切削加工和刀具技术的现状与发展

合集下载

中国刀具行业现状及趋势分析

中国刀具行业现状及趋势分析

中国刀具行业现状及趋势分析一、刀具行业产业链分析刀具是机械制造中用于切削加工的工具,又称切削工具。

金属切削刀具材料主要包括硬质合金、高速钢、陶瓷和超硬材料(包括人造金刚石、立方氮化硼等)。

硬质合金刀具是全球市场目前的主流刀具。

与高速钢相比,硬质合金具有较高的硬度、耐磨性和红硬性;与陶瓷和超硬材料相比,硬质合金具有较高的韧性。

因此,硬质合金刀具是全球市场目前采用的主流刀具。

2019年,硬质合金刀具在全球刀具市场中占比63%,国内市场占比53%。

二、刀具行业驱动因素2020年年初受疫情影响导致PMI指数出现大幅度下降,但自2020年第二季度以来,我国PMI保持在50%以上水平,制造业景气度回暖,提高机床开工率。

从工业增加值数据来看,2020年下半年以来,工业增加值同比依然保持较好的增长。

随着产业结构的调整升级,我国机床数控化率稳步增长,机床数控化率从2013年的28.83%稳定上升至2020年的43.27%。

数控机床一方面造就更多高端刀具的消费,另一方面也会推动刀具整体价格的上升。

三、刀具行业发展现状2016-2020年全球刀具市场规模保持稳步增长的状态,2020年全球切削刀具消费金额达370亿美元,同比增长3.06%。

我国切削刀具市场消费情况与我国制造业发展水平和结构调整息息相关。

2016-2018年,随着“十三五”规划落地,制造业的转型升级推动了我国刀具行业快速发展,切削刀具年消费规模快速增至421亿元,达到历史最高水平。

而2019年受中美贸易摩擦加剧、汽车等下游行业下行的影响,我国刀具消费额下降至393亿元。

2020年以来,我国刀具市场增速恢复至10%以上,金额达到446亿元,同比上升13.49%。

四、刀具行业竞争情况目前,国际刀具行业竞争格局大致分为三个梯队。

第一梯队是欧美刀具企业,主导高端定制化刀具市场;第二梯队是日韩刀具企业,非定制化刀具认可度高;而第三梯队才是我国国内刀具企业,在非定制化市场逐步追赶日韩。

车削刀具的发展趋势

车削刀具的发展趋势

车削刀具的发展趋势车削刀具是目前工业生产中最为常用的切削工具之一,它在金属加工中有着广泛的应用。

随着制造和加工工艺的不断发展,车削刀具也在不断改进和完善。

下面我们将从以下几个方面来探讨车削刀具的发展趋势。

1. 材料的选择和改进车削刀具的材料选择对其性能和寿命有着重要影响。

目前常用的车削刀具材料有高速钢、硬质合金和陶瓷。

高速钢拥有良好的韧性和切削性能,但在高速切削时容易产生热势能,导致刀具磨损和断裂。

硬质合金相对高速钢具有更高的硬度和热稳定性,适合用于高速切削。

而陶瓷由于其优异的硬度和热稳定性,成为了一种潜在的车削刀具材料。

未来的趋势将是开发出更加高性能和寿命更长的刀具材料,以适应高效、高精度和高稳定性的加工要求。

2. 几何结构的优化刀具的几何结构对车削效率和精度有着重要影响。

传统的车削刀具通常采用平底切槽结构,但这种结构容易导致刀具磨损和切削力集中。

近年来,研究人员提出了各种新型的刀具几何结构,如刀尖直径修型切削刃、半径切削刃和曲面切削刃等。

这些新型刀具结构可降低切削力和热量积聚,提高切削效率和表面质量。

未来的发展趋势将是更加贴合工件形状的复杂刀具几何结构的研究和应用。

3. 表面改性技术通过表面改性技术,可以提高刀具材料的硬度、耐磨性和切削性能,从而延长刀具的使用寿命。

