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涯尚
7 years ago
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1 展望我国切削加工与刀具技术的发展趋势一先进制造技术发展阶段与思考 1 当我们进入 21 世纪的时候, 从世界范围观察, 我们正处在先进制造技术空前快速发展的时期由于数控机床 (NC) 的问世, 发展一系列数控加工技术, 如加工中心 (MC) 柔性制造单元(FMC) 柔性制造系统(FMS) 计算机集成制造系统 (CIMS) 甚至出现了与传统机床完全不同的虚拟轴机床( 又称六条腿机床 ), 和与机床同时相辅相成发展起来的高速加工新技术新刀具新工艺的紧密结合, 使机械加工中的劳动强度大大降低, 辅助时间大大缩短, 产品质量和生产效率大大提高, 成为制造业乃至全球经济的发展起到巨大的推动作用以美国为例, 制造业在美国被誉为产出最多的经济部门, 在 90 年代为美国国内生产总值 (GDP) 增长的贡献达到 29% 2 今天, 大力发展数控加工技术及装备, 已成为世界各国政府的战略决策, 用数控装备武装现代工业和改造传统工业也成为世界各国制造业发展方向在 90 年代后期如德日美意四国的机床产值数控化率已达到 51.75% 以上数控机床已成为当今制造技术的主要装备, 数控加工技术成为先进制造技术的主流, 开创着整个现代制造业的新时代党的十六大明确指出 : 大力振兴装备制造业新中国的装备制造业经过几代人的前仆后继, 尤其是 20 多年的改革开放和现代化建设, 已经建立起比较完整独立的工业体系, 具有了一定的物质技术基础, 总体生产规模已居世界第四位许多经济学家预测, 中国将成为继英国美国日本后的又一个世界工厂和制造大国 3. 应当清醒地看到, 我们虽然有了举世公认的飞速发展, 但与日新月异的世界制造业发展相比, 无论在市场竞争力, 产品水平和发展后劲上仍存在较大差距仅就我国目前切削加工整体水平与先进工业国家相比相差 20 年, 相当一部分生产企业还较普遍采用焊接式刀具, 或几十年一贯制的老工艺方法, 这些都需要我们急待解决为了促进生产力的发展, 增强企业竞争力, 我们只有抓住机遇, 迎接挑战, 更新观念, 引进创新, 大力推广和采用新技术新工艺新材料, 才能与时俱进改变我们的落后面貌二高速加工 ( 高速切削 ) 发展的必然趋势 1 首先回顾百年来切削发展史:1900 年当时的刀具材料为碳素工具钢, 如果加工一根直径 φ100mm, 长 500mm 的碳钢轴件, 需要 100 分钟才能完成, 而在 2000 年的今天, 刀具材料为硬质合金涂层刀具和立方氮化硼刀具, 加工上述同样一根轴, 仅需要一分钟完成, 切削效率提高 100 倍充分说明机床和刀具技术发展到一个新的阶段切削加工 ( 含磨削 ) 不仅现在而在整个 21 世纪仍是机械制造业的主导加工方法, 绝大部分机械零件需机械加工完成目前切削加工约占整个机械加工工作量的 95%, 据有关专家估计,21 世纪的切削加工仍将占机械加工的 90% 以上, 因此提高切削加工水平仍然是一个重要的研究课题 2 提高切削效率首先要求机床不断更新换代, 高速主轴采用陶瓷轴承, 液体静压轴承空气静压轴承磁浮轴承后, 其主轴转速可达转 / 分 ; 小型机床可达转 / 分进给速度 : 滚珠丝杠可达米 / 分, 直线电机可达米 / 分可以看出辅助运动已达到了主运动的水平, 为高速加工创造了最重要的保证条件再加上刀具新材料新工艺新结构的不断研究创新, 从而使切削加工进入了高速加工, 即新一轮的高速与超高速切削发展新阶段, 与 50 年前的高速切削水平有了一个质的飞跃 3 目前国际上对高速加工尚无统一定义有两种提法: 一种是以切削速度在 1000 米 / 分以上称为高速加工另一种从被加工材料和刀具材料两个方面考虑, 即切削速度与进给速度高于常规值的 5 10 倍的加工方法称为高速加工举例如下 : 铣削 :CBN 铣削铸铁切削速度可达米 / 分 PCD 铣削铝合金切削速度可达米 / 分车削 : 氮化硅陶瓷车削灰铸铁切削速度可达米 / 分 CBN 车削淬火钢 (HRC60), 切削速度可达米 / 分 CBN 车削铸铁刹车盘, 切削速度可达米 / 分钻削 : 整体硬质合金钻头钻灰铸铁, 切削速度可达 100 米 / 分攻螺纹 : 钴高速钢丝锥 (M14 1.5) 加工可锻铸铁, 切削速度可达 61 米 / 分滚齿 : 硬质合金滚刀加工 16MnCr5, 切削速度可达 350 米 / 分

2 金属陶瓷滚刀加工 16MnCr5, 切削速度可达 600 米 / 分 4 高速加工的机理: 早期有萨洛蒙采用较高的切削速度理论, 在 1931 年曾获德国专利, 文中指出 : 在一定的切削速度 ( 比常规加工高 5-10 倍 ) 下, 在切削刃处的切屑去除温度将会开始降低这种高速加工将提高生产率实验见图 : 对于钢铁这种温度降低程度较小, 对于铝和其它非金属材料这种温度降低程度较高实践证明 : 高速加工与常规加工相比, 有许多突出的优点 :1 单位时间的材料切除率可增加 3-6 倍 ;2 切削力可降低 30% 以上, 尤其是径向切削力的大幅度减少, 特别有利于薄壁细筋件 ( 如航空航天 ) 的高速精密加工 ;395-98% 的切削热被切屑带走, 工件可基本保持冷态 ;4 高速加工时机床的激振频率特别高, 远离机床 - 刀具 - 夹具 - 工件工艺系统的固有频率, 切削平稳振动小, 能加工出非常光洁精密的零件, 例如高速铣削高速车削常可达到磨削水平 ;5 由于切屑是在瞬间被切离工件, 工件表面的残余应力非常小, 这对航空航天工业产品有特殊重要的意义 5 高速加工是一个系统工程, 不是一种简单的高切削速度加工高速加工新工艺, 包括 : 软切削硬切削干切削大走刀切削等其中硬切削 ( 切淬硬钢件 ), 干切削 ( 无冷却液 ) 为代表, 国际上提出了绿色机械加工的新概念传统机械加工主要有三个缺陷 :1 资源利用率不高 ;2 对环境污染大 ;3 损害人体健康 70 年代以来, 随着世界经济的发展, 地球环境日趋恶化据统计造成环境污染物有 70% 以上来自制造业, 由于人们对环境意识的加强对清洁生产和绿色制造提出了新的要求目前德国有 8% 的企业采用干切削, 预计今后 5 年内将有 20% 的企业采用干切削美国和欧洲一些公司加工闸轮和印刷机零件, 采用干切削加工铸件钢件都非常成功总的发展趋势很快, 但孔加工的干切削还是个瓶颈, 不少专家学者花力气研究, 采用空气射流冷却液氮射流冷却喷雾冷却等方法, 初步取得了成效 6 20 世纪 80 年代以来, 我国相继从德美法日等国引进多条较先进的轿车数控生产自动线, 使我国的轿车工业得到空前发展较典型的是来自德国的一汽大众捷达轿车和上海大众桑塔纳轿车自动生产线, 