JB/T 15089—2025《超硬内冷铰刀》标准制订与解析[url=][/url]
赵文崛1， 陈文浪2， 赵建敏3 【作者机构】 | 1河南工学院； 2成都工具研究所有限公司； 3河南河一工精密工具有限公司 | 【来 源】 | |
摘 要：介绍超硬孔加工刀具及标准发展概况，分析JB/T 15089—2025《超硬内冷铰刀》制订的特点、核心内容和创新点，针对该标准对内冷铰刀有关参数的影响，阐述标准中未规定的情况，并探讨贯彻实施标准的意义。该标准可以为超硬可转位铰刀、超硬可换头铰刀、超硬模块化铰刀设计制造提供参考指导。 关键词：内冷铰刀；精度要求；切削性能；铰刀参数 [size=1em]国内市场的高效加工刀具多被国外著名刀具公司垄断，为缩短与赶超先进国家高性能超硬孔加工刀具性能，提高超硬高效加工质量和效率，基于国家重点行业典型零部件高效加工对刀具的特殊要求，建立拥有自主知识产权的高性能超硬孔加工刀具规范并形成标准。从而促进超硬材料和内冷结构技术的创新应用，推动高端制造领域（如航空航天、汽车精密零件）的加工效率提升，促进行业技术进步和产品质量提升。 [size=1em]JB/T 15089—2025《超硬内冷铰刀》标准由中国机械工业联合会提出，全国刀具标准化技术委员会归口，由产学研用的8家单位共同编制。该标准的制订旨在助力国产刀具参与全球市场竞争，减少技术贸易壁垒，增强行业话语权，填补了行业标准空白，为超硬刀具及内冷刀具的设计、制造、检验等环节提供了统一的标准，规范和避免行业无序竞争［1］。 1 超硬刀具及标准发展概况[size=1em]超硬刀具行业经历了从初步探索、技术突破到规模化应用的发展历程。超硬刀具的初步探索始于20世纪中期发现了金刚石和立方氮化硼的超硬性质，美国在50年代利用人造金刚石微粉和人造立方氮化硼微粉在高温高压、触媒和结合剂的作用下烧结成尺寸较大的聚晶块作为刀具材料。70年代初，推出了金刚石、CBN和硬质合金的复合片［2］，解决了超硬刀具材料抗弯强度低、钎焊困难等问题。经过多年的研究和技术突破，超硬刀具逐渐进入规模化应用阶段。 [size=1em]我国超硬刀具材料的研究与应用始于70年代，当时超硬刀具主要依赖进口，国内市场需求有限，尚未形成完善的超硬刀具标准体系。从20世纪80年代开始，国内企业引进国外先进技术和设备，自主研发和生产超硬刀具，行业规模逐渐扩大。在这个阶段，随着国内生产和市场需求，我国开始参考国外标准并结合自身情况，探索建立适合国内情况的超硬刀具标准。 [size=1em]全国刀具标准化技术委员会先后组织完成了GB/T 43076—2023《CVD金刚石工具 分类》、GB/T 21952—2023《镶聚晶金刚石刀片 型式和尺寸》、GB/T 21951—2023《镶或整体立方氮化硼刀片 型式和尺寸》、JB/T 10721—2007《焊接聚晶金刚石或立方氮化硼铰刀》、JB/T 10723—2007《焊接聚晶金刚石或立方氮化硼镗刀》、JB/T 11746—2013《超硬复合铰刀》、JB/T 12145—2015《超硬可换钻尖式麻花钻》、JB/T 12607—2016《超硬刀具材料性能检测方法》、JB/T 12613—2016《陶瓷刀具材料性能检测方法》、JB/T 13329—2017《超硬可换头立铣刀》、JB/T 14218—2021《焊接聚晶金刚石螺旋齿立铣刀》、JB/T 14219—2021《焊接聚晶金刚石球头立铣刀》等标准的制订。 [size=1em]得益于制造业和切削加工技术的不断进步，超硬刀具的应用领域不断扩大，市场前景广阔，而新材料和新技术的应用也使超硬刀具的性能和品质不断提升。国内外知名超硬刀具生产厂商，如山特维克、住友、伊斯卡、郑钻等，占据了大部分市场份额。随着市场集中度逐渐提高，中小厂商面临较大竞争压力，超硬刀具行业也面临技术门槛高、研发投入大、市场开拓难度大等问题。 [size=1em]绿色制造技术致力于减少制造过程中的环境污染和提高资源利用效率，是未来制造业发展的重要方向。增材制造技术可用于制造复杂形状的超硬刀具，具有高精度和个性化定制的优势［3］。随着机器人和自动化设备、智能加工中心、多轴数控装备的普遍应用，复合及难加工材料的增加，对超硬内冷铰刀的高性能提出了迫切需求。我国超硬内冷铰刀产品与国外先进水平仍存在差距，如自主创新能力薄弱，对基础研究重视不够、投入资源不足，制造设备稳定性不足，超硬内冷铰刀刃口质量不稳定等，在为用户提供最佳解决方案时面临挑战。 2 标准主要技术特点[size=1em]超硬刀具通常由人造金刚石、立方氮化硼等超硬材料制成，具有高硬度、高耐磨性和高热稳定性，能够实现高精度的切削加工，广泛应用于汽车、航空、能源、电子信息等领域。超硬内冷铰刀在加工中扮演着至关重要的角色，如汽车发动机缸体、缸盖、汽车刹车盘、离合器、气瓶等零部件的切削加工以及航空航天领域的飞机铝合金和复合材料结构件精密加工。 [size=1em]超硬内冷铰刀需要具备良好的导向性和稳定性，刀具的固定和导向系统对确保加工精度至关重要。刀具导向系统必须能够精确控制切削路径，引导刀具沿正确的路径进行加工，避免加工过程中产生偏移，从而保证孔的精度和尺寸稳定性。固定系统应能够提供稳定的刀具固定，防止加工过程中刀具松动。同时，考虑到加工过程中的振动控制，刀具设计应能够适应被加工材料中的振动和切削力变化，合理的结构设计可以减少振动，确保加工过程的平稳进行，提高加工稳定性与加工效率。刀具的几何形状设计需要考虑到被加工材料的特性，如高硬度和非均质性。刀具的刃口形状和角度应进行优化设计，以减少切削过程中的摩擦和热量，同时保证加工精度［4］。 [size=1em]超硬内冷铰刀需具备快速切削能力，提高加工效率并减少材料浪费。这要求刀具具有高效的散热性能，以防止在高速切削过程中产生的高温导致刀具磨损。尤其在难加工及复合材料加工过程中产生的热量较大，刀具更需要具备有效的冷却系统来降低切削温度。刀具的冷却和排屑系统是结构设计中的关键部分。冷却系统的设计应确保冷却液能够充分接触刀具和工件，同时排屑系统应确保切屑能够顺利排出，避免影响加工质量和刀具寿命。此外，刀具的涂层技术也是提高切削效率和减少刀具磨损的关键，其可以降低切削阻力，延长刀具寿命。为此，超硬内冷铰刀标准的首次制订，为行业提供了统一准则，有助于确保产品质量与性能的一致性。 [size=1em]从国内制造行业现状分析，当前应用得最多的是聚晶金刚石及复合片（PCD）材料和聚晶立方氮化硼复合片（PCBN）材料。国内各公司生产的超硬内冷铰刀尺寸差别较大，外型尺寸均有各自不同的标准，如总长、柄径，内冷尺寸及刃部直径等参数，所以该标准项目没有对应的国际标准和国内标准，我国目前仅有JB/T 11746—2013《超硬复合铰刀》标准。本标准是有关超硬（立方氮化硼PCBN或聚晶金刚石PCD）内冷铰刀设计、生产、检验的通用规范，适用于ϕ4～ϕ50 mm直柄焊接超硬（立方氮化硼PCBN或聚晶金刚石PCD）内冷铰刀，其他超硬（立方氮化硼PCBN或聚晶金刚石PCD）内冷铰刀也可参照采用。 [size=1em]国内外制造商均结合用户个性化需求进行刀具研发，产品呈现非标产品标准化的趋势。近年国内部分工具厂商自主创新，制造技术也相对成熟，已经生产出可以替代进口产品的超硬内冷铰刀，并部分取代进口产品。 [size=1em]本标准结合行业目前实际应用中的各种现状，针对现存问题规范了产品要求，是一个既能替代国外进口产品、打破国外的垄断地位，同时又拥有自主知识产权及自成一体的标准［5］。 3 标准核心内容和创新[size=1em]本标准给出了尺寸分级范围和m6公差，规定了3段直径范围形位公差，如圆周刃对柄部轴线的径向圆跳动、端刃对柄部轴线的端面圆跳动。 [size=1em]根据我国实际使用的数控机床对于刀具（铰刀等）夹持的要求，对超硬内冷铰刀中2齿超硬内冷铰刀、4齿超硬内冷铰刀和6齿超硬内冷铰刀的总长、刃部直径、柄部直径、刀体直径与柄部长度等参数作了相应的规定。例如结构型式和尺寸中，2齿超硬内冷铰刀（Ⅰ型）和（Ⅱ型）结构见图1和图2，4齿超硬内冷铰刀结构见图3，6齿超硬内冷铰刀结构见图4。 [size=0.8em]图1 2齿超硬内冷铰刀（Ⅰ型）结构
Fig.1 Structure of 2-tooth super hard internal coolant reamer（type I）
[size=0.8em]图2 2齿超硬内冷铰刀（Ⅱ型）结构
Fig.2 Structure of 2-tooth super hard internal coolant reamer（type Ⅱ）
[size=0.8em]图3 4齿超硬内冷铰刀结构
Fig.3 Structure of 4-tooth super hard internal coolant reamer
[size=0.8em]图4 6齿超硬内冷铰刀结构
Fig.4 Structure of 6-tooth super hard internal coolant reamer
[size=1em]基于实际加工过程有效降低切削振动、提高表面加工精度、控屑创新的效果验证，首次对4齿、6齿超硬内冷铰刀齿形不等分结构提出了推荐要求。如：4齿超硬内冷铰刀齿形不等分结构θ1、θ2、θ3、θ4，其等分齿角度范围为80°～98°；6齿超硬内冷铰刀齿形不等分结构θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6，其不等分齿角度范围为50°～70°。4齿和6齿超硬内冷铰刀齿形不等分结构分别见图5和图6所示。 [size=0.8em]图5 4齿超硬内冷铰刀齿形不等分结构
