一饰测、刀具需求繼續(xù)增長
隨著經(jīng)濟(jì)景氣的擴(kuò)大姨猖,日本制造業(yè)的設(shè)備開動率維持在高水平。在此背景下欲返,2005年日本的機(jī)床用刀具的生產(chǎn)額比前一年增加了15.7%翻妆,連續(xù)兩年實現(xiàn)以兩位數(shù)增長。從2003年開始的景氣擴(kuò)大傾向在2006年仍將持續(xù)欧纬,制造業(yè)的生產(chǎn)依然看好践拐,因此預(yù)計機(jī)床用刀具的需求仍將維持在高水平。處在堅挺的需求環(huán)境中的各刀具廠家祭啸,為了更進(jìn)一步提高對顧客的服務(wù)質(zhì)量和擴(kuò)大需求鹿逞,正傾力開發(fā)高速高效、多功能俐逛、適合環(huán)保等的刀具產(chǎn)品乙淡。
2006年刀具需求繼續(xù)擴(kuò)大
機(jī)床用刀具2005年的生產(chǎn)額比前一年增加了15.7%,達(dá)4533.55億日元桑嘶,反映出不僅在日本國內(nèi)炊汹,還隨著海外生產(chǎn)擴(kuò)大需求激增的汽車關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)以及模具、數(shù)碼家電等整個產(chǎn)業(yè)景氣的恢復(fù)逃顶,市場生氣勃勃讨便。生產(chǎn)額占整個刀具55.9%的超硬刀具同比增加了19.1%,為2532.17億日元以政;特殊鋼刀具同比增加了15.5%霸褒,為1024.78億日元伴找;金剛石刀具增加了6.8%,為748.92億日元废菱。除了金剛石刀具外技矮,均達(dá)到兩位數(shù)增長。
2006年殊轴,機(jī)床用刀具的需求因國內(nèi)制造業(yè)生產(chǎn)活躍和外需仍然維持高水平衰倦,所以依然看好。處在堅挺的需求環(huán)境中的各刀具廠家梳凛,為了更進(jìn)一步提高對顧客的服務(wù)質(zhì)量和擴(kuò)大需求聘楞,正傾力開發(fā)新產(chǎn)品和開拓新銷路涉爆。
在占機(jī)床用刀具整個生產(chǎn)額55.9%(2005年)的超硬刀具中旷吱,超硬刀片比前一年增加了 17.6%,超硬鉆頭增加了35.2%层阎,超硬立銑刀增加了37.9%舰范,增長均達(dá)到兩位數(shù),維持了良好的勢頭轰弥。超硬刀具業(yè)界自“泡沫經(jīng)濟(jì)”崩潰后冤兄,一直將需求規(guī)模超過2000億日元看作景氣好,而低于 2000億日元則視為不景氣杀铆。1992年至2005年之間沮汇,超過2000億日元的有5次,而低于2000億日元的有9次抚袁,但現(xiàn)在這個景氣的分歧點被頂了上來嬉咐。超硬刀具2005年的出口也很順利,比前一年增加了17.8%多尺,為683億日元绕睹,特別是對以中國為主的東南亞的出口出現(xiàn)了高增長,出口比率為 23.3%憨琳,創(chuàng)歷史新高诫钓。
多樣的刀具特性,快速的應(yīng)對方案
作為刀具主要客戶的機(jī)床業(yè)篙螟,高速高精度化菌湃、多軸多功能化和適應(yīng)環(huán)保的技術(shù)開發(fā)正取得進(jìn)展,隨之也要求刀具的開發(fā)要適應(yīng)這種技術(shù)進(jìn)步遍略。于是惧所,展開了適應(yīng)高速銑削的、多功能化的墅冷、直徑微小化的纯路、適應(yīng)干式加工的等涉及眾多方面的刀具開發(fā)工作或油。
隨著機(jī)床的高剛性、高速高精度化驰唬,CBN(立方氮化硼)和金剛石刀具成為高速顶岸、高性能、高精度加工不可缺少的工具叫编。
