تكنولوجيا القطع المعدنية وحالة تطوير الأدوات

تكنولوجيا القطع المعدنية وحالة تطوير الأدوات

منذ منتصف القرن العشرين ، بسبب الإنجازات المثمرة للعلم والتكنولوجيا مثل الإلكترونيات الدقيقة وتكنولوجيا المعلومات وعلوم المواد ، وتسريع التقدم الهندسي ، تم تعزيز التطور السريع لتكنولوجيا التصنيع والتصنيع. بحلول نهاية القرن العشرين ، تم تحقيق نتائج ملحوظة. لقد قدم التقدم مساهمة كبيرة في تنمية الاقتصاد العالمي وتم الترحيب به كمحرك للاقتصاد العالمي.

بتلخيص هذا التاريخ ، ومراجعة تطور المجتمع البشري والاقتصاد والحضارة ، أصبح لدى الحكومات فهم جديد لأهمية التصنيع: حتى اليوم ، عندما عززت الصناعات عالية التقنية والصناعات الناشئة الاقتصاد بشكل كبير ، لا يزال التصنيع هو الاقتصاد الوطني. وأساس القوة الشاملة. أصبح الاهتمام بتطوير الصناعة التحويلية وتسريعها دولة قوية في العالم ، خاصةً دولة نامية مثل الصين ، والتي جلبت فرصًا نادرة وتحديات جديدة لتطوير التصنيع وتكنولوجيا التصنيع.

خلال هذه الفترة ، تطورت تقنية قطع المعادن ، وهي التقنية الأساسية لتكنولوجيا التصنيع ، بسرعة أيضًا ، ودخلت مرحلة جديدة من التطور تتميز بتطوير القطع عالي السرعة ، وتطوير عمليات القطع وطرق المعالجة الجديدة ، وتوفير تقنيات المعالجة الكاملة. يعتمد هذا على التقدم الشامل والابتكار في تكنولوجيا التصنيع ، بما في ذلك التقدم الشامل لأدوات ماكينات CNC ، وأنظمة التحكم ، ومواد الأدوات ، وتكنولوجيا الطلاء ، وهيكل الأداة والتقنيات الأخرى. عززت التأثيرات الشاملة التي أنتجتها الشركة التقدم الشامل لتقنية القطع. ارتق بالمستوى العام إلى مستوى جديد. الميزة الرئيسية والميزة التقنية لهذا الارتفاع هي سرعة القطع العالية (الجدول 1) ، مما يشير إلى عملية القطع في مرحلة جديدة من القطع عالي السرعة.

حتى الآن ، أصبح القطع عالي السرعة جزءًا مهمًا من تكنولوجيا التصنيع المتقدمة ورمزًا مهمًا ، وأصبح تقنية رئيسية في صناعة التصنيع وصناعة السيارات وصناعة الطيران وصناعة القوالب والقطاعات الصناعية الرئيسية الأخرى. في البلدان الصناعية ، أصبح القطع عالي السرعة تقنية عملية جديدة. أصبح التطوير والتطبيق النشط لتكنولوجيا القطع عالية السرعة مقياسًا مهمًا للمؤسسات لتحسين كفاءة المعالجة وجودة المنتج ، وتقليل تكاليف التصنيع ، وتقصير المهل الزمنية وتحسين القدرة التنافسية. فوائد فنية واقتصادية كبيرة. لذلك ، أصبح تسريع تطوير وتطبيق تكنولوجيا القطع المتقدمة المتمثلة في تقنية القطع عالية السرعة إجماعًا في مختلف مجالات التصنيع وتكنولوجيا التصنيع في مختلف البلدان.

تقنية القطع وحالة تطوير الأداة

أولاً ، لقد ابتكرت تقنيات جديدة مثل القطع عالي السرعة ، مما أدى إلى تحسين كفاءة المعالجة.

