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数控机床刀具发展趋势及现状

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专业文献综述 题 目: 数控机床刀具发展现状与发展趋势 * *: *** 学 院: 机械工程系 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 机制84 学 号: ******* 指导教师: 陈光明 职称: 副教授

2012 年 3 月12 日 １

数控机床刀具发展现状与发展趋势 郑其云，陈光明 摘要：近年来，由于刀具材料、刀柄结构以及涂层技术等领域的长足进步，数控刀具获得了突飞猛进的发展。高速切削、干式切削等一些高效环保的数控切削技术被越来越广泛地应用在机械制造领域。代表着制造技术最高水平的数控机床，已成为当今机械制造业的主流装备，而数控刀具的发展，已成为机械制造行业的风向标。虽然数控机床集合了众多领域的新技术，然而刀具的发展水平，对数控技术的发展有着极大影响，应该说刀具技术的发展，极大地促进了数控技术的发展，并且极大地提升了数控机床的功能水平，从而也从整体上促进了制造业的发展。

关键词：数控刀具；材料；发展现状；发展趋势 CNC machine tool development status and development trend of Qiyun Zheng, Guangming Chen Abstract：In recent years, due to the considerable progress of the tool material, tool holder

structure and coating technology, the CNC tool and rapid development. Efficient and environmentally friendly high-speed cutting, dry cutting, CNC cutting technology is more widely used in the field of machinery manufacturing. Represents the highest level of manufacturing technology of CNC machine tools, has become the mainstream of today's machinery manufacturing equipment, the development of numerical control tool, has become the industry leader of machinery. Collection of CNC machine tools in many areas of new technology, however, the level of development of the tool has a great impact on the development of numerical control technology, should be said that the development of tool technology, which greatly promoted the development of numerical control technology, and greatly enhance the CNC machine tools level of functioning, thereby promoting the overall development of manufacturing.

Key words: CNC tool；Material；Development status；Development trend

前言：随着新兴的制造技术——数字化制造技术的出现,数控加工技术得到了广泛的

应用,同时以制造业为主要服务对象的刀具制造及应用技术也得到迅速发展。大量高速、高效、柔性、复合、环保的数控加工刀具及应用新技术不断涌现,使传统的切削加工技术发生了根本的变化。如今,硬切削、干式切削、高速高效加工已成为现代切削技术的重要标志,并带动着切削加工技术水平的全面提高,已成为数控加工的关键技术。数控刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具；同时“数控刀具”除切削用的刀片外，还包括刀杆和刀柄等附件！根据刀具结构可分为：整体式；镶嵌式：采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；特殊型式：如复合式刀具，减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分为：高速钢刀具；硬质合金刀具；金刚石刀具；其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为：车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切断、切槽刀具等多种；钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；镗削刀具；铣削刀具等。尽管数控刀具市场前景很好，但中国工具行业的民族振兴道路还任重而道远。从整体上讲我国数控刀具技术的发展水平较国外相比差距是增大了，特别是高精度、高强度的刀具。 ２

正文：中国市场在高精度数控刀具领域，起步比较晚，目前总的来说技术的水平还

比较低，但随着中国市场对刀具需求量的迅速增长，中、小型的刀具制造厂商像雨后春笋般发展起来，数量众多。像常州西夏墅镇，在小小方圆几十里的地方，聚集了上百家刀具制造厂商。他们在开拓市场的过程中，碰到的最大的技术难题实际上就是刀具的设计和制造。所以说中国的刀具仍处于十分弱势的地位，发展壮大还需要走很多的路，需要整个行业一起努力。数控刀具的进步，需要从资金和技术实力上加大重视程度，国家和企业也需要加大基础研究投入，牢固的基础研究是推动企业发展的强劲动力，现在许多企业热衷于发展见效快的项目产品，而忽略了基础研究。目前行业内建立了许多各种名目的研究开发中心、工程中心，但是，迄今为止，还没有看到这些中心在现代高效刀具的基础技术研究方面有所进展。一些研发中心，在引进技术的消化吸收工作方面表现甚好，但真正的自主创新能力依然存在问题。 数控刀具的进步，需要企业增加技术研发资金投入，提高自主创新能力。在过去的几十年，从刀片技术、涂层技术、刀具制造技术到刀具应用技术，不管是模仿来还是引进技术，中国的刀具制造商都为自己建立起来了一定的技术积累。在这个基础之上，刀具企业还应当吸收制造业中的新理念，通过自主创新研发提高自身竞争力。 数控刀具的进步，需要有一批勇于奉献、眼光长远的企业掌舵者和良好的企业管理机制，这样中国刀具才能丢掉自身体制上枷锁，不着眼于小利和眼前利益，能从长远之处看到刀具发展的未来趋势，通过增加技术研发资金、培养技术人才、储备技术开积累，逐渐将生产重点移向高端产品市场。 同样，数控刀具的进步，还需要有一个良好的市场竞争机制，整个制造厂商给予的使用机会和足够的信任，包容、看到、承认甚至帮助他们的进步，才能使数控刀具不断进步。 1、数控工具系统：

