫度，從而在保證刀具壽命的前提下，提高切削速度。

5 結束語

　　先進的刀具，是促進數控切削技術發(fā)展的基礎。而刀具材料、刀具結構和刀具涂層各項技術的長足進步，促進了數控刀具向通用化和專門化兩個方向發(fā)展。隨著生產力的發(fā)展和難加工材料應用的增多，新型的數控刀具一定會伴隨數控機床的高速發(fā)展，在國民經濟中發(fā)揮越來越重要的作用。