يقدم القطع عالي السرعة ميزة فريدة كعملية قطع جديدة. بادئ ذي بدء ، تم تحسين كفاءة القطع بشكل ملحوظ. إذا أخذنا المعالجة الآلية المكونة من خمس قطع لمحرك السيارة كمثال ، في السنوات العشر الماضية أو نحو ذلك ، فقد تم تحسين كفاءة الإنتاج بحوالي 1 إلى 2 مرة ، مثل قاطع الطحن السطحي PCD لمعالجة رؤوس أسطوانات سبائك الألومنيوم. وصلت سرعة الطحن إلى 4021m / min ومعدل التغذية 5670mm / min ، وهو مضاعف مقارنة بخط الإنتاج الذي تم إدخاله في الصين في أوائل التسعينيات. على سبيل المثال ، قاطع الطحن السطحي CBN لإنهاء أسطوانات الحديد الزهر الرمادي لديه سرعة طحن تصل إلى 2000 متر / دقيقة ، أفضل 10 مرات من قواطع طحن كربيد الوجه التقليدية. ثانيًا ، القطع عالي السرعة أيضًامفيد لتحسين جودة المنتج وتقليل تكاليف التصنيع وتقصير المهل الزمنية. بالإضافة إلى ذلك ، على أساس تقنية القطع عالية السرعة ، تم تطوير تقنيات جديدة مثل القطع الجاف (قطع شبه جاف ، قطع تشحيم دقيق) ، القطع الصعب (عن طريق طحن السيارة والطحن والطحن) ، والتي لا تحسن فقط كفاءة المعالجة ولكن أيضًا تغيير التقاليد. حدود عمليات القطع المختلفة ، وخلق حقبة جديدة من قطع التصنيع "التصنيع الأخضر". أصبحت تقنية القطع الصعبة عملية جديدة عالية الكفاءة لتشكيل الفتحة الداخلية لمعدات السيارات ومعالجة القالب المتصلب. يوضح الشكل 1 قالب معالجة 65HRC.

في الوقت نفسه ، ظهرت عمليات تصنيع عالية الكفاءة أو عمليات تصنيع عالية الإنتاجية (HPM ، HSM) مع معدلات تغذية عالية وفقًا لمتطلبات المعالجة المختلفة ، مما يعكس إمكانات التطوير الهائلة لتقنية القطع عالية السرعة.

ثانيًا ، تم تحسين أداء مواد الأدوات المختلفة بناءً على مواد كربيد الأسمنت بشكل شامل.

يتم تحسين أداء كربيد الأسمنت باستمرار ، ويتم توسيع سطح التطبيق ، والذي يصبح مادة الأداة الرئيسية للقطع ، والتي تلعب دورًا مهمًا في تعزيز تحسين كفاءة القطع. الأول هو تطوير مواد سبائك صلبة دقيقة الحبيبات فائقة الدقة ، مما يحسن بشكل كبير قوة وصلابة مواد الكربيد الأسمنتية. أدوات السبائك الصلبة الكلية مصنوعة منه ، خاصةً لقم الثقب الكبيرة والمتوسطة الحجم للأغراض العامة. تُستخدم أدوات مثل المطاحن الطرفية والصنابير لاستبدال الأدوات الفولاذية التقليدية عالية السرعة ، مما يزيد من سرعة القطع وكفاءة المعالجة عدة مرات. يتم إدخال الأداة العالمية بكمية كبيرة من الوجه في نطاق القطع عالي السرعة ، ويتم إدخال عملية القطع بالكامل. تم وضع نصف مرحلة القطع عالية السرعة. في الوقت الحاضر ، أصبحت أداة الكربيد الصلب بالكامل منتجًا روتينيًا لشركات الأدوات المحلية والأجنبية ، وسوف يتم استخدامها على نطاق واسع مع تحسين مستوى معالجة القطع بالكامل. في الوقت الحاضر ، يمكن أن تنتج شركة Hunan Diamond Carbide Tools Co. ، Ltd. و Shanghai Tool Factory Co. ، Ltd. و Siping Xinggong Cutting Tool Co. كما هو مبين في الشكل 2 ، هونان. أداة كربيد صلبة من إنتاج Diamond Carbide. ليس ذلك فحسب ، بل تستخدم الكربيدات الصلبة أيضًا في بعض أدوات التشكيل المعقدة. ثانيًا ، أدى تطوير واستخدام عمليات جديدة مثل تلبيد الضغط بالكربيد الأسمنتي إلى تحسين الجودة الجوهرية للكربيد الأسمنتي ؛ وتطوير درجات خاصة لاحتياجات المعالجة المختلفة ، وتحسين أداء كربيد الأسمنت. في حالة المادة الأساسية لدرجة إدراج كربيد الأسمنت المطلي كيميائيًا ، تم تطوير كربيد أسمنتي متدرج يتمتع بمقاومة جيدة لتشوه البلاستيك وسطح صلب ، مما أدى إلى تحسين أداء القطع ونطاق تطبيق إدراج كربيد الأسمنت المطلي.

