【正文】 ，由于掌握了滲碳技術(shù)，制成了銅質(zhì)刀具。 　　然而，刀具的快速發(fā)展是在18世紀(jì)后期，伴隨蒸汽機(jī)等機(jī)器的發(fā)展而來的。1792年，英國的莫茲利制出絲錐和板牙。 　　那時(shí)的刀具是用整體高碳工具鋼制造的，許用的切削速度約為5米/分。1898年。 　　在采用合金工具鋼時(shí)，刀具的切削速度提高到約8米/分，采用高速鋼時(shí)，又提高兩倍以上，到采用硬質(zhì)合金時(shí)，又比用高速鋼提高兩倍以上，切削加工出的工件表面質(zhì)量和尺寸精度也大大提高。1949～1950年間,美國開始在車刀上采用可轉(zhuǎn)位刀片，不久即應(yīng)用在銑刀和其他刀具上。1972年，美國通用電氣公司生產(chǎn)了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀片。 　　1969年，瑞典山特維克鋼廠取得用化學(xué)氣相沉積法，生產(chǎn)碳化鈦涂層硬質(zhì)合金刀片的專利。表面涂層方法把基體材料的高強(qiáng)度和韌性，與表層的高硬度和耐磨性結(jié)合起來，從而使這種復(fù)合材料具有更好的切削性能。加工各種外表面的刀具，包括車刀、刨刀、銑刀、外表面拉刀和銼刀等；孔加工刀具，包括鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鏜刀、鉸刀和內(nèi)表面拉刀等；螺紋加工工具，包括絲錐、板牙、自動(dòng)開合螺紋切頭、螺紋車刀和螺紋銑刀等；齒輪加工刀具，包括滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪加工刀具等；切斷刀具，包括鑲齒圓鋸片、帶鋸、弓鋸、切斷車刀和鋸片銑刀等等。 　　按切削運(yùn)動(dòng)方式和相應(yīng)的刀刃形狀，刀具又可分為三類。金屬切削過程中，刀具切削部分承受很大切削刀和劇烈摩擦，并產(chǎn)生很高的切削溫度；在斷續(xù)切削工作時(shí)，刀具將受到?jīng)_擊和產(chǎn)生振動(dòng)，引起切削溫度的波動(dòng)。目前，切削性能最差的刀具材料——碳素工具鋼，其硬度在室溫條件下也應(yīng)在62HRC以上；高速鋼的硬度為63—70HRC；硬質(zhì)合金的硬度為89～93HRA。HRC硬度值的有效范圍是20～70之間。（2）足夠的強(qiáng)度和韌性 刀具切削部分的材料在切削時(shí)要承受很大的切削力和沖擊力。因此，刀具材料必須要有足夠的強(qiáng)度和韌性。（3）高耐磨性和耐熱性 刀具材料的耐磨性是指抵抗磨損的能力。此外，刀具材料的耐磨性還和金相組織中化學(xué)成分、硬質(zhì)點(diǎn)的性質(zhì)、數(shù)量、顆粒大小和分布狀況有關(guān)。刀具材料的耐磨性和耐熱性有著密切的關(guān)系。高溫硬度越高，表示耐熱性越好，刀具材料在高溫時(shí)抗塑性變形的能力、抗磨損的能力也越強(qiáng)。（4）良好的導(dǎo)熱性 刀具材料的導(dǎo)熱性用熱導(dǎo)率[單位為W／(m熱導(dǎo)率大，表示導(dǎo)熱性好，切削時(shí)產(chǎn)生的熱量容易傳導(dǎo)出去，從而降低切削部分的溫度，減輕刀具磨損。常用刀具材料分為：工具鋼（包括碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼），硬質(zhì)合金，超硬刀具材料（包括陶瓷，金剛石及立方氮化硼等）。 高速鋼按其性能分成兩大類：普通高速鋼和高性能高速鋼。 鎢鈷類硬質(zhì)合金是由WC和 Co燒結(jié)而成，代號(hào)為YG，一般適用于加工鑄鐵和有色金屬等脆性材料。 添加鉭（鈮）類硬質(zhì)合金是在以上兩種硬度合金中添加少量其它碳化物（如TaC 或NbC）而派生出的一類硬質(zhì)合金，代號(hào)為YW，既適用加工脆性材料，又適用于加工塑性材料。 涂層刀具：硬質(zhì)合金或高速鋼刀具通過化學(xué)或物理方法在其上表面涂覆一層耐磨性好的難熔金屬化合物，既能提高刀具材料的耐磨性，而又不降低其韌性。 涂層材料可分為ＴiC涂層、TiN涂層、ＴiC與TiN涂層、Al2O3涂層等。 一般適用于高速下精細(xì)加工硬材料。陶瓷材料被認(rèn)為是提高生產(chǎn)率的最有希望的刀具材料之一。