目前常用的表面改性技术包括涂层技术、离子注入技术和等离子体增强化学气相沉积技术等。

涂层技术主要是通过在刀具表面形成一层硬度高、耐磨性好的涂层,以增加刀具的耐磨性和切削性能。

离子注入技术则是通过注入氮、碳等元素到刀具表面,改善其硬度和耐磨性。

等离子体增强化学气相沉积技术则是一种利用等离子体沉积技术制备薄膜的方法,可获得较好的附着力和热稳定性。

未来的发展趋势将是进一步提高表面改性技术的效果和性能,以满足更高要求的切削工艺。

4. 自动化和智能化随着制造业的发展,对高效率、高精度和高稳定性的加工需求不断增加。

自动化和智能化技术的应用将成为未来车削刀具发展的重要方向。

2023年切削刀具行业市场分析现状

2023年切削刀具行业市场分析现状

2023年切削刀具行业市场分析现状切削刀具是机械加工中不可或缺的重要工具之一,广泛应用于各种机械加工和制造业行业。

根据调查研究,切削刀具行业市场目前呈上升趋势,预计未来几年内市场规模将不断扩大。

先从切削刀具的品种入手:切削刀具种类繁多,根据功能可分为钻头、铣刀、齿轮刀具等。

根据不同材料可分为超硬合金刀具、高速钢刀具、硬质合金刀具等。

市场上的品牌也较为丰富,比如国内外知名品牌有:美孚、Tungaloy、Sumitomo Electric、三菱重工、塔司特等。

目前,切削刀具行业的市场规模逐渐扩大,特别是在我国经济不断发展和国家鼓励基础制造业转型升级的政策背景下,该行业市场空间更加广阔。

据统计,2019年全球切削刀具市场规模已达到114亿美元,在谷歌搜索趋势中,搜索量也逐年上升。

在中国近年的经济状况下,也大力发展各种制造业,市场容量增大,切削刀具行业的市场潜力逐渐释放。

那么面临这样一个比较良好的市场机遇,企业们应该如何排兵布阵呢?首先,要规划好企业自身的定位和发展战略。

切削刀具行业属于高端装备制造行业,对研发能力和技术水平的要求也很高。

企业应该注重提升技术和研发能力,确保产品质量和技术水平处于行业领先地位。

此外,在市场营销上也要下功夫,找准客户标的、提高品牌影响力是企业做好市场开拓的关键。

此外,切削刀具行业的市场竞争也日益激烈。

目前,切削刀具的生产企业数量较多,由于产能过剩严重,很多企业降低了价格竞争来争夺市场份额。

想要在激烈的市场竞争中脱颖而出,企业需要在产品品质、生产效率、品牌维护和销售渠道等方面都要下功夫。

综上所述,切削刀具行业市场作为一个高度技术性行业,挑战和机遇共存。

企业要在技术研发、品质管理、市场拓展等方面加强自身能力;进一步增强核心竞争力,以面对激烈的市场竞争和日趋规范的市场需求,赢得更多客户的信赖和支持。

2022年我国刀具行业发展现状及趋势分析

2022年我国刀具行业发展现状及趋势分析

2022年我国刀具行业发展现状及趋势分析据了解:10月26-27日,“2022先进制造工艺与刀具技术研讨会”在清华高校顺当召开。

此次研讨会由上海高校先进工艺与刀具技术讨论所和清华高校精密仪器与机械学系联合主办,邀请国内外闻名高校、讨论所、机床刀具生产销售和使用企业的专家、学者400余人共聚北京,为中国机床刀具行业的健康稳定进展出谋划策。

现对2022年我国刀具行业进展现状及趋势进行分析。

产学研用共赢平台当前高速、高效、精密刀具的使用还不够广泛,严峻制约了我国经济的进展和向制造强国转变。

随着劳动力成本的急剧上升以及原材料的持续涨价,将来5——10年内,中国高速、高效、精密刀具具有巨大的进展空间,有必要对先进制造工艺与刀具技术进行长期深化的探讨,以提高中国制造业的生产效率、产品精度和附加值。

