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      1. 2020年8月10日 星期三 11:32

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        從第13屆國際模具展看切削刀具的發展趨勢

        來源: 發布時間:2011-11-14

        第13屆中國國際模具展覽會于2010年5月11日至15日在上海新國際博覽中心舉行,吸引了來自國內外的50余家切削刀具制造商參展,琳瑯滿目的刀具展品,不僅向我國模具制造業用戶展示了最新開發的模具加工用刀具產品,而且還反映出當前切削技術和刀具發展的新趨勢。 大切深、大進給的高效銑刀 銑刀是模具加工的主要刀具,其加工量約占模具切削加工總量的80%-90%,從而成為模具加工刀具的開發重點。在本屆展會上,很多刀具企業都展出了用于模具加工的成套銑削刀具,并將加工后的模具與刀具放在一起同時展示,吸引了眾多參觀者。例如,山特維克可樂滿展出了CoroMill系列銑刀“家族”的眾多成員,其中不少是用于模具加工的銑刀。 由于銑刀是切削加工中金屬切除量最大的刀具,因此,提高銑削加工效率已成為銑刀創新的方向之一。山特維克可樂滿參展的CoroMill 345是一把帶修光刃刀片的45°主偏角面銑刀,與帶平行刃刀片的標準面銑刀相比,可使工作臺進給速度提高3倍,并獲得更好的表面光潔度。傳統的配備修光刃刀片的銑刀通常都是精銑刀,切深量較小,而CoroMill 345銑刀的最大切深可達6mm。在本屆展會上,特固克公司也介紹了一款類似的銑刀??梢灶A言,它們展出的新產品樹立了大切深、大進給銑刀的新標桿,將會引起行業的共鳴和跟進,對于提高量大面廣的平面銑削的質量和效率具有重大意義。 銑刀新結構的推廣 在本屆展會上,可以看到,近年來開發的一些銑刀新結構已應用于更多銑刀產品上,一些刀具制造商成系列地推出了采用新結構的銑刀產品。例如,可斜坡走刀的銑刀,最早是為加工模具型腔或內封閉槽而開發的,它具有銑平面、銑型腔、銑孔等多種功能,非常適合模具加工工序集中的特點,可以減少換刀時間。在這次展會上,可斜坡走刀的銑刀結構特征已被應用于平面銑刀、立銑刀、方肩銑刀、圓弧角銑刀等不同的銑刀品種上,使大多數銑刀品種具有了多功能的優點,不僅為模具加工,而且為范圍廣泛的常規銑削加工帶來更大的效益。 類似情況還出現在小切深、大進給銑刀上,株洲鉆石切削刀具有限公司、Tungaloy公司等都開發了這種銑刀的系列產品,以充分利用其大進給的優點,提高銑削效率。Tungaloy公司甚至還將這一概念應用于車削刀具,推出了Turning X超大進給車刀,可使加工效率提高8倍。株洲鉆石切削刀具有限公司還展出了新開發的FMD03、FMD04、FMP03系列立裝刀片重力切削面銑刀,所配的LNKT系列刀片有正的刃傾角和前角,在加工中切削輕快,機床功率消耗少,切深可達17mm,加工效率很高。 提高刀具的經濟性 為了幫助刀具用戶克服金融危機帶來的困難,從刀具的結構設計入手,提高刀具的經濟性成為當前銑刀新產品開發的特點之一。一種普遍采用的做法是,將可轉位刀片設計為雙面可用,使切削刃增加一倍。同時,還可以通過增加多邊形刀片的邊數來提高其經濟性。在本次展會上,配備六邊形、七邊形或八邊形雙面刀片的面銑刀已成為各參展公司宣傳產品經濟性的一個賣點,如Dijet公司配備七邊形刀片的面銑刀,以及三菱公司配備八邊形CBN刀片的面銑刀。此外,VARGUS公司推出的螺紋刀片把通常的3個刀尖增加到6個,而且是雙面刀片,使刀片成本降低了一倍以上。 各公司展出的模塊式可換頭立銑刀不僅可縮短換刀時間,而且可以減少刀桿數量,降低刀具成本。日研公司展出的一種減振刀具接桿采用特殊合金制造,以替代常用的硬質合金材料,降低了刀具接桿的成本。 快速發展的整體硬質合金銑刀 整體硬質合金立銑刀也是模具加工的主流刀具。從本屆展會中,可以看出其主要發展趨勢為: (1)開發各種消振銑刀 在本屆展會上,日立公司推出的EPOCH MIRUS系列高效模具銑刀通過優化設計新的苞米齒形,以及采用相鄰刀刃刀齒不等距錯位的結構,降低了切削力和振動,提高了加工效率。 (2)開發加工淬硬模具鋼的銑刀 此類銑刀可加工的材料硬度范圍從HRC45-HRC67,甚至可高達HRC70。