國外螺紋刀具的發(fā)展分析
近年來碱蒙,隨著切削加工條件的變化以及對高生產(chǎn)率的重視琴儿,對螺紋刀具的材料、表面處理茵休、結(jié)構(gòu)參數(shù)等提出了更高要求薪棒。了解國外螺紋刀具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,對于我國螺紋刀具生產(chǎn)企業(yè)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)榕莺、提高產(chǎn)品水平俐芯、積極參與市場競爭具有積極意義。本文對螺紋刀具的刀具材料钉鸯、表面涂層泼各、品種規(guī)格、加工設(shè)備等六個(gè)方面對國外螺紋刀具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進(jìn)行初步探討亏拉,希望對國內(nèi)同行有所裨益扣蜻。
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)域使用廣泛及塘,需求量大莽使。螺紋刀具在國際刀具市場占有重要地位厚较,美國、德國港苗、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%)蚤岗。
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陌贪。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变硬,約6%采用硬質(zhì)合金制造,約8%采用粉末冶金高速鋼制造想触;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粱宝,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晾充,其余采用高性能高速鋼制造玖膨。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崭湾,其余50%則采用粉末冶金鈷高速鋼赛邢、硬質(zhì)合金、高性能高速鋼等高性能優(yōu)質(zhì)材料制造猛蔽。在難加工材料剥悟、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曼库,其抗彎強(qiáng)度懦胞、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倍凉泄。但由于粉末冶金高速鋼加工成本較高躏尉,目前在螺紋刀具選材時(shí)尚不能普遍使用。
表面涂層
高速鋼螺紋刀具進(jìn)行表面涂層后后众,可有效降低切削摩擦力胀糜,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)蒂誉。目前TiN涂層及復(fù)合涂層工藝在國外螺紋刀具生產(chǎn)中已得到廣泛采用教藻,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%左右右锨。
硬度是高速鋼螺紋刀具切削性能的重要參數(shù)之一括堤。在加工螺紋過程中,會產(chǎn)生較高切削熱并傳遞給刀具绍移,從而使刀具硬度降低沛专。據(jù)有關(guān)資料介紹,當(dāng)切削區(qū)溫度超過550℃后啤盯,刀具的金相組織將發(fā)生變化讯翎,導(dǎo)致刀具硬度快速下降嫉簿;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最勤。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以上封鹦;TiCN涂層硬度可達(dá)3000HV以上。螺紋刀具的表面涂層各具特色坚矢,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晾游,可達(dá)到與未涂層硬質(zhì)合金刀具相當(dāng)?shù)那邢餍阅埽淮送馕套荩谀承┣邢鲌龊侠鲂牛琓iCN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。用TiCN涂層絲錐攻削黃銅板或鑄鋁工件時(shí)柴伪,刀具使用壽命可提高10倍以上蹲居;用TiAlN涂層絲錐攻削灰鑄鐵或過共析鋁合金工件時(shí)沙峻,刀具使用壽命可提高4倍以上睦授。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摔寨,因此TiAIN涂層刀具更適合用于高速切削加工去枷。
品種規(guī)格
為適應(yīng)不同材料、不同型式是复、不同精度的螺紋加工需要删顶,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)品淑廊。以絲錐為例逗余,就有可改變切屑排出方向的帶刃傾角絲錐、螺旋槽絲錐季惩、不產(chǎn)生切屑的擠壓絲錐录粱、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)容屑絲錐画拾、具有防折斷功能的帶六角頸絲錐啥繁、高精度拉削絲錐、帶導(dǎo)柱絲錐摊矮、前端帶鉆鉸刃的組合絲錐等头熏,品種繁多,功能各異影偶。其中僅帶冷卻液輸入孔的絲錐就有20多個(gè)品種转挽,最小規(guī)格僅為φ3mm.此類絲錐使用時(shí),冷卻潤滑劑通過冷卻孔直接噴向切削區(qū)确羹,通過降低切削區(qū)溫度售荆,可有效防止刀瘤的形成鼎派,同時(shí)便于切屑隨冷卻液從容屑槽中排出;由于切屑被冷卻俭柒,可降低對工件的溫度影響径候,改善被加工表面質(zhì)量。用此類絲錐加工難切削材料帅维,絲錐使用壽命可提高一倍以上速袁。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)溢傅,僅M6絲錐的品種(不同材料绳匀、不同型式)和規(guī)格(不同螺距、外形尺寸)就有200多個(gè)炸客,M6板牙的品種規(guī)格有50多個(gè)疾棵。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)品痹仙,同時(shí)大力研究開發(fā)螺紋加工新工藝是尔,如:①利用雙輥?zhàn)臃L壓加工錐形、梯形(包括多頭)螺紋和特殊螺紋开仰;②采用軸向滾絲頭和自動滾絲機(jī)在壁厚0.8~3mm的空心毛坯上自動滾壓M5~M60外螺紋拟枚;③高效率、高精度众弓、多功能MC行星絲錐恩溅,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谓娃,切屑細(xì)小脚乡,易于排除,加工尺寸的調(diào)整可由NC程序自動進(jìn)行滨达。
