刀具是機械制造中用于切削加工的工具，又稱切削工具。 絕大多數(shù)的刀具是機用的，但也有手用的。由于機械制造中使用的刀具基本上都用于切削金屬材料，所以“刀具”一詞一般就理解為金屬切削刀具。切削木材用的刀具則稱為木工刀具。還有特別應(yīng)用的一類刀具，用于地質(zhì)勘探、打井、礦山鉆探，稱為礦山刀具。

刀具發(fā)展史

刀具的發(fā)展在人類進步的歷史上占有重要的地位。中國早在公元前28～前20世紀，就已出現(xiàn)黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質(zhì)刀具。戰(zhàn)國后期(公元前三世紀)，由于掌握了滲碳技術(shù)，制成了銅質(zhì)刀具。當時的鉆頭和鋸，與現(xiàn)代的扁鉆和鋸已有些相似之處。然而，刀具的快速發(fā)展是在18世紀后期，伴隨蒸汽機等機器的發(fā)展而來的。1783年，法國的勒內(nèi)首先制出銑刀。1792年，英國的莫茲利制出絲錐和板牙。有關(guān)麻花鉆的發(fā)明最早的文獻記載是在1822年，但直到1864年才作為商品生產(chǎn)。

那時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。1868年，英國的穆舍特制成含鎢的合金工具鋼。1898年，美國的泰勒和．懷特發(fā)明高速工具鋼。1923年，德國的施勒特爾發(fā)明硬質(zhì)合金。在采用合金工具鋼時，刀具的切削速度提高到約8米/分，采用高速鋼時，又提高兩倍以上，到采用硬質(zhì)合金時，又比用高速鋼提高兩倍以上，切削加工出的的工件表面質(zhì)量和尺寸精度也大大提高。

由于高速鋼和硬質(zhì)合金的價格比較昂貴，刀具出現(xiàn)焊接和機械夾固式結(jié)構(gòu)。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。1938年，德國德古薩公司取得關(guān)于陶瓷刀具的專利。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。這些非金屬刀具材料可使刀具以更高的速度切削。

滾壓刀能在常溫下利用金屬的塑性變形，使工件表面的微觀不平度輾平從而達到改變表層結(jié)構(gòu)、機械特性、形狀和尺寸的目的。因此這種方法可同時達到光整加工及強化兩種目的，是磨削、車削無法做到的。無論用何種金屬加工刀具加工，在零件表面總會留下微細的凸凹不平的刀痕，出現(xiàn)交錯起伏的峰谷現(xiàn)象。

滾壓加工原理：它是一種壓力光整加工，是利用金屬在常溫狀態(tài)的冷塑性特點，利用滾壓刀具對工件表面施加一定的壓力，使工件表層金屬產(chǎn)生塑性流動，填入到原始殘留的低凹波谷中，而達到工件表面粗糙值降低。由于被滾壓的表層金屬塑性變形，使表層組織冷硬化和晶粒變細，形成致密的纖維狀，并形成殘余應(yīng)力層，硬度和強度提高，從而改善了工件表面的耐磨性、耐蝕性和配合性。滾壓是一種無切削的塑性加工方法。

滾壓刀具沒有刀刃，加工技術(shù)安全、方便，基本能應(yīng)用在所有的金屬加工行業(yè)，能精確控制精度，幾大優(yōu)點：

磨削的5-20倍、車削的10-50倍以上。

穩(wěn)定。

刀具大致分類：雕刻刀具、戶外刀具、數(shù)控刀具、切削刀具、車床刀具、生活刀具

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；

包括鉆頭、擴孔鉆、鏜刀、鉸刀和內(nèi)表面拉刀等；

包括絲錐、板牙、自動開合螺紋切頭、螺紋車刀和螺紋銑刀等；

包括滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪和拉刀等；

包括鑲齒圓鋸片、帶鋸、弓鋸、切斷車刀和鋸片銑刀等等。此外，還有組合刀具。

如車刀、刨刀、銑刀(不包括成形的車刀、成形刨刀和成形銑刀)、鏜刀、鉆頭、擴孔鉆、鉸刀和鋸等；

這類刀具的刀刃具有與被加工工件斷面相同或接近相同的形狀，如成形車刀、成形刨刀、成形銑刀、拉刀、圓錐鉸刀和各種螺紋加工刀具等；

刀具材料是決定刀具切削性能的根本因素，對于加工效率、加工質(zhì)量、加工成本以及刀具耐用度影響很大。刀具材料越硬，其耐磨性越好，硬度越高，沖擊韌性越低，材料越脆。硬度和韌性是一對矛盾，也是刀具材料所應(yīng)克服的一個關(guān)鍵。對于石墨刀具，普通的TiAlN涂層可在選材上適當選擇韌性相對較好一點的，也就是鈷含量稍高一點的；對于金剛石涂層石墨刀具，可在選材上適當選擇硬度相對較好一點的，也就是鈷含量稍低一點的；

1．前角，采用負前角加工石墨時，刀具刃口強度較好，耐沖擊和摩擦的性能好，隨著負 前角絕對值的減小，后刀面磨損面積變化不大，但總體呈減小趨勢，采用正前角加工時，隨著前角的增大，刀具越鋒利，但刀具刃口強度被削弱，反而導(dǎo)致后刀面磨損加劇。負前角加工時，切削阻力大，增大了切削振動，采用大正前角加工時，刀具磨損嚴重，切削振動也較大。一般粗加工應(yīng)選擇較小前角刀具或負前角刀具。

2．后角，如果后角的增大，則刀具刃口強度降低，后刀面磨損面積逐漸增大。刀具后角過大后，切削振動加強。后角越小，彈性恢復(fù)層同后刀面的摩擦接觸長度越大，它是導(dǎo)致切削刃及后刀面磨損的直接原因之一。從這個意義上來看，增大后角能減小摩擦，可以提高已加工表面質(zhì)量和刀具使用壽命。

