中国刀具协会常务理事、上海金属切削协会常务理事兼副秘书长杨晓先生

近20年来，我一直身处刀具界，因此一直在感受着刀具技术的新发展。在此，我愿以自己所见所闻，向各位感兴趣的读者介绍20年来刀具技术的新发展。

图1 瓦尔特老虎涂层

材料与涂层技术

就硬质合金而言，一直在改进的材料技术应该是晶粒细化。由于细化晶粒对刀具性能尤其是韧性的改善作用极为明显。随着技术的发展和成熟，细晶粒、超细晶粒、准纳米晶粒的硬质合金已逐步走出实验室，进入了商用范围。0.1微米级晶粒的硬质合金已经应用在市场上的小直径刀具上。

晶须增韧赛龙陶瓷整体铣刀也可以算作刀具材料技术的新进展。虽然可以以1000m/min的切削速度加工镍基合金的晶须增韧的陶瓷，却并不是这20年来的新技术，但以前一直只能用这种材料制作可转位刀片，从来没有人用晶须增韧陶瓷制作整体刀具。

刀具涂层技术的发展尤其是物理涂层PVD技术，20年来的发展可谓是层出不穷难以胜数，例如印象比较深刻的是巴尔泽斯的G6涂层、瓦尔特的百层涂层等。近年来根据被加工材质涂层处理成不同的特定颜色也成为一种趋势，如瓦尔特的颜色选择法(Color Select)。

图2 山特维克可乐满的D型夹紧

在CVD涂层方面，令人印象深刻的是瓦尔特老虎双色涂层和山高刀具的定向结晶涂层金刚甲。瓦尔特老虎双色涂层突破了原本刀片涂层一个刀片一种涂层颜色的外观即视感，使刀片的前后刀面可以用不同颜色和不同材质的涂层以应对不同的磨损方式，刀片寿命更长，磨损的判别也方便许多;山高刀具在2007年推出的金刚甲涂层是第一个涂层中氧化铝晶粒能按照预定方向定向成长的涂层，这样的成长方向对于刀片在切削中切削热的传导是最有利的，能够显著延长刀具寿命，而2015年问世的新金刚甲则是进一步改进了这种定向晶的次序和方向一致性。

车削产品

20年来车刀的一个发展是推出了适应大余量切削的P型夹紧方式。P型夹紧我把它称之为楔销式夹紧，其特点是头部带须插入刀片孔的销钉的夹紧元件，在夹紧过程中向下向后，拉压组合进行夹紧，这样能防止粗切削时过大的切削力使刀片抬起，破坏定位而造成破碎。

图3 伊斯卡蝴蝶铣刀

车刀的另一个发展是普遍推出了宽修光刃技术。宽修光刃是原先用在铣刀上的结构，近20年才被用于车刀。这一技术的运用使车削在可以承受较大切深方向的切削力(所谓背切削力)，或者用同样的进给可获得更高等级的表面粗糙度，亦或者为同等的表面粗糙度等级而使用更大的进给。

伊斯卡的刀片楔形压紧(或称燕尾压紧)是近年来的一种新型的刀片装卡方式。与P型夹紧方式类似，楔形压紧是通过改变刀片和刀杆接口的方式，形成一个向下的强制约束，防止大切削用量时刀片可能抬起的倾向。

在结构上，山特维克可乐满的iLock技术是一个值得一提的结构。虽然山特维克可乐满把铣刀的一些锁紧技术也称为iLock，但我认为车刀和铣刀的iLock作用还是有差别的，车刀的iLock主要是用于在切削力方向改变时减少刀片微晃动对加工质量的影响。

铣削产品

首先是由于高速切削技术HSC的兴起，相应的刀具可以说几乎都是20年来出现的新产品。高速切削的刀具有几个相对明显的特点。第一个特点是带动平衡调整结构。大部分较大直径的高速切削可转位铣刀都带有可调节动平衡的结构，而整体铣刀则多用带动平衡的刀柄。高速切削刀具的第二个特点是刀体的轻量化。由于刀重在高转速时对转动惯量影响很大，铣刀尤其是大尺寸铣刀和大尺寸镗刀不少都采用铝合金材质来减轻刀重。

