国产硬质合金高速刀具的研发

摘要：随着生产技术发展，尤其装备制造水平的提高，切削技术也得到了很大发展，切削设备和切削刀具逐步迈向高转速、高精度、高寿命的新阶段。切削设备转速由原来最高每分钟数千转提高到数万转，要适应这样高转速切削需要，切削刀具就要进行彻底变革，传统焊接式（即将合金刀片钎焊到刀体上）刀具，由于不能适应高速切削，在高速切削中耐热性差、强度刚度降低，导致加工精度和刀具寿命迅速下降，所以开发高端、高速切削的整体硬质合金高速刀具已成为刀具发展的必然趋势。

关键词：高速切削 整体硬质合金

一、行业背景

国外刀具技术尤其是欧洲发达国家的刀具技术处于领先地位，对于复杂加工、快速成型加工一般均采用整体硬质合金刀具，一方面国外切削加工设备的主轴转速较高，对刀具的材料、刚度、强度、几何尺寸和精度要求较高，另一方面在刀具生产制造上减少了人工焊接、刃磨等工艺造成的精度误差，保证了刀具制造水平。

当前，我国的发动机生产企业还无法摆脱对高速刀具进口的依赖，或直接引进国外高端生产线，或对传统生产线进行升级改造，而国内的普通合金刀具生产企业也仅仅停留在标准刀具或简单的复合刀具的生产上，整体高速刀具依赖进口的的现状尚未根本改变。所以，研发国产的复杂整体硬质合金高速刀具就显得尤为必要。

二、整体硬质合金高速刀具的主要技术指标

本课题涉及一种可以钻、铰、挤得整体硬质合金高速刀具，采用硬度高、韧性好的硬质合金替代普通焊接刀具，刀具耐用性成倍提高，特别适合于孔的高速加工，切削转速每分钟可达上万转，是传统刀具切削速度的3-6倍。同时对铰挤刀的结构进行改进，一次完成钻、铰、挤等步骤，避免了更换刀具、重新装夹刀具过程中导致的误差增大，提高了加工效率与孔的加工精度。该种刀具主要应用于用于汽车发动机汽门口、油道燃烧室、挺杆孔及连杆、泵阀等精密孔的加工及军事装备中的动力装置，枪炮组件的精密加工。加工精度达到H7、H8，圆度、锥度

三、整体硬质合金高速刀具的主要技术特点

1、采用硬度高、韧性好的硬质合金替代高速钢作刀体，直接在整体合金材料上加工出切削刃和排屑槽，以及各种切削角度。

2、对传统钻头锥形钻尖的结构进行改进，在主切削刃后面增加了一个过渡刃，既能钻削又能铰挤，一次完成钻孔和铰孔两个步骤。

3、由数字程序控制加工，能生产出传统设备和人工无法磨制出的各种角度，满足不同的切削要求。

四、各主要部分的结构和参数的设计

1、钻头部分：

采用一般硬度合金钻头标准。切削角根据工作材质和作用不同可做成140-150°，118-120°，90-110°。本产品采用最通用的118°。

2、扩孔部分：

为了提高刀具的机动时间和减少刀具结构的复杂程度，主切削角一般选取30-50°为宜。而为了提高刀具的耐用度，后角一般选取6-12°为宜。

3、铰削部分：

中间刃带起到了主要切屑的作用，因无锋利的切削刃，故刃带不能太宽，考虑生产的难易程度，设计为

4、挤压部分：

中间刃带部分的宽度除影响最终工作直径的大小外，也直接影响工件的表面粗糙度。经过多次试验和摸索，最终将刃带设计为0.7-0.8.刃带的粗糙度的高低大大影响了刀具的使用寿命，必须经过研磨工序。

经过以上环节的确定，使高速刀具基本定型，其结构如下：

整体硬质合金高速刀具由工作部分、杆部和柄部三部分组成（如附图）。外形尺寸依不同的加工对象而定。工作部分包含了钻、扩、铰、挤四部分。

五、与现有的钻头和铰挤刀相比所具有的优势

1、减少工序，节约换刀时间。

2、提高了孔的的加工精度。

3、提高了生产效率。

4、一次性进给可完成钻、扩、铰、挤多道工序，刀具成本降低了40%-60%。

六、对行业的影响

研发国产的整体硬质合金高速刀具，不仅为国内和省内外骨干企业解决了特殊复合孔、复杂孔、精密孔的加工问题，还按照“性能不变、结构创新、实现国产”原则对引进的国外刀具进行了国产化改造，发动机气门口空间角交叉专用刀具经过技术创新和国产化，单把刀具由进口价格600美元降至500元人民币，供货周期由进口2个月缩短到国产的2周，打破了国外垄断。替代了进口，促进高端刀具的国产化，减少了外汇支出和对进口刀具的依赖。

此产品技术的开发生产，符合当今硬质合金刀具向着多功能、高科技、高附加值产品方向发展的潮流，对于提高同类产品档次、提高国内产品竞争力、带动装备制造业升级具有重要意义。

整体硬质合金高速刀具外观设计示意图