在本次研讨会上,来自行业协会、高等院校和企业的20余位演讲嘉宾代表产、学、研、用各领域先后做了精彩的演讲。

清华高校材料学院及机械工程学院柳百成教授在会议中指出:“先进制造技术是制造业及战略性新兴产业的技术基础,对进展经济和国家平安至关重要。

因此,要非常重视进展资源节省、环境友好的先进制造技术。

为此,必需加大讨论与开发的投入,加强企业与高校、院所的协同创新。

”与传统的学术研讨会不同,此次研讨会非常注意理论讨论与实施实效性相结合。

来自北京航天航空高校的陈五一教授介绍了镍基合金切削加工技术,天津高校的林彬教授介绍了轴向超声振动帮助磨削机理讨论,北京航天航空高校的张德远教授介绍了有用化振动切削工具技术,西北工大高校的张定华教授介绍了航空难加工材料切削加工及其表面完整性试验讨论,装甲兵工程学院的田欣利教授介绍了工程陶瓷高效低成本加工技术的讨论进展,中国矿业高校的邓福铭教授介绍了我国超硬刀具的进展历程、问题及展望,北京交通高校的张勤俭教授介绍了聚晶金刚石精密加工技术进展现状,华南理工高校的全燕鸣教授介绍了热管刀具与无钴硬质合金切削性能讨论。

刀具国内发展现状及未来趋势分析

刀具国内发展现状及未来趋势分析

刀具国内发展现状及未来趋势分析刀具作为工业生产中必不可少的工具,对于制造业的发展起着重要作用。

本文将分析刀具国内发展现状以及未来的趋势。

一、刀具国内发展现状刀具是加工过程中用来切削、钻孔、磨削等的工具。

随着制造业的发展,刀具也在不断创新和提高。

目前,国内刀具市场呈现以下几个发展现状:1. 技术水平不断提高:国内刀具制造技术水平逐渐提高,一些技术先进的刀具企业通过引进外国先进技术、自主研发等方式,不断提高刀具的硬度、寿命和加工精度,满足不同行业的需求。

2. 市场需求不断增长:随着国内制造业的发展,刀具市场需求也不断增长。

汽车、航空、能源、电子等行业对高效、精密的刀具有着更高的要求,推动了刀具市场的增长。

3. 刀具品牌竞争激烈:国内刀具市场竞争激烈,各个品牌努力提高产品质量和服务水平,争夺市场份额。

一些知名刀具品牌在国内市场具有较高的认知度和市场占有率。

4. 刀具应用领域广泛:刀具不仅仅应用于制造业,还涉及农业、医疗、建筑等领域。

随着刀具技术的进步,其应用领域也在不断扩大,为各个行业的发展提供了必要的工具支持。

二、刀具国内发展的未来趋势刀具作为制造业的核心工具之一,其未来发展的趋势有以下几个方面:1. 高速、高效、高精度的要求:随着制造业对产品质量要求的提高,刀具市场将趋向于发展高速、高效、高精度的产品。

