制 任 何 一 个 强 大 的 国 家 都 必 须 具 有 包 括 金 属 切 削 加 工 在 内 的 强 大 制 造 业 基 础 在 整 个 21 世 纪 中, 金 属 切 削 加 工 仍 是 机 械 我 国 数 控 刀 具 发 展 探 讨 机 造 设 业 备 的 还 主 是 导 柔 方 性 法 制 造, 切 单 削 元 加,CNC 工 ( 制 包 造 含 系 磨 统 削 都 ) 是 不 当 仅 今 占 金 其 属 90% 切 削 以 工 上 业 的 中 份 的 额, 而 且 刀 具 消 耗 费 用 占 制 造 成 本 的 2%~5% 无 论 是 专 入 具 可 辅 占 助 整 系 个 统 系 的 统 技 投 术 入 水 的 平 10% 甚 至 更 多 柔 性 制 造 单 元 和 专 机 设 备 系 统 主 的 流 效 率 而 和 在 能 CNC 力 在 制 很 造 大 系 程 统 度 中 上, 取 工 决 具 于 刀 所 柄 采 和 用 切 的 削 刀 具 和 的 工 投 全 一 球 机 全 械 球 加 机 工 械 工 加 业 工 市 工 场 业 变 市 得 场 既 活 机 跃 床 又 市 具 场 有 和 过 切 度 削 的 刀 全 具 球 工 竞 业 在 的 竞 发 争 展 能 有 力 了 上 史 的 无 差 前 别 例 也 的 日 发 趋 展 混 速 同 度 和 同 空 时 间, 对 产 品 的 低 成 本 高 争 性 能 在 高 贸 品 易 质 和 技 更 术 快 的 捷 频 的 繁 交 往 货 来 期 之 的 中 需, 发 求 达, 国 使 家 新 与 产 发 品 展 和 中 新 国 技 家 术 美 国 元 加 可 近 工 望 年 中 达 来 心 到, 金 的 66 属 拥 切 亿 有 削 美 量 和 元 由 金 20 属 在 成 此 世 型 纪 同 机 时 80 床, 年 的 传 代 消 统 初 费 的 市 铣 11% 场 削 从 机 提 床 390 高 市 到 场 亿 现 预 美 在 计 元 的 在 减 25% 同 少 期 到 内 在 360 将 世 从 界 亿 范 美 16 围 元 亿 内, 美 其, 元 原 预 下 因 期 降 之 在 到 一 1998 是 15 加 年 亿 工 到 美 中 元 2005 心 的 在 广 年 未 泛 将 来 使 由 的 用 45 十 年 亿 在 中, 超 世 过 界 50% 切 削 的 工 制 具 造 的 业 市 的 场 加 份 工 额 需 约 求 为 可 能 100 将 亿 由 美 加 元 工, 中 预 心 计 来 工 完 具 成 的 消 12% 耗 比 率 如 下 : 铰 刀 2% 拉 刀 / 滚 刀 7% 合 金 立 铣 刀 7% 丝 消 锥 耗 6% 量 在 车 近 刀 期 23% 内 将 每 高 年 速 增 钢 长 立 铣 3% 刀 以 上 7% 1998 镗 刀 年 8% 世 界 锯 切 片 削 11% 工 具 市 钻 场 年 将 提 铣 高 削 到 刀 11% 具 17% 随 着 高 速 加 工 理 念 被 人 们 普 遍 接 受,CBN 和 金 刚 石 切 削 刀 具 的 全 球 需 求 量 预 计 从 1998 年 的 5% 到 2005 头 在 许 多 2000 制 造 年 领, 许 域 多 内 刀 被 具 硬 制 质 造 合 商 金 都 刀 发 具 现 取 硬 代 质 而 合 失 金 去 刀 了 具 往 需 日 求 的 量 辉 的 煌 增 长 超 过 40% 以 上 这 种 增 长 可 能 标 志 着 HSS 刀 具 越 来 越 多 地 1. 