開發(fā)納米涂層刀具 降低成本
目前测佣,各工具廠商都在大力開發(fā)涂層技術。如果僅僅局限于改進基體材料硬質(zhì)合金和高速鋼,并不能從原材料方面進一步改善刀具的性能幻妓,因此,只有開展優(yōu)異的涂層材料劫拢,才能使刀具性能得到突破性的提高肉津。
掌握涂層工藝的關鍵技術
近10年來,工具行業(yè)已廣泛采用TiAlN涂層舱沧,但僅僅對已有涂層工藝的改進妹沙,已不能滿足當前用戶對刀具性能提出的更高要求。
日立工具公司提出了新的涂層概念狗唉,即促使鍍膜晶體組織微細化初烘。經(jīng)過與歐洲工具廠商的共同研究,開發(fā)成功一種全新的涂層爐音哟,該裝置可生成由納米級晶粒組成的鍍膜貌授,由此而出現(xiàn)了“納米涂層”這一新的技術概念。“納米”是1mm的百萬分之一單位势嫁。迄今為止产歧,日立工具公司是全世界首家成功開發(fā)如此微細化涂層技術的公司。由于晶粒達到納米級微細程度水芍,鍍膜不會出現(xiàn)多孔間隙品庞,這可大大抑制切削加工過程中鍍膜出現(xiàn)氧化現(xiàn)象。不產(chǎn)生氧化存裁,也就不會損傷刀具切削鋒利度斋垫,同時,還可保持較長的使用壽命郊纱。
納米涂層新型切削工具
目前届饰,采用納米涂層技術開發(fā)出來的鍍膜有兩種,一種是以TiSiN為主要成分的“TH涂層”臼蔼,一種是以CrSiN為主要成分的“CS涂層”狸眼。前者主要用于高硬度材料的加工,后者主要用于低硬度及軟質(zhì)材料的加工浴滴,這兩種涂層刀具均已于2002年初投放市場拓萌。
“TH涂層”徹底改變了加工高硬度材料時,TiAlN系鍍膜長期以來未能解決的鍍膜氧化和硬度欠佳問題升略。TH鍍膜表面有5nm級超細晶粒規(guī)則排列微王,高速加工時,可防止氧氣進入鍍膜內(nèi)部降宅,因此可有效抑制氧化發(fā)生骂远。TH鍍膜氧化起始溫度為1100℃,硬度達3600HV腰根,從而大大超過了TiAlN系鍍膜性能激才,對各種極難加工的高硬度材料,均可進行穩(wěn)定的高速刻模加工额嘿。
“CS涂層”重點在降低摩擦系數(shù)瘸恼,以便抑制在低硬度材料高速加工時切削刃出現(xiàn)的粘附問題。粘附嚴重册养,勢必損傷加工表面質(zhì)量东帅,同時也會縮短刀具自身壽命。CS鍍膜是在原用低摩擦系數(shù)涂層CrN的基礎上修梭,又添加Si茴茁。僅有CrN成分,在加工時氧化嚴重纸级,添加Si并使鍍膜晶粒微細化泣奏,從而大幅度降低了摩擦系數(shù)客洁。用CrSiN涂層刀具加工鋁及不銹鋼等難加工材料時,效果極為顯著
日立工具公司2002年7月又開發(fā)出一種以TiBoN為主要成分的新鍍膜“TB涂層”县堰,此種涂層雖然不是納米涂層垢类,但以B(硼)為主要成分的鍍膜,在世界上尚屬首創(chuàng)茴支。TB鍍膜也是以降低摩擦系數(shù)為目的革襟,但與前述CS鍍膜不同,它在高溫條件下仍可保持優(yōu)異的低摩擦特性卓您,在每齒進給量超過1mm的重型強力切削等加工中鸭嗡,可大幅度抑制因高切削負荷帶來的月牙洼磨損。
加工成本降低50%
日立工具公司有關人士指出涎拉,新型鍍膜“并非使工具延長壽命的涂層瑞侮,而是一種旨在提高工具性能的圆,從而大力縮短加工時間的鍍膜”鼓拧。
在目前通貨緊縮的情況下,應盡可能不增加用戶的工作量越妈,延長加工時間季俩,采用小批量生產(chǎn)去創(chuàng)造效益,為此梅掠,關鍵的措施是必須使加工成本大幅度降低酌住。生產(chǎn)成本中,工具費用僅占5%阎抒,電力及人工費用等加工費用占了生產(chǎn)成本的大部分酪我。
日立工具公司將新開發(fā)的工具應用在高性能機床上,在最佳的加工時段內(nèi)進行生產(chǎn)且叁,從而起到實實在在的降低加工成本的效果都哭。該公司近期開展了一個讓加工費用減少一半的“PRODUCTION 50”活動,并利用傳統(tǒng)的加工費用計算公式逞带,舉出具體實例數(shù)據(jù)欺矫,顯示出實際降低加工成本的效果。表2和表3為納米涂層刀具對縮減加工成本的作用吱台。
工具行業(yè)為了滿足用戶希望降低工具費用的要求姥憋,大都著力在如何削減刀具的價格,而“PRODUCTION 50”的最大特點苦爸,并不是降低刀具的價格拼肥。日立工具公司認為,在不降低刀具價格的前提下瑟扁,使用該公司的工具產(chǎn)品境仁,仍能獲得良好效益。從流通方面來看,不降低工具價格切咸,可保證經(jīng)銷商有較高的盈利率搏翎,工具生產(chǎn)商也可獲得良好收益×岜溃可見“PRODUCTION 50”不僅對用戶有利吸辽,對制造商、經(jīng)銷商也同樣有好處盟步。該公司認為“PRODUCTION 50”是一種“一舉三得”的“多贏”指標藏斩。公司對此進行了廣泛的調(diào)研活動,結果表明却盘,目前在機械加工行業(yè)內(nèi)對該公司的這種理念尚未全面認同狰域,“多贏”效果的體現(xiàn)也需要時間來證實;當前黄橘,仍有不少用戶舍不得在工具方面稍微追加一些費用兆览,對盈利率的理解也尚未完全統(tǒng)一。因此塞关,該公司倡導的“減少加工費用50%”的活動抬探,目前還處于起動階段。
追求高效益
日立工具公司認為帆赢,任何一種工具都不能滿足一切用戶的需求小压,價格低廉的產(chǎn)品是這樣,功能椰于、價格很高的產(chǎn)品也是如此怠益,它們都有自己特定的適用領域。高效益的工具姻眼,必然面向追求高效益的用戶团春。該公司今后擬大力采用納米涂層技術,開發(fā)更多高性能的工具制品栖俐;迄今尚未采用新型涂層的部分產(chǎn)品肪吁,將逐步改用新型涂層,計劃到2004年末肥寺,公司工具制品將全部采用新型涂層获踏。納米涂層技術除用于工具制品外,目前正在探討如何有效地將其用于模具及其他零件的表面處理糯敢。
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