在淬火鋼拿酱、燒結(jié)合金和鑄鐵等難切削材料加工領(lǐng)域,追求高速那赘、高效企恢、高精度和長壽命的CBN刀具新產(chǎn)品和新材質(zhì)的開發(fā)競爭正如火如荼。燒結(jié)合金材料用金屬陶瓷刀具也可以加工朦我,隨著在材料中使用比例的增加弓聋,已進(jìn)化成更堅硬、更強(qiáng)韌和更難加工的材料袜娇。而且纷炼,由于零件形狀的復(fù)雜化和對尺寸精度的要求越來越高,CBN刀具的適用范圍在不斷增加输跑。舉例來說桂葛,也有這樣的產(chǎn)品:針對多種材料特性和諸多形狀的燒結(jié)合金,將幾種刀尖形狀處理的刀具進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)庫存营将,從高精度加工到對高強(qiáng)度材料的強(qiáng)斷加工秀裂,對所有的燒結(jié)合金材料都可以實施高速和高效加工。
另一方面冗美,金剛石刀具令人矚目的不是材料面魔种、釬焊刀和鉸刀等新產(chǎn)品,而是刀片可換式刀具和銑刀等新產(chǎn)品墩衙。最近务嫡,為適應(yīng)高速加工機(jī)床的普及,在市場上出現(xiàn)了小型輕量化的刀具和立銑刀漆改。
現(xiàn)在市場上開始銷售一種主要用于模具粗加工心铃、切屑排出量是傳統(tǒng)銑刀10倍以上的刀片可換式刀具。模具自由曲面的加工向來是使用球頭立銑刀挫剑,但這種球頭刀刃上不但容易算出刀具對自由曲面的軌跡去扣,而且有許多缺點,如球頭尖端橫刃的切削性差樊破,進(jìn)給量和殘留將影響加工面質(zhì)量愉棱,而要改善加工面,刀具的切削長度將變得很大等哲戚。作為解決這些問題的方法奔滑,RC立銑刀的使用日益增多艾岂。
高耐磨性、高耐熱性和高強(qiáng)韌性
為了適應(yīng)高速銑削加工迈壤,要求刀具有高耐磨性以赤、高耐熱性和高強(qiáng)韌性。于是趟雄,在超微粒子基體上施加復(fù)合多層膜涂層來提高切削功能的超硬立銑刀等產(chǎn)品不斷增多劣饺。
超微粒子超硬合金是將材料的粒度微粒化至lμm以下窖夸,使其增加抗彎能力和提高韌性契片。其中也有使用幾納米(納米是十億分之一米)的超微細(xì)粒子的。在加工中杂员,當(dāng)工件直徑小或立銑刀直徑小時汛欺,回轉(zhuǎn)數(shù)有限難以實現(xiàn)高速切削,因為傳統(tǒng)的超硬刀具會發(fā)生崩裂澈虱。而超微粒子超硬合金刀具由于韌性高帖豫,可以將刀刃設(shè)定為大前角,從而切削出良好的加工面表牲。
復(fù)合涂層是將多種涂層材料組合起來,一層又一層地涂覆在基體上扼褪,以提高刀具切削性能想幻。例如,為了減小與切屑的摩擦话浇,最外層可以涂覆氮化鈦涂層脏毯;為了提高耐粘附性和前刀面的耐磨性,第二層可以使用氧化鋁涂層幔崖,為了提高前食店、后刀面的耐磨性,第三層可以使用碳化鈦涂層赏寇。
在刀具表面涂覆多層膜吉嫩,可使硬度提高到2500~3000Hv,且耐熱性顯著改善嗅定,在850~900℃的高溫下刀具材料也不會發(fā)生氧化自娩,仍可保持硬度。由于涂層是多層涂覆的渠退,因此韌性提高忙迁,表層發(fā)生裂紋也難以擴(kuò)展,可以防止刀具崩刃论艰。
已經(jīng)被實際使用的涂層材料除了適合高速切削鋼的碳化鈦和氮化鈦以外吠败,還有金剛石和CBN发刨。當(dāng)然,由于金剛石涂層在切削過程中因溫度上升會分解為石墨镇轿,因此不適合用于含碳的鋼的切削绅拢,通常用于鋁等輕合金材料的高速切削。最近泪滥,為滿足高硬度鋼的高速切削和軟鋼的高效率加工需求濒聪,涂覆有納米微細(xì)晶粒的硅系納米涂層刀具等也出現(xiàn)了。
為減輕環(huán)境負(fù)荷而使用新技術(shù)
對金屬材料進(jìn)行涂層處理园凫,可以防止金屬的劣化和磨損砍没,也出現(xiàn)了將此作為新技術(shù)發(fā)展的機(jī)遇。