二 切 削 国 工 外 具 金 材 属 料 切 和 削 涂 刀 层 具 技 的 术 现 状 和 发 展 态 势 金 刚 石 不 同 (PCD) 种 类 的 高 切 速 削 工 具 钢 材 (HSS) 料 都 有 是 所 高 进 韧 步 性, 的 包 刀 括 具 高 材 速 料 工, 具 能 钢 制 作 硬 成 质 其 合 他 金 材 料 金 不 属 能 陶 制 瓷 作 的 陶 各 瓷 种 复 聚 杂 晶 几 立 何 方 形 氮 状 化 和 硼 尺 (PCBN) 寸 的 锋 和 利 聚 切 晶
削 瓷 刀 和 具 陶 瓷 而 刀 高 具 耐 材 磨 料 性, 的 这 些 CBN 材 和 料 广 PCD 泛 超 使 硬 用 材 于 料 各 则 种 适 切 用 削 于 速 高 度 速 和 进 小 刀 进 量 给 需 量 求 加 的 工 加 工 介 工 于 业 上 领 述 域 两 种 材 料 之 间 的 是 硬 质 合 金 金 属 陶 涂 层 与 约 刀 占 具 80% 材 料 同 步 发 展 的 还 有 化 学 涂 层 CVD 和 物 理 涂 层 PVD 技 术, 如 今 几 乎 75% 的 硬 质 合 金 刀 具 为 涂 层 刀 具, 其 中 CVD 具 2μm 制 造 当 的 商 代 多 现 CVD 在 可 涂 提 层 合 供 的 金 质 特 刀 量 点 具 稳 是 定 多 层 的 涂 从 层 5μm 其 到 涂 20μm 层 结 构 厚 包 度 括 的 涂 TiCN TiC TiN ZrCN 层 刀 具, 以 及 用 于 高 硬 和 度 材 Al2O3 料 工 件 通 加 过 工 对 的 CVD 单 层 工 涂 艺 层 的 厚 良 度 好 不 控 超 制 过, 0. 刀 商 可 业 以 PVD 化 给 涂 锐 物 层 利 理 方 的 涂 切 式 层 削 包 技 括 刃 术 面 TiN TiCN TiAlN 使 提 在 供 金 超 属 细 陶 晶 瓷 粒 和 硬 平 质 滑 CrN TiB2, 合 金 低 基 摩 体 擦 上 和 还 的 防 有 涂 止 诸 层 高 如 厚 温 度 TiN/TiAlN 热 为 裂 2μm 的 涂 层 到 的 5μm 多 层 涂 的 层 硬 PVD 质 涂 层 涂 已 层 经 工 进 艺 入 具 了 有 商 的 业 独 化 特 优 典 势 型 是 的 : i3n4 纳 的 米 矩 PVD 阵 之 涂 中 层 )( 正 每 处 层 于 涂 研 层 发 厚 阶 度 段 甚 至 薄 到 2nm, 例 如 TiN/TiAlN 涂 层 ) 和 纳 米 复 合 涂 层 (TiN 或 TiAlN 纳 米 结 晶 被 植 入 S 涂 层 层 新 可 近 提 发 供 展 极 的 好 硬 的 基 质 合 体 金 粘 刀 具 力 和 耐 包 磨 含 性 外, 而 部 外 用 部 PVD PVD TiN 涂 层 或 提 者 供 TiAlN 一 个 坚 涂 固 层 的 与 内 超 部 细 CVD 晶 粒 TiN/TiCN/TiN 的 不 易 脆 裂 涂 的 层 的 表 结 面 合 光 滑 内 的 部 刀 具 CVD TiCN 这 或 种 TiAlN CVD-PVD 涂 层 相 的 互 金 结 属 合 陶 的 瓷 涂 刀 层 具, 助 