3．螺旋角，螺旋角較小時，同一切削刃上同時切入石墨工件的刃長最長，切削阻力最大，刀具承受的切削沖擊力最大，因而刀具磨損、銑削力和切削振動都是最大的。當螺旋角去較大時，銑削合力的方向偏離工件表面的程度大，石墨材料因崩碎而造成的切削沖擊加劇，因而刀具磨損、銑削力和切削振動也都有所增大。因此，刀具角度變化對刀具磨損、銑削力和切削振動的影響是前角、后角及螺旋角綜合產(chǎn)生的，所以在選擇方面一定要多加注意。通過對石墨材料的加工特性做了大量的科學(xué)測試，PARA刀具優(yōu)化了相關(guān)刀具的幾何角度，從而使得刀具的整體切削性能大大提高。

金剛石涂層刀具的硬度高、耐磨性好、摩擦系數(shù)低等優(yōu)點，現(xiàn)階段金剛石涂層是石墨加工刀具的最佳選擇，也最能體現(xiàn)石墨刀具優(yōu)越的使用性能；金剛石涂層的硬質(zhì)合金刀具的優(yōu)點是綜合了天然金剛石的硬度和硬質(zhì)合金的強度及斷裂韌性；但是在國內(nèi)金剛石涂層技術(shù)還處于起步階段，還有成本的投入都是很大的，所以金剛石涂層暫時不會有太大發(fā)展。不過我們可以在普通刀具的基礎(chǔ)上，優(yōu)化刀具的角度，選材等方面和改善普通涂層的結(jié)構(gòu)，在某種程度上是可以在石墨加工當中應(yīng)用的。

金剛石涂層刀具和普通涂層刀具的幾何角度有本質(zhì)的區(qū)別，所以在設(shè)計金剛石涂層刀具時，由于石墨加工的特殊性，其幾何角度可適當放大，容削槽也變大，也不會降低其刀具鋒口的耐磨性；對于普通的TiAlN涂層，雖然比無涂層的刀具其耐磨有顯著的提高，但比起金剛石涂層來說，在加工石墨時它的幾何角度應(yīng)適當放小，以增加其耐磨性。刀具表面處理技術(shù)又有了新發(fā)展，移動菠菜發(fā)布的國外最新消息：利用固態(tài)的納米結(jié)構(gòu)硼原子團對刀具表面進行改性處理，可較大幅度提高刀具壽命。

對金剛石涂層來說，世界上眾多的涂層公司均投入大量的人力和物力來研究開發(fā)相關(guān)涂層技術(shù)，但是至今為止，國外成熟而又經(jīng)濟的涂層公司僅僅限于歐洲；PARA作為一款優(yōu)秀的石墨加工刀具，同樣采用世界最先進的涂層技術(shù)對刀具進行表面處理，以確保加工壽命的同時，保證刀具的經(jīng)濟實用。

刀具刃口鈍化技術(shù)是一個還不被人們普遍重視，而又是十分重要的問題。金剛石砂輪刃磨后的硬質(zhì)合金刀具刃口，存在程度不同的微觀缺口(即微小崩刃與鋸口)。石墨高速切削加工刀具性能和穩(wěn)定性提出了更高的要求，特別是金剛石涂層刀具在涂層前必須經(jīng)過刀口的鈍化處理，才能保證涂層的牢固性和使用壽命。刀具鈍化目的就是解決上述刃磨后的刀具刃口微觀缺口的缺陷，使其鋒值減少或消除，達到圓滑平整，既鋒利堅固又耐用的目的。

1．切削方式（順銑和逆銑），順銑時的切削振動小于逆銑的切削振動。順銑時的刀具切入厚度從最大減小到零，刀具切入工件后不會出現(xiàn)因切不下切屑而造成的彈刀現(xiàn)象，工藝系統(tǒng)的剛性好，切削振動小；逆銑時，刀 具的切入厚度從零增加到最大，刀具切入初期因切削厚度薄將在工件表面劃擦一段路徑，此時刃口如果遇到石墨材料中的硬質(zhì)點或殘留在工件表面的切屑顆粒，都將引起刀具的彈刀或顫振，因此逆銑的切削振動大；

2．吹氣（或吸塵）和浸漬電火花液加工，及時清理工件表面的石墨粉塵，有利于減小刀具二次磨損，延長刀具的使用壽命，減少石墨粉塵對機床絲杠和導(dǎo)軌的影響；

綜述以上幾點，刀具的材料、幾何角度、涂層、刃口的強化及機械加工條件，在刀具的使用壽命中扮演者不同的角色，缺一不可，相輔相成的。一把好的石墨刀具，應(yīng)具備流暢的石墨粉排屑槽、長的使用壽命、能夠深雕刻加工、能節(jié)約加工成本。

改進辦法：提高進給量；降低切削速度；使用更耐磨的刀片材質(zhì)；使用涂層刀片。

改進辦法：使用韌性更好的材質(zhì)；使用刃口強化的刀片；檢查工藝系統(tǒng)的剛性；加大主偏角。

改進辦法：降低切削速度；減少進給；減少切深；使用更具熱硬性的材質(zhì)。

改進辦法：改變主偏角；刃口強化；更換刀片材質(zhì)。

改進辦法：正確使用冷卻液；降低切削速度；減少進給；使用涂層刀片。

改進辦法：提高切削速度；提高進給；使用涂層刀片或金屬陶瓷刀片；使用冷卻液；使刃口更鋒利。

改進辦法：降低切削速度；降低進給；使用涂層刀片或金屬陶瓷刀片；使用冷卻液。