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)用奶稠,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迹遏,利用高速磨削菊蹬、高壓冷卻、自動操作及自動上下料等先進(jìn)工藝手段使絲錐外形一次成型懒俊,生產(chǎn)效率大幅度提高掏谎。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钮瘪、刃部锄菊、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)占犹。該公司還生產(chǎn)可磨溝诞昧、磨刃傾角、磨螺紋的高速理币、高效NC步嘹、CNC磨床,其中520CNC磨床加工一個(gè)M10絲錐的螺紋僅需20秒鐘聋亡。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肘习,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坡倔,大大提高了“小批量漂佩、多品種、短周期”的柔性生產(chǎn)能力罪塔,供貨周期一般僅為一個(gè)星期投蝉,特殊刀具最快可在2~3天內(nèi)交貨。日本OSG公司擁有數(shù)十臺德國JUNKER公司制造的絲錐螺紋磨床征堪;德國EMUGE公司擁有瑞士REISHAVER公司制造的14臺GBA機(jī)床和多臺RGB2510機(jī)床瘩缆。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%)请契;另一方面強(qiáng)調(diào)立足自身咳榜,依靠技術(shù)進(jìn)步夏醉,開發(fā)具有獨(dú)自特色的工藝裝備爽锥。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)備畔柔,提高專用設(shè)備的自動化程度匙杏,滿足操作簡單、調(diào)整方便布橄、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的要求充陷,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)到世界一流荠涂。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)品的特殊需要徊儿。
產(chǎn)品質(zhì)量
國外螺紋刀具制造商非常重視產(chǎn)品質(zhì)量,將不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量作為企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容裙靶。為保證產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性泼剩,大量采用先進(jìn)的加工設(shè)備和加工工藝。如對絲錐毛坯先熱處理后成型犹喜,以消除冷熱加工產(chǎn)生的變形瓜释,保證產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量;采用先進(jìn)的檢測手段,輔以計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理险锻,使產(chǎn)品檢測準(zhǔn)確症慰、方便、直觀现喳;不斷進(jìn)行產(chǎn)品性能試驗(yàn)凯傲,建立切削數(shù)據(jù)庫,及時(shí)向用戶提供準(zhǔn)確嗦篱、完整的切削數(shù)據(jù)泣洞,保證用戶獲得最佳效益。此外默色,國外螺紋刀具制造商的產(chǎn)品樣本球凰,對于如何根據(jù)不同的被加工材料確定絲錐結(jié)構(gòu)型式、切削參數(shù)腿宰、冷卻液的選用等都有詳盡介紹呕诉,以幫助用戶進(jìn)行選擇和使用;產(chǎn)品標(biāo)記一般采用激光刻印吃度,美觀甩挫、清晰;產(chǎn)品包裝也各具特色椿每,讓用戶一目了然伊者。保證產(chǎn)品從里到外全方位的高質(zhì)量是國外螺紋刀具制造商贏得市場的重要法寶之一。
營銷技術(shù)
在市場競爭不斷加劇的今天砂腰,國外螺紋刀具制造商將產(chǎn)品營銷方式作為重要的技術(shù)訣竅托津,營銷工作受到高度重視。國外廠商把為用戶提供最佳服務(wù)潘娄、最大限度地滿足用戶需要視為企業(yè)生存發(fā)展的首要條件嚎姨,將建設(shè)強(qiáng)有力的售后服務(wù)系統(tǒng)作為占領(lǐng)市場的重要法寶,因此非常重視建立技術(shù)水平高持拐、服務(wù)力量雄厚的營銷隊(duì)伍勘职,其數(shù)量一般占企業(yè)人數(shù)的10%左右,其中銷售工程師占60%以上啰哪。銷售服務(wù)人員面向市場略菜,直接與用戶見面,根據(jù)用戶的不同需要提供不同材質(zhì)的螺紋刀具和各種切削刃幾何參數(shù)侵宝,盡量滿足用戶切削高質(zhì)量螺紋池粘、獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益的需求。國外制造商還十分重視價(jià)格競爭以及客戶購買心理研究攘默,將制定動態(tài)的價(jià)格政策作為營銷的有效手段访僚。德國、日本的螺紋刀具制造商的產(chǎn)品價(jià)目本印刷得與產(chǎn)品樣本一樣精美而詳細(xì),根據(jù)用戶希望購買價(jià)廉物美產(chǎn)品的心理输拇,價(jià)目本上的產(chǎn)品報(bào)價(jià)通常較高且每年按3%~5%的比例增加摘符,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)后策吠,高速切削技術(shù)及工廠自動化逛裤、智能化加工技術(shù)的發(fā)展對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的加工中心猴抹,但配套刀具的切削能力尚不能滿足這些先進(jìn)設(shè)備的要求带族。因此,必須加快對螺紋刀具(包括刀具材料蟀给、結(jié)構(gòu)型式蝙砌、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)具體加工對象”.應(yīng)特別重視對超硬刀具材料及刀具表面涂層技術(shù)的開發(fā)跋理,改善螺紋刀具的切削性能择克,提高其使用壽命,以滿足高速切削的需要前普。工廠自動化和無人化加工要求刀具產(chǎn)品除具有較高的可靠性肚邢、較長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)精度麦荸。此外苛每,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)螺紋刀具識別系統(tǒng)喷融、在線監(jiān)控系統(tǒng)及刀具運(yùn)輸木鸭、刃磨、調(diào)整等全方位管理系統(tǒng)可剪。
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