Tecnoloxía de corte de metais e estado de desenvolvemento da ferramenta
Tecnoloxía de corte de metais e estado de desenvolvemento da ferramenta
Desde mediados do século XX, debido aos proveitosos logros da ciencia e da tecnoloxía, como a microelectrónica, a tecnoloxía da información e a ciencia dos materiais, e a aceleración do progreso da enxeñaría, impulsouse o rápido desenvolvemento da tecnoloxía de fabricación e fabricación. A finais do século XX conseguíronse resultados notables. O progreso supuxo unha contribución significativa ao desenvolvemento da economía global e é aclamado como o motor da economía global.
Resumindo esta historia, revisando o desenvolvemento da sociedade humana, a economía e a civilización, os gobernos teñen unha nova comprensión da importancia da fabricación: aínda hoxe, cando as industrias de alta tecnoloxía e emerxentes promoveron moito a economía, a manufactura aínda é a economía nacional. E a base da forza integral. Prestar atención e acelerar o desenvolvemento da industria manufacturera converteuse nun país poderoso no mundo, especialmente nun país en desenvolvemento como China, que trouxo oportunidades raras e novos desafíos para o desenvolvemento da tecnoloxía de fabricación e fabricación.
Durante este período, a tecnoloxía de corte de metal, que é a tecnoloxía básica da tecnoloxía de fabricación, tamén se desenvolveu rapidamente e entrou nunha nova etapa de desenvolvemento caracterizada polo desenvolvemento do corte a alta velocidade, o desenvolvemento de novos procesos de corte e métodos de procesamento. , e a provisión de tecnoloxías de procesamento completas. Isto baséase no avance e innovación integral da tecnoloxía de fabricación, incluíndo o avance integral das máquinas-ferramenta CNC, sistemas de control, materiais de ferramentas, tecnoloxía de revestimento, estrutura de ferramentas e outras tecnoloxías. Os efectos completos producidos pola empresa promoveron o progreso global da tecnoloxía de corte. Trae o nivel xeral a un novo nivel. A principal característica e técnica desta altura é a alta velocidade de corte (táboa 1), marcando o proceso de corte nunha nova fase de corte a alta velocidade.
Ata agora, o corte de alta velocidade converteuse nunha parte importante da tecnoloxía de fabricación avanzada e nun símbolo importante, converténdose nunha tecnoloxía clave na industria de fabricación, a industria do automóbil, a industria aeroespacial, a industria de moldes e outros grandes sectores industriais. Nos países industrializados, o corte a alta velocidade converteuse nunha nova tecnoloxía práctica. O desenvolvemento activo e a aplicación de novas tecnoloxías de corte a alta velocidade convertéronse nunha medida importante para que as empresas melloren a eficiencia do procesamento e a calidade do produto, reduzcan os custos de fabricación, acurten os prazos de entrega e melloren a competitividade. Importantes beneficios técnicos e económicos. Polo tanto, acelerar o desenvolvemento e aplicación da tecnoloxía de corte avanzada representada pola tecnoloxía de corte de alta velocidade converteuse nun consenso en varios campos da tecnoloxía de fabricación e fabricación en varios países.
Tecnoloxía de corte e estado de desenvolvemento da ferramenta
En primeiro lugar, creou novas tecnoloxías como o corte a alta velocidade, que mellorou a eficiencia do procesado.
O corte a alta velocidade presenta unha vantaxe única como novo proceso de corte. En primeiro lugar, a eficiencia de corte mellorouse significativamente. Tomando como exemplo o mecanizado de cinco pezas dun motor de automóbil, nos últimos 10 anos aproximadamente, a eficiencia da produción mellorouse entre 1 e 2 veces, como a fresa frontal PCD para procesar culatas de aliaxe de aluminio. A velocidade de fresado alcanzou os 4021 m/min e a velocidade de alimentación é de 5670 mm/min, o que se duplica en comparación coa liña de produción introducida en China a principios dos anos 90. Por exemplo, a fresa CBN para o acabado de cilindros de fundición gris ten unha velocidade de fresado de 2000 m/min, 10 veces mellor que as fresadoras tradicionais de carburo. En segundo lugar, o corte de alta velocidade tamén ébeneficioso para mellorar a calidade do produto, reducir os custos de fabricación e acurtar os prazos de entrega. Ademais, en base á tecnoloxía de corte a alta velocidade, desenvolvéronse novas tecnoloxías como o corte en seco (corte en seco, corte microlubricante), o corte duro (por moenda en coche, fresado e rectificado), que non só melloran a eficiencia de procesamento pero tamén cambiar a tradición. Os límites das diferentes operacións de corte, e a creación dunha nova era de fabricación de corte "manufactura verde". A tecnoloxía de corte duro converteuse nun novo proceso altamente eficiente para o mecanizado do burato interior da engrenaxe do automóbil e o procesamento de moldes endurecidos. A figura 1 mostra o molde para procesar 65HRC.