例如,優能公司參展的涂層硬質合金立銑刀(采用HARDMAX涂層)適合硬度HRC45-HRC65模具鋼的高速加工。 (3)開發加工難加工材料的銑刀 隨著航空航天工業和能源設備制造業的發展,超級合金(包括高溫合金、鈦合金等)的用量迅速增加,對加工效率和刀具壽命提出了更高要求,也推動了刀具供應商的新產品研發工作。例如,三菱公司推出的CoolStar系列整體硬質合金立銑刀,特殊設計的排屑槽形狀改善了排屑效果,并在每條排屑槽內設置了多個內冷卻孔,提高了冷卻效果,加上采用了耐磨性好的高韌性基體材料,可實現對超級合金材料的高效加工,并延長了刀具壽命。OSG公司展出了為航空工業加工復合材料而研發的立銑刀,該銑刀具有特殊的槽形,在加工多層復合材料板材時,可避免產生分層和形成毛剌。 (4)開發加工石墨和鋁合金的銑刀 此類刀具采用了金剛石或類金剛石涂層,可為高效加工石墨電極及鋁合金提供有力的技術支持。例如,OSK公司展出的鋁合金粗加工銑刀的前刀面帶有斜向分屑槽,可使切削更輕快,并防止切屑粘結,使刀具壽命更長。 刀具應用指南作用大 值得一提的是,在本屆展會上,山特維克可樂滿公司向參觀者散發了兩本“銑削應用指南”小冊子,內容包括銑刀的選擇、銑削參數的設定、正確的走刀路徑和實施方案等。隨著數控機床的應用日益普及,傳統的銑削加工方法已不能滿足數控銑削的要求,極大地制約了數控機床性能的充分發揮。這種全面、系統介紹現代銑削新技術和實際應用知識的小冊子對于促進現代銑削加工技術的進步和普及應用,提高銑削加工的技術效益和社會經濟效益具有重要價值,一定會產生深遠的影響。在展會上同時展出的技術指南手冊包括車削、銑削、鉆削、鏜削和刀柄等內容,全面介紹了現代刀具的應用新技術。這些技術資料對于廣大刀具用戶的價值遠遠超過一件新的刀具展品,成為了本屆展會的一個亮點,應引起刀具用戶的關注。 層出不窮的刀片材質新牌號 當前,刀片材質牌號開發的特點是根據刀片的加工對象和應用范圍,有針對性地集成刀片基體、涂層和幾何形狀的優勢,開發出專用型或通用型的刀片牌號。這兩種類型的牌號都可以在本次展會上看到。山特維克可樂滿在展會上介紹了兩種加工鈦合金的銑削牌號S30T和S40T。鈦合金屬于難加工材料,針對加工鈦合金而開發的這兩種牌號,使用時可獲得更高的加工效率和更長的刀具壽命。該公司還推出了螺紋刀片新牌號GC 1135,該刀片為細晶粒硬質合金基體加PVD TiAlN涂層,具有鋒利的槽形,尤其適合不銹鋼和耐熱合金的螺紋加工。 株洲鉆石切削刀具股份有限公司推出的加工鋼管用YBM253(M20-M30)CVD涂層新牌號,采用了高韌性的梯度硬質合金基體和超細氧化鋁涂層,表面經拋光處理,使刀片具有良好的耐磨性和抗沖擊韌性。此外,該公司還開發了適用于鋼和不銹鋼粗銑加工的YBM351牌號、適用于鋼、不銹鋼、鑄鐵粗銑加工的通用牌號YBG302,以及為QC系列淺切槽刀開發的YBG205和YBG202牌號。 Tungaloy公司展出的PREMIUMTEC系列刀片牌號包括T5100、T9100、AH725和AH905,分別用于加工鑄鐵、鋼件、不銹鋼和高溫耐熱合金,前兩款采用CVD涂層,后兩款采用PVD涂層。特固克公司則專為整體硬質合金立銑刀開發了TT9020、TT9030、TT1040和TT6050多種刀片牌號,分別適用于不同的加工材料和切削條件,其中,TT6050牌號采用金剛石涂層,用于加工石墨。 CBN時代在招手? 在本屆展會上,不少公司都展出了CBN刀具系列產品,CBN超硬刀具表現出應用范圍進一步擴大的趨勢。OSG公司甚至聲稱,如今,切削刀具已經逐漸從硬質合金時代步入了CBN時代。該公司展出了CBN立銑刀系列,擴大了品種和規格,包括4種球頭立銑刀和3種平頭立銑刀。Tungaloy公司則開發了CBN車刀系列,通過調節CBN的含量、粒度和涂層處理,針對不同的使用條件開發了眾多牌號,其應用領域覆蓋了淬火鋼、普通鑄鐵和球墨鑄鐵、燒結金屬、鈦合金和噴鍍材料等加工場合。 CBN的擴大應用將給切削加工和制造業帶來深遠的影響,不僅可以提高加工效率,而且將推動硬切削、干切削、以車代磨、以銑代磨等新工藝的普及應有。HORN公司介紹了該公司開發的加工汽車等速萬向節內球道用CBN銑刀,用CBN硬銑工藝代替磨削工藝,每班可加工600-800件球籠,刀具壽命可達2-3個班,并顯著降低了加工成本。又如三菱公司的CBN八角形刀片面銑刀,用于鑄鐵的高速高效加工,刀具壽命長,經濟性好。 