新材料的使用、刀具的设计和制造技术的进步,将进一步推动刀具的发展和应用。

2. 自动化生产的需求:随着制造业的智能化和自动化发展,刀具也需要适应自动化生产的需求。

自动化生产线对刀具的稳定性、耐用性和互换性要求更高,刀具制造商需要加强与自动化设备制造商的合作,研发适应自动化生产流程的刀具产品。

3. 个性化定制的市场需求:随着大规模定制的发展,刀具市场将趋向于个性化定制。

不同行业、不同企业对刀具的需求有所不同,刀具制造商需要根据客户需求,提供定制化的产品和解决方案。

4. 网络销售模式的普及:随着互联网的普及,电商对于传统行业的影响日益加深。

超高速切削的发展现状

超高速切削的发展现状

超高速切削的发展现状超高速切削是一种先进的切削加工技术,采用高速转速和小切削深度进行切削,能够有效提高切削效率和加工精度。

本文将对超高速切削的发展现状进行详细介绍。

超高速切削技术的发展可以追溯到20世纪60年代,当时由于切削过程容易产生几何形状的误差和表面质量问题,因此一直未能得到广泛应用。

随着计算机数控技术和精密制造技术的快速发展,超高速切削技术在上世纪80年代出现了突破性的进展。

发展初期,超高速切削主要用于加工金属材料,如铝合金、镁合金等,通过提高切削速度和减小切削深度,大大提高了切削效率和表面质量。

随着材料科学和刀具制造技术的进步,超高速切削技术逐渐应用到切削硬度较高的材料,如钢、铁等。

近年来,随着新材料和复杂工件的出现,超高速切削技术迎来了新的发展机遇。

首先是新材料的应用,如高性能陶瓷、纳米材料等,这些材料具有高硬度和高韧性,传统切削技术难以满足对其加工精度和表面质量的要求,而超高速切削技术能够有效解决这一问题。

其次是复杂工件的加工,如汽车发动机缸体、飞机发动机叶片等,这些工件形状复杂,表面精度要求高,传统加工方法效率低、成本高,而超高速切削技术具有快速、高效的优势。

随着超高速切削技术的不断发展,相关设备和工具也在不断更新迭代。

首先是刀具材料的优化,采用纳米材料、复合材料等先进材料制造刀具,能够提高切削效率和切削质量。

其次是机床的改进,采用高刚性、高速度的数控机床,能够满足高速切削的要求。

同时,先进的控制系统和传感器技术的应用,能够实时监测切削过程中的温度、压力等参数,保证整个加工过程的稳定性和安全性。

超高速切削技术的发展带来了巨大的经济效益和社会效益。

首先是加工效率的提高,相比传统切削技术,超高速切削能够大幅度提高切削速度和加工效率,节约了生产时间和成本。

其次是加工精度和表面质量的提升,超高速切削能够实现微米级的精度和纳米级的表面粗糙度,满足了高精度工件的需求。

此外,超高速切削技术还可以减少切削力和切削温度,降低刀具磨损和能量消耗,从而延长刀具寿命,减少了对自然资源的消耗,对环境保护具有积极意义。

切削刀具的发展现状与趋势及对策

切削刀具的发展现状与趋势及对策

现代科 技水平 的提高 ,设 备更新换 代速度也越 来越 快 , 1 0~1 5年换 一代 , 在这样短期 内赚 回设备投资并创造 出利润 ,
就要投资研究和改进刀具 , 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 但却直 接 影 响 占制造 成本 里 边 2 % 的机床 费 用 和 3 % ̄A3 费用 。 0 8 2 还有一种算法 : 机床与刀具投入 比为 9: 到 7: 。只要 1 3
削技术 。 为提高我 国的装备制造业水平 , 实现切削加工 的高速 化, 必须研究及开发与高速切削相适应 的刀具材料 、 刀具结 构
及 刀具监控技术 。 唯有如此 , 才能让高速切削加工技术 在企业
中得 到 成 功 应 用 。
1 刀具在 切 削加 工 中的重 要性
在机械加工 中, 金属切削机床和刀具 , 为切削加工 的基 作
刀具投资到位 ,切 削速度 和进 给速 度每提高 1 2 5% O%, 可
降低制造成本 1 ~1 0% 5%田 。
础工艺装备 , 刀具被称为机床 的“ 牙齿 ” 孪生兄 弟” 无论是 和“ , 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 。刀具的性能和品质 , , 直
高效加工 工艺 ( P 和高生产率 加工工 艺 ( s , H M) H M) 反映 出高 速切削技术 的巨大发展潜力 。
高速切削包括高速软切削、 高速硬 切削 、 高速干切削、 大进 给量切削等 , 其作为一种新的切削工艺 , 显示出独特的优越性: 首先 , 是切削效率成倍提高 ; 其次 , 高速切削有利 于提高产 品 品质 、 是 降低 制造成本 、 缩短交货周期 ; 此外 , 高速 切削技术 的基础上 , 发了干切 削( 在 开 准干切 削、 微量 润滑切削 )硬切削 ( 、 以车代磨 、 以铣代磨 ) 等新工艺 , 不仅提高 了加工效率 ,改变 了传统意 义上 不同切削工艺之间 的界限 , 而且开创 了切削加工“ 绿色制造” 的新 时代 。 与此同时 , 根据不 同的加 工要求 , 出现了高进给速度的 还