Ao mesmo tempo, xurdiron procesos de mecanizado de alta eficiencia ou procesos de mecanizado de alta produtividade (HPM, HSM) con altas velocidades de avance segundo diferentes requisitos de procesamento, o que reflicte o enorme potencial de desenvolvemento da tecnoloxía de corte de alta velocidade.
En segundo lugar, o rendemento de varios materiais de ferramenta baseados en materiais de carburo cementado mellorouse de forma ampla.
O rendemento do carburo cementado mellora continuamente e amplíase a superficie de aplicación, o que se converte no principal material da ferramenta para cortar, que xoga un papel importante na promoción da mellora da eficiencia do corte. O primeiro é o desenvolvemento de materiais de aliaxe dura de gran fino e ultrafino, que melloran significativamente a resistencia e dureza dos materiais de carburo cementado. As ferramentas xerais de aliaxe dura feitas con el, especialmente as brocas de uso xeral grandes e medianas. Utilízanse ferramentas como fresas e billas para substituír as ferramentas tradicionais de aceiro de alta velocidade, que aumentan varias veces a velocidade de corte e a eficiencia do mecanizado. A ferramenta universal cunha gran cantidade de cara introdúcese na gama de corte de alta velocidade e introdúcese completamente no proceso de corte. Colocouse a metade da etapa de corte de alta velocidade. Na actualidade, toda a ferramenta de carburo sólido converteuse nun produto habitual de empresas de ferramentas nacionais e estranxeiras, e será cada vez máis amplamente utilizada a medida que se mellore o nivel de procesamento de corte. Actualmente, as empresas nacionais de Hunan Diamond Carbide Tools Co., Ltd., Shanghai Tool Factory Co., Ltd., Siping Xinggong Cutting Tool Co., Ltd. e outras empresas tamén poden producir fresas de carburo sólido, machos, brocas e outros produtos, como se mostra na figura 2, Hunan. Ferramenta de carburo sólido producida por Diamond Carbide. Non só iso, senón que tamén se usan carburos sólidos nalgunhas ferramentas de conformación complexas. En segundo lugar, o desenvolvemento e uso de novos procesos como a sinterización a presión de carburo cementado melloraron a calidade intrínseca do carburo cementado; e o desenvolvemento de calidades especiais para diferentes necesidades de procesamento, e mellorou aínda máis o rendemento do carburo cementado. No caso do material base do grao de inserción de carburo cementado revestido químicamente, desenvolveuse un carburo cementado graduado cunha boa resistencia á deformación plástica e unha superficie resistente, o que mellorou o rendemento de corte e o rango de aplicación da inserción de carburo cementado revestido.
Aumentou a variedade de materiais de ferramentas cerámicas e cermet, melloráronse a resistencia e dureza, ampliáronse o campo de aplicación e o rango de procesamento e substituíuse a aliaxe dura no acabado e semiacabado de aceiro e ferro fundido, que mellorou a eficiencia de procesamento e a calidade do produto. Na actualidade, estes materiais de ferramenta pódense usar non só na produción en pequenos lotes dunha soa peza, senón tamén na produción en masa de liñas de montaxe e, debido ao prezo máis baixo, pódense usar como ferramenta preferida para o corte en seco e duro. corte.
A dureza dos materiais de ferramentas superduros PCD e CBN e a mellora do proceso de fabricación permitiron ampliar o campo de aplicación. Na produción automática utilizáronse ferramentas de perforación de cilindros de CBNliñas, así como no procesamento de ferro fundido e hardware de enfriamento, e expandíronse desde o campo de acabado ao campo de semiacabado, o que mellorou moito a eficiencia do corte. A aliaxe de aluminio é un material importante na industria aeroespacial e da automoción. O procesamento de alta eficiencia da aliaxe de aluminio é unha tecnoloxía clave nestes dous sectores industriais. Na actualidade, debido á ampla aplicación de varias ferramentas de alto rendemento feitas con PCD, a eficiencia de corte mellora significativamente, a máis alta. A velocidade de corte alcanzou os 7000 m/min. Os produtos foron ampliados desde as ferramentas orixinais de torneado e fresadoras ata fresas de punta, brocas, escariadores, ferramentas de conformación, etc.; O PCD tamén é a única ferramenta eficaz para procesar materiais non metálicos como o grafito e os materiais sintéticos. Pódese prever que coa promoción das ferramentas CBN e PCD, a variedade de ferramentas aumentará aínda máis e o campo de aplicación ampliarase aínda máis, levando ao desenvolvemento do procesamento de corte cara a mecanizado de alta velocidade e alta eficiencia.