為了加工CBN、PCD和CVD厚膜PCD刀片,DMG機床公司開發了可加工此類超硬刀片的3D激光加工機床LASERTEC 40。該機床可對這些刀片進行三維槽型加工(圖8),從而提高超硬刀具的性能,促進超硬刀具材料的推廣應用。 涂層亮點也不少 在刀具涂層技術方面,與歷屆模具展相仿,展品中既有新的刀具涂層,也有用于模具的涂層。賽利涂層技術有限公司推出了二硼化鈦鈉米涂層Aluspeed,該涂層表面光滑、刃口鋒利,顯微硬度達HV4000,最高使用溫度為900℃,非常適合加工鋁、銅、鈦合金以及含硅量在10%以下的硅鋁合金。該公司還推出了超級氮化物涂層HSN2,可用于硬切削和干切削刀具,可加工硬度HRC50-70的鋼材。 歐瑞康巴爾查斯公司推出了BALINIT ALCRONA PRO涂層新牌號,這是該公司AlCrN涂層的升級版,其耐磨性、熱穩定性和紅硬性進一步提高,從而可以提高切削速度和進給量。該公司還推出了用于模具的低溫涂層BALINIT ARCTIC,這項涂層技術可在200℃低溫下涂覆TiN、CrN、TiAlN等涂層,從而提高模具的使用壽命,減少潤滑油消耗,降低生產成本。 星弧涂層科技有限公司推出的ta-C是一種無氫DLC(類金剛石碳)涂層,由于沒有使用傳統的碳氫氣體作為原料,而采用了石墨作為靶材,因此結構更穩定,涂層的硬度更高(HV 6000),摩擦系數更低(0.06),可用于加工石墨或有色金屬的刀具上,也可用于模具的涂覆。 除了上述專業涂層公司開發的新涂層以外,一些刀具公司也結合自己的刀具產品開發了新涂層,如日立公司開發的PN涂層,是在AlCr涂層中添加Si生成的,涂層與基體的結合強度更高,涂層的結晶更細更耐磨,表面更光潔。又如,三菱公司為銅電極加工系列銑刀開發的CrN涂層硬度高,結合力強,具有良好的耐磨性和潤滑性,可顯著提高刀具切削性能。 同步發展的刀具配套技術 本屆展會上還展示了刀柄與刀具裝夾等各種配套技術。如山特維克可樂滿展出的帶CAPTO接口的7∶24 BIG PLUS錐柄,可擴大CAPTO刀具(柄)的應用。該公司還展出了一種重載加工用的液壓夾頭,夾緊更可靠,提高了圓柱柄銑刀的切削能力。又如,日研公司展出的超級減振可換式銑刀刀柄,在刀具與刀柄的連接端面上配有消振的碟形彈簧,可使刀具壽命提高50%以上,并減少了機床傳動系統零件的磨損。NT公司展出了長度可調的剛性攻絲用絲錐刀柄,可方便地調節夾頭長度。 ZOLLER公司推出了既可測量刀具又可測量電極的調刀儀smile EDM,一機兩用的功能很適合模具生產企業(圖9)。無獨有偶,HAIMER公司推出的新型刀具動平衡儀TD2010 Automatic也可以一機兩用,既測量不平衡量,又具備去重功能,由平衡儀測得的去重量可由一個切削單元自動去除。 差距與希望 這次參展的株洲鉆石切削刀具股份有限公司全面展示了它們在刀具材料、涂層、槽型、結構上的開發實力,完備的刀具品種系列和面向行業、面向用戶的開發理念,顯示出世界先進工具企業的特征,給人留下了深刻印象。作為我國工具行業的領頭羊,其水平代表了我國工具技術當前的最高水平,其發展的勢頭讓人看到了未來我國工具工業的希望。參展的廈門金鷺特種合金有限公司展示了新開發的可轉位刀片,在其發展道路上邁出了重要的一步,正在崛起成為我國新的硬質合金刀具開發生產基地。新參展的中硬金屬切削(大連)有限公司,展出了新開發的硬質合金車刀片系列,可提供加工各種材料的牌號和槽型,顯示出一定的發展潛力。 但是,與參展的國外工具公司的水平相比,國內工具企業的綜合實力仍然存在較大差距,株洲鉆石也只能排在第二方陣的中間,而且僅此一家。面對“建設制造強國”的宏偉目標,我國的制造業,尤其是模具工業、汽車工業、航空航天工業、能源工業等對先進刀具有著十分迫切的需求。據中國模具工業協會秘書長武兵書在展前接受記者采訪時稱,我國模具制造業使用的進口刀具占到90%以上,用于五面加工、復雜運動的高精度刀具仍以海外產品為主。對比國內外的刀具展品,同樣反映出我國刀具與切削技術與國外先進水平尚有很大差距。除了創新能力弱以外,像株洲鉆石這樣能挑大梁的綜合性硬質合金刀具企業太少,同時也缺少有自己產品特色的專業化“小巨人”企業。制造業期待著我國工具工業的振興,盼望能有更多具有世界先進水平的綜合性、專業性工具企業開發出更多、更先進的刀具和切削技術。 (來源:《工具展望》作者:成都工具研究所 趙炳楨)
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