在 于 用 于 延 车 长 削 刀 和 具 铣 在 削 难 钢 加 工 材 金 属 不 材 锈 料 钢 和 钢 铸 铁 材 加 的 工 精 的 加 工 断 和 续 切 半 削 精 时 加 刀 工 具 过 使 程 用 中 寿 命 其 可 新 靠 型 性 已 经 PVD 得 表 到 质 量 改 进, 高 的 它 效 们 率 的 以 化 及 学 更 成 长 分 的 稳 刀 定 具, 具 使 有 用 高 寿 红 命 硬 性 和 维 持 高 速 切 削 的 能 力, 确 保 了 降 低 被 加 工 零 件 的 尺 寸 误 差, 获 得 良 好 的 表 面 度 工 与 具 高 的 陶 瓷 抗 耐 刀 磨 具 性 损 也 的 性 有 更 适 了 用 进 于 重 一 要 硬 步 意 度 的 义 高 提 达 的 发 做 60HRC 展 出 了 常 贡 的 规 献 铸 的 铁 碳 Al2O3 化 合 硅 金 强 钢 白 化 色 陶 工 Al2O3 瓷 具 钢 刀 和 具 陶 不 已 瓷 被 锈 的 超 钢 发 的 细 展 车 微, 使 削 粒 得 和 的 高 镗 Al2O3-TiCN 速 削 加 精 工 加 镍 工 基 PVD 合 黑 金 色 已 陶 TiN 成 瓷 为 所 涂 现 取 层 实 代 已 经 其 为 高 这 强 些 Si3N4 纯 基 Si3N4 陶 瓷 可 基 应 陶 用 瓷 于 所 加 具 工 有 灰 的 口 高 韧 热 性 导 铸 率 铁 和 坚 韧 性 使 用 于 铸 铁 ( 发 动 机 气 缸, 刹 车 鼓, 刹 车 ) 的 高 速 加 工 CVD Al2O3 涂 层 使 0sfm( 料 的 有 作 英 力 为 尺 强 佐 / 证 化 分 钟 Al2O3 ) 的 表 金 面 属 速 陶 度 瓷 加 的 工 补 高 充 温 刀 合 具 金 材 料,SIALON 718 铬 镍 硅 合 铝 金 氧 和 氮 聚 PH 合 不 材 锈 料 钢 彻 就 底 是 更 一 新 个 了 SIALON 镍 基 合 硅 金 铝 加 氧 工 氮 的 聚 生 合 产 材 力 料 作 例 如 为 刀 : 以 具 350 材
料 和 高 复 速 合 加 材 工 料 需 ; 聚 要 晶 超 立 硬 方 的 氮 切 化 削 硼 工 (PCBN) 具 其 适 中 用 聚 于 晶 硬 金 的 刚 黑 石 色 (PCD) 金 属 适 材 料 用 于 的 加 车 工 削 非 常 镗 耐 削 和 磨 铣 损 削 的 加 高 工 硅 铝 合 ( 含 Si>12%) 有 色 属 材 可 具 有 涂 层 PCD 领 域 刀 新 具 近 的 的 性 发 能 展, 又 是 可 将 以 纯 通 金 过 刚 模 石 具 薄 成 膜 型 用 断 CVD 屑 槽 涂 的 层 方 式 手 使 段 刀 牢 具 固 在 地 设 涂 计 覆 和 于 使 硬 用 质 工 合 艺 金 上 基 更 材 具 上 灵 活 金 性 刚 石 涂 层 的 硬 质 合 金 刀 具 滑 剂 结 切 削 合 工 使 具 用 制 时 造, 能 商 显 正 着 通 过 提 开 高 发 金 像 属 MoS2 切 削 的 或 性 者 能 WC/C 尤 这 其 样 是 的 对 固 于 体 钢 润 和 滑 铝 剂 合 来 金 满 进 足 行 这 钻 一 孔 需 和 要 攻 丝 当 的 与 加 PVD 工 TiAlN 涂 层 刀 具 和 固 体 润 尽 还 管 是 如 其 相 今 刀 当 超 具 划 采 算 耐 磨 购 切 成 削 本 刀 高 具 于 的 传 统 应 工 用 具, 的 如 金 20~50 刚 石 刀 倍 具, 用 但 于 因 有 其 色 具 金 有 属 比 CBN 其 它 刀 具 至 用 少 于 长 黑 色 100 金 倍 属 的 使 高 用 速 寿 切 命 削, 和 采 磨 用 削 此 等 类 已 超 成 耐 为 磨 典 刀 范 具 2. 