中国刀具与切削加工技术的发展现状与趋势

中国刀具与切削加工技术的发展现状与趋势

中国⼑具与切削加⼯技术的发展现状与趋势⾦属切削⼑具市场的发展现状与趋势随着机床⼯业的飞速发展, 难加⼯材料⽇益增多。

多功能复合⼑具、智能⼑具、⾼速⾼效⼑具逐渐成为现代制造技术的关键装备。

⼑具材料与⼑具结构⽅⾯也有了新的发展。

从⼯艺、性能、结构等⽅⾯对⼑具与切削加⼯技术的发展现状进⾏分析, 并对发展趋势进⾏展望。

1 ⼑具与切削加⼯技术的发展现状1.1 开创了⾼速切削等新⼯艺, 全⾯提⾼了加⼯效率。

⾼速切削作为⼀种新的切削⼯艺显⽰出独特的优越性。

⾸先, 切削效率有显著的提⾼, 加⼯铝合⾦缸盖的PCD ⾯铣⼑, 铣削速度已达402lm/rain, 进给速度5670mm/min; 精加⼯灰铸铁缸体的CBN ⾯铣⼑, 铣削速度已达2000m/min, ⽐传统的硬质合⾦⾯铣⼑提⾼了10 倍。

其次, ⾼速切削还有利于提⾼产品质量、降低制造成本、缩短交货周期。

此外, 在⾼速切削技术的基础上, 开发了⼲切削(准⼲切削、微量润滑切削)、硬切削(以车代磨、以铣代磨) 等新⼯艺, 不仅提⾼了加⼯效率, 改变了传统不同切削加⼯的界限, ⽽且开创了切削加⼯“绿⾊制造”的新时代。

硬切削技术已成为汽车齿轮内孔精加⼯、淬硬模具加⼯实⽤的⾼效新⼯艺。

1.2 以硬质合⾦材料为主的各种⼑具材料性能使硬质合⾦的性能不断改进, 应⽤⾯扩⼤, 成为切削加⼯主要的⼑具材料, 对推动切削效率的提⾼起到了重要作⽤。

⾸先是细颗粒、超细颗粒硬质合⾦材料的开发, 显著地提⾼了硬质合⾦材料的强度和韧性, ⽤它制造的整体硬合⾦⼑具, 尤其是通⽤的量⼤⾯⼴的中⼩规格的钻头、⽴铣⼑、丝锥等⼑具, ⽤来代替传统的⾼速钢⼑具, 使切削速度和加⼯效率提⾼了数倍, 把量⼤⾯⼴的通⽤⼑具带⼊了⾼速切削的范围, 为切削加⼯全⾯进⼊⾼速切削阶段打下了半壁江⼭。

整体硬质合⾦还在⼀些复杂成形⼑具中得到应⽤。

其次, 硬质合⾦加压烧结等新⼯艺的开发和使⽤,提⾼了硬质合⾦的内在质量; 以及针对不同加⼯的需求开发专⽤牌号的做法, ⼜进⼀步提⾼了硬质合⾦的使⽤性能, 在作为化学涂层硬质合⾦⼑⽚牌号的基体材料时, 开发了具有良好抗塑性变形能⼒和韧性表层的梯度硬质合⾦, 提⾼了涂层硬质合⾦⼑⽚的切削性能和应⽤范围。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