成形技術(shù)的進(jìn)步使得能夠自由地制造各種形狀的刀具十碗,這也有助于提高刀具性能鸥司。在改善刀具形狀設(shè)計方面,有正在開發(fā)中的強(qiáng)力型4刃立銑刀汉惫,這種刀具由于材質(zhì)的提高培愁,增加了每刃排屑量,提高了加工效率缓窜,可比傳統(tǒng)的2刃立銑刀效率提高4倍定续。為縮短對模具等工件的高精度精加工時間,正在開發(fā)的新型刀具形狀設(shè)計還有:將切削刃開到刀尖中心以實現(xiàn)良好面加工的立銑刀禾锤、將球頭立銑刀的刀刃形狀改為橢圓形以加大加工件接觸面的橢圓立銑刀等私股。此外,還有通過提高刀片恩掷、刀頭夾緊裝置的精度和強(qiáng)度以減小振擺和誤差的高品位加工刀具等倡鲸。
除了改善刀具最基本的耐磨性和耐熱性以外,出于環(huán)被颇铮考慮峭状、適合干式切削的刀具開發(fā)也十分活躍。由于干式切削不使用冷卻液逼争,因此要求刀具對工件有潤滑特性优床。作為生態(tài)環(huán)境保護(hù)的對應(yīng)技術(shù),建議使用通過壓縮空氣將微量切削油霧化來實現(xiàn)冷卻潤滑的MQL切削等新技術(shù)氮凝,以減輕環(huán)境負(fù)荷羔巢。例如,進(jìn)行 AlCrSiN涂層后可以不使用任何切削油進(jìn)行高至80m/min高速干式切削的AT涂層高速鋼立銑刀正投入市場黎蠢。
正如利用一臺復(fù)合加工機(jī)床可以完成多個加工工序一樣霹早,刀具行業(yè)也在開發(fā)用一把刀具可以進(jìn)行溝槽、側(cè)面、孔等多種加工的多功能型刀具秋贤,以此實現(xiàn)縮短換刀時間和無需刀具預(yù)調(diào)帶來的高精度和高效率跛猛。
二、構(gòu)筑支撐產(chǎn)品制造的質(zhì)量保證體系
測量儀器對于構(gòu)筑高質(zhì)量產(chǎn)品制造系統(tǒng)和高效率生產(chǎn)環(huán)境起著越來越重要的作用爬喝。正如已被證實了的儡绩,對測量儀器的需求近幾年有了大幅增長。最近程鸵,在精密測量領(lǐng)域鹿磁,更高水準(zhǔn)的高精度加工和加工形狀的微細(xì)化等受到關(guān)注,檢定機(jī)床本身精度的各種測量技術(shù)也有了發(fā)展频僵。
徹底的質(zhì)量管理擴(kuò)大了測量儀器需求
測量儀器是用于檢測長度骆喉、角度、形狀位置和表面粗糙度的機(jī)械式嫌术、電氣電子式和光學(xué)式的精密器具哀澈,具體指千分尺、游標(biāo)卡尺度气、量規(guī)類割按、角尺、平臺磷籍、水平儀适荣、三坐標(biāo)測量機(jī)、圓度測量儀择示、表面粗糙度測量儀束凑、數(shù)顯標(biāo)尺和包括將其組合在一起的自動測量分選裝置在內(nèi)的各種自動檢測儀器等工業(yè)用測量器具。
隨著日本經(jīng)濟(jì)景氣擴(kuò)大栅盲、制造業(yè)設(shè)備開動率水平提高,測量儀器的生產(chǎn)穩(wěn)步增長废恋。觀察近幾年測量儀器的產(chǎn)量變化谈秫,2002年為谷底,2003年比上一年增加10%鱼鼓,2004年增加6%私免,繼續(xù)維持上升勢頭,2005年增加8%半摔,為3968.12億日元檀抡,增長順利。其中的精密測量儀器脏偏,同樣以 2002年為谷底园溃,之后轉(zhuǎn)為正增長,2003年和2004年都保持20%以上的增長掺胖,2005年又比前一年增加了26%冲雾,達(dá)到841.89億日元醉檐,即連續(xù) 3年保持了20%以上的增長,精密測量儀器的市場規(guī)模不斷擴(kuò)大奥怪,突破了800億日元大關(guān)勿镇。
采用國際通用的測量方式
在制造現(xiàn)場使用的測量儀器和設(shè)備要求滿足以下條件:(1)能夠適應(yīng)寬范圍的環(huán)境溫度變化;(2)耐污染和抗振動盘瞧;(3)具有高精度的再現(xiàn)性蚂兴;(4)容易操作使用等。各生產(chǎn)廠家以在加工環(huán)境中使用為前提膘掰,積極開發(fā)能實現(xiàn)高速章姓、高精度測量,且具有穩(wěn)定性和操作簡便的產(chǎn)品炭序。
