Metalskærende teknologi og værktøjsudviklingsstatus

Metalskærende teknologi og værktøjsudviklingsstatus

Siden midten af ​​det 20. århundrede, på grund af videnskabens og teknologiens frugtbare resultater, såsom mikroelektronik, informationsteknologi og materialevidenskab, og accelerationen af ​​ingeniørfremskridt, er den hurtige udvikling af fremstillings- og produktionsteknologi blevet fremmet. I slutningen af ​​det 20. århundrede er der opnået bemærkelsesværdige resultater. Fremskridtene har ydet et væsentligt bidrag til udviklingen af ​​den globale økonomi og hyldes som motoren i den globale økonomi.

Ved at opsummere denne historie, gennemgå udviklingen af ​​det menneskelige samfund, økonomi og civilisation, har regeringer en ny forståelse af vigtigheden af ​​fremstilling: selv i dag, hvor højteknologiske og nye industrier i høj grad har fremmet økonomien, er fremstilling stadig den nationale økonomi. Og grundlaget for omfattende styrke. At være opmærksom på og accelerere udviklingen af ​​fremstillingsindustrien er blevet et magtfuldt land i verden, især et udviklingsland som Kina, hvilket har bragt sjældne muligheder og nye udfordringer til udviklingen af ​​fremstillings- og produktionsteknologi.

I løbet af denne periode har metalskæringsteknologien, som er den grundlæggende teknologi inden for fremstillingsteknologi, også udviklet sig hurtigt og er gået ind i et nyt udviklingstrin kendetegnet ved udvikling af højhastighedsskæring, udvikling af nye skæreprocesser og forarbejdningsmetoder og levering af komplette behandlingsteknologier. Dette er baseret på omfattende fremskridt og innovation inden for fremstillingsteknologi, herunder omfattende fremskridt inden for CNC-værktøjsmaskiner, kontrolsystemer, værktøjsmaterialer, belægningsteknologi, værktøjsstruktur og andre teknologier. De omfattende effekter produceret af virksomheden har fremmet den samlede fremskridt inden for skæreteknologi. Bring det overordnede niveau til et nyt niveau. Hovedtræk og tekniske træk ved denne højde er den høje skærehastighed (tabel 1), der markerer skæreprocessen ind i en ny fase af højhastighedsskæring.

Hidtil er højhastighedsskæring blevet en vigtig del af den avancerede fremstillingsteknologi og et væsentligt symbol, der er blevet en nøgleteknologi i fremstillingsindustrien, bilindustrien, rumfartsindustrien, formindustrien og andre større industrisektorer. I industrialiserede lande er højhastighedsskæring blevet en praktisk ny teknologi. Aktiv udvikling og anvendelse af ny teknologi til højhastighedsskæring er blevet en vigtig foranstaltning for virksomheder til at forbedre forarbejdningseffektiviteten og produktkvaliteten, reducere produktionsomkostningerne, forkorte gennemløbstider og forbedre konkurrenceevnen. Væsentlige tekniske og økonomiske fordele. Derfor er fremskyndelse af udviklingen og anvendelsen af ​​avanceret skæreteknologi repræsenteret ved højhastighedsskæreteknologi blevet en konsensus inden for forskellige områder af fremstilling og fremstillingsteknologi i forskellige lande.

Status for skæreteknologi og værktøjsudvikling

For det første har det skabt nye teknologier såsom højhastighedsskæring, som har forbedret forarbejdningseffektiviteten.

Højhastighedsskæring giver en unik fordel som en ny skæreproces. Først og fremmest er skæreeffektiviteten blevet væsentligt forbedret. Tager man bearbejdningen i fem stykker af en bilmotor som et eksempel, er produktionseffektiviteten inden for de seneste 10 år blevet forbedret med omkring 1 til 2 gange, såsom PCD-fladefræseren til bearbejdning af topstykker af aluminiumslegering. Fræsehastigheden har nået 4021m/min og fremføringshastigheden er 5670mm/min, hvilket er fordoblet sammenlignet med produktionslinjen introduceret i Kina i begyndelsen af ​​1990'erne. For eksempel har CBN planfræseren til efterbehandling af grå støbejernscylindre en fræsehastighed på 2000m/min, 10 gange bedre end traditionelle hårdmetal planfræsere. For det andet er højhastighedsskæring ogsågavnligt for at forbedre produktkvaliteten, reducere produktionsomkostningerne og forkorte gennemløbstider. Derudover er der på basis af højhastighedsskæreteknologi udviklet nye teknologier såsom tørskæring (kvasi-tørskæring, mikrosmørende skæring), hårdskæring (ved bilslibning, fræsning og slibning), som ikke kun forbedrer forarbejdningseffektiviteten, men også ændre traditionen. Grænserne for forskellige skæreoperationer, og skabelsen af ​​en ny æra af skærende fremstilling "grøn fremstilling." Den hårde skæreteknologi er blevet en meget effektiv ny proces til bearbejdning af det indre hul i bilgearet og den hærdede formbehandling. Figur 1 viser formen til behandling af 65HRC.