近几年国际上出现了以"ＨSＫ"工具系统逐步替代各厂商研发的其它各类工具系统的发展趋势。欧州发达国家沿用德国DIN69893－1号ＨSＫ工具系统标准，国际标准化组委会为其制定了ISO／DIS标准。ＨSＫ工具系统具有动、静刚度高、定位(迥转)精度好、充许转速高(≤150000ｐ．r．ｍ)等特点。既便于规笵工具管理，又总体上节约了工具费用、降低生产成本。其首先应用于加工中心、数控镗铣床，逐渐扩大到各类车床(车削中心)、磨床(磨削中心)、数控专机及数控加工自动生线上，使用范围几乎覆盖所有刀具领域。 2、孔加工刀具类：

在刀具门类中，孔加工刀具是一大家族，其小改小革层出不穷，在此就其主要突出的新结构、新品种简要分述如下： ● 数控钻头：

图1 各种数控钻头 ３

整体式钻头：钻尖切削刃由对称直线型改进为对称圆弧型(r＝1／2D)，以增长切削刃、提高钻尖寿命；钻芯加厚，提高其钻体刚度，用"S"型横刃(或螺旋中心刃)替代传统横刃，减小轴向钻削阻力，提高横刃寿命；采用不同顶角阶梯钻尖及负倒刃，提高分屑、断屑、钻孔性能和孔的加工精度；镶嵌模块式硬质(超硬)材料齿冠；油孔内冷却及大螺旋升角(≤40°)结构等。最近研制出整体式细颗粒陶瓷(Si3N4)、Ｔi基类金属陶瓷材料钻头。

机夹式钻头：钻尖采用长方异形专用对称切削刃、钻削力径向自成平衡的可转位刀片替代其它几何形状、钻削力径向总体合成平衡的可转位刀片，以减小钻削振动，提高钻尖自定心性能、寿命和孔的加工精度。 ● 复合(组合)孔加工数控刀具： 集合了钻头、铰刀、扩(锪)孔刀及挤压刀具的新结构、新技术，整体式、机夹式、专用复合(组合)孔加工数控刀具研发速度很快。总体而言：采用镶嵌模块式硬质(超硬)材料切削刃(含齿冠)及油孔内冷却、大螺旋槽等结构是其目前发展趋势。 ● 数控铰刀：

图2 数控铰刀 大螺旋升角(≤45°)切削刃、无刃挤压铰削及油孔内冷却的结构是其总体发展方向，最大铰削孔径己达φ≤400ｍｍ。 ● 镗刀：

图3 镗刀 单刃微调精密镗刀正被多刃扩(锪)孔刀、铰刀及复合(组合)孔加工专用数控刀具替代。国外研制出采用工具系统内部推拉杆轴向运动或高速离心力带平衡滑块移动，一次走刀完成镗削球面(曲面)、斜面及反向走刀切削加工零件背面的数控智能精密镗刀，代表了镗刀发展方向。 ● 丝锥： ４