处于国际 20 世纪 90 年代中期水平其中应用了较实用的高速加工技术, 其刀具材料的选用以超硬材料为主的高性能刀具材料, 使铣削速度达 2200 米 / 分, 钻与铰削速度达米 / 分, 车削速度达 200 米 / 分以上, 拉削速度达米 / 分, 剃齿速度达 170 米 / 分孔加工采用多刃复合刀具, 并以铰挤削替代磨削和精密镗削, 在一次往复走刀中完成外元端面内孔的精加工, 刀具转速达 3000 转 / 分, 走刀速度达米 / 分, 精度可达 5-7 级, 表面粗糙度值达 Ra 0.7μm 从中可部分了解到世界高速加工技术的概貌和发展趋势三充分认识刀具在切削加工中的重要性 1 在机械加工中, 金属切削机床和刀具作为切削加工的基础工艺装备, 刀具被称为机床的牙齿和孪生兄弟, 无论是什么样的金属切削机床, 都必须依靠这个牙齿才能发挥作用, 离开这个孪生兄弟则一事无成刀具性能和质量直接影响到数百万台机床生产效率的高低和加工质量的好坏, 直接影响到整个机械制造工业的生产技术水平和经济效益所以说 : 企业的红利在刀刃上, 这是国外企业家的切身体会古人云 : 工欲善其事, 必先利其器, 现代人说 : 磨刀不误砍柴功, 把劲使在刀刃上, 这些都是我国劳动人民在长期的生产实践活动中的经验总结 2 现实生产说明刀具虽小潜力无穷如粗加工一根 20 万千瓦发电机转子轴, 净重 30 吨, 锻件毛坯吨, 废切屑占了毛重 50% 以上, 如果没有一把高效刀具是不行的又如精加工一个重型精密大齿轮, 没有一把 80 万元的高性能高精度的滚刀也是不行的国际上一位切削与机床方面的权威他对切削刀具的作用作了如下论说 : 改进刀具对降低切削成本比其它任何单一过程的改变更具有潜力合理地选择和应用现代切削刀具是降低生产成本, 获得主要经济效益的关键又一位美国专家 N. 兹拉丁说 : 一台价值 25 万元美元的 NC 机床, 其效率的发挥在很大程度上取决于一把价值 30 美元立铣刀的性能所以常听西方企业家说: 刀刃下生利 3 现代科技水平的提高, 设备更新换代速度越来越加快,10 至 15 年换一代, 在这样短期内赚回设备投资并创造出利润, 就要投资研究改进依靠刀具挖潜据有关资料表明 : 刀具费用占制造成本 2.4-4%, 但它却直接影响占制造成本里边 20% 的机床费用和 38% 的人工费用还有一种算法 : 机床与刀具投入比为 9 1 到 7 3 只要刀具投资到位, 切削速度和进给速度每提高 15-20% 可降低制造成本 10-15% 所以买机床的同时, 一定考虑配置好的刀具, 才能高效运转还有, 要做到三个耐用度 ( 即最大生产率, 最低成本和最大利润率 ) 要知道会把握, 真正把钱花在刀刃上, 生产上才能解渴问题是人们的观念跟不上, 认为机床是固定资产刀具是消耗品造成驴不死, 不下磨, 舍得花钱买先进设备低效率运转, 舍不得花钱买先进刀具高效挖潜的怪现象这是阻碍生产力发展的绊脚石和拦路虎 4 我国数控机床使用率低的原因: 国外数控机床在两班制工作下开动率达到 60-70%, 但国内许多用户往往只能达到 20-30%, 其原因 :1 用户盲目选购数控机床, 致使货不对路 ;2 数控机床有关技术人员综合素质低 ;3 编程效率