高 速 切 加 削 工 刀 的 具 使 的 用 设 者 计 的 精 度 以 及 增 加 主 轴 轴 承 要 求 的 经 寿 命 过 动 平 衡 的 切 削 刀 具, 以 便 减 少 调 整 具 平 衡 的 时 间, 延 长 刀 具 使 用 寿 命, 改 进 被 加 工 零 件 更 带 换 有 钻 切 0.5μm 削 刃 镗 调 现 削 整 在 工 机 市 具 构 场 系 的 已 统 高 可 也 速 以 在 精 提 不 密 供 断 微 直 的 调 径 改 镗 小 进 刀 到 和 系 发 0.5 统 展 也 英 已 可 寸 进 更 的 入 换 这 市 钻 类 场 头 钻 合 头 金 目 刀 前 片 工 已 具 成 制 趋 造 势 商, 钻 正 尖 在 磨 制 损 造 后 直 钻 径 头 为 无 0.25 需 从 英 刀 寸 架 的 上 此 卸 类 下 钻 也 头 可 各 行 个 深 对 刀 度 于 片 的 高 的 铣 的 削 搭 金 加 接 属 工 提 去 供 除 各 种 率 的 变 钛 化 金 多 属 样 类 的 刀 加 具 工, 螺 新 旋 角 开 发 和 的 轴 重 向 切 刃 削 倾 立 度 铣 这 刀 种 可 变 安 化 装 扰 多 乱 达 了 72 切 个 削 可 加 转 工 位 时 刀 的 片 共 振 这, 种 从 刀 而 具 可 在 以 设 无 计 共 上 振 通 地 过 进 3. 制 造 工 商 具 对 系 统 HSK 结 构 高 其 系 适 统 应 的 机 刚 床 性 主 和 轴 稳 转 定 速 工 达 性 具 到 以 系 及 统 60000r/min 在 支 高 持 速 高 加 速 工 机 时 械 的 加 产 工 品 的 运 精 用 度 越, 并 来 缩 越 短 感 刀 兴 具 趣 更 换 虽 时 然 间 这 种 工 具 供 系 应 统 商 最 正 初 在 十 不 分 断 昂 地 贵 改, 进 但 HSK HSK 工 似 具 乎 系 能 统 够, 提 使 4. 刀 具 质 量 与 精 度
PC 行 分 控 在 组 制 选 和 20 配 在 年 线 前 据 检,CNC 报 测 道 对 高 解 机 决 床 密 被 达 机 加 到 床 工 25μm 及 零 被 件 其 质 的 加 量 精 工 的 度 的 一 被 精 致 视 密 性 为 产 起 极 品 到 限 在 了 过 很 如 去 好 今 的 机 控 20 床 制 年 作 造 中 用 精 对 度 驱 在 接 动 零 近 美 部 原 国 件 精 生 装 度 产 配 值 力 时 的 不 提 1/10 再 高 需 起 要 已 到 根 不 了 据 困 决 零 难 定 件 性 加 与 的 工 此 作 误 同 用 差 时 进,S 虽 序 然 过 程 很 多 标 因 准 素 化 对 的 于 应 加 用 工 等 已 精 经 度 的 起 重 到 大 关 键 改 进 的 有 作 重 用 大 的 贡 献, 但 是 在 进 一 步 提 升 制 造 业 的 精 度 水 平 中, 数 据 收 集 计 量 设 备 工 5. 