Samtidig er der opstået højeffektive bearbejdningsprocesser eller højproduktive bearbejdningsprocesser (HPM, HSM) med høje tilspændingshastigheder i henhold til forskellige bearbejdningskrav, hvilket afspejler det enorme udviklingspotentiale ved højhastighedsskæreteknologi.

For det andet er ydeevnen af ​​forskellige værktøjsmaterialer baseret på hårdmetalmaterialer blevet omfattende forbedret.

Ydeevnen af ​​cementeret hårdmetal forbedres løbende, og påføringsfladen forstørres, hvilket bliver det vigtigste værktøjsmateriale til skæring, hvilket spiller en vigtig rolle i at fremme forbedringen af ​​skæreeffektiviteten. Den første er udviklingen af ​​finkornede, ultrafinkornede hårde legeringsmaterialer, som markant forbedrer styrken og sejheden af ​​hårdmetalmaterialer. De samlede hårde legeringsværktøjer fremstillet af det, især de store og mellemstore bor til generelle formål. Værktøjer som pindfræsere og haner bruges til at erstatte traditionelle højhastighedsstålværktøjer, som øger skærehastigheden og bearbejdningseffektiviteten flere gange. Det universelle værktøj med en stor mængde ansigt bringes ind i rækken af ​​højhastighedsskæring, og skæreprocessen er fuldt indledt. Halvdelen af ​​højhastighedsskærestadiet er lagt. På nuværende tidspunkt er hele det faste hårdmetalværktøj blevet et rutineprodukt fra indenlandske og udenlandske værktøjsvirksomheder og vil blive mere og mere udbredt, efterhånden som hele skærebehandlingsniveauet forbedres. På nuværende tidspunkt kan indenlandske Hunan Diamond Carbide Tools Co., Ltd., Shanghai Tool Factory Co., Ltd., Siping Xinggong Cutting Tool Co., Ltd. og andre virksomheder også producere solidt hårdmetal endefræsere, haner, bor og andre produkter, som vist i figur 2, Hunan. Massivt hårdmetal værktøj produceret af Diamond Carbide. Ikke kun det, men fast hårdmetal bruges også i nogle komplekse formværktøjer. For det andet har udviklingen og brugen af ​​nye processer såsom cementeret carbid tryksintring forbedret den iboende kvalitet af cementeret carbid; og udvikling af specielle kvaliteter til forskellige forarbejdningsbehov og yderligere forbedret ydeevnen af ​​cementeret carbid. I tilfældet med basismaterialet af den kemisk belagte hårdmetalskærkvalitet blev der udviklet en sorteret hårdmetal med god modstandsdygtighed over for plastisk deformation og en sej overflade, som forbedrede skæreydelsen og anvendelsesområdet for den coatede hårdmetalskær.

Udvalget af keramiske og keramiske værktøjsmaterialer er øget, styrken og sejheden er blevet forbedret, anvendelsesområdet og forarbejdningsområdet er blevet udvidet, og den hårde legering er blevet udskiftet i efterbehandlingen og semi-finishen af ​​stål og støbejern, hvilket har forbedret forarbejdningseffektiviteten og produktkvaliteten. På nuværende tidspunkt kan sådanne værktøjsmaterialer bruges ikke kun i et stykke, lille batch-produktion, men også i masseproduktion af samlebånd, og på grund af den lavere pris kan de bruges som det foretrukne værktøj til tørskæring og hårdt skæring.

