刀具的發(fā)展在人類(lèi)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，就已出現黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質(zhì)刀具。戰國后期(公元世紀)，由于掌握了滲碳技術(shù)，制成了銅質(zhì)刀具。當時(shí)的鉆頭和鋸，與現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(lái)的。1783年，法國的勒內制出銑刀。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，刀具出現焊接和機械夾固式結構。1949～1950年間，美國開(kāi)始在車(chē)刀上采用可轉位刀片，不久即應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(zhuān)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(chǎng)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(zhuān)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度和韌性，與表層的高硬度和耐磨性結合起來(lái)，從而使這種復合材料具有更好的切削性能

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。通常當材料硬度高時(shí)，耐磨性也高；抗彎強度高時(shí)，沖擊韌性也高。但材料硬度越高，其抗彎強度和沖擊韌性就越低。高速鋼因具有很高的抗彎強度和沖擊韌性，以及良好的可加工性，現代仍是應用廣的刀具材料，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)擴散和熱傳導的障壁，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。

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，也是刀具材料所應克服的一個(gè)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(diǎn)的，也就是鈷含量稍高一點(diǎn)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(diǎn)的，也就是鈷含量稍低一點(diǎn)的

石墨刀具選擇合適的幾何角度，有助于減小刀具的振動(dòng)，反過(guò)來(lái)，石墨工件也不容易崩缺；1．前角，采用負前角加工石墨時(shí)，刀具刃口強度較好，耐沖擊和摩擦的性能好，隨著(zhù)負 前角值的減小，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(shí)，隨著(zhù)前角的增大，刀具越鋒利，但刀具刃口強度被削弱，反而導致后刀面磨損加劇。負前角加工時(shí)，切削阻力大，增大了切削振動(dòng)，采用大正前角加工時(shí)，刀具磨損嚴重，切削振動(dòng)也較大。一般粗加工應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(guò)大后，切削振動(dòng)加強。后角越小，彈性恢復層同后刀面的摩擦接觸長(cháng)度越大，它是導致切削刃及后刀面磨損的直接原因之一。從這個(gè)意義上來(lái)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(shí)，同一切削刃上同時(shí)切入石墨工件的刃長(cháng)長(cháng)，切削阻力大，刀具承受的切削沖擊力大，因而刀具磨損、銑削力和切削振動(dòng)都是大的。當螺旋角去較大時(shí)，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(dòng)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(dòng)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(guò)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。

刀具刃口鈍化技術(shù)是一個(gè)還不被人們普遍重視，而又是十分重要的問(wèn)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(guān)缺口(即微小崩刃與鋸口)。石墨高速切削加工刀具性能和穩定性提出了更高的要求，特別是金剛石涂層刀具在涂層前經(jīng)過(guò)刀口的鈍化處理，才能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(guān)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

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(guān)不平度輾平從而達到改變表層結構、機械特性、形狀和尺寸的目的。因此這種方法可同時(shí)達到光整加工及強化兩種目的，是磨削、車(chē)削無(wú)法做到的。無(wú)論用何種金屬加工刀具加工，在零件表面總會(huì )留下微細的凸凹不平的刀痕，出現交錯起伏的峰谷現象，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(wú)切削的塑性加工方法。 [1]