它有極高的硬度和耐磨性，與金屬摩擦系數(shù)很小，切削刃極鋒利，能切下極薄切屑，有很好的導(dǎo)熱性，較低的熱膨脹系數(shù)，但它的耐熱溫度較低，在700～800℃時(shí)易脫碳，失去硬度，抗彎強(qiáng)度低，對振動(dòng)敏感，與鐵有很強(qiáng)的化學(xué)親合力，不宜加工鋼材，主要用于有色金屬及非金屬的精加工，超精加工以及作磨具、磨料用。一般用于高硬度，難加工材料的半精加工和精加工。切削層的金屬變形大致劃分為三個(gè)變形區(qū)：第一變形區(qū)(剪切滑移)、第二變形區(qū)(纖維化)、第三變形區(qū)(纖維化與加工硬化)。它的硬度很高，通常是工件材料的23倍，在處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)，能夠代替刀刃進(jìn)行切削。（3）積屑瘤是如何形成的切屑對前刀面接觸處的摩擦，使前刀面十分潔凈。切屑從粘在刀的底層上流過，形成“內(nèi)摩擦”。這樣粘結(jié)層就逐步長大，直到該處的溫度與壓力不足以造成粘附為止。一般說來，塑性材料的加工硬化傾向愈強(qiáng)，愈易產(chǎn)生積屑瘤；溫度與壓力太低，不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤；反之，溫度太高，產(chǎn)生弱化作用，也不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤。（4）積屑瘤對切削過程的影響實(shí)際前角增大它加大了刀具的實(shí)際前角，可使切削力減小，對切削過程起積極的作用。增大切削厚度使加工表面粗糙度增大積屑瘤的底部則相對穩(wěn)定一些，其頂部很不穩(wěn)定，容易破裂，一部分連附于切屑底部而排出，一部分殘留在加工表面上，積屑瘤凸出刀刃部分使加工表面切得非常粗糙，因此在精加工時(shí)必須設(shè)法避免或減小積屑瘤。但在積屑瘤比較不穩(wěn)定的情況下使用硬質(zhì)合金刀具時(shí)，積屑瘤的破裂有可能使硬質(zhì)合金刀具顆粒剝落，反而使磨損加劇。 帶狀切屑它的內(nèi)表面光滑，外表面毛茸。它的切削過程平衡，切削力波動(dòng)較小，已加工表面粗糙度較小。這種切屑大多在切削速度較低、切削厚度較大、刀具前角較小時(shí)產(chǎn)生。 以上三種切屑只有在加工塑性材料時(shí)才可能得到。在生產(chǎn)中最常見的是帶狀切屑，有時(shí)得到擠裂切屑，單元切屑則很少見。反之，則可以得到帶狀切屑。掌握了它的變化規(guī)律，就可以控制切屑的變形、形態(tài)和尺寸，以達(dá)到卷屑和斷屑的目的。這種切屑的形狀是不規(guī)則的，加工表面是凸凹不平的。它的脆斷主要是由于材料所受應(yīng)力超過了它的抗拉極限。由于它的切削過程很不平穩(wěn)，容易破壞刀具，也有損于機(jī)床，已加工表面又粗糙，因此在生產(chǎn)中應(yīng)力求避免。以上是四種典型的切屑，但加工現(xiàn)場獲得的切屑，其形狀是多種多樣的。所謂切屑控制(又稱切屑處理，工廠中一般簡稱為“斷屑”)，是指在切削加工中采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣砜刂魄行嫉木砬⒘鞒雠c折斷，使形成“可接受”的良好屑形。金屬切削時(shí)，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生變形并成為切屑所需的力，稱為切削力。上述各力的總和形成作用在刀具上的合力Fr(國標(biāo)為F)。在車削時(shí)： Fz——切削力或切向力。Fz是計(jì)算車刀強(qiáng)度，設(shè)計(jì)機(jī)床零件，確定機(jī)床功率所必需的。它是處于基面內(nèi)并與工件軸線平行與走刀方向相反的力。 Fy——切深抗力、或背向力、徑向力、吃刀力。Fy用來確定與工件加工精度有關(guān)的工件撓度，計(jì)算機(jī)床零件和車刀強(qiáng)度。消耗在切削過程中的功率稱為切削功率Pm(國標(biāo)為Po)。于是式中等號(hào)右側(cè)的第二項(xiàng)是消耗在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中的功率，它相對于F所消耗的功率來說，一般很小(1%～2%)，可以略去不計(jì)，于是PE≥ Pm/ηm式中 ：ηm—機(jī)床的傳動(dòng)效率，～，大值適用于新機(jī)床，小值適用于舊機(jī)床。此外，切屑與前刀面、工件與后刀面之間的摩擦也要耗功，也產(chǎn)生出大量的熱量。（3）影響切削溫度的主要因素根據(jù)理論分析和大量的實(shí)驗(yàn)研究知，切削溫度主要受切削用量、刀具幾何參數(shù)、工件材料、刀具磨損和切削液的影響，以下對這幾個(gè)主要因素加以分析。如果產(chǎn)生的熱量大于傳出的熱量，則這些因素將使切削溫度增高；某些因素使傳出的熱量增大，則這些因素將使切削溫度降低。而背吃力量ap變化時(shí)，散熱面積和產(chǎn)生的熱量亦作相應(yīng)變化，故ap對切削溫度的影響很小。這是因?yàn)榍敖窃龃髸r(shí)，單位切削力下降，使產(chǎn)生的切削熱減少的緣故?！?0176。主偏角Κr減小時(shí)，使切削寬度aw增大，切削厚度ac減小，故切削溫度下降。因?yàn)樨?fù)倒棱寬度及刀尖圓弧半徑的增大，會(huì)使塑性變形區(qū)的塑性變形增大，但另一方面這兩者都能使刀具的散熱條件有所改善，傳出的熱量也有所增加，兩者趨于平衡，所以對切削溫度影響很小。合金鋼的強(qiáng)度大，導(dǎo)熱系數(shù)小，所以切削合金鋼時(shí)刀具磨損對切削溫度的影響，就比切碳素鋼時(shí)大。從導(dǎo)熱性能來看，油類切削液不如乳化液，乳化液不如水基切削液。為了確定車刀的角度，要建立三個(gè)坐標(biāo)平面：切削平面、基面和主剖面。 1前角γ0在主剖面中測量，是前刀面與基面之間的夾角。但前角不能太大，否則會(huì)削弱刀刃的強(qiáng)度，容易磨損甚至崩壞。 2后角α0在主剖面中測量，是主后面與切削平面之間的夾角。粗車時(shí)取小值，精車時(shí)取大值。其作用是：1）可改變主切削刃參加切削的長度，影響刀具壽命。小的主偏角可增加主切削刃參加切削的長度，因而散熱較好，對延長刀具使用壽命有利。 車刀常用的主偏角有45176。、75176。等幾種，其中45176。 4副偏角Kr’在基面中測量，是副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給反方向的夾角。在切削深度ap、進(jìn)給量f、主偏角Kr相等的條件下，減小副偏角Kr’，可減小車削后的殘留面積，從而減小表面粗糙度，一般選取Kr′=5～15176。其作用主要是控制切屑的流動(dòng)方向。刀尖處于主切削刃的最低點(diǎn)，λs為負(fù)值，刀尖強(qiáng)度增大，切屑流向已加工表面，用于粗加工；刀尖處于主切削刃的最高點(diǎn)，λs為正值，刀尖強(qiáng)度削弱，切屑流向待加工表面，用于精加工。之間選取。刀頭用于切削，刀體用于安裝。前刀面 是切屑流經(jīng)過的表面。副后刀面 是與工件已加工表面相對的表面。 副切削刃 是前刀面與副后刀面的交線，擔(dān)負(fù)少量的切削工作，起一定的修光作用。最常用的車刀結(jié)構(gòu)形式有以下兩種： 1整體車刀 刀頭的切削部分是靠刃磨得到的，整體車刀的材料多用高速鋼制成，一般用于低速切削。焊接的硬質(zhì)合金車刀，可用于高速切削。銑削一般在銑床或鏜床上進(jìn)行，適于加工平面、溝槽、各種成形面(如花鍵、齒輪和螺紋)和模具的特殊形面等。銑削進(jìn)給量有3種表示方式①每分鐘進(jìn)給量vf(毫米/分)，表示工件每分鐘相對于銑刀的位移量；②每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f(毫米/轉(zhuǎn))，表示在銑刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)與工件的相對位移量；③每齒進(jìn)給量af(毫米/齒)，表示銑刀每轉(zhuǎn)過一個(gè)刀齒的時(shí)間內(nèi)工件的相對位移量。銑削切削弧深度ae(毫米)是垂直于銑刀軸心線方向測量的銑刀與工件接觸弧的深度。銑削一般分周銑和端銑兩種方式。凡刀刃切削方向與工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向相反的稱為逆銑；方向相同的稱為順銑。順銑時(shí)的情況正相反，所以順銑能提高銑刀壽命和銑削表面質(zhì)量，并能減小機(jī)床的功率消耗。銑刀是一種多齒刀具，同時(shí)參與切削的切削刃總長度較長，并可使用較高的切削速度，又無空行程，故在一般情況下銑削的生產(chǎn)率比用單刃刀具的切削加工(如刨削、插削)為高，但銑刀的制造和刃磨較為困難。銑刀按用途區(qū)分有多種常用的型式①圓柱形銑刀：用于臥式銑床上加工平面。按齒數(shù)分粗齒和細(xì)齒兩種。②面銑刀：用于立式銑床、端面銑床或、龍門銑床、上加工平面，端面和圓周上均有刀齒，也有粗齒和細(xì)齒之分。③立銑刀：用于加工溝槽和臺(tái)階面等，刀齒在圓周和端面上，工作時(shí)不能沿軸向進(jìn)給。