زادت مجموعة متنوعة من مواد أدوات السيراميك والسيرمت ، وتم تحسين القوة والمتانة ، وتم توسيع مجال التطبيق ونطاق المعالجة ، وتم استبدال السبائك الصلبة في التشطيب ونصف التشطيب من الفولاذ والحديد الزهر ، والتي حسنت كفاءة المعالجة وجودة المنتج. في الوقت الحاضر ، يمكن استخدام مواد الأدوات هذه ليس فقط في إنتاج قطعة واحدة ودفعة صغيرة ، ولكن أيضًا في الإنتاج الضخم لخطوط التجميع ، وبسبب انخفاض السعر ، يمكن استخدامها كأداة مفضلة للقطع الجاف والصلب. قطع.

لقد مكنت صلابة مواد PCD و CBN فائقة الصلابة وتحسين عملية التصنيع مجال التطبيق من التوسع. تم استخدام أدوات حفر الأسطوانة المصنوعة من CBN في الإنتاج التلقائيوكذلك في معالجة الحديد الزهر وأجهزة التبريد ، وقد توسعت من مجال التشطيب إلى مجال نصف التشطيب ، مما أدى إلى تحسين كفاءة القطع بشكل كبير. سبائك الألومنيوم مادة مهمة في صناعة الطيران وصناعة السيارات. تعد المعالجة عالية الكفاءة لسبائك الألومنيوم تقنية أساسية في هذين القطاعين الصناعيين. في الوقت الحاضر ، نظرًا للتطبيق الواسع للعديد من الأدوات عالية الأداء المصنوعة من PCD ، تم تحسين كفاءة القطع بشكل كبير ، وهي الأعلى. سرعة القطع تصل إلى 7000 م / دقيقة. لقد تم توسيع المنتجات من أدوات الخراطة الأصلية وقواطع تفريز السطح إلى طواحين النهاية ، ومثقاب الحفر ، وموسعات الثقوب ، وأدوات التشكيل ، وما إلى ذلك ؛ PCD هي أيضًا الأداة الفعالة الوحيدة لمعالجة المواد غير المعدنية مثل الجرافيت والمواد الاصطناعية. يمكن توقع أنه مع الترويج لأدوات CBN و PCD ، سيزداد تنوع الأدوات بشكل أكبر ، وسيتم توسيع مجال التطبيق بشكل أكبر ، مما يؤدي إلى تطوير معالجة القطع نحو معالجة عالية السرعة وعالية الكفاءة.

لا يزال ذكر تطوير المواد الفولاذية عالية السرعة في تطوير مواد الأدوات. على الرغم من انخفاض مبيعات الأدوات الفولاذية عالية السرعة وأدوات كربيد الأسمنت بحوالي 5٪ سنويًا ، إلا أن الفولاذ عالي السرعة من الكوبالت عالي الأداء واستخدام مسحوق تعدين الفولاذ عالي السرعة آخذ في الازدياد. يتمتع هذان الفولاذان عاليان الأداء والسرعة بتاريخ طويل ، ولهما مقاومة تآكل أفضل وصلابة حمراء وموثوقية من الفولاذ العادي عالي السرعة ، وخاصة أداء مسحوق تعدين الفولاذ عالي السرعة ، ولكن بسبب السعر المرتفع ، المستخدم لاستخدامها في صناعة الطيران لمعالجة المواد الصعبة. مع السعي لتحقيق كفاءة القطع وتغيير المفهوم ، فإن هذه الأدوات الفولاذية عالية السرعة عالية الأداء تُستخدم لأول مرة على نطاق واسع في الخطوط الأوتوماتيكية ، مثل المثاقب وطواحين النهاية والصنابير وغيرها من الأدوات ذات الأغراض العامة وقواطع التروس والدبابيس وغيرها أدوات متطورة. تم تحسين سرعة القطع وجودة المعالجة والاستخدام الموثوق به وعمر الأداة الممتد. في السنوات الأخيرة ، تم توسيع الأدوات المذكورة أعلاه المصنوعة من الفولاذ عالي السرعة عالي الأداء وتطبيقها على المعالجة العامة ، وأصبحت منتجًا تقليديًا للأدوات الفولاذية الأجنبية عالية السرعة.

