目前诫惭,我國切削加工與刀具技術(shù)的水平與工業(yè)發(fā)達(dá)國家比較落后約20年翁锡,縮小這個差距,光有工具行業(yè)的努力是不夠的夕土,還必須有用戶行業(yè)增加對刀具的投入馆衔,充分利用刀具在提高效率、降低成本怨绣、縮短交貨期角溃、加快新產(chǎn)品開發(fā)中的作用。國外有數(shù)據(jù)表明篮撑,刀具占制造成本為2.5%~4%减细,但它卻直接影響占制造成本20%的機床費用和38%的人工費用,因此电伐,進(jìn)給速度和切削速度每提高15%~20%可降低制造成本10%~15%顷床。說明即使使用好的刀具會增加刀具的成本,但由于效率提高使機床費用和人工費用有很大的降低闰妓,這正是工業(yè)發(fā)達(dá)國家制造業(yè)所采取的經(jīng)營策略之一锨圣。目前,我國由于普通機床及服役超期的機床占多數(shù)过腰,加上人工費用較低骗采,刀具對制造成本的影響到不了這個程度,但它投入少橄看、見效快的特點很適合我國企業(yè)的現(xiàn)狀词趾,同樣可以收到很好的效果。
為了縮小與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的差距硅跌,我國刀具企業(yè)必須努力加快關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用审陌。
加快新型刀具材料的開發(fā)
回顧機械加工發(fā)展的歷史,可以看出刀具材料的發(fā)展起著重大的推動作用闲涕。在21世紀(jì)初刀具材料的發(fā)展將有兩個重要的趨勢疤格。一是硬質(zhì)合金刀具應(yīng)用范圍繼續(xù)擴(kuò)大、碳氮化鈦基硬質(zhì)合金(金屬陶瓷)剖毯、超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金圾笨、梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金及硬質(zhì)合金與高速鋼兩種粉末復(fù)合的材料等將代替相當(dāng)一部分高速鋼刀具,包括鉆頭逊谋、立銑刀擂达、絲錐等簡單通用刀具和齒輪滾刀、拉刀等精密復(fù)雜刀具胶滋,高速鋼刀具的比例進(jìn)一步減少板鬓。這樣,硬質(zhì)合金將在刀具材料中占主導(dǎo)地位究恤,覆蓋大部分常規(guī)的加工領(lǐng)域俭令。二是超硬刀具材料的使用將明顯增加后德,CBN由于硬高度、化學(xué)穩(wěn)定性好抄腔、熱膨脹系數(shù)小探遵、導(dǎo)熱率高等優(yōu)點,將成為高速加工黑色金屬妓柜、難加工材料以及進(jìn)行干切削、硬切削的主要刀具材料棕健。隨著其韌性的進(jìn)一步改善寸纠,它在切削刀具中的比例將有很大的提高。此外秕肚,CBN還是對黑色金屬實現(xiàn)超高速切削帮课,突破C.Salomon提出的臨界速度,從本質(zhì)上改善切削過程最有希望的刀具材料袭吗。PCD和單晶金剛石是高效精密加工有色金屬八泡、陶瓷、玻璃苏昨、石墨等非金屬材料最佳的刀具锚揍。隨著汽車、航空航天赘湾、電子防养、軍工等部門對這些材料需求的增加,PCD的應(yīng)用也將更加廣泛律逼。
加快涂層技術(shù)的開發(fā)
刀具涂層技術(shù)自從問世以來按辱,對刀具性能的改善和加工技術(shù)的進(jìn)步起著非常重要的作用,涂層刀具已經(jīng)成為現(xiàn)代刀具的標(biāo)志蛹头,在刀具中的比例已超過50%顿肺。在21世紀(jì)初,涂層刀具的比例將進(jìn)一步增加渣蜗,有望在技術(shù)上突破CBN涂層技術(shù)屠尊,并且實用化,使CBN的優(yōu)良性能在更多的刀具和切削加工中得到應(yīng)用袍睡,甚至精密復(fù)雜刀具和成形刀具知染,這將全面提高加工黑色金屬的切削水平。此外斑胜,納米級超薄超多層和新型涂層材料的開發(fā)應(yīng)用的速度將加快控淡,涂層將成為改善刀具性能的主要途徑。
加快多功能及專用刀具的開發(fā)