近 年 切 来 削 不 工 断 具 出 制 现 造 一 商 些 和 综 服 合 务 大 的 其 收 业 购 务 美 范 国 围 Sandivik 肯 纳 公 司 也 是 公 如 司 此 的 在 工 过 具 切 去 制 削 的 造 工 十 商 具 年 制 中 造 一 收 商 些 购 能 主 了 要 够 35 切 通 家 削 过 公 工 简 司 具 化,2002 供 现 应 成 的 商 年 更 销 又 多 售 完 的 和 成 注 服 了 务 重 对 渠 发 道 展 Walter 其 提 核 供 心 更 和 业 大 Valenite 范 务 围, 并 的 通 产 过 等 品 重 三 和 组 家 服 和 重 务 收 点 购 公 扩 司 密 切 世 合 界 作 先, 为 进 的 顾 工 客 具 创 生 造 产 独 商 一 的 无 经 二 营 的 理 解 念 决 是 方 积 案 极, 让 地 顾 为 客 顾 得 客 到 的 生 是 产 价 效 廉 率 物 的 美 提 的 高 产 提 品 供 与 优 服 质 务 服, 务 做, 通 顾 客 过 与 生 产 R 力 & 提 D 高 机 的 构 伙 ( 研 伴 究 与 开 发 ) 1. 三 现 国 代 内 金 外 属 金 切 属 削 切 削 刀 与 具 传 行 统 业 工 的 具 差 的 异 我 们 称 谓 的 数 控 刀 具, 特 指 与 加 对 工 比 中 分 心 析 的 术 刀 具 和 具 辅 具 系 统 它 包 括 整 体 合 金 刀 具 超 数 硬 控 刀 车 具 床 可 数 转 控 位 镗 刀 铣 片 床 工 数 具 控 辅 钻 助 等 系 先 统 进 高 可 效 转 的 位 刀 CNC 具 制 超 造 硬 系 材 统 料 相 及 配 涂 套 层 使 用 效 率 等 和 这 加 些 工 应 产 属 品 于 质 现 量 代 的 金 好 属 坏 切, 削 直 刀 接 具 影 范 响 畴 到, 整 其 个 技 国 术 家 水 机 平 械 制 性 造 能 工 和 业 质 的 量 生 直 产 接 技 影 术 响 水 到 平 国 和 内 经 数 济 百 效 万 益 台 昂 其 贵 特 的 征 分 CNC 析 制 见 造 下 系 表 统 的 生 技 产 表 现 材 代 料 金 属 普 切 通 削 工 刀 具 钢 与 传 高 统 速 工 钢 具, 的 焊 对 接 比 合 分 金 析 刀 具 硬 度 : 高 速 钢 :60HRC ) 硬 质 合 金,Co-HSS, 陶 瓷,CBN,PCBN,PCD, 粉 末 冶 金 高 速 钢, 超 硬 材 料 + 涂 层 现 被 传 代 加 统 切 工 削 产 具 刀 品 具 硬 一 ( 度 般 情 数 : 况 控 刀 下 具 28HRC ) 可 达 90HRC 以 上
切 传 削 统 速 工 度 具 : 加 工 钢 铸 铁 ) :Vc 30m/min(70~80m/min) 车 削 铣 削 均 可 达 到 淬 硬 钢 60HRC 以 上 00m/min; 现 代 切 制 加 削 造 工 刀 精 铝 具 度 合 (: 金 数 :Vcmax=5000m/min 控 刀 具 ) 加 工 钢 铸 铁 : 可 转 位 涂 层 合 金 刀 片 :Vcmax=380m/min;CBN 刀 片 :Vcmax=1000~20 刀 10 微 米 级 (0.0xxmm) 