图4 丝锥 研发出大螺旋升角(≤45°)丝锥，其切削锥视被加工零件材料软、硬状况，设计专用刃倾角、前角等。 ● 扩(锪)孔刀：

图5 扩(锪)孔刀 多刃、配置各种数控工具柄及模块式可调微型刀夹的结构形式是目前扩(锪)孔刀具发展方向。 3、数控铣刀类：

整体式立铣刀：硬质合金立铣刀侧刃采用大螺旋升角(≤62°)结构，立铣刀头部的过中心端刃往往呈弧线(或螺旋中心刃)形、负刃倾角，增加切削刃长度，提高了切削平稳性、工件表精度及刀具寿命。适应数控高速、平稳三维空间铣削加工技术的要求。 机夹式立铣刀：由各类机夹立铣刀的由可转位刀片(往往设有三维断屑槽形)组合而成的侧齿、端齿与过中心刃端齿(均为短切削刃)，可满足数控高速、平稳三维空间铣削加工技术要求。数控铣刀均已采计算机辅助设计、切削摸拟仿真及数控加工技术成形制造。

图6 机夹式立铣刀 机夹式数控面铣刀：刀体趋向于用轻质高强度铝、镁合金制造，切削刃采用大前角、 负刃倾角，可转位刀片(几何形状多种)带有三维断屑槽形。

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数控机床的发展历史及其技术的发展趋势

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3、在关键技术的应用方面，伺服驱动技术、数控系统技术和机械结构技术 都在不断发展，其中伺服驱动技术和数控系统技术的数字化、高频化、集成化， 以及机械结构技术的高刚度、高精度、高可靠性都是当前发展的主要方向。
综上所述，数控机床的关键技术和发展趋势对制造业的发展至关重要。未来， 随着科学技术的不断进步和创新，我们有理由相信，数控机床的关键技术和发展 趋势将会有更大的突破和创新。
2、虚拟现实/增强现实技术在数 控机床上的应用
虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的引入，为数控机床的操作和维护提 供了全新的视角。通过VR技术，可以将加工过程进行模拟仿真，帮助操作人员提 前发现潜在的错误和问题，提高实际加工过程中的安全性。而AR技术则可以将加 工信息实时叠加到实际场景中，使操作人员能够更加直观地了解设备状态和加工 进度，提高生产效率。
高速化指的是数控机床的加工速度不断提高，高精度化则是指数控机床的加 工精度不断提高。复合化是指数控机床具备多种加工功能，能够实现一机多能。 智能化则是指数控机床具备智能化的加工能力和自我诊断修复功能。
三、数控机床关键技术分析
1、伺服驱动技术：伺服驱动技术是数控机床的重要组成部分，其性能直接 影响到数控机床的加工精度和速度。目前，伺服驱动技术正朝着数字化、高频化、 集成化方向发展，其中数字化伺服驱动技术通过提高脉冲频率和采样率，能够大 幅度提高伺服系统的性能。
四、结论
数控机床作为现代制造业的核心设备，其性能和使用寿命直接影响到生产效 率和产品质量。本次演示通过对数控机床的关键技术和发展趋势进行分析，得出 以下结论：
1、数控机床的关键技术包括伺服驱动技术、数控系统技术、机械结构技术 等，这些技术的发展程度直接决定了数控机床的性能和使用寿命。
国内数控机床现状解析与建议(doc 14页)

国内数控机床现状解析与建议(doc 14页)

国内数控机床现状解析与建议(doc 14页)国内数控机床现状简析及建议一、国内数控机床行业近年取得的成绩我国的数控机床无论从产品种类、技术水平、质量和产量上都取得了很大的发展，在一些关键技术方面也取得了重大突破。

据统计，目前我国可供市场的数控机床有1500种，几乎覆盖了整个金属切削机床的品种类别和主要的锻压机械。

领域之广，可与日本、德国、美国并驾齐驱。

这标志着国内数控机床已进入快速发展的时期。

近年来我国机床行业不断承担为国家重点工程和国防军工建设提供高水平数控设备的任务。

如国产XNZD2415型数控龙门混联机床充分吸取并联机床的配置灵活与多样性和传统机床加工范围大的优点，通过两自由度平行四边形并联机构形成基础龙门，在并联平台上附加两自由度串联结构的A、C轴摆角铣头，配以工作台的纵向移动，可完成五自由度的运动。