為了發(fā)揮以車削加工中心和鏜銑類加工中心為代表的數(shù)控加工技術(shù)的優(yōu)勢止潘,提高加工效率掺炭,對復(fù)雜零件的加工要求在一次裝夾中進(jìn)行多工序的集中加工辫诅,并淡化傳統(tǒng)的車、銑涧狮、鏜炕矮、螺紋加工等不同切削工藝的界限,是當(dāng)前提高數(shù)控機床效率刹越、加快產(chǎn)品開發(fā)的有效途徑堡它。為此,也對刀具提出了多功能的新要求靡循,要求一種刀具能完成零件不同工序的加工衍醒,減少換刀次數(shù),節(jié)省換刀時間铣滥,還可減少刀具的數(shù)量和庫存量父驮,有利于管理和降低制造成本。較常見有多功能車刀肃萍、銑刀涎瓜,還有鏜銑刀、鉆--銑螺紋--倒角等各種多功能刀具股航。與此同時慈宾,在批量生產(chǎn)線上,針對工藝需要開發(fā)的專用刀具或智能刀具翠节,可以提高加工效率和精度救鲤,減少投資。有的專用刀具可將零件的加工時間降至原來的十分之一以下秩冈,效果十分顯著本缠。應(yīng)用結(jié)構(gòu)復(fù)雜、具有多刀組合并可自動進(jìn)給或調(diào)整精度的專用刀具入问,已成為衡量生產(chǎn)線技術(shù)水平的重要因素丹锹。在上世紀(jì)90年代新建的轎車變速箱同步器齒輪加工線上,用筒式拉刀拉齒代替原來的插齒機芬失,加工一個齒輪只要13秒楣黍。比原工藝提高幾倍,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定棱烂,還節(jié)省了廠房面積租漂。開發(fā)通用的多功能刀具和針對用戶需要的專用刀具應(yīng)成為未來工具產(chǎn)品的重要組成部分。
為用戶提供成套切削技術(shù)
工具制造業(yè)要加快觀念更新颊糜,把用戶提供成套切削加工技術(shù)哩治、革新加工方法作為發(fā)展方向和服務(wù)的內(nèi)容。隨著切削加工技術(shù)的進(jìn)步衬鱼,工具制造企業(yè)對參與并影響切削加工的因素有了更加科學(xué)的認(rèn)識扫矾,并用于新產(chǎn)品酿萄、新技術(shù)開發(fā),規(guī)格品種多達(dá)數(shù)萬個勘浇。這對于一般用戶來說争峭,面對日新月異的刀具材料、涂層牌號劈咕、結(jié)構(gòu)等的新產(chǎn)品和新技術(shù)馍逗,以及不斷涌現(xiàn)的各種加工難題,很難正確地選擇和應(yīng)用工具行業(yè)的新成果柏困,以達(dá)到最佳的效果烦盛。為此,工具企業(yè)要從現(xiàn)在以“賣刀具”為主走上為用戶“提供成套切削技術(shù)肚轴,解決具體加工問題”的經(jīng)營軌道,并根據(jù)自己產(chǎn)品的專業(yè)化方向豫阻,精通相應(yīng)的切削工藝稠还,不斷創(chuàng)新開發(fā)新產(chǎn)品。另一方面苍糠,切削刀具的用戶行業(yè)叁丧,要充分挖掘切削加工和刀具的潛力,提高產(chǎn)品的開發(fā)能力岳瞭,利用工具行業(yè)這個專業(yè)力量及其成果為企業(yè)的發(fā)展和提高市場競爭力服務(wù)拥娄。
此外,切削技術(shù)的發(fā)展要走機床瞳筏、工具及產(chǎn)稚瘾、學(xué)、研姚炕、用緊密結(jié)合的發(fā)展路子摊欠,這是工業(yè)發(fā)達(dá)國家制造業(yè),也是工具行業(yè)柱宦,正在走的發(fā)展道路些椒。根據(jù)德國科隆福特汽車公司的資料,在汽車工業(yè)中掸刊,汽車制造商免糕、機床制造商、工具制造商和研究所或高校四方的共同工作存在于預(yù)研忧侧、開發(fā)堵沈、生產(chǎn)各個階段,工具制造商所占的份額都在20%左右据篇,以高速切削為例烂锤,德國的高速切削技術(shù)由協(xié)會牽頭暴遂,以達(dá)姆斯塔特工業(yè)大學(xué)制造技術(shù)研究所為基地,由著名的工具廠架暗、機床廠粘伊、汽車廠參加。與此相仿约粒,美國由國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所(NIST)與麥道公司惠翼、賓夕法尼亞大學(xué)等單位,研究高速銑削時切削過程的動態(tài)性能侨直,以提高高速銑削的效率和加工精度支摹。法國的高速切削技術(shù)革新開發(fā)項目的參加單位包括機床廠、汽車廠靠婴、國家技術(shù)研究所(Cetin)和大學(xué)代郊,這些國家的做法反映了21世紀(jì)制造技術(shù)及切削加工的發(fā)展特點。
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