3 低 ;4 维修时间长维修工作跟不上 ;5 数控机床的工作环境差距 ( 电压波动大环境温度湿度变化及强电磁干扰等 ); 6 数控机床管理水平低, 生产技术准备工作滞后 ;7 特别强调指出的是机床与刀具技术含量不匹配, 先进的机床落后的刀具, 不懂得门当户对, 好马配好鞍, 大材小用使用不合理, 设备潜力没有充分发挥出来, 也是造成巨大浪费的重要原因四刀具新材料的应用 1 目前各类切削刀具材料应用的构成比, 据有关统计资料, 今天大部分切屑是用涂层或末涂层硬质合金刀具切除的 ; 即高速钢刀具大约占全部刀具费用的 65%, 所切除的切屑仅占总切屑量的 28% 而涂层或末涂层硬质合金刀具大约占全部刀具费用的 33%, 所切除的切屑却占总切屑量的 68% 而超硬刀具( 立方氮化硼金刚石 ) 所占全部刀具使用面比例则很少, 仅占 1-3%, 今后随着高速加工的发展趋势, 硬切削干切削的增加, 这个比例将会大幅度提高下面重点介绍的适用于高速切削的刀具材料主要有涂层刀具金属陶瓷 (TiCN 基硬质合金 ) 刀具陶瓷刀具立方氮化硼 (CBN) 和聚晶金刚石 (PCD) 超硬刀具等 2 涂层刀具材料: 有物理涂层 (PVD) 和化学涂层 (CVD) 两种, 就是在刀具基体上涂覆金属化合物薄膜, 以获得远高于基体的表面硬度和优良的切削性能可在高速钢硬质合金金属陶瓷陶瓷金刚石等材料上单涂层或多涂层, 也可以由几种材料复合涂层涂层厚度为 7-10μm, 一般 1-3 层, 德国瓦特公司涂 200 层涂层材料主要有氮化钛 (TiN) 碳氮化钛 (TiCN) 氮化铝钛 (TiAIN), 碳氮化铝钛 (TiAICN) 等, 其中 TiAIN 在高速切削中性能优异, 其最高工作温度可达 800OC 近年来相继开发的一些新型 PVD 硬涂层材料, 如 CBN 氮化碳(CNx) Al2 O 3 氮化物 (TiN/NbN TiN/VN) 等, 在高温下具有良好的热稳定性, 十分适合于高速切削金刚石涂层刀具主要适用于加工有色金属此外, 最新开发的纳米涂层刀具材料, 在高速切削中也具有广阔的应用前景, 如日本住友公司已开发出纳米 TiN/AIN 复合涂层铣刀片, 涂层共达 2000 层, 每层涂层厚度为 2.5μm 通常涂层刀具的寿命可比未涂层刀具提高 2-5 倍 3 金属陶瓷刀具材料; 金属陶瓷具有较高的室温硬度, 高温硬度及良好的耐磨性金属陶瓷材料主要包括高耐磨性 TiC 基硬质合金 (TiC+Ni 或 Mo), 高韧性 TiC 基硬质合金 (Tic+TaC+WC), 强韧 TiN 基硬质合金 (TiCN+NbC) 等金属陶瓷刀具可在米 / 分的切削速度范围内高速精车钢和铸铁其加工表面粗糙度低切削效率和刀具耐用度高有资料表明 ; 金属陶瓷刀具可以刃磨出大前角 (γ0=20-25 ) 的银白屑车刀铣刀, 说明它的韧性和强度比陶瓷材料有很大的提高 4 陶瓷刀具材料: 具有更高的硬度, 红硬性和耐磨性, 其缺点是脆性大, 受冲击载荷能力差, 这也是几十年来人们不断对其改进的重点陶瓷刀具材料主要有氧化铝基和氮化硅基两大类, 是通过在氧化铝和氮化硅基中分别加入碳化物氮化物硼化物氧化物等得到的, 此外还有多相陶瓷材料目前国外开发的氧化铝基陶瓷刀具约有 20 余个品种, 约占陶瓷刀具总量 2/3; 氮化硅基陶瓷刀具约有 10 余个品种, 约占陶瓷刀具总量的 1/3 陶瓷刀具可在米 / 分的切削速度范围内高速切削软钢材 ( 如 A3 钢 ) 淬火钢铸铁及其合金钢等, 其刀具耐用度为硬质合金刀具的 10 倍以上 5 立方氮化硼(CBN) 