该构型为国际首创。

基于RT一Linux开发的数控系统具有的实时性和可靠性，能在同一网络中与多台PLC相连接，可控制机床的五轴联动，实现人机对话。

该机床的作业空间4．5mx1．6mx1．2m，A轴转角±1050,C轴连续转角0一4000，主轴转速(无级)最高10000r/min，重复定位精钢类零件)进行中低转速下的强力切削，也适宜冶金、机车、造纸机械等行业对大型工件特别是长轴类零件进行高效、强力车削时采用。

TK68125A型落地式数控镗铣床可广泛适用于大中型柴油机、工程机械、汽车、船舶、航天航空工业的大中型复杂结构件加工，特别适用于对具有空间曲面的复杂零件高速、高效加工。

TK6913B型落地式数控镗铣床在高刚度方滑枕、数控可移动主轴组件、数控回转工作台、数控平旋盘、大型链式刀库、模块化开发等方面形成了自己的核心技术。

陕西汉江机床有限公司把为数控机床配套的高精度滚珠丝杠副和滚动直线导轨副作为主攻方向，2004年共生产滚珠丝杠副5万套，滚动直线导轨副2万套，其中为数控机床配套的高精度产品占产销量的80%以上。

数控机床技术现状与发展趋势论文

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数控机床技术的现状与发展趋势[摘要] 数控技术和数控装备是各个国家工业现代化的重要基础。

我国数控技术与世界先进国家相比还有一定的差距，因此了解数控技术国内外的发展状况对我国数控领域的发展有非常重要的意义。

[关键词] 数控技术软件伺服发展方向数控技术(简称nc即numerical contro1)应用于生产中已有二十多年的历史了，它使传统的制造业发生了质的变化，尤其是近年来．微电子技术和计算机技术的发展给nc技术带来了新的活力。

数控机床是现代制造业的主流设备，是体现现代机床技术水平、现代机械制造业工艺水平的重要标志，是关系国计民生、国防尖端建设的战略物资。

因此世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。

一、数控技术和数控设备国内外发展现状1.开放结构的发展数控技术从发明到现在，已有近60年的历史。

按照电子器件的发展可分为五个发展阶段：电子管数控，晶体管数控，中小规模pc 数控，小型计算机数控，微处理器pc数控；从体系结构的发展，可分为以硬件及连线组成的硬数控系统、计算机硬件及软件组成的cnc数控系统，后者也称为软数控系统：从伺服及控制的方式可分为步进电机驱动的开环系统和伺服电机驱动的闭环系统。

数控系统装备的机床大大提高了加工精度、速度和效率。

经过几十年的数控技术的不断革新，制造厂家逐渐希望数控系统能部分代替机床设计师和操作者的大脑，具有一定的智能，能把特殊的加工工艺、管理经验和操作技能放进数控系统，同时也希望系统具有图形交互、诊断功能等。

首先就要求数控系统具有友好的人机界面和开发平台，通过这个界面和平台开放而自由地执行和表达自己的思路。

这就产生了开放结构的数控系统。

机床制造商可以在开放系统的平台上增加一定的硬件和软件构成自己的系统。

目前比较典型的数控系统有：日本fanuc，mitsubishi；德国siemens、heidenhain；西班牙fagor等。

我国的有：华中数控、航天数控等。

数控机床的发展现状及趋势

数控机床的发展现状及趋势

数控机床的发展现状及趋势 数控机床的发展现状及趋势

摘要：本文主要介绍了数控机床在国内外的发展现状，阐明了我国与世界发达国家间的差距，并详细阐述了数控机床的发展趋势,指明了我国机床行业发展的努力方向。 关键字：数控机床;现状；趋势

一、数控机床简介 现代机械制造中,精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工，机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用. 数制机床（ Computer numerical control machine tools)是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,从而驱使机床动作加工零件。与普通机床相比，数控机床加工精度高，具有稳定的加工质量；可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间;机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高，一般为普通机床的 3 ～5 倍；机床自动化程度高，可以减轻劳动强度;对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。 数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件，结构较复杂、精度要求较高的零件，需要频繁改型的零件，价格昂贵不允许报废的关键零件,要求精密复制的零件，需要缩短生产周期的急需零件以及要求100％检验的零件。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。 二、数控机床的发展现状

