刀具是機(jī)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(jī)用的，但也有手用的。由于機(jī)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

刀具的發(fā)展在人類進(jìn)步的歷史上占有重要的地位。中國早在公元前28～前20世紀(jì)，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(公元世紀(jì))，由于掌握了滲碳技術(shù)，制成了銅質(zhì)刀具。當(dāng)時(shí)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(jì)后期，伴隨蒸汽機(jī)等機(jī)器的發(fā)展而來的。1783年，法國的勒內(nèi)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)明早的文獻(xiàn)記載是在1822年，但直到1864年才作為商品生產(chǎn)。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。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(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(jià)格比較昂貴，刀具出現(xiàn)焊接和機(jī)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。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。1972年，美國的邦沙和拉古蘭發(fā)展了物理氣相沉積法，在硬質(zhì)合金或高速鋼刀具表面涂覆碳化鈦或氮化鈦硬質(zhì)層。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

刀具按工件加工表面的形式可分為五類：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；螺紋加工刀具包括絲錐、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、錐齒輪和拉刀等；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。此外，還有組合刀具。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：通用刀具如車刀、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(kuò)孔鉆、鉸刀和鋸等；成形刀具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；特殊刀具加工一些特殊工件，如：齒輪，花鍵等用的刀具。如、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪刨刀和錐齒輪銑刀盤等

高速銑削工藝在汽車、飛機(jī)和模具制造業(yè)中應(yīng)用廣泛。由于銑刀高速旋轉(zhuǎn)時(shí)刀具各部分承受的離心力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過切削力本身的作用而成為刀具的主要載荷，而離心力達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)造成刀具變形甚至破裂，因此研究高速銑刀的安全性技術(shù)對(duì)發(fā)展高速銑削技術(shù)有著極其重要的意義

標(biāo)準(zhǔn)草案規(guī)定了高速切削的速度界限，超過該速度后離心力將成為銑刀的主要載荷，采用安全技術(shù)。在刀具直徑與高速切削范圍關(guān)系圖，曲線以上區(qū)域?yàn)樵摌?biāo)準(zhǔn)規(guī)定的銑刀經(jīng)過安全檢驗(yàn)的高速切削范圍：對(duì)于直徑d1≤32mm的單件刀具（整體或焊接刀具），其切削速度超過10000m/mm為高速切削范圍；對(duì)于直徑d1>32mm的裝配式機(jī)夾刀具，高速切削范圍為線段BC以上區(qū)域。高速銑刀的安全失效形式有兩種：變形和破裂。不同類型銑刀的安全試驗(yàn)方法也不同。對(duì)于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位銑刀，有兩種安全試驗(yàn)方法：一種方法是在1.6倍大使用轉(zhuǎn)速下進(jìn)行試驗(yàn)，刀具的性變形或零件的位移不超過0.05mm；另一種方法是在2倍于大使用轉(zhuǎn)速下試驗(yàn)，刀具不發(fā)生破裂（包括夾緊刀片的螺釘被剪斷、刀片或其他夾緊元件被甩飛、刀體的爆裂等）。而對(duì)于整體式銑刀，則在2倍于大使用轉(zhuǎn)速條件下試驗(yàn)而不發(fā)生彎曲或斷裂

制造刀具的材料具有很高的高溫硬度和耐磨性，必要的抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性和化學(xué)惰性，良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等)，并不易變形。通常當(dāng)材料硬度高時(shí)，耐磨性也高；抗彎強(qiáng)度高時(shí)，沖擊韌性也高。但材料硬度越高，其抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性就越低。高速鋼因具有很高的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性，以及良好的可加工性，現(xiàn)代仍是應(yīng)用廣的刀具材料，其次是硬質(zhì)合金。聚晶立方氮化硼適用于切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等；聚晶金剛石適用于切削不含鐵的金屬，及合金、塑料和玻璃鋼等；碳素工具鋼和合金工具鋼只用作銼刀、板牙和絲錐等工具。硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片已用化學(xué)氣相沉積涂覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或復(fù)合硬層。正在發(fā)展的物理氣相沉積法不僅可用于硬質(zhì)合金刀具，也可用于高速鋼刀具，如鉆頭、滾刀、絲錐和銑刀等。硬質(zhì)涂層作為阻礙化學(xué)擴(kuò)散和熱傳導(dǎo)的障壁，使刀具在切削時(shí)的磨損速度減慢，涂層刀片的壽命與不涂層的相比大約提高1～3倍以上。

對(duì)刀具進(jìn)行涂層是機(jī)械加工行業(yè)前進(jìn)道路上的一大變革，它是在刀具韌性較高的基體上涂覆一層、二層乃至多層具有高硬度、高耐磨性、耐高溫材料的薄層（如TiN、TiC等），使刀具具有全面、良好的綜合性能。未涂層高速鋼的硬度僅為62~68HRC（760~960HV），硬質(zhì)合金的硬度僅為89~93.5HRA（1300~1850HV）；而涂層后的表面硬度可達(dá)2000~3000HV以上。在工業(yè)生產(chǎn)中，使用涂層刀具可以提高加工效率、加工精度、延命、降低成本。近30余年來，刀具涂層技術(shù)迅速發(fā)展，涂層刀具得到了廣泛應(yīng)用。涂層高速鋼刀具和涂層硬質(zhì)合金刀具已占全部刀具使用總量的50%以上。在西歐，由于資源匱乏和機(jī)械加工的化，以及數(shù)控技術(shù)進(jìn)步及難加工材料增多，涂層刀具正以驚人的發(fā)展速度被動(dòng)式向前挺進(jìn)。西方工業(yè)發(fā)達(dá)國家使用的涂層刀具占可轉(zhuǎn)位刀片的比例已由1978年的26%上升到2005年的90%，新型的數(shù)控機(jī)床所用的刀具中80%左右是涂層刀具

選擇適當(dāng)?shù)募庸l件對(duì)于刀具的壽命有相當(dāng)大的影響。1．切削方式（順銑和逆銑），順銑時(shí)的切削振動(dòng)小于逆銑的切削振動(dòng)。順銑時(shí)的刀具切入厚度從大減小到零，刀具切入工件后不會(huì)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(dòng)小；逆銑時(shí)，刀 具的切入厚度從零增加到大，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(shí)刃口如果遇到石墨材料中的硬質(zhì)點(diǎn)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(dòng)大；2．吹氣（或吸塵）和浸漬電火花液加工，及時(shí)清理工件表面的石墨粉塵，有利于減小刀具二次磨損，延長(zhǎng)刀具的使用壽命，減少石墨粉塵對(duì)機(jī)床絲杠和導(dǎo)軌的影響；3．選擇合適的高轉(zhuǎn)速及相應(yīng)的大進(jìn)給量。綜述以上幾點(diǎn)，刀具的材料、幾何角度、涂層、刃口的強(qiáng)化及機(jī)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(zhǎng)的使用壽命、能夠深雕刻加工、能節(jié)約加工成本。

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(dá)到改變表層結(jié)構(gòu)、機(jī)械特性、形狀和尺寸的目的。因此這種方法可同時(shí)達(dá)到光整加工及強(qiáng)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(huì)留下微細(xì)的凸凹不平的刀痕，出現(xiàn)交錯(cuò)起伏的峰谷現(xiàn)象，一定的壓力，使工件表層金屬產(chǎn)生塑性流動(dòng)，填入到原始?xì)埩舻牡桶疾ü戎?，而達(dá)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(xì)，形成致密的纖維狀，并形成殘余應(yīng)力層，硬度和強(qiáng)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。 [1]