近年來，快速發展的數控機加工工藝技術促進了數控刀具結構基礎科研和新產品的研發。世界各大廠商生產的數控機床用刀具種類、規格繁多，數量龐大，往往令人眼花繚亂，不得要領。現將有關數控刀具科普性知識和近幾年來數控刀具材料、結構、應用等領域的新產品、科技現狀及發展趨勢就其精要，在此簡要分述，以便了解掌握相關數控刀具新產品信息的要點。
一、數控刀具分類簡要
二、數控刀具材料新產品科技近況與發展趨勢
１、概述：
近年來，數控刀具材料基礎科研和新產品的成果集中應用在高速（超高速）、硬質（含耐熱、難加工）、乾式、精細（超精）數控機加工技術領域。刀具材料新產品的研發在超硬材料（金剛石、表面改性塗層材料、ＴｉＣ基類金屬陶瓷、立方氮化硼、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４基類陶瓷），Ｗ、Cｏ類塗層和細顆粒（超細顆粒）硬質合金基體及含Ｇｏ類粉末冶金高速鋼等領域進展速度較快。
２、超硬材料領域：
金剛石（釺焊聚晶、單晶）各類刀具已迅速應用於高硬度、高強度、難加工有色金（合金）及有色金屬-非金屬複合材料零部件的高速、高效、干（濕）式機械切削加工行業中。其概況分述如下：
汽車、摩托車行業：聚晶、人造單晶金剛石面銑刀、鏜刀、車刀、鉸刀、複合（組合）孔加工等數控刀具等正大量應用於高強度、高硬度Si--Al合金零部件自動生產線上；
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航空、航天、汽車及電子信息技術行業：金剛石ＣＶＤ薄膜塗層數控刀具（以整體ＷCｏ類硬質合金刀具為主）多應用於銑削、車削、鑽削、鉸削及鍃削加工高強度鋁合金（鑄、鍛）、纖維-金屬層板、碳纖維熱塑性複合材料、鎂合金、石墨、陶瓷…等零部件，滿足高速、高壽命、乾式機加工技術要求。各廠商正不斷地改進金剛石塗層工藝技術，提高金剛石薄膜與刀具基體的結合牢度和緻密度；
精細（超精）機加工技術領域：單晶天然、人造金剛石刀具應用於各種精密儀器透鏡、反射鏡、計算機磁碟、複印機（錄像機）磁鼓…等工件的精細（超精、納米級）車削加工；
單晶金剛石刀具還被應用於眼科角膜手術精細切割和印刷制板精細雕刻…等行業。
各廠商正在不斷改進金剛石各類刀具的刃磨工藝技術、刃磨精度及刃磨效率。
●表面改性塗層材料主要有：TiN、TiCN、TiALN、ALTiN、Al2O3、CrN、ＺｒＣ、MoS2、ＷＳ２…等，採用計算機控制ＰＶＤ、ＰＣＶＤ、ＣＶＤ塗層工藝技術，將上述塗層材料用於對立銑刀、鉸刀、鑽頭、複合（組合）孔加工刀具、齒輪滾刀、插齒刀、剃齒刀、成形拉（推）刀及各種機夾可轉位刀片的表面改性塗層處理（基體為高速鋼、ＷCｏ類硬質合金、Ｔｉ基類金屬陶瓷），滿足高速、高壽命切削加工高強度、高硬度鑄鐵（鋼）、鍛鋼、不鏽鋼、鈦合金、鎳合金、鎂合金、鋁合金、粉末冶金、竹木…等材質工件的生產技術不同要求。刀具表面改性塗層工藝技術對於大幅度提高數控刀具的切削性能，具有成本低、見效快的特點，該工藝技術可根據各種切削加工技術要求，機動靈活地變換塗層材料，工藝技術較優。各廠商正在不斷提高塗層工藝技術、改進塗層材料及開發納米級多功能塗層材料，旨在不斷提高塗層結合牢度、耐磨性、抗衝擊韌性等，儘力擴大應用範圍。
●Ｔｉ基類金屬陶瓷（TiCN系）各種機夾可轉位車刀、鏜刀、鉸刀、銑刀、複合（組合）孔加工數控刀具及整體式立（球頭）銑刀、鉸刀等數控刀具正在應用於高強度、高硬度鑄鐵（鋼）合金、鍛鋼合金、淬火鋼合金、耐熱合金、粉末冶金零部件自動生產線上，以滿足高速、高效、硬質、干（濕）式精細機加工技術要求。各廠商正採用添加不同的微量元素及燒結工藝技術，研發新型金屬陶瓷材料產品，旨在不斷提高其抗彎強度、抗衝擊韌性、耐磨性。日本的金屬陶瓷刀具已經占硬質合金刀具總量的３０％～４０％。世界上，該類刀具應用面也呈迅速擴大的趨勢。