刀具材料 :CBN 刀具具有极高的硬度及红硬性, 是高速精加工或半精加工淬火钢冷硬铸铁高温合金等的理想刀具材料由于 CBN 刀具加工高硬度零件时可获得良好的加工表面粗糙度, 因此采用 CBN 刀具切削淬火钢可实现以切代磨由于 CBN 刀坯价格较高又考虑重磨等因素, 一般是在可转位硬质合金刀片的一个角上镶焊上一块 CBN 刀坯, 刃磨出一个刀尖研究证明, 采用纯 CBN 材料制成的刀具在许多情况下并不能获得最佳加工效果, 为此, 国外已开发出各种成分配比的 CBN 刀片及 CBN+ 金属陶瓷复合刀片, 根据不同的加工用途, 刀片中的 CBN 含量也相应变化如 : 50%CBN 含量的刀片, 适于加工连续切削淬硬钢 (45-65HRC),80-90%CBN 含量的刀片, 适于高速切削铸铁 (V= 米 / 分 ) 或连续重载切削淬火钢 (45-65HRC) 用聚晶方法得到的聚晶立方氮化硼(PCBN) 刀片的硬度高达 HV, 可耐高温, 已成为高速切削淬硬钢的首选刀具 6 聚晶金刚石(PCD) 刀具材料 ;PCD 材料具有高硬度高耐磨性高导热性及低磨擦系数等特点,PCD 刀具可实现有色金属及耐磨非金属材料的高速高精度高稳定性加工如采用铝基体刀盘 φ100 六齿高速铣刀的最高切削速度可达 7000 米 / 分 PCD 颗粒的大小对刀具影响较大, 如 :PCD 粒径为 10-25μm 的 PCD 刀具适于切削加工 Si 含量 12% 的铝合金 ( 切削速度 V= 米 / 分 ) 及硬质合金 ;PCD 粒径为 8-9μm 的 PCD 刀具适于切削加工 Si 含量 12% 的铝合金 ( 切削速度 V= 米 / 分 ) 及通用非金属材料 ;PCD 颗粒径为 4-5μm 的 PCD 刀具适于切削加工 FRP 木材或纯铝等材料此外, 高性能高速钢粉末冶金高速钢整体硬质合金等已成为制造滚刀剃齿刀插齿刀等齿轮刀具的主流刀具材

4 料可用于齿轮的高速切削, 其切削速度可达米 / 分, 如再对其进行 TiAIN 涂层处理, 则可应用于高速切削五刀具新结构的应用 1 可转位刀具技术是刀具发展史上的一个重要创新, 它具有不经焊接, 无裂纹等缺陷, 充分发挥原有刀片的切削性能, 并减少机床停机磨刀装卸刀具的辅助时间等优点国外分析资料表明 ; 使用可转位刀具比焊接刀具提高切削效率 37.5%, 并可降低单件生产成本 30-49% 他们的结论是: 应用可转位刀具是生产发展的必由之路因此西方工业化国家用了 5-10 年就全面普及应用, 又用了 10 年使可转位刀具进入成熟期, 其品种不断增加, 结构优化, 几何参数更趋合理, 不仅在车削铣削钻削有新的突破, 而且扩大到拉削齿轮加工等涉及高速钢刀具领域的加工, 目前美国德国日本可转位刀具使用面达到 90% 左右, 使可转位刀具这颗机床的牙齿更加锋利和坚硬, 真正成为现代切削加工这个舞台上的主角 2 高速加工要求现代刀具具有高效率高精度高可靠性和专业化的所谓三高一专特点特别是对其安全性的要求, 切削对刀具结构设计提出了新的要求, 近年来, 国际标准化组织正在制定和提出标准草案作为 ISO 的建议, 征求各成员国意见例如 : 高速旋转铣刀镗刀的安全性动平衡和刀具的装夹都要有可靠的安全措施刀具在高速旋转时受到离心力的作用, 其大小可远远超过切削力, 甚至导致刀体的破碎, 造成重大事故试验显示 : 一把直径 80mm 的机夹面铣刀在转 / 