Fig.5 Structure of 4-tooth super hard internal coolant reamer with uneven tooth spacing
[size=0.8em]图6 6齿超硬内冷铰刀齿形不等分结构
Fig.6 Structure of 6-tooth super hard internal coolant reamer with uneven tooth spacing
[size=1em]为提高刀具切削一致性、稳定性和耐用度，超硬内冷铰刀直径公差可参照GB/T 4246设计，其公差带位置根据被加工材料、切削状态等情况可适当上移。 [size=1em]在保证刀柄强度和使用要求的前提下，本着节材降耗、绿色制造的原则，对4齿、6齿超硬内冷铰刀结构提出了柄部与硬质合金基体可采用V型焊接的要求。 [size=1em]在编制《超硬内冷铰刀》技术要求过程中，参考了现行相关标准JB/T 11746—2013《超硬复合铰刀》、GB/T 4251—2008《硬质合金机用铰刀》等，结合超硬内冷铰刀的使用特性以及用户对铰刀的要求，对超硬内冷铰刀尺寸及偏差等指标提出要求，并提出了材料的硬度和强度要求。针对焊接刀片刀体部分表面，推荐了镀铬和其他表面处理方式，刀体表面处理也可由生产厂家自定要求。 [size=1em]由于超硬内冷铰刀内冷孔有多种形式，需根据加工对象进行选择，本标准未给出超硬内冷铰刀内冷孔的具体要求，由生产厂家自定。需要注意的是，内冷铰刀的内冷孔径选择需综合考虑冷却效率、刀具强度、加工材料、切削参数等多方面因素。合理的孔径设计能平衡冷却液流量、压力损失和刀具结构刚性，避免因孔径过大导致刀具强度不足，或孔径过小造成冷却不足、切屑堵塞等问题。超硬内冷铰刀（使用立方氮化硼CBN或聚晶金刚石PCD刀片）中，刀片内冷孔的位置直接影响冷却液对切削刃的覆盖效果、排屑效率以及刀具寿命。因此，内冷孔位置往往需要精准匹配切削刃几何形状，通过小角度倾斜喷射和微孔设计实现高效冷却。对于CBN/PCD刀片，优先选择激光或μ-EDM加工，严格验证冷却液覆盖区域并可通过荧光染料试验观测。 [size=1em]本标准未明确切削性能试验要求，如规定一组切削性能试验数据以针对不同工况条件下的切削状况是不现实的。虽然没有规定，但仍需要制造厂家实施切削试验。超硬内冷铰刀设计不仅要符合标准，更重要的是需满足现场不同工况的要求［5］。切削刀具行业已经从单一产品销售发展到为用户提供整体解决方案。为用户提供高效、高精、降耗、节约成本的加工解决方案，需要掌握超硬内冷铰刀产品的性能，根据被加工对象、工况等条件，通过有限元分析、模拟试验、切削试验、性能试验等方法形成性能试验规范。 [size=1em]本标准着重明确规定了超硬内冷铰刀的创新结构型式和尺寸、不等分槽型和控屑等关键要求，推进制造企业在设计、制造、检测、试验过程中贯穿绿色制造的思想，与工业母机相适配，为用户提供不同行业的金属切削整体解决方案。 4 标准实施[size=1em]贯彻实施JB/T 15089—2025《超硬内冷铰刀》将有助于促进企业辅助工夹量具的升级，进一步提高超硬内冷铰刀高品质设计能力与工艺水平，提高产品质量一致性。 [size=1em]基于我国超硬内冷铰刀生产的现有水平，制造厂将面临装备更新或升级。如标准中对超硬内冷铰刀提出了不等分结构要求，并设内冷孔，增加了生产制造和检测的难度。因此需要依据标准，优化刀具几何参数和内冷结构的仿真，引入高精度数控设备、激光设备、电火花设备及内冷孔加工设备，配置光学测量仪、三坐标测量设备等。 [size=1em]刀具性能测试是评估超硬孔加工刀具性能的重要手段，通过一系列的测试可以了解刀具的加工效率、加工质量、使用寿命和稳定性。测试内容通常包括切削力、切削温度、刀具磨损、加工精度和表面质量等。 5 结论[size=1em]JB/T 15089—2025《超硬内冷铰刀》标准是现代科学技术成果和生产实践经验相结合的产物，由产学研用的多家单位经多方案选择、反复研究、检测试验、模拟验证而制订，具有行业领先性和制造适用性，积极贯彻本标准对于提升超硬内冷铰刀设计制造生产水平、满足工业母机的匹配性，为用户提供整体解决方案、提供价值服务，将起到积极和重要的促进作用。同时，本标准对于我国超硬内冷铰刀产品与国际标准接轨，对新兴的超硬可转位铰刀、超硬可换头铰刀、超硬模块化铰刀等产品的发展，参与国际市场竞争，具有重要的指导作用。超硬内冷铰刀行业标准的实施有助于推动高端制造刀具国产化，通过技术攻关、产业链协作共同落实，最终实现中国标准引领行业发展。 [size=1em]参考文献 [size=1em]［1］JB/T 15089—2025 超硬内冷铰刀［S］.JB/T 15089—2025 Superhard internal cooling hone［S］. [size=1em]［2］叶伟昌.