Sejheden af ​​PCD og CBN superhårde værktøjsmaterialer og forbedringen af ​​fremstillingsprocessen har gjort det muligt at udvide anvendelsesområdet. Cylinderboreværktøj lavet af CBN er blevet brugt i automatisk produktionlinjer samt i forarbejdning af støbejern og bratkølingsbeslag, og har udvidet sig fra efterbehandlingsfeltet til halvbearbejdningsfeltet, hvilket i høj grad har forbedret effektiviteten af ​​skæringen. Aluminiumslegering er et vigtigt materiale i rumfartsindustrien og bilindustrien. Højeffektiv forarbejdning af aluminiumslegering er en nøgleteknologi i disse to industrisektorer. På nuværende tidspunkt, på grund af den brede anvendelse af forskellige højtydende værktøjer fremstillet med PCD, er skæreeffektiviteten væsentligt forbedret, den højeste. Skærehastigheden har nået 7000m/min. Produkterne er blevet udvidet fra de originale drejeværktøjer og planfræsere til endefræsere, bor, oprømmere, formværktøjer osv.; PCD er også det eneste effektive værktøj til behandling af ikke-metalliske materialer såsom grafit og syntetiske materialer. Det kan forudses, at med promoveringen af ​​CBN- og PCD-værktøjer vil mangfoldigheden af ​​værktøjer øges yderligere, og anvendelsesområdet vil blive yderligere udvidet, hvilket fører til udviklingen af ​​skærebearbejdning mod højhastigheds- og højeffektiv bearbejdning.

Udviklingen af ​​højhastighedsstålmaterialer nævnes stadig i udviklingen af ​​værktøjsmaterialer. Selvom salget af højhastighedsstålværktøjer og hårdmetalværktøjer reduceres med omkring 5% om året, er højtydende kobolt højhastighedsstål og brugen af ​​pulvermetallurgi højhastighedsstål stigende. Disse to højtydende højhastighedsstål har en lang historie, de har bedre slidstyrke, rød hårdhed og pålidelighed end almindeligt højhastighedsstål, især ydeevnen af ​​pulvermetallurgi højhastighedsstål, men på grund af prisen Høj, brugt skal bruges i rumfartsindustrien til at forarbejde vanskelige materialer. Med jagten på skæreeffektivitet og ændringen af ​​koncept bliver disse højtydende højhastighedsstålværktøjer først udbredt i automatiske linjer, såsom boremaskiner, pindfræsere, haner og andre generelle værktøjer og tandhjulsskærere, brocher og andre sofistikerede værktøjer. Modtaget forbedret skærehastighed og bearbejdningskvalitet, pålidelig brug og forlænget værktøjslevetid. I de senere år er de ovennævnte værktøjer lavet af højtydende højhastighedsstål blevet udvidet og anvendt til generel forarbejdning og er blevet et konventionelt produkt af udenlandske højhastighedsstålværktøjer.

Sammenfattende, i udviklingen af ​​forskellige værktøjsmaterialer spiller hårdmetal en førende rolle, men ydeevnen af ​​andre værktøjsmaterialer er også blevet væsentligt forbedret, hvilket udvider deres respektive anvendelsesområder og danner en række forskellige værktøjsmaterialer. Der er unikke fordele og anvendelsesomfang, der afløser hinanden for at komplementere det overordnede mønster. Det kan siges, at den omfattende og hurtige udvikling af værktøjsmaterialer har lagt grundlaget for nutidens højhastigheds- og højeffektive metalskæring.

For det tredje er belægninger en nøgleteknologi til at forbedre værktøjets ydeevne.

Værktøjets belægningsteknologi spiller en vigtig rolle i udviklingen af ​​moderne skære- og skæreværktøjer. Det har udviklet sig meget hurtigt siden starten, især i de senere år. Kemisk belægning (CVD) er stadig den vigtigste belægningsproces for vendeskær. Nye processer såsom medium temperatur CVD, tykfilm aluminiumoxid og overgangslag er blevet udviklet. Baseret på forbedringen af ​​basismaterialet er CVD-belægningen modstandsdygtig. Både slid og sejhed er forbedret; CVD diamantbelægninger har også gjort fremskridt, forbedret overfladefinishen af ​​belægningen og er gået ind i en praktisk fase. På nuværende tidspunkt er belægningsforholdet for fremmede hårdmetal-indekserbare skær nået mere end 70%. I løbet af denne periode har fremskridtet med fysisk belægning (PVD) været særligt mærkbar, og der er gjort betydelige fremskridt i ovnstruktur, proces og automatisk kontrol, og ikke kun varmebestandighed, der er egnet til højhastighedsskæring, tørskæring og hårdt. skæring er udviklet. Bedre belægninger, som f.eksSuper TiAlN og TiAlCN generelle belægninger med bedre generel ydeevne og DLC, W/C anti-friktionsbelægninger, og gennem innovationen af ​​belægningsstruktur, udviklede nano- og flerlagsstrukturer, forbedrer belægningens hårdhed og sejhed. Tabel 2 viser de seneste belægninger fra det schweiziske firma PLATIT.

Den nye udvikling af PVD-belægningsteknologi viser os det store potentiale og de unikke fordele ved belægningsteknologi til forbedring af værktøjets ydeevne: nye belægninger kan udvikles gennem kontrol af belægningsprocesparametre og justering af mål- og reaktionsgasser. For at imødekomme behovene for behandlingsdiversitet er det en hurtig og god teknologi til at forbedre og forbedre værktøjets ydeevne og har et meget bredt anvendelsesperspektiv.