分时破碎, 一把直径 12mm 的机夹立铣刀在转速达到转 / 分时弯曲断裂, 刀片的夹紧螺钉断裂并造成刀片及其夹紧零件甩飞因此用于高速切削的旋转类刀具的结构必须经过科学的强度计算和试验, 改进现有刀片的夹紧方法, 有的厂家在刀片底面与刀体形成园键连接设计, 减少螺钉的受力防止刀片的甩飞, 其结构要求对称, 并留有可作动平衡的位置和装置又如 : 日本大昭和公司的高速镗刀就是带有配重块通过小齿轮齿条自动补偿的平衡装置解决了转 / 分以上高速镗高精度孔的问题 3 刀具技术发展的另一个趋势是开发多功能刀具和高效专用刀具, 如以色列依斯卡公司的霸王刀, 在一个刀头的几个方向上都有切削刃, 可在一次装卡工序中完成左右车外园车端面切沟槽倒角仿形等多道工序, 节省刀具数量减少换刀时间, 提高工效 1-3 倍一种多功能铣刀, 利用数控机床的编程功能, 完成几种不同工序的加工, 对于复杂形状模具 ( 腔 ) 的加工可实现轴向进刀另一种孔加工专用刀具, 可以在一次走刀中完成钻孔倒内外角, 车端面工序这些多功能刀具或专用刀具, 充分体现了刀具在提高加工效率降低制造成本节约投资中的重要作用, 因而越来越受到刀具制造商和用户的重视, 也代表了刀具结构发展的一个方向 4 孔加工刀具钻扩镗铰滚 ( 挤 ) 压等工艺, 品种繁多丰富多彩, 仅举钻铰两类刀具一般孔采用可转位浅孔钻居多, 深孔采用喷吸钻效率高, 而精密孔加工则采用德国玛帕公司的单刃铰刀和最新开发的可转位双刃铰刀具有优势单刃铰刀主要特点 :1 切削刃与支撑块组成前切后挤原理, 使孔的不圆度达 1-3μm, 孔的精度达 H6 级 2 刀片采用上压和微调式结构, 夹紧可靠, 尺寸精度调整精确 3 内冷却排屑流畅刀具寿命高德国瓦尔特公司孔加工铰刀在选用刀片材料与所用加工时间的切削效率做了对比 ; 如加工灰铸铁, 孔径 30mm, 孔长 50mm, 其切削效率对比见图 ; 高速钢 118 秒, 硬质合金 40 分, 涂层金属陶瓷 ( 单刃 )9 秒 ( 多刃 )1.5 秒, 而采用立方氮化硼仅 0.3 秒, 说明材料的改变其切削效率成倍增长 5 近几年可转位铣刀结构最突出的进展是带前角螺旋形刀刃及分屑槽刀片的开发, 甚至加工铸铁的面铣刀其刀片也是带前角的曲线刀刃, 不再是千篇一律的平前倾面, 而有了更合理的几何参数径向前角或轴向前角由负变正由小变大, 因此切削非常轻快平稳 ( 降低切削力 30%) 近年来国外几个厂家同时推出一种正八方带前角的刀片这种正八方的刀片两面用, 变成了 16 个切削刃, 大大提高了刀片材料利用率, 同时也大大降低了刀片费用铣刀结构发展另一个方向就是密齿及特密齿, 尤其是双负角的陶瓷铣刀, 为了增加齿含量, 使切削加工更趋于平稳, 加快走刀量提高生产效率和表面质量, 是一个值得重视的发展趋势 6 重型刀具结构设计更为新颖, 如德国瓦德利希科堡 ( 英格索尔公司 ), 生产世界上最大曲轴铣机床和配套铣刀的厂家可加工大型船用柴油机曲轴, 曲轴的一个拐 25 吨重铣刀直径为 5.5 米, 厚 140mm, 刀齿的粗齿 44 5=220 齿精齿 4 个共 224 齿刀盘重 30 吨, 机床功率 200 千瓦, 每小时切屑重 5.7 吨加工工艺 : 铣曲轴两侧面及轴颈, 然后在刀盘上换装一个数控车削装置, 车削曲轴轴颈和两园根该铣刀一个非常重要的关键技术 : 刀盘上均布有 8 个大孔, 孔内安装了减振装置 ( 专利 ), 解决铣削过程切削振动的问题刀具结构新颖奇特技术含量很高六与刀具相关新技术的应用 1 高速切削时旋转刀具的刀柄系统: 加工中心等 NC 机床多年来一直采用 7:24 实心锥柄工具系统, 这种实心锥柄具