●立方氮化硼聚晶複合片銑刀（面銑刀、玉米齒立銑刀、球頭立銑刀）、鏜刀、車刀、鉸刀、複合（組合）孔加工等數控刀具（釺焊、機夾可轉位兩種結構形式）大量應用於高強度、高硬度鑄鐵（鋼）合金、鍛鋼合金、淬火鋼合金、粉末冶金等零部件自動生產線上，滿足高速、高效、硬質、精細機加工技術要求。
●Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４基類陶瓷（晶須增韌類）各種機夾可轉位車刀、銑刀等數控刀具應用於高強度、高硬度、耐磨鑄鐵（鋼）、鍛鋼、高錳鋼、淬火鋼、粉末冶金、工程塑料、耐磨複合材料等零部件生產線上，滿足高速、高效、硬質、乾式機加工技術要求。目前，各廠商通過對Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４基類陶瓷材料添加不同微量元素及創新生產工藝技術，研發新型中、細顆粒陶瓷材料和功能梯度（多相）陶瓷材料產品，旨在不斷提高其抗彎強度、抗衝擊韌性。
３、Ｗ、Cｏ類塗層和細顆粒（超細顆粒）硬質合金材料領城：
Ｗ、Cｏ類細（中）顆粒硬質合金基體材料為適應各種表面改性塗層材料的塗覆工藝技術要求添加各種微量元素，滿足於各種機加工工藝技術對可轉位刀片切削性能的要求而發展的；超細顆粒硬質合金基體材料研發和應用分兩個方面：在電子、信息技術產業用於加工纖維-金屬複合層板材料工件的微型鑽頭、立銑刀，其基體材料向著高韌性方向發展，表面塗覆金剛石薄膜，以增加刀具表面硬度和耐磨性；模具行業、飛機、汽輪機、汽車…等製造行業，用於切削加工高強度、高硬度鑄鐵（鋼）、鍛鋼、鋁合金（鑄、鍛）、粉末冶金材料工件的整體式立（球頭）銑刀、專用擠壓刀具、鉸刀（Φ３０ｍｍ＜直徑＞Φ４ｍｍ）、鑽頭、複合（組合）孔加工刀具…等數控刀具，其基體材料向著高硬度、高韌性方向發展。一般不塗層，多次重磨使用。
４、含Cｏ類粉末冶金高速鋼材料領城：
以改進位粉、熱壓工藝、添加微量元素創新的粉末冶金高速鋼（含Cｏ類）材料，製成各種成形拉刀（整體式、組合式）、高速滾刀、剃（插）齒刀、絲錐、波紋刃立銑刀、成形立銑刀及滾（擠、碾壓）壓刀具，大量應用於轎車、摩托車、航空發動機、汽輪機…等製造行業，加工高強度、高硬度鑄鐵（鋼）合金、合金結構鋼（鍛）、耐熱合金鋼、不鏽鋼、整體鋁合金（熱鍛）、高Si--Al合金材料工件。根據切削加工技術不同的要求，其表面分別配塗TiN、TiCN、TiALN、CrN、MoS2、ＺｒＣ…等塗層材料，滿足高速、高效、硬質精密機加工技術要求。
數控刀具材料是較活躍的材料科技領城，其每一新產品的面市，會使機加工技術躍上一個新台階，各廠商曆來十分重視該領城的研發科技。
三、數控刀具新結構、新品種科技發展近況與趨勢
１、概述：
近年來，數控刀具的科技成果主要體現在研發一刀多切削功能、提高其刀刃切削性能方面，適應高速（超高速）、硬質（含耐熱、難加工）、乾式、精細（超精）切削及高效率數控機加工切削技術要求。隨著零件毛坯製造技術進步，零件毛坯幾何尺寸及切削余量控制較為精確，數控刀具新結構、新品種的研發主要集中在輕、中負荷切削範圍內，並以專用孔加工、拉削、滾（擠、碾壓）壓、銑削及車削等五類刀具的變革較為活躍，配套研發其相應刀片斷屑槽形。
２、數控工具系統：
近幾年國際上出現了以"ＨＳＫ"工具系統逐步替代各廠商研發的其它各類工具系統的發展趨勢。歐州發達國家沿用德國ＤＩＮ６９８９３－１號ＨＳＫ工具系統標準，國際標準化組委會為其制定了ＩＳＯ／ＤＩＳ標準。ＨＳＫ工具系統具有動、靜剛度高、定位（迥轉）精度好、充許轉速高（≤１５００００ｐ．ｒ．ｍ）等特點。既便於規?工具管理，又總體上節約了工具費用、降低生產成本。其首先應用於加工中心、數控鏜銑床，逐漸擴大到各類車床（車削中心）、磨床（磨削中心）、數控專機及數控加工自動生線上，使用範圍幾乎覆蓋所有刀具領域。