For det fjerde har innovationen af ​​værktøjsstruktur ændret ansigtet og den enkelte funktion af traditionelle standardværktøjer.

Med den hurtige udvikling af fremstillingsindustrien har nøgleindustrier som bilindustrien, rumfartsindustrien og formindustrien stillet højere krav til skærebearbejdning og fremmet den kontinuerlige udvikling af indekserbare værktøjer. Det specielle sæt værktøjer, der er udviklet til bilindustriens samlebånd, har brudt gennem den traditionelle praksis med at levere værktøjer efter behov og "lukket dørfremstilling", og er blevet en vigtig teknologisk faktor for innovativ forarbejdningsteknologi, forbedring af forarbejdningseffektiviteten og sparer investeringer, og spiller en ny rolle. Figur 3 er en højhastighedsfræser til WIDIAs nye proces til krumtapakselbearbejdning.

Formindustrien er kendetegnet ved høj effektivitet, enkelt stykke, lille batchproduktion, høj hårdhed af formmaterialer, vanskelig forarbejdning, kompleks form, stor mængde metalfjernelse, kort leveringsperiode og bliver en stærk drivkraft for innovationen af ​​indekserbart værktøj struktur, såsom funktionelle planfræsere, forskellige kuglefræsere, modulære pindfræsere, bore- og fræsere, store foderfræsere osv. Ser man tilbage på udviklingen af ​​skærebearbejdning siden 1990'erne, er formindustrien stadig den fødested for nye højhastighedsskærings-, hårdskærings- og tørskæringsprocesser.

For at imødekomme luft- og rumfartsindustriens behov for effektivt at behandle store aluminiumslegeringskomponenter, er der udviklet en ny højhastigheds aluminiumslegering planfræser og andre værktøjer. Figur 4 er en højhastigheds planfræser fra Sandvik, med en maksimal hastighed på 24000r/min og skærehastighed. Det er 6000m/min.

Samtidig er der opstået nye strukturer til vendeskær, såsom højeffektive blisterblade til drejning, fræserblade i kompleks størrelse med forreste hjørner, endefræserblade med kuglespidser og højhastigheds anti-smadreknive. Fræserknive og så videre.

Med forbedringen af ​​funktionen af ​​CNC-værktøjsslibemaskinen med fem akser og populariseringen af ​​dens anvendelse er de geometriske parametre for standard universalværktøjer såsom endefræsere og bor mere diversificerede, hvilket ændrer det gamle mønster af traditionelle standardværktøjer og kan tilpasse sig forskellige forarbejdede materialer og forarbejdningsforhold, skæreydelsen øges tilsvarende. Nogle innovative strukturer producerer også nye skæreeffekter, såsom ulige spiralvinkelpindfræsere. Sammenlignet med standard endefræsere kan endefræsere med ulige helixvinkel effektivt bremse værktøjets vibrationer, forbedre bearbejdningsfinishen og øge værktøjet. Skæredybde og fremføringshastighed. For eksempel er forskellige hårdmetalbor af forskellige borespidstyper og forskellige rilletyper, figur 5, forskellige bor og forskellige borespidsslibeformer introduceret af Shanghai Tool Works Co., Ltd. for at tilpasse sig forskellige materialer. Udviklingen af ​​hårdmetalhaner og hårdmetalgevindfræsere forbedrer effektiviteten af ​​gevindbearbejdning til niveauet for højhastighedsskæring. Især hårdmetalgevindfræsningto fortrop - Zhuzhou Cemented Carbide Group og Shanghai Tool Factory Co., Ltd. gik i spidsen for at gennemføre teknologisk transformation med højt udgangspunkt og store investeringer, hvilket fik teknologien til fremstilling af vendeskær og solidt hårdmetalværktøj i Kina til at lukke. Verdens avancerede niveau. Samtidig står udenlandske værktøjsvirksomheder over for den hurtige udvikling af Kinas fremstillingsindustri og udsigterne til hurtig udvikling, fremskynde tempoet i lokaliseret produktion eller service i Kina for at reducere produktionsomkostningerne, forbedre servicekapaciteten og forkorte bly. gange. Det siges, at udenlandske værktøjsvirksomheders indtog på det kinesiske marked giver meget gunstige betingelser for, at vi kan anvende avancerede værktøjer til at transformere traditionel fremstilling. Vi skal gribe denne gunstige mulighed og aktivt anvende avancerede skæreværktøjer for at imødegå udfordringerne fra økonomisk globalisering for at forbedre forarbejdningsteknologien og virksomhedernes konkurrenceevne.