5 有以下缺点 :(1) 由于只靠锥面结合刀柄与主轴的联接刚性较低, 主轴转速超过转 / 分时, 联接刚性的不足更为明显 ;(2) 当采用 ATC 方式安装刀具时, 重复定位精度较低, 难以实现高精密加工 ;(3) 当主轴高速回转时, 主轴前端在离心力作用下会发生膨胀, 易导致主轴与刀柄锥面脱离, 使径向跳动急剧增大 ( 可达 15μm), 易发生安全事故为解决这一问题, 开发了采用锥部和主轴端面同时定位的双定位式刀柄如德国的 HSK 空心刀柄锥部定位, 并使机床主轴端面贴紧, 其重复定位精度较高, 轴向可达 0.001mm, 在高速转动产生的离心作用时刀柄会牢固锁紧, 其径向跳动不超过 5μm, 可保持较高的静态和动态刚性 HSK 结构已列入国际标准, 被不少国家应用到工具系统之间的连接上 2 模块或工具系统是数控刀具连接结构的一个重要环节通过不同模块的组合, 用尽可能少的模块组成一个功能全柔性好的工具系统, 实现高精度高刚性并能快换的连接结构, 可以显著提高机床的利用率, 使机床的机动时间在生产节拍中的比例提高 10-30% 目前, 世界各国大工具厂家开发了许多工具系统, 各有优缺点, 应有选择的应用 3 刀具监控系统: 刀具的监测技术对于高速切削加工的安全性十分重要刀具监测技术主要包括通过监测切削力以控制刀具磨损 ; 通过监测机床功率以间接获得刀具磨损信息 ; 监测刀具断裂 ( 破损 ) 等对于切削过程进行监控是先进制造技术走向更高程度的自动化甚至无人化, 提高数控机床利用率, 保证加工质量, 防止意外事故的重要手段引入现代的微电子传感器计算机和信息技术对切削过程进行可靠的监控是现代金属切削技术发展的又一特征 4 刀具管理系统: 刀具的管理系统是柔性制造系统 (FMS) 中必不可少的重要组成部分, 已在各国特别是工业发达国家中得到了广泛的应用刀具管理处于一个动态变化过程, 其主要包括以下几方面的内容 :(1) 刀具的贮存, 运输和交换 ; (2) 刀具的分配与调度 ;(3) 刀具的监控 ;(4) 刀具的信息管理刀具是加工中心进行金属切削的主要工具, 它的使用是否最佳, 调度是否合理, 管理是否完善, 控制是否有效, 对整个柔性制造系统 (FMS) 的利用率, 生产效率和生产质量都将产生很大影响 5 刀具刃口钝化问题应引起重视: 目前我国绝大部分可转位刀片刃口未经钝化处理, 刀具耐用度低, 刀具消耗费用大而从国外引进的刀片生产线都带有刀片刃口钝化机, 经钝化后的刀片刃口微观缺口彻底消除, 有效的增加了刃口强度, 其刀具耐用度一般提高 20% 以上至 1 倍目前已研制成功一种能普及应用的小型可转位刀片刃口钝化机, 机型轮廓尺寸 : ( 毫米 ), 其特点是 : 采用齿轮减速电子调速电机传动的行星机构, 使刀片自转并公转, 由高速旋转的含磨料尼龙盘刷钝化刀片刃口, 采用时间继电器控制钝化时间和袖珍显微镜检测刀片刃口钝化参数, 该小型可转位刀片刃口纯化机结构设计紧凑合理灵巧可靠操作方便, 适于刀片制造部门和机械加工车间应用推广七几点启示和建议我国正处于制造技术快速发展的时期, 数控机床的普及先进制造技术的发展制造业现代化步伐的加快对刀具行业提出了新的挑战面对机械产业的升级和结构的重大调整, 