３、孔加工刀具類：
在刀具門類中，孔加工刀具是一大家族，其小改小革層出不窮，在此就其主要突出的新結構、新品種簡要分述如下：
● 數控鑽頭：
整體式鑽頭：鑽尖切削刃由對稱直線型改進為對稱圓弧型（ｒ＝１／２Ｄ），以增長切削刃、提高鑽尖壽命；鑽芯加厚，提高其鑽體剛度，用"Ｓ"型橫刃（或螺旋中心刃）替代傳統橫刃，減小軸向鑽削阻力，提高橫刃壽命；採用不同頂角階梯鑽尖及負倒刃，提高分屑、斷屑、鑽孔性能和孔的加工精度；鑲嵌模塊式硬質（超硬）材料齒冠；油孔內冷卻及大螺旋升角（≤４０°）結構等。最近研製出整體式細顆粒陶瓷（Ｓｉ３Ｎ４）、Ｔｉ基類金屬陶瓷材料鑽頭。
機夾式鑽頭：鑽尖採用長方異形專用對稱切削刃、鑽削力徑向自成平衡的可轉位刀片替代其它幾何形狀、鑽削力徑向總體合成平衡的可轉位刀片，以減小鑽削振動，提高鑽尖自定心性能、壽命和孔的加工精度。
● 複合（組合）孔加工數控刀具：
集合了鑽頭、鉸刀、擴（鍃）孔刀及擠壓刀具的新結構、新技術，整體式、機夾式、專用複合（組合）孔加工數控刀具研發速度很快。總體而言：採用鑲嵌模塊式硬質（超硬）材料切削刃（含齒冠）及油孔內冷卻、大螺旋槽等結構是其目前發展趨勢。
● 數控鉸刀：
大螺旋升角（≤４５°）切削刃、無刃擠壓鉸削及油孔內冷卻的結構是其總體發展方向，最大鉸削孔徑己達φ≤４００ｍｍ。
● 鏜刀：
單刃微調精密鏜刀正被多刃擴（鍃）孔刀、鉸刀及複合（組合）孔加工專用數控刀具替代。國外研製出採用工具系統內部推拉杆軸向運動或高速離心力帶平衡滑塊移動，一次走刀完成鏜削球面（曲面）、斜面及反向走刀切削加工零件背面的數控智能精密鏜刀，代表了鏜刀發展方向。
● 絲錐：
研發出大螺旋升角（≤４５°）絲錐，其切削錐視被加工零件材料軟、硬狀況，設計專用刃傾角、前角等。
● 擴（鍃）孔刀：
多刃、配置各種數控工具柄及模塊式可調微型刀夾的結構形式是目前擴（鍃）孔刀具發展方向。
４、數控銑刀類：
整體式立銑刀：硬質合金立銑刀側刃採用大螺旋升角（≤６２°）結構，立銑刀頭部的過中心端刃往往呈弧線（或螺旋中心刃）形、負刃傾角，增加切削刃長度，提高了切削平穩性、工件表精度及刀具壽命。適應數控高速、平穩三維空間銑削加工技術的要求。
機夾式立銑刀：由各類機夾立銑刀的由可轉位刀片（往往設有三維斷屑槽形）組合而成的側齒、端齒與過中心刃端齒（均為短切削刃），可滿足數控高速、平穩三維空間銑削加工技術要求。
數控銑刀均已采計算機輔助設計、切削摸擬模擬及數控加工技術成形製造。
機夾式數控面銑刀：刀體趨向於用輕質高強度鋁、鎂合金製造，切削刃採用大前角、負刃傾角，可轉位刀片（幾何形狀多種）帶有三維斷屑槽形。
數控銑刀、專用複合孔加工刀具均應用了高速?轉體動平衡及安全夾固技術，一些高速?轉刀體上還應用空氣動力學原理，利用旋風冷切削刃，在乾式切削加工時降低切削刃的溫度，提高刀具壽命。
５、車刀、
切槽、切斷類型車刀發展了集車端面、外園、仿形、切槽、切斷、倒角加工的一刀多功能車削刀具，刀片夾緊方式採用鑲嵌式彈性刀體、切削力自位固定的結構，十分適用和新穎。
６、拉削刀具類：
在現代數控加工技術的支持下，研發出各種專用外輪廓精密成形、組合拉刀及車-拉組合成形拉削刀具，配以專用數控機床。使汽車部分工件批產效率成幾十倍提高，而且產品質量、精度十分穩定。
７、其它刀具：
汽車、摩托車專用的小模數漸開線外齒輪、花鍵軸零部件批產工藝採用滾壓、搓擠無屑加工工藝技術，研發出專用刀具及特種數控機床，使特定的工件批產效率提高几十倍，而且質量、精度十分穩定。
四、結束語
拉削、滾壓、搓擠刀具和複合（組合）孔加工數控刀具的創新成果往往會引起機加工觀念上的巨大變革，再集成刀具材料及特種數控機床領域的創新科技成果，所產生的社會效益和經濟效益也是巨大的。