具 和 工 具 2000r/min 系 统 转 速 : ) 微 米 级 (0.00xxmm) 传 关 统 键 工 技 具 术 : 一 般 机 械 制 造 ) 60000r/min 末 冶 现 代 切 削 刀 具 ( 数 控 刀 具 ) CAD,CAM, 切 削 原 理 热 材 处 料 理 科 学 专, 机 力 学 专 ( 用 动 工 平 装 衡 及, 工 动 艺 刀 金 具, 消 纳 耗 米 费 技 用 术 和, 金 涂 属 层 切 技 术 除 及 量 : CAX ERP 等 计 算 机 信 息 化 管 理 技 术 刚 度 等 ), 精 密 机 械 制 造, 数 控 加 工 技 术, 粉 霜 推 荐 传 统 补 工 水 具 什 么 淡 高 斑 速 祛 钢 斑 刀 最 具 约 好 ) 占 化 全 妆 可 部 水 转 刀 防 位 具 晒 刀 费 眼 具 用 霜 的 哪 合 种 65%, 金 好 刀 具 切 及 除 超 的 硬 切 刀 屑 具 仅 占 全 总 部 切 刀 屑 具 量 费 的 用 28% 的 好 34%, 不 好 切 隔 除 离 的 霜 切 晚 屑 霜 占 哪 总 个 切 好 屑 排 量 名 的 按 68% 摩 刀 传 具 统 制 工 造 具 用 关 专 键 机 和 设 一 备 : 刀 片 现 代 切 削 刀 具 ( 数 控 般 刀 具 机 械 ) CNC 加 工 设 机 备 为 为 主 主 ;: 刚 工 性 具 生 磨 产 刀 深 具 度 使 加 用 工 机 数 床 控 磨 : 床 ; 柔 性 生 产 床 及 加 工 中 心, 数 控 车 床, 合 金 型 材 和 刀 片 压 制 烧 结 专 用 设 备, 一 般 的 金 属 切 削 ) 机 床 数 : 控 车 床, 铣 数 床 控 铣 床 刨 床, 加 工 镗 中 床 心 等 传 资 统 金 工 投 具 入 和 追 企 业 求 低 规 成 模 本 :, 大 规 模 生 产, 资 金 总 量 投 入 不 限, 属, 劳 流 动 水 密 线 集 专 型 机, 柔 性 生 产 线 集 型 现 销 代 售 切 与 削 市 刀 场 具 :( 数 控 刀 具 ) 追 求 差 异 化, 多 品 种 小 批 量, 资 金 投 入 数 千 万 元 以 上, 属 知 识 技 术 人 才 资 金 密
价 格 传 现 竞 统 代 争 工 切 具 削 刀 具 市 ( 场 数 层 控 面 刀 涉 具 及 ) 所 有 与 机 数 械 控 加 机 工 床 业 配 和 套 维, 修 与 业 被 ; 加 商 工 店 产 仓 品 储 的 式 数, 分 控 销 加 商 工 为 工 主 艺, 相 市 结 场 合 成 采 熟 购, 刀 买 具 来, 即 技 用 术 ; 配 主 套 要 销 竞 售 争, 方 商 式 店 : 式 提 市 升 人 场 效 力 率 网 络 资 源, 分 : 销 商, 甚 至 有 专 业 的 为 企 业 配 套 的 刀 具 管 理 公 司 ; 主 要 竞 争 方 式 : 综 合 性 价 比 及 技 术 服 务, 降 低 制 造 成 本, 要 求 传 现 高 统 代 工 切 具 削 刀 具 产 ( 业 数 工 控 人 刀 占 具 多 ) 数, 技 单 术 一 开 技 发 术, 营 专 销 机 制 技 作 术, 服 整 务 体 素 数 质 控 要 技 求 术 不 工 高 人 财 务 管 理 等 占 绝 大 多 数, 人 才 综 合 素 质