螺紋刀具是用于加工各種內(nèi)外螺紋的專用工具，在機(jī)械加工領(lǐng)域使用廣泛，需求量大。螺紋刀具在國際刀具市場(chǎng)占有重要地位，美國、德國、日本等發(fā)達(dá)國家的螺紋刀具銷售量約占刀具總銷售額的25%，僅次于麻花鉆(約30%)。近年來，隨著切削加工條件的變化以及對(duì)高生產(chǎn)率的重視，對(duì)螺紋刀具的材料、表面處理、結(jié)構(gòu)參數(shù)等提出了更高要求。了解國外螺紋刀具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于我國螺紋刀具生產(chǎn)企業(yè)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、提高產(chǎn)品水平、積極參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)具有積極意義。本文對(duì)螺紋刀具的刀具材料、表面涂層、品種規(guī)格、加工設(shè)備、產(chǎn)品質(zhì)量、營銷技術(shù)等六個(gè)方面對(duì)國外螺紋刀具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行初步探討，希望對(duì)國內(nèi)同行有所裨益。
　　
　　1、刀具材料
　　
　　國外絕大部分工業(yè)用螺紋刀具均采用高速鋼制造，用合金工具鋼制造的螺紋刀具通常只限于家庭使用。如德國GUHRING精密工具公司生產(chǎn)的絲錐 82%以上采用高性能高速鋼材料制造，約6%采用硬質(zhì)合金制造，約8%采用粉末冶金高速鋼制造；僅占絲錐總產(chǎn)量約4%的手用絲錐也大量采用普通高速鋼制造，合金工具鋼已很少使用。該公司90%以上的圓板牙采用普通高速鋼制造，其余采用高性能高速鋼制造。日本OSG公司、德國EMUGE公司等著名的螺紋刀具制造商約有50%的螺紋刀具采用高速鋼制造，其余50%則采用粉末冶金鈷高速鋼、硬質(zhì)合金、高性能高速鋼等高性能優(yōu)質(zhì)材料制造。在難加工材料、硬材料工件的螺紋加工中，粉末冶金鈷高速鋼刀具材料日益受到重視，其抗彎強(qiáng)度、耐磨性、熱硬度等性能指標(biāo)可比普通含鈷高速鋼提高2～3倍。但由于粉末冶金高速鋼加工成本較高，目前在螺紋刀具選材時(shí)尚不能普遍使用。
　　
　　2、表面涂層
　　
　　高速鋼螺紋刀具進(jìn)行表面涂層后，可有效降低切削摩擦力，減少刀具磨損，大大提高刀具切削性能和使用壽命(一般可提高刀具使用壽命2～3倍)。目前TiN涂層及復(fù)合涂層工藝在國外螺紋刀具生產(chǎn)中已得到廣泛采用，如德國GUHRINR、EMUGE等公司的各種涂層產(chǎn)品已占其螺紋刀具產(chǎn)量的40%左右。
　　
　　硬度是高速鋼螺紋刀具切削性能的重要參數(shù)之一。在加工螺紋過程中，會(huì)產(chǎn)生較高切削熱并傳遞給刀具，從而使刀具硬度降低。據(jù)有關(guān)資料介紹，當(dāng)切削區(qū)溫度超過550℃后，刀具的金相組織將發(fā)生變化，導(dǎo)致刀具硬度快速下降；溫度每升高100℃，硬度下降幅度可達(dá)300～400HV；若刀具硬度降至 59～60HRC，將基本喪失切削能力。螺紋刀具經(jīng)涂層后其表面硬度可明顯增高：TiN涂層硬度可達(dá)2300HV以上；TiCN涂層硬度可達(dá)3000HV 以上。螺紋刀具的表面涂層各具特色，并有不同的適用范圍：經(jīng)TiCN涂層的高速鋼螺紋刀具硬度較高，可達(dá)到與未涂層硬質(zhì)合金刀具相當(dāng)?shù)那邢餍阅?；此外，在某些切削?chǎng)合，TiCN涂層高速鋼絲錐與未涂層硬質(zhì)合金刀具相比具有費(fèi)用較低的優(yōu)勢(shì)。用TiCN涂層絲錐攻削黃銅板或鑄鋁工件時(shí)，刀具使用壽命可提高10 倍以上；用TiAlN涂層絲錐攻削灰鑄鐵或過共析鋁合金工件時(shí)，刀具使用壽命可提高4倍以上。與TiN涂層相比，TiAIN涂層可使刀具具有更高硬度和更好的抗氧化性能，因此TiAIN涂層刀具更適合用于高速切削加工。
　　
　　 3、品種規(guī)格
　　
　　為適應(yīng)不同材料、不同型式、不同精度的螺紋加工需要，國外螺紋刀具制造商不斷改進(jìn)刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)，開發(fā)出大量新產(chǎn)品。以絲錐為例，就有可改變切屑排出方向的帶刃傾角絲錐、螺旋槽絲錐、不產(chǎn)生切屑的擠壓絲錐、可噴屑或帶內(nèi)冷卻功能的中心帶孔絲錐、具有容屑功能的內(nèi)容屑絲錐、具有防折斷功能的帶六角頸絲錐、高精度拉削絲錐、帶導(dǎo)柱絲錐、前端帶鉆鉸刃的組合絲錐等，品種繁多，功能各異。其中僅帶冷卻液輸入孔的絲錐就有20多個(gè)品種，最小規(guī)格僅為 φ3mm。此類絲錐使用時(shí)，冷卻潤(rùn)滑劑通過冷卻孔直接噴向切削區(qū)，通過降低切削區(qū)溫度，可有效防止刀瘤的形成，同時(shí)便于切屑隨冷卻液從容屑槽中排出；由于切屑被冷卻，可降低對(duì)工件的溫度影響，改善被加工表面質(zhì)量。用此類絲錐加工難切削材料，絲錐使用壽命可提高一倍以上。據(jù)1998年EMUGE公司產(chǎn)品樣本統(tǒng)計(jì)，EMUGE公司的螺紋刀具品種規(guī)格總數(shù)近10萬個(gè)，僅M6絲錐的品種(不同材料、不同型式)和規(guī)格(不同螺距、外形尺寸)就有200多個(gè)，M6板牙的品種規(guī)格有50多個(gè)。國外制造的不同結(jié)構(gòu)絲錐的數(shù)量構(gòu)成比大約為：直槽30%，螺旋槽40%，螺尖20%，擠壓10%。