（一)国外数控机床的发展现状 数控机床最早由美国制造出来.从1960年开始,一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床.目前，欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程. 1、美国的数控机床发展 美国政府重视机床工业，美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务，并且提供充足的经费,网罗世界级人才，特别讲究“效率"与“创新"，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新，如 1952 年研制出世界第一台数控机床、1958 年创制出加工中心、70 年代初研制成 FMS、1987 年首创开放式数控系统等.由于美国首先结合汽车、轴承生产需求,充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线，而且电子、计算机技术在世界上领先,因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实，且一贯重视科研和创新，故其高性能数控机床技术在世界也一直领先.其存在的教训是，偏重于基础科研，忽视应用技术，且在上世纪80 年代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于1982年被后进的日本超过，并大量进口.从90年代起，纠正过去偏向数控机床技术转向实用,产量又逐渐上升。 2、德国的数控机床发展 德国一直将机床工业放在重要的战略地位,在多方面给予大力扶植，于 1956 年研制出第一台数控机床后，德国特别注重科学试验,理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。企业与大学科研部门紧密合作，对数控机床的共性和特性问题进行深入的研究,在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实,出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件的先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居世界前列，如西门子公司的数控系统。 3、日本的数控机床发展 日本政府对机床工业之发展异常重视,通过规划、法规引导发展。在重视人才及机床元部件配套上学习德国，在质量管理及数控机床技术上学习美国，甚至青出于蓝而胜于蓝.自1958年研制出第一台数控机床后,1978年产量( 7，342 台) 超过美国（ 5，688 台) ,至今其产量、出口量一直居世界首位。战略上先仿后创，先生产量大而广的中档数控机床,大量出口，占领世界广大市场。在上世纪 80 年开始进一步加强科研，向高性能数控机床发展。 （二）我国数控机床的发展现状 我国数控机床的研究开始于20世纪50年代，直到1980年以前研究水平均较落后。起步晚、水平低，当时部分高等院校和科研单位从电子管起步研制出了实验性样机.这一阶段处于研制开发时期.1990年往后,数控机床的发展现状及趋势 随着国家经济的发展,产业结构的调整，数控机床生产企业得到转机,有了新的发展。在这20多年的时间里，从事数控机床研究的技术力量得到了加强，培养了一批数控设计、制造、使用和维护的专业人才。同时加强与国外先进生产企业的合作，吸收国外先进的技术,在一定程度上缩短了与世界先进技术的差距.此外，还大胆从国外引进先进的元部件、数控系统,用于自行设计的数控机床，提升整机技术含量. 根据中国机床工业协会所提供的数据显示,我国的数控机床行业已经建立起国家超精密机床工程技术研究中心、国家精密工具工程技术研究中心、国家高效磨削工程技术研究中心、国家数控系统工程技术研究中心和国家高档数控工程研究中心等.我国数控机床产业在经历了几十年的发展后,在很多方面都取得了令人瞩目的成就，由最初的一穷二白已经发展到在立足自主创新的同时积极消化吸收国际资源,提高国产品牌的国际竞争力。 首先,高中档数控机床的设计研发取得了较大的进展，在五轴联动、高速加工、超精加工、复合加工、数字化设计等关键技术上也取得了重大突破，形成了一批中档数控机床产业化基地。 其次，在高性能数控机床技术创新方面也取得了重大突破.如，济南二机床集团自行研制了高速五轴数控龙门铣床，沈阳机床集团开发出五轴车铣复合加工中心，北京机电研究院高技术股份有限公司成功研制出我国第一台直线电机驱动的高速加工中心，杭州机床集团自主研发了七轴五联动数控成形磨床等等。 我国数控机床产业存在的问题与不足。关键功能元部件还主要依赖进口,技术创新和成果转化与市场需求脱节，缺乏先进的管理机制，在产品的可操作性、外观、内在质量及品牌知名度等方面与发达工业国家相比仍存在很大差距。 三、数控机床的发展趋势