باختصار ، في تطوير مواد الأدوات المختلفة ، يلعب كربيد الأسمنت دورًا رائدًا ، ولكن تم أيضًا تحسين أداء مواد الأدوات الأخرى بشكل كبير ، مما أدى إلى توسيع مجالات التطبيق الخاصة بها ، وتشكيل مجموعة متنوعة من مواد الأدوات. هناك مزايا فريدة ونطاق استخدام يحل محل بعضهما البعض لاستكمال النمط العام. يمكن القول أن التطوير الشامل والسريع لمواد الأدوات قد وضع الأساس لقطع المعادن عالية السرعة وعالية الكفاءة اليوم.

ثالثًا ، تعتبر الطلاءات تقنية أساسية لتحسين أداء الأداة.

تلعب تقنية طلاء الأداة دورًا مهمًا في تطوير أدوات القطع والقطع الحديثة. لقد تطورت بسرعة كبيرة منذ إنشائها ، خاصة في السنوات الأخيرة. لا يزال الطلاء الكيميائي (CVD) هو عملية الطلاء الرئيسية للإدخالات القابلة للفهرسة. تم تطوير عمليات جديدة مثل CVD بدرجة حرارة متوسطة ، وأكسيد الألومنيوم ذي الأغشية السميكة ، وطبقة الانتقال. بناءً على تحسين المادة الأساسية ، يكون طلاء CVD مقاومًا. تم تحسين كل من التآكل والصلابة ؛ كما أحرزت الطلاءات الماسية CVD تقدمًا ، حيث حسنت تشطيب السطح للطلاء ودخلت في مرحلة عملية. في الوقت الحاضر ، وصلت نسبة الطلاء لإدخالات الكربيد الأجنبية القابلة للفهرسة إلى أكثر من 70٪. خلال هذه الفترة ، كان تقدم الطلاء المادي (PVD) ملحوظًا بشكل خاص ، وتم إحراز تقدم كبير في هيكل الفرن ، والعملية ، والتحكم الآلي ، وليس فقط مقاومة الحرارة المناسبة للقطع عالي السرعة ، والقطع الجاف ، والصلب. تم تطوير القطع. أفضل الطلاءات ، مثللا تتمتع القواطع بكفاءة معالجة عالية فحسب ، بل تتمتع أيضًا بتنوع جيد ، مما يمكن أن يوفر تكاليف الأداة.

خامساً ، التطور السريع للتقنيات الداعمة.

يتم تطوير تقنية القطع تدريجياً جنبًا إلى جنب مع تقدم تقنية القطع. إنه جزء لا غنى عنه في تقنية القطع الحديثة ويحافظ على التطور السريع باستخدام تقنيات وأدوات القطع ، بما في ذلك بين حامل الأداة ومغزل أداة الماكينة. طريقة التوصيل ، تثبيت الأداة في حامل الأداة ، توازن نظام الأداة وإدارة الأداة.

تتميز واجهة أداة أداة آلة السيقان المجوفة على الوجهين (HSK) بمزايا صلابة الاتصال الجيدة ، ودقة تحديد المواقع العالية ، وقصر وقت التحميل والتفريغ ، وما إلى ذلك. وقد تم استخدام الترويج للتكنولوجيا على نطاق واسع (الشكل 6) ). أصبح هيكل حامل الأداة هذا معيارًا دوليًا رسميًا ، وقد تم قبوله من قبل العديد من مصنعي الأدوات الآلية. لقد أدخلت مراكز تصنيع عالية السرعة مع واجهات مغزل HSK وأنظمة أدوات أو أدوات متكاملة مع حوامل أدوات HSK. الحيوية القوية واحتمال الاستخدام الجيد لهذا النوع الجديد من حامل الأدوات. في الوقت نفسه ، طورت بعض الشركات هياكل السيقان المشابهة لـ HSK ، مثل Sandvik's Capto shank و Kennametal's KM shank. في السنوات الأخيرة ، كانت هناك أيضًا واجهة 7:24 للاتصال على الوجهين أو حتى ثلاثة جهات اتصال لتلبية احتياجات الأدوات الآلية الحالية للمعالجة عالية السرعة.