　　
　　發(fā)達(dá)國家不僅重視開發(fā)螺紋刀具新產(chǎn)品，同時(shí)大力研究開發(fā)螺紋加工新工藝，如：①利用雙輥?zhàn)臃L壓加工錐形、梯形(包括多頭)螺紋和特殊螺紋；②采用軸向滾絲頭和自動(dòng)滾絲機(jī)在壁厚0.8～3mm的空心毛坯上自動(dòng)滾壓M5～M60外螺紋；③高效率、高精度、多功能MC行星絲錐，可由加工中心三軸同時(shí)控制加工，同一螺距的絲錐可加工不同直徑的螺紋，切屑細(xì)小，易于排除，加工尺寸的調(diào)整可由NC程序自動(dòng)進(jìn)行。
　　
　　4、加工設(shè)備
　　
　　隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，近十年來國外螺紋刀具制造技術(shù)與裝備水平發(fā)生了巨大變革和提高。如絲錐制造已廣泛采用整體磨削工藝，利用高速磨削、高壓冷卻、自動(dòng)操作及自動(dòng)上下料等先進(jìn)工藝手段使絲錐外形一次成型，生產(chǎn)效率大幅度提高。德國JUNKER公司生產(chǎn)的快速點(diǎn)磨削式外圓磨床采用立方氮化硼(CBN)砂輪，僅需6秒鐘即可完成包括絲錐頂尖、刃部、頸部、柄部的一次磨削成型(如需磨方頭，只需增加0.5秒即可完成)。該公司還生產(chǎn)可磨溝、磨刃傾角、磨螺紋的高速、高效NC、CNC磨床，其中520CNC磨床加工一個(gè)M10絲錐的螺紋僅需20秒鐘。瑞士 REISHAVER生產(chǎn)的RGB25CNC螺紋磨床既可在機(jī)床上直接編程加工各種絲錐，也可與設(shè)計(jì)中心的計(jì)算機(jī)聯(lián)接，根據(jù)設(shè)計(jì)中心的指令加工各種絲錐，大大提高了“小批量、多品種、短周期”的柔性生產(chǎn)能力，供貨周期一般僅為一個(gè)星期，特殊刀具最快可在2～3天內(nèi)交貨。日本OSG公司擁有數(shù)十臺(tái)德國 JUNKER公司制造的絲錐螺紋磨床；德國EMUGE公司擁有瑞士REISHAVER公司制造的14臺(tái)GBA機(jī)床和多臺(tái)RGB2510機(jī)床。國外螺紋刀具制造商一方面十分重視在關(guān)鍵工序上重點(diǎn)引進(jìn)加工效率高、自動(dòng)化程度高及本國缺少的高精尖設(shè)備(一般占全部設(shè)備的3%～5%)；另一方面強(qiáng)調(diào)立足自身，依靠技術(shù)進(jìn)步，開發(fā)具有獨(dú)自特色的工藝裝備。通過研制開發(fā)高效專用設(shè)備，將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于專用設(shè)備，提高專用設(shè)備的自動(dòng)化程度，滿足操作簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的要求，同時(shí)最大限度地發(fā)揮引進(jìn)設(shè)備的效能，使國外不少螺紋刀具制造商的工藝水平和裝備水平達(dá)到世界一流。如日本OSG公司的自制專用設(shè)備占全部設(shè)備的約60%，可很好滿足開發(fā)新產(chǎn)品的特殊需要。
　　
　　高且每年按3%～5%的比例增加，但實(shí)際成交時(shí)給予客戶的折扣總是讓客戶覺得物超所值。
　　
　　進(jìn)入21世紀(jì)后，高速切削技術(shù)及工廠自動(dòng)化、智能化加工技術(shù)的發(fā)展對(duì)螺紋刀具提出了更高要求。國外目前已批量生產(chǎn)主軸轉(zhuǎn)速達(dá) 2000～3500r/min的加工中心，但配套刀具的切削能力尚不能滿足這些先進(jìn)設(shè)備的要求。因此，必須加快對(duì)螺紋刀具(包括刀具材料、結(jié)構(gòu)型式、幾何參數(shù)等)的研制和開發(fā)，使“每一把刀具都調(diào)整到適用于每一個(gè)具體加工對(duì)象”。應(yīng)特別重視對(duì)超硬刀具材料及刀具表面涂層技術(shù)的開發(fā)，改善螺紋刀具的切削性能，提高其使用壽命，以滿足高速切削的需要。工廠自動(dòng)化和無人化加工要求刀具產(chǎn)品除具有較高的可靠性、較長(zhǎng)的刀具壽命和良好的排屑結(jié)構(gòu)外，還必須具有較高的質(zhì)量穩(wěn)定性和切削刃重復(fù)精度。此外，為適應(yīng)機(jī)械制造業(yè)未來發(fā)展的需要，還必須開發(fā)螺紋刀具識(shí)別系統(tǒng)、在線監(jiān)控系統(tǒng)及刀具運(yùn)輸、刃磨、調(diào)整等全方位管理系統(tǒng)。