Når virksomheder fremskynder anvendelsen af ​​avanceret skæreteknologi, er situationen for hver virksomhed forskellig, og den specifikke praksis er forskellig, men følgende punkter kan bruges som en fælles idé:

Værktøjer lavet af højtydende værktøjsmaterialer, herunder solidt hårdmetalværktøj, keramisk siliciumnitridværktøj, CBN- og PCD-værktøj, højtydende højhastighedsstålværktøj osv., en slags introduktion til den specifikke produktionssituation, trin for trin Skub, vil modtage gode resultater; i øjeblikket kan de indenlandske værktøjsproducenter også delvist levere disse værktøjsprodukter.

Brug meget belagt værktøj. Andelen af ​​coatede knive i Kina er meget lav, og der er stor plads til promovering. Den passende belægningskvalitet bør vælges i henhold til forarbejdningsbetingelserne og behovene for at opnå de ønskede resultater.

Brugen af ​​indekserbare værktøjer er stærkt brugt. Indekserbare værktøjer har været fremme i Kina i mange år, men fremskridtene har ikke været hurtige nok af forskellige årsager.

Udviklingen er ikke afbalanceret. Men i denne periode har teknologien med indekserbare værktøjer gjort nye fremskridt, sorten er steget hurtigt, og den har udviklet sig i en mere effektiv og anvendelig retning. Buede kantfræserblade, drejeskær med viskerblade og generelle formål er udviklet. Produkter med gode cirkulære klinger og ottekantede klinger har et stort anvendelsespotentiale. Aktivt at fremme indekserbare værktøjer bør blive et vigtigt projekt for teknologisk transformation af virksomheder. Figur 7 er en skærefræser med buet kant udviklet af Hunan Diamond Cutting Tool Co., Ltd.

For store produktionslinjer skal vi lære af udenlandsk erfaring, udvikle nye processer og specialværktøjer, forbedre effektiviteten og reducere omkostningerne eller udvikle kombinerede værktøjskoncentrationsprocesser for at forbedre effektiviteten og reducere investeringerne. Sådant arbejde skal kombineres med maskinbyggere og værktøjsproducenter for at opnå resultater. Dette er en moden praksis i industrialiserede lande.

For virksomheder med et enkelt stykke lille batch-produktionstilstand, bør der anvendes effektive nye værktøjer såsom interne kølebor og rivefræsere. For det andet kan der bruges multifunktionelle universalfræsere, som kan reducere tiden for værktøjsskift. Det er også nødvendigt at bryde de traditionelle procesgrænser for boring, fræsning, slibning osv., og at opnå nye forarbejdningseffekter gennem processen med fræsning, boring, fræsning, fræsning, fræsning og slibning. Derudover skal du styrke værktøjsstyringen, reducere lagerbeholdningen og reducere værktøjsomkostningerne.

Når virksomheder anvender avancerede skæreværktøjer og nye teknologier, skal de stole på den tekniske styrke hos værktøjsproducenter og -distributører for at følge socialiseringens vej. I den nuværende situation med nye emnematerialer, værktøjsmaterialer og belægningskvaliteter er der tusindvisaf værktøjstyper. Kun med hjælp fra deres fagfolk kan du vælge det rigtige værktøj og nå det ønskede mål. Dette er også den nuværende udenlandske værktøjsfremstilling. Forretningsfilosofien om "systemforsyning" og "at levere løsninger", aktivt fremmet af virksomheden. For det andet er det nødvendigt at bryde det forkerte koncept for omkostningerne ved værktøjet - at tro, at det gode værktøj er for dyrt at bruge. Det er denne opfattelse, der længe har påvirket udviklingen af ​​skæreteknologi i Kina og udviklingen af ​​den nationale værktøjsindustri. Værktøjet er "dyrt" og tegner sig kun for 2%~4% af fremstillingsomkostningerne (mindre end 2% i de fleste virksomheder i Kina). Kun ved at bruge den "dyre" kniv, kan effektiviteten reduceres kraftigt for i høj grad at reducere prisen på et enkelt stykke. Fordelene ved virksomheden vil i sidste ende opnå effekten af ​​færre investeringer og mere output. Gennem specifikke forarbejdningseksempler kan det bevises, at omkostningerne ved værktøjet ikke er mere end for hvert produkt.

Endelig håber jeg, at skæreteknologien i denne enhed gennem alles indsats vil blive sat sammen for at bidrage til fremme af Kinas fremstillings- og produktionsteknologier.