يؤدي استخدام الأدوات الدوارة عالية السرعة أيضًا إلى فرض متطلبات جديدة على أداة التثبيت. إنها تتطلب دقة تثبيت عالية ، نفاد شعاعي

بالإضافة إلى ذلك ، هناك متطلبات توازن وأمان لأدوات الدوران عالية السرعة. بسبب عدم التناسق الهيكلي أو الانحراف الناجم عن أخطاء التصنيع والتجميع ، هناك عدم توازن بين مركز الدوران والدوران عالي السرعة. تعمل القوة الشعاعية الدورية على نظام تحمل المغزل وحتى على أجزاء أخرى من الماكينة ، مما يؤثر على جودة الماكينة وعمر الأداة وأداء الماكينة. تحقيقا لهذه الغاية ، يتم تحديد عدم الاتزان المسموح به والاستخدام عالي السرعة للأدوات الدوارة عالية السرعة ؛ طور مصنعو الأدوات مجموعة متنوعة من أدوات التوازن القابلة للتعديل ، أو الأدوات الدوارة وأنظمة الأدوات للقطع عالي السرعة قبل التحميل في المغزل. التوازن على آلة التوازن الديناميكي للحد من عدم التوازن في نطاق معين. من أجل تقليل مقدار عدم الاتزان (الانحراف المركزي) الناتج بعد تحميل الأداة في المغزل ، تعمل تقنية الموازنة التلقائية الجديدة عبر الإنترنت على موازنة المغزل والساق والأداة كنظام دوار عند التشغيلسرعة.

في القطع عالي السرعة ، تكون سرعة الأداة أعلى من 10000 ~ 20000 لفة / دقيقة أو أعلى. في هذا الوقت ، تخضع أجزاء التثبيت من جسم الشفرة والشفرة والشفرة لقوة طرد مركزي كبيرة. عندما تصل سرعة الدوران إلى قيمة حرجة معينة ، فهذا يكفي. يتم سحب النصل ، أو كسر برغي التثبيت ، أو حتى كسر الجسم بالكامل. في حالة هذه الظروف ، يمكن أن تؤدي المعدات أو الإصابات الشخصية إلى وقوع حوادث ، لذلك من الضروري منع تقنية القطع عالية السرعة. تحقيقا لهذه الغاية ، طورت ألمانيا مواصفات أمان للأدوات الدوارة عالية السرعة ، والتي لديها لوائح صارمة بشأن تصميم واختبار واستخدام وجودة الأداة. أصبحت هذه المواصفات معيارًا أوروبيًا ومعيارًا دوليًا.

وفقًا للبيانات ، لا تمثل التكلفة المباشرة للأداة سوى 2٪ ~ 4٪ من تكلفة التصنيع ، في حين أن تكلفة استخدام الأداة وإدارتها تزيد عن 12٪. يمكن لإدارة الأداة العلمية أن توفر على المستخدم تكلفة أداة كبيرة وتقليل تكلفة التصنيع. لذلك ، أصبح تطوير تكنولوجيا إدارة الأدوات والبرامج والأجهزة ذات الصلة نطاق الأعمال لمصنعي الأدوات ، مما يوفر للمستخدمين أشكالًا مختلفة من خدمات إدارة الأدوات ، بدءًا من إدارة لوجستيات الأدوات البسيطة وحتى التعاقد على حزمة لجميع شركات الأدوات ، بما في ذلك شراء الأدوات وتحديد الهوية ، والتخزين ، والخدمة في الموقع ، وإعادة طحن الأدوات ، وتحسين العمليات ، وتطوير المشاريع ، وما إلى ذلك ، يمكن لشركات المستخدمين الاستفادة من هذه الخدمة الاجتماعية المتخصصة ، والحفاظ على مستوى عالٍ من معالجة القطع ، والتركيز على تطوير التكنولوجيا الأساسية ، و تحقيق حصاد مزدوج اقتصادي وتكنولوجي.

سادساً ، نموذج العمل الجديد لصناعة الأدوات.