对工具市场的需求迅速增长, 对刀具行业提供了巨大的机遇和发展空间建国以来, 刀具行业为机械制造业的发展做了大量工作, 取得了很大成绩, 但随着切削加工速度的提高, 难切削加工材料的大量使用, 数控设备的普及, 对切削加工刀具的要求越来越高, 国内的刀具已经满足不了制造业发展的需求改革开放, 加入 WTO, 国外刀具企业大量涌入, 刀具市场的竞争更加激烈面对越来越严峻的市场, 国内刀具企业应转变观念, 提高市场意识品牌意识, 抓住机遇, 加快自身的技术创新技术改造力度, 加大研发力度, 提高产品质量, 以优质的产品优良的服务赢得客户的信任只有这样, 国内刀具厂商才能在激烈的市场竞争中确定自己的优势, 赢得更多的市场份额国外刀具企业进入国内市场, 带来了先进刀具和经营理念, 促进了刀具技术的发展, 提高了机械制造业的切削加工水平, 得到了广大客户的认可特别是在国内设厂的外国刀具企业, 如山特维克可乐满肯纳飞硕瓦尔特钴领都取得了很好的业绩, 从这次调查的数据中可以看出, 这些企业都有突出的表现刀具技术发展很快, 先进的切削刀具新型的切削刀具材料涂层技术不断涌现, 满足了机械制造业的需求先进的刀具如何被客户所接受, 有一个推广和培训的问题, 调查中用户对刀具的培训有强烈的要求服务已成为产品的一部分, 刀具企业应加强服务意识, 深入用户, 了解用户的生产和工艺, 为用户推荐选用刀具, 帮助用户培训用好刀具这样一定会收到双赢的效果采用先进刀具, 适当的增加刀具费用的投入, 是制造业提高劳动生产率和企业竞争力的有效手段, 这已逐渐成为业内人士的共识市场竞争要求制造业不断提高质量, 降低生产成本制造业企业只有转变传统观念, 正确理解成本降低的概念, 克服片面控制工具费用消耗的做法应该看到, 合理的刀具投入, 可以成倍地提高生产率和产品质量, 不仅增加企业

6 的竞争力, 而且促进刀具行业的发展为了使我国切削技术尽快赶上世界先进水平,2003 年 9 月在南京举行的中国刀协二次会员代表大会暨第一届先进切削技术高层论坛上确立了发展切削技术建设制造强国的宏伟目标 2004 年 9 月于太原举行的中国刀协二届二次理事扩大会议从目前国内机械制造企业的实际出发, 决定从 2005 年起在团体会员单位开展中国刀协会 20 工程活动要求各企事业团体会员单位通过切削应用技术的培训和先进刀具的推广, 用 2 年左右的时间率先实现提高切削效率 20% 的目标, 已得到广大会员单位和职工的积极响应, 并取得了丰硕成果展望未来, 在以胡锦涛同志为首的党中央领导下, 以科学发展观和全面建设小康社会精神鼓舞下, 我们的祖国更加繁荣富强, 我们的制造业与时俱进开拓创新彻底甩掉切削水平落后的帽子, 将成为现代制造业强国而奋斗

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Microsoft PowerPoint 刀具结构与材料.pptx 刀具结构及刀具材料 1 内容金属切削加工的基本概念刀具角度刀具种类刀具材料切削运动切削要素切削层几何参数刀具的组成刀具切削部分的组成刀具角度的参考平面刀具的标注角度刀具的工作角度刀具分类车刀孔加工刀具铣刀拉刀螺纹刀具齿轮刀具刀具材料应具备的性能常用的刀具材料新型刀具材料 2 切削运动切削加工 : 利用刀具切去工件毛坯上多余的加工余量, 获得具有一定的尺寸