“產(chǎn)品制造”的根本是尺寸管理啤覆。今后,隨著海外生產(chǎn)的進(jìn)一步增加惭聂,在不同地區(qū)生產(chǎn)的高精度部件需要具有互換性窗声。在全球化的進(jìn)程中,不僅是大型企業(yè)辜纲,中小企業(yè)也一樣笨觅,以國際通用的測量方式為基礎(chǔ)的產(chǎn)品制造越來越重要。重新認(rèn)識測量的重要性耕腾,深入探討管理方法也是越過國際化難關(guān)的一種武器见剩。
在高精度化和低成本化的制造業(yè)發(fā)展中,已不僅僅局限于單純地用于質(zhì)量檢查的尺寸測量(比較測量)扫俺,為了滿足用戶需求苍苞,要求測量儀器可以聯(lián)機(jī)或接機(jī)使用,儀器結(jié)構(gòu)要便于被測工件的裝卸涉姆。其中耕粪,在支撐汽車制造業(yè)的汽車零部件形狀測量方面,正在向同步測量加工后工件绳弯,并將檢測結(jié)果反饋回加工工序的聯(lián)機(jī)測量方向發(fā)展妨宙。
提高測量儀器可靠性的關(guān)鍵因素
汽車零部件等各種機(jī)械零部件的尺寸測量經(jīng)常使用三坐標(biāo)測量機(jī);電氣電子零部件的測量則經(jīng)常使用顯微鏡和影像測量儀耗砖。隨著加工精度的提高伐歇,測量精度也在不斷提高,目前測量精度在lμm以下的三坐標(biāo)測量機(jī)廉旅、顯微鏡磁姻、影像測量儀等開始普及。此外,用攝像機(jī)或激光掃描測量整體工件始踪,評價尺寸和輪廓形狀的測量儀器也正在普及笆唧。
控制在高速運轉(zhuǎn)和調(diào)整速度時發(fā)生的振動,也是提高測量機(jī)可靠性的關(guān)鍵洁糟。為此岸裙,各廠家通過提高機(jī)身設(shè)計的剛性和采用高水準(zhǔn)的驅(qū)動控制技術(shù)來減小振動。
尺寸精度測量正從單純的長度測量向綜合性形狀精度測量的方向發(fā)展速缆。隨著對測量機(jī)精度和質(zhì)量的要求日益提高降允,在測量長度基準(zhǔn)的分度標(biāo)尺方面,在向長尺化和高分辨率化發(fā)展的同時艺糜,以將微細(xì)的刻度線依次系數(shù)化的增量方式剧董,重新開發(fā)出不需計數(shù)便能確定分度標(biāo)尺上位置的絕對式標(biāo)尺。此外破停,采用高密度磁性材料的短波長磁力檢出分度標(biāo)尺也實現(xiàn)了批量生產(chǎn)翅楼,這種標(biāo)尺適用于各種測量環(huán)境,操作簡便真慢,即使是密封型標(biāo)尺的反應(yīng)速度也可達(dá)到150/min毅臊。
對于形狀測量機(jī)的測量精度要求更為嚴(yán)格,而且對微細(xì)孔和微小零部件的測量需求也在增加黑界,為此生產(chǎn)商也開發(fā)了適應(yīng)這種需求的產(chǎn)品管嬉。在對形狀精度要求嚴(yán)格的齒輪測量方面,為了實現(xiàn)齒輪的齒形朗鸠、齒線和齒距的全自動快速測量蚯撩,開發(fā)出了采用可消除振動的直接傳動伺服技術(shù)的NC齒形/導(dǎo)程測量機(jī)等產(chǎn)品。尤其在汽車領(lǐng)域抵刺,提高齒輪的動力傳動效率是關(guān)鍵饲悟,為此迫切要求提高齒輪測量機(jī)的測量精度。
擴(kuò)大測量用途及范圍
為了構(gòu)筑高質(zhì)量產(chǎn)品生產(chǎn)體系和高效率生產(chǎn)環(huán)境衫喜,測量儀器所起的作用很大熄朴。其中,對三坐標(biāo)測量機(jī)的需求在不斷增加勺激。最近,隨著測量儀器高精度化限牢、高速化等性能的提高捎滴,開發(fā)出了安裝有可擴(kuò)大測量能力的新型測頭、可利用CAD數(shù)據(jù)戈裳、可將測量結(jié)果反饋到加工機(jī)床悉契、價格低廉、適用于加工現(xiàn)場的柔性測量儀等儀器,大大擴(kuò)展了測量的用途及范圍憔辞。此外页衙,在惡劣環(huán)境條件下也能正常使用的量儀產(chǎn)品也在積極開發(fā)中。