切削加工和刀具技术的现状与发展摘要:高速加工是以较快生产节拍进行加工,提高切削和进刀速度是高速加工技术的重要环节。

高速加工技术的发展涉及到零科毛坯、刀具、机床、自动控制与检测等多种技术的综合优化,需要变革传统的机加工工艺路线。

我国引进的轿车零部件数控自动生产线上已广泛应用高速加工技术,其主要目的是在确保产品质量的前提下,尽量缩短零件的机加工工艺路线,加快生产节拍(轿车发动机生产节拍已缩短为30秒),满足轿车高质量、高速率、低成本、大批量、杜会化生产的技术要求。

高速加工技术必将带动零件毛坯制造、刀具(工具)、数控机床、自动控制、在线检侧、材料等技术的发展与进步。

随着我国制造业加快融人全球化生产制造体系,预计高速加工技术将在信息化、柔性化机械加工领域得到进一步发展和推广应用。

1、引言对于机械零件而言,高速加工即是以较快的生产节拍进行加工。

一个生产节拍:零件送进--定位夹紧--刀具快进--刀具工进(在线检测)--刀具快退--工具松开、卸下--质量检测等七个基本生产环节。

而高速切削是指刀具切削刃相对与零件表面的切削运动(或移动)速度超过普通切削5~10倍,主要体现在刀具快进、工进及快退三个环节上,是高速加工系统技术中的一个子系统;对于整条生产自动线而言,高速加工技术表征是以较简捷的工艺流程、较短、较快的生产节拍的生产线进行生产加工。

这就要突破机械加工传统观念,在确保产品质量的前提下,改革原有加工工艺(方式):或采用一工位多工序、一刀多刃,或以车、铰、铣削替代磨削,或以拉削、搓、挤、滚压加工工艺(方式)替代滚、插、铣削加工…等工艺(方式),尽可能地缩短整条生产线的工艺流程;对于某一产品而言,高速加工技术也意味着企业要以较短的生产周期,完成研发产品的各类信息采集与处理、设计开发、加工制造、市场营销及反馈信息。

这与敏捷制造工程技术理念有相同之处。

2、现代切削技术的发展20世纪90年代以来,激烈的市场竞争推动以机械制造技术为先导的先进制造技术以前所未有的速度和广度向前发展。

高生产率和高质量是先进制造技术追求的两大目标。

高速切削、精密和超精密切削是当前切削技术的重要发展方向,已成为切削加工的主流技术。

高速切削技术高速切削的主要内容包括高速软切削、高速硬切削、高速干切削、大进给切削等。

高速切削是一个相对概念,对其切削速度范围的界定目前国内外专家尚未达成共识。

通常认为高速加工时的切削速度比常规切削速度高5~10倍以上。

中国工程院院士艾兴教授在所作“高速切削刀具材料的发展及其合理应用”主题报告中指出,在高速切削时,随着切削速度的提高,切削力减小,切削温度的增加渐趋缓慢,生产效率和加工质量提高,从而可降低制造成本,缩短产品开发周期。

高速切削大致可使切削力减小15%~30%,表面质量提高1~2级,切削速度和进给速度提高15%~20%,制造成本降低10%~15%。

高速切削现已广泛应用于航空、航天、汽车、摩托车、模具、机床等工业中对钢、铸铁、有色金属及其合金、高温耐热合金、碳纤维增强塑料等复合材料的加工中,其中以铝合金和铸铁的高速加工最为普遍。

目前高速加工各种材料的切削速度:普通钢和铸铁为500~2000m/min(钻、铰削100~400m/min,攻丝100m/min,滚齿300~600m/min),淬硬钢(35~65HRC)为100~400m/min,结构铝合金为3000~4000m/min,高硅铝合金为500~1500m/min,镍基、钴基、铁基和钛合金等超级合金为90~500m/min。

高速加工追求的切削速度目标为:铣削加工:铝及其合金为10000m/min,铸铁为5000m/min,普通钢为2500m/min;钻削加工(机床主轴转速):铝及其合金为30000r/min,铸铁为20000r/min,普通钢为10000r/min。