مع تطور تكنولوجيا القطع ، تشهد صناعة الأدوات ثورة في آليات التشغيل. في مواجهة نموذج إنتاج جديد بشكل متزايد ومواد جديدة لقطعة العمل ، لم تعد "الأدوات" منتجات بسيطة. بمجرد بيعها ، فهي عوامل عملية مهمة لتحسين عملية أو تقنية معالجة الخط. يجب أن يكون مصنعو الأدوات قادرين على تزويد المستخدمين بتكنولوجيا معالجة كاملة لمساعدة المستخدمين على تحقيق هدف تحسين كفاءة المعالجة وجودة المنتج وتقليل تكاليف التصنيع التي أصبحت الاتجاه والغرض التجاري لتطوير أعمال الشركات المصنعة للأدوات الأجنبية. في الوقت الحاضر ، جلب مصنعو الأدوات صناعة الأدوات إلى مرحلة أعلى من التطور من خلال أشكال مختلفة من خدمات الأعمال مثل "خدمة المستخدمين" و "توفير الحلول". لقد أثبتت الحقائق أن هذه الممارسة لمصنعي الأدوات الأجانب تساعد على تطوير الصناعة التحويلية ، وتحقيق المزيد من الفوائد للمستخدمين والترحيب من قبل المستخدمين.

تطبيق تكنولوجيا القطع المتقدمة لتسريع تطوير الصناعة التحويلية في الصين

طرح المؤتمر الوطني السادس عشر للحزب الشيوعي الصيني مهمة بناء مجتمع رغيد الحياة بطريقة شاملة وتحقيق التصنيع الجديد. لقد فجرت مسيرة الصين من قوة تصنيعية إلى قوة تصنيعية. باعتبارها التكنولوجيا الأساسية لتكنولوجيا التصنيع ، فإن أداة القطع هي معدات العملية الأساسية. إنها في المركز الأول في هذه المسيرة التاريخية. إن تكنولوجيا القطع وأدوات القطع المتقدمة هي تطوير الصين لصناعة السيارات وصناعة الطيران وصناعة الطاقة والمعدات الداعمة. المتطلبات الأساسية لصناعة القوالب. في مواجهة هذه الفرصة العظيمة ، يجب علينا الاستفادة الكاملة من تكنولوجيا القطع المتقدمة وأدوات القطع لخدمة الصناعة التحويلية في الصين.

تحقيقا لهذه الغاية ، تعمل صناعة الأدوات في الصين على تسريع تكاملها مع صناعة الأدوات في العالم ، وإدخال معدات وتكنولوجيا العمليات المتقدمة من خلال التحول التكنولوجي ، وتطوير وإنتاج منتجات أدوات من الدرجة الأولى. صناعة الأدوات في الصينأنواع الأدوات. فقط بمساعدة متخصصيهم يمكنك اختيار الأداة المناسبة وتحقيق الهدف المنشود. هذا هو أيضًا تصنيع الأدوات الأجنبية الحالي. فلسفة العمل المتمثلة في "تزويد النظام" و "توفير الحلول" التي تروّج لها الشركة بنشاط. ثانيًا ، من الضروري كسر المفهوم الخاطئ لتكلفة الأداة - معتقدًا أن الأداة الجيدة مكلفة للغاية للإنفاق. إن وجهة النظر هذه هي التي أثرت لفترة طويلة على التقدم المحرز في قطع التكنولوجيا في الصين وتطوير صناعة الأدوات الوطنية. الأداة "باهظة الثمن" ولا تمثل سوى 2٪ ~ 4٪ من تكلفة التصنيع (أقل من 2٪ في معظم الشركات في الصين). فقط باستخدام السكين "الباهظ الثمن" ، يمكن تقليل الكفاءة بشكل كبير لتقليل تكلفة القطعة الواحدة بشكل كبير. ستحقق فوائد المؤسسة في النهاية تأثير استثمار أقل ومزيد من الإنتاج. من خلال أمثلة معالجة محددة ، يمكن إثبات أن تكلفة الأداة لا تزيد عن تكلفة كل منتج.

أخيرًا ، آمل أنه من خلال جهود الجميع ، سيتم تجميع تكنولوجيا القطع لهذه الوحدة معًا للمساهمة في تقدم تقنيات التصنيع والتصنيع في الصين.