O desenvolvemento de materiais de aceiro de alta velocidade aínda se menciona no desenvolvemento de materiais de ferramenta. Aínda que as vendas de ferramentas de aceiro de alta velocidade e ferramentas de carburo cementado redúcense nun 5% ao ano, o aceiro de alta velocidade cobalto de alto rendemento e o uso de aceiro de alta velocidade de metalurxia en po está aumentando. Estes dous aceiros de alta velocidade de alto rendemento teñen unha longa historia, teñen unha mellor resistencia ao desgaste, dureza vermella e fiabilidade que o aceiro de alta velocidade normal, especialmente o rendemento do aceiro de alta velocidade de metalurxia en po, pero debido ao prezo alto, usado para ser utilizado na industria aeroespacial para procesar materiais difíciles. Coa procura da eficiencia de corte e o cambio de concepto, estas ferramentas de aceiro de alta velocidade de alto rendemento utilízanse por primeira vez en liñas automáticas, como brocas, fresas, machos e outras ferramentas de uso xeral e cortadores de engrenaxes, brochas e outros. ferramentas sofisticadas. Mellora a velocidade de corte e a calidade do mecanizado, un uso fiable e unha vida útil prolongada da ferramenta. Nos últimos anos, as ferramentas mencionadas anteriormente feitas de aceiro de alta velocidade de alto rendemento foron ampliadas e aplicadas ao procesamento xeral e convertéronse nun produto convencional de ferramentas estranxeiras de aceiro de alta velocidade.
En resumo, no desenvolvemento de varios materiais de ferramentas, o carburo cementado xoga un papel principal, pero o rendemento doutros materiais de ferramentas tamén se mellorou significativamente, ampliando as súas respectivas áreas de aplicación, formando unha variedade de materiais de ferramenta. Hai vantaxes únicas e ámbito de uso que se substitúen entre si para complementar o patrón xeral. Pódese dicir que o desenvolvemento completo e rápido dos materiais de ferramenta sentou as bases para o corte de metal de alta velocidade e alta eficiencia actual.
En terceiro lugar, os revestimentos son unha tecnoloxía clave para mellorar o rendemento das ferramentas.
A tecnoloxía de revestimento da ferramenta xoga un papel importante no desenvolvemento de ferramentas de corte e corte modernas. Desenvolveuse moi rapidamente dende os seus inicios, especialmente nos últimos anos. O revestimento químico (CVD) segue sendo o principal proceso de revestimento para insercións indexables. Desenvolvéronse novos procesos como CVD a media temperatura, óxido de aluminio de película grosa e capa de transición. En base á mellora do material base, o revestimento CVD é resistente. Melloran tanto o desgaste como a dureza; Tamén avanzaron os revestimentos de diamante CVD, mellorando o acabado superficial do revestimento e entrando nunha fase práctica. Na actualidade, a proporción de revestimento das insercións indexables de carburo estranxeira alcanzou máis do 70%. Durante este período, o progreso do revestimento físico (PVD) foi especialmente notable, e logrouse un progreso significativo na estrutura do forno, no proceso e no control automático, e non só na resistencia á calor adecuada para o corte a alta velocidade, o corte en seco e os duros. desenvolveuse o corte. Mellores revestimentos, comoos cortadores non só teñen unha alta eficiencia de procesamento, senón que tamén teñen unha boa versatilidade, o que pode aforrar custos de ferramentas.
En quinto lugar, o rápido desenvolvemento das tecnoloxías de apoio.
A tecnoloxía de corte vaise desenvolvendo gradualmente xunto co avance da tecnoloxía de corte. É unha parte indispensable da tecnoloxía de corte moderna e mantén un rápido desenvolvemento coa tecnoloxía de corte e as ferramentas, incluso entre o soporte da ferramenta e o fuso da máquina ferramenta. Método de conexión, suxeición da ferramenta no portaferramentas, equilibrio do sistema de ferramentas e xestión de ferramentas.
A interface máquina-ferramenta de vástago cónico oco de dobre cara (HSK) ten as vantaxes dunha boa rixidez de conexión, alta precisión de posicionamento, tempo de carga e descarga curto, etc. A promoción da tecnoloxía utilizouse cada vez