大进给目标:进给速度Vf=20~50m/min,每齿进给量fz=1.0~1.5mm/z。

高速切削技术不只是切削速度的提高,它的发展主要取决于刀具技术(包括刀具材料、涂层刀具结构、刀柄和装夹系统、刃磨和动平衡、检测和监控系统等)和高速机床技术(包括电主轴、直线电机进给系统、数控与伺服系统、轴承及润滑、刀库等)的进步,而正确选用刀具与机床经常起着决定性作用。

德国Darmstadt工业大学H.Schulz教授在“高速切削机床”一文中详尽介绍了选用高速机床时应注意的问题,给与会代表很大启发。

随着环境保护法律法规的严格实施,作为绿色制造工艺的干切削日益受到人们的高度重视。

据国外企业统计,在集中冷却加工系统中,切削液占加工总成本的14%~16%,刀具成本仅占2%~4%。

据测算,如果20%的切削加工采用干式加工,制造总成本可降低1.6%。

因此,干切削是未来切削加工的发展方向。

目前倡导的干切削并不是简单地去掉原有工艺中的切削液,也不是消极地通过降低切削参数来保证刀具使用寿命,而需要采用耐热性更好的新型刀具材料及涂层,设计合理的刀具结构与几何参数,选择最佳切削速度,形成新的工艺条件。

干切削是实现清洁高效加工的新工艺,是制造技术向高速切削发展总趋势的组成部分,也是随着人类社会进步和生产力发展而出现的新型切削方式,它的推广应用推动着刀具材料、涂层技术、机床结构、加工条件和刀具结构技术的不断发展。

目前,干切削技术在车削、镗削和铣削上的应用日益广泛,在钻削、拉削和滚齿方面也有重大突破。

上海大众汽车有限公司、上海交通大学、哈尔滨理工大学、哈尔滨工业大学等单位在“干切削及其应用”等有关论文中详细介绍了干切削的机理和实施该工艺的途径,以及采用激光辅助加工干切削、使用最少量润滑液(MQL)的准干切削(Near Dry Cutting)、用压缩空气冷风切削以及采用氮气进行干切削等加工方法。

精密和超精密切削发展尖端技术、国防工业和微电子工业都离不开通过精密和超精密加工制造的精密零件和产品。

通常将加工精度在0.1~1μm,加工表面粗糙度在Ra0.02~0.1μm的加工称为精密加工;而将加工精度高于0.1μm,加工表面粗糙度小于Ra0.01μm的加工称为超精密加工。

超精密加工可达到纳米(nm)级水平。

该领域主要包含三个分支:①精密和超精密切削加工;②精密和超精密磨削加工;③精密电子束和离子束等特种加工。

用金刚石刀具实施超精密切削已由过去只能加工铜、铝及其合金等有色金属,扩展到加工塑料、陶瓷和复合材料。

为了切除极薄切屑,要求金刚石刀具切削刃的刃口半径p极小,经精密研磨的单晶天然金刚石刀具的刃口半径p<0.05~0.1μm,研磨质量高的甚至可达几个nm,可实现纳米级切削。

超精密切削技术是一项系统工程,其实施不仅需要超精密机床设备和刀具,还要求超稳定的工作环境、超精密测量、用计算机技术进行实时检测和误差补偿、以及掌握熟练的操作技能等。