為了縮短三坐標(biāo)測量機(jī)的測量時間阴绢,提高測量效率店乐,生產(chǎn)商競相努力提高測量機(jī)的驅(qū)動速度,而在驅(qū)動和急劇調(diào)速時產(chǎn)生的振動一直是提高驅(qū)動速度的瓶頸呻袭,由于采用了新型測頭眨八、新的驅(qū)動方式以及高剛性設(shè)計等消除振動的方法,使高速測量成為可能左电。由于三坐標(biāo)測量機(jī)也開始實現(xiàn)聯(lián)機(jī)測量廉侧,因此需要在技術(shù)上構(gòu)筑對加工線工件溫度誤差的管理和補償。
對于汽車車體生產(chǎn)工序的質(zhì)量管理篓足,僅靠對各工件的接口段誊、邊角和間隙等尺寸的高速、高精度測量是不夠的栈拖,還需要對汽車整體進(jìn)行質(zhì)量驗證连舍。因此,各工序測量的可靠性是直接關(guān)系到整車質(zhì)量保證的最重要而又相當(dāng)復(fù)雜的作業(yè)之一辱魁。在有關(guān)汽車的非接觸測量技術(shù)方面燥颠,開發(fā)出了水平臂式三坐標(biāo)測量機(jī)等產(chǎn)品,這些產(chǎn)品的復(fù)合式傳感系統(tǒng)可針對被測工件的特點采用最合適的傳感器進(jìn)行測量轨赦,且測量精度高睛赁,測量速度快,適合生產(chǎn)現(xiàn)場使用谈芬。
在幾何要素的測量方面徙祥,由于測量精度方面的考慮以及長期操作習(xí)慣的原因,目前許多測量操作還是使用接觸式傳感器式蠢,但隨著非接觸式傳感器種類的不斷充實廉贤,測量的適應(yīng)范圍也在不斷擴(kuò)大。在自由曲面的整體測量遥妒、厚度測量以及逆向工程測量等方面卧蒂,能夠快速獲取數(shù)百萬點的點云數(shù)據(jù)的非接觸式傳感器具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)采集能力。不過珍询,工件的形狀越復(fù)雜圆乡,非接觸式傳感器就需要變換越多的測量姿態(tài)。因此一般認(rèn)為策橘,可利用測量程序自動炸渡、精確改變測量姿態(tài)的三坐標(biāo)測量機(jī)具有較好的適用性娜亿。
此外,在沖壓蚌堵、鑄造制品等小型买决、薄型高精度零部件的測量方面,在測量傳感器上采用CCD攝像機(jī)的CNC影像測量儀的使用量急劇增加吼畏,為提高檢測效率發(fā)揮了威力督赤。
提供測量解決方案的業(yè)務(wù)不斷發(fā)展
對精密測量技術(shù)的要求是實現(xiàn)對更高精度的復(fù)雜形狀的高效測量。用于生產(chǎn)現(xiàn)場檢驗的測量技術(shù)還需要滿足對提高生產(chǎn)效率宫仗、提高測量結(jié)果可靠性够挂、適應(yīng)嚴(yán)苛的現(xiàn)場環(huán)境以及對測量裝置安裝空間等一系列要求。當(dāng)然藕夫,還有對自動化孽糖、無人化測量的要求。此外毅贮,出于產(chǎn)品質(zhì)量管理和構(gòu)筑生產(chǎn)線的考慮办悟,有時需要根據(jù)特定的生產(chǎn)條件專門定制設(shè)計測量方案。為了適應(yīng)這種市場環(huán)境炊捻,作為各測量儀器生產(chǎn)廠的發(fā)展戰(zhàn)略鸦呆,提出了為用戶提供測量解決方案的業(yè)務(wù)。而設(shè)計測量解決方案最重要的一點眨捶,是用于加工工序的測量技術(shù)應(yīng)能與加工機(jī)械最好地匹配畔香。
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