除了高速切削，高效切削HPC也是近20年来新兴的一种加工技术。典型的高效切削是高进给切削，多使用小主偏角使切削力指向铣削主轴的轴向，而在径向切削力很小。这种高进给铣刀适用于大悬伸加工，或大进给的加工。

伊斯卡蝴蝶刀类型的立装双面铣刀也成为一种普遍的选择，这种铣刀的刀片顺着刀片螺钉孔方向看类似于“X”型的外形，上下及左右都基本对称。

双面平装刀片也越来越多。早期的双面平装刀片的每个面上几个刃口还基本在一个平面，自2003年瓦尔特刀具推出F4041“Xtratec”的双面平装铣刀以来，刀刃高高凸起的双面刀片就越来越多地出现在我们面前。三菱刀具的方形双面平装刀片铣刀则可能是最新的例子。

图4 山高刀具双飞流冷却车刀

孔加工刀具

孔加工刀具中，钻头的多刃带加强钻孔精度和圆度也越来越多。在曲轴斜油孔的加工上，头部四刃带钻头几乎成为共同的选择。肯纳金属的“Y“钻头则是一个刃瓣双刃带而另一刃瓣保持传统的单刃带，试图在减少阻力和钻孔精度之间取得平衡。

大长径比的整体硬质合金钻头是近期的另一个热点。自2011年瓦尔特刀具推出长径为70mm的整体硬质合金钻头后，已有多家公司推出该长径比的钻头。瓦尔特的切向刃带钻头也是一种颇有新意的新型钻头。

冷却技术

高压冷却是近10年来发展迅速的加工技术，主要用于钛合金等难加工材料。山特维克可乐满和山高刀具几乎同时推出各自的高压冷却车刀，虽然结构不同，但思路都是将高压冷却液以几乎平行刀具前刀面的角度，从切屑和前刀面的缝隙中喷向刀屑接触点，既起到很好的冷却作用带走原本难以带走的切削热，也有利于短屑，并防止切屑被重新推向切削区域而产生二次切削。

铣刀方面肯纳金属推出Beyond Blast刀片带内冷孔的铣刀，也是被设计成切削液直抵刀屑缝隙的铣刀。虽然肯纳表示该铣刀无需高压冷却，但一些用过该铣刀的用户表示，高压冷却时该铣刀的表现更佳。

瓦尔特刀具则推出了两种冷却介质不同的铣刀，其中一款铣刀使用液氮(液氮温度接近零下200℃)，另一款铣刀则使用二氧化碳和普通冷却的双通道联合冷却。这两款铣刀使用特殊介质效果很好，当然需要机床有相应的功能。

刀柄

由于高速切削的兴起，热装刀柄、液压刀柄已成为高速切削刀具中刀柄的主要应用，另外还有雄克的力变形夹头。液压刀柄简单易用，无需专业设备配套，但在极高速下仍然有些风险，同时不按规范使用很容易突然失效。热装刀柄的刀柄结构简单，夹紧可靠，但装卸刀具需专业加热机，用时要做好劳动保护避免烫伤。

Self Lock是翰默推出的一种防止刀具在刀柄孔中打滑的结构，主要用于热装刀柄。这种结构提高了刀具加工时的安全性，杜绝了打滑、拔出掉刀等可能危及加工安全的现象。

Bilz和翰默分别推出一种热装刀柄，有切削液可以喷向整体硬质合金铣刀刃口的不同部位，使侧铣时的冷却得到较大改善。翰默还推出一种沿着刀柄孔的轴向开出细缝，使切削液可以沿着刀柄如飞瀑直下一般冲向刃口。只要压力足够大，一般冷却难以解决的长刀杆铣刀也能获得满意的冷却。