河北工业大学提出了“基于流体力学的超精密切削机理分析模型”,考虑了刀具几何形状(包括刀刃的刃口半径)及后刀面处工件弹性恢复的影响,研究了切削力的传递机理。

北京天地东方超硬材料公司在“超精密金刚石刀具研磨技术的研究”论文中探讨了金刚石的晶体定向和晶面选择,并对影响研磨效率和研磨质量的几个主要工艺因素进行了试验研究。

香港理工大学介绍了利用超精密测量技术及在加工中进行误差补偿而获得的具有亚微米级形状精度及纳米级表面粗糙度的非球面光学产品。

该校拥有亚洲地区最先进的超精密加工中心,可为香港及大陆地区的精密模具制造商、光学产品制造商及计算机制造商提供加工服务及技术支持。

黑色金属和钛合金材料的超精密切削难度较大,但近年来该技术也有较大进展。

3、刀具材料的发展刀具材料的开发与应用是本次会议的重点议题。

近十年来,随着高强度钢、高温合金、喷涂材料等难加工金属材料以及非金属材料与复合材料的应用日趋增多,现代刀具已不再局限于目前广泛使用的高速钢刀具和硬质合金刀具,陶瓷刀具、金刚石与立方氮化硼等超硬材料刀具、涂层刀具、复合材料刀具已成为今后的发展趋势,新型刀具材料的应用预示着切削效率将提高到一个新水平。

虽然目前可供使用的刀具材料品种较多,但由于高速钢(HSS)在强度、韧性、热硬性、工艺性等方面具有优良的综合性能,因此在切削某些难加工材料以及在复杂刀具(尤其是切齿刀具、拉刀和立铣刀等)制造中仍占有较大比重。

由于HSS中的主要元素钨、钴等资源紧缺,所以HSS的发展方向为:①发展各种少钨的通用型高速钢;②扩大使用各种无钴、少钴的高性能高速钢,如W6Mo5Cr4V2Al(501)、W12Mo3Cr4VCo3N(Co3N)等钢种;③推广使用粉末冶金高速钢(PM HSS)和涂层高速钢。

例如,用ERASTEEL公司生产的ASP2030 PM HSS钢加TiN涂层制造的插齿刀插削12Cr2Ni钢制齿轮时,刀具寿命比普通熔炼高速钢W6Mo5Cr4V2(M2)提高3~4倍。

高速钢是铁磁性材料,具有较高的剩磁感应和较大的矫顽磁力,而正常的切削温度不超过650℃,因此高速钢刀具可进行磁化切削。

浙江大学提交的“磁化切削研究”论文中,详细介绍了磁化原理与方法,分析比较了磁化切削与普通切削在切削力、切削功率、切削热、加工精度等方面的差别。

结果表明,磁化切削可显著改善高速钢的切削性能,延长刀具使用寿命,提高加工质量。

硬质合金刀具材料的发展主要体现在两个方面:①细晶粒(1~0.5μm)和超细晶粒(<0.5μm)硬质合金材料及整体硬质合金刀具的开发,使硬质合金的抗弯强度大大提高,可替代高速钢用于制造小规格钻头、立铣刀、丝锥等量大面广的通用刀具,其切削速度和刀具寿命远超过高速钢。

整体硬质合金刀具的使用可使原来采用高速钢刀具的大部分应用领域的切削效率显著提高。

过去细晶粒多应用于K类(WC+Co)硬质合金,近年来P类(WC+TiC+Co)和M类(WC+TiC+TaC或NbC+Co)硬质合金也向晶粒细化方向发展。

为提高硬质合金的韧性,通常采取增加Co含量的方法,由此引起的硬度降低现在可通过细化晶粒得到补偿,并可使硬质合金的抗弯强度提高到4.3GPa,已达到并超过了普通HSS钢的抗弯强度,从而改变了过去普遍认为P类硬质合金适于切削钢,而K类硬质合金只适于加工铸铁和铝等有色金属的刀具选材格局。

细晶粒硬质合金的另一优点是刀具刃口锋利,尤其适于高速切削粘而韧的材料。

②涂层技术的发展从过去只能涂覆单一的TiC、TiN涂层,已进入开发厚膜、复合和多元涂层的新阶段。

新开发的TiCN、TiAlN多元、超薄、超多层涂层与TiC、TiN、Al2O3等涂层的复合,加上新型抗塑性变形基体的应用,在改善涂层韧性、涂层与基体结合强度、涂层耐磨性方面已有重大进展,全面提高了硬质合金刀具材料的切削性能。

目前,在硬质合金可转位刀片表面涂覆金刚石的技术已获得突破,从而使硬质合金刀具不仅在加工黑色金属领域而且在加工有色金属领域的切削效率全面提高。

相关文档
最新文档