超硬刀具材料的发展与应用［J］.机械制造，1991（7）：2 -5.YE Weichang.Super hard tool materials and their development trends［J］.Machinery Manufacturing，1991（7）：2 -5. [size=1em]［3］赵建敏.《麻花钻技术条件》的修订与理解［J］.工具技术，2011，45（4）：43 -48.ZHAO Jianmin.Revision and comprehension of twist drill technical specification［J］.Tool Engineering，2011，45（4）：43 -48. [size=1em]［4］查国兵，赵建敏.现代切削刀具实用技术从书［M］.北京：中国标准出版社，2024.ZHA Guobing，ZHAO Jianmin.Practical technology series of modern cutting tools［M］.Beijing：China Standards Press，2024. [size=1em]［5］孟漪，姚佳维.可转位浅孔钻螺旋内冷孔的加工工艺［J］.工具技术，2022，56（7）：119 -121.MENG Yi，YAO Jiawei.Spiral flute internal cooling hole processing technology of drill with indexable inserts［J］.Tool Engineering，2022，56（7）：119 -121.
[size=1.8em]Formulation and Understanding of Superhard Internal Cooling Reamer [size=1em]ZHAO Wenjue1,CHEN Wenlang2,ZHAO Jianmin3
（1. Henan Institute of Technology, Xinxiang, Henan 453003）
（2. Chengdu Institute of Tool Research Co., Ltd., Chengdu 610500）
（3. Henan Heyigong Precision Tools Co., Ltd., Xinxiang, Henan 453000） [size=1em]Abstract: The development of superhard hole machining tools and standards is introduced,the characteristics,core content and innovation points of JB/T 1509—2025 《Superhard Internal Cooling Hone》 are analyzed,the influence of the standard on the relevant parameters of the internal cooling hone is analyzed,the of the requirements not specified in the standard 《Superhard Internal Cooling Hone》 is expounded,it is proposed that the standard can be used as the reference and foundation for development of replaceable hone,head-changing hone and modular,and the significance and role of implementing the standard are discussed. [size=1em]Keywords: internal cooling hinge cutter;accuracy requirement;cutting performance;reamer parameter
[size=1em]中图分类号：TG713+.4 [size=1em]文献标志码：A [size=1em]DOI：10.3969/j.issn.1000 -7008.2026.02.014 [size=1em]基金项目：国家机械行业标准计划（2022-1209T-JB） [size=1em]收稿日期：2025年6月 [size=1em]作者简介： [size=1em]赵文崛，男，1984 年出生，硕士，讲师。主要研究方向为科学技术哲学。 [size=1em]E-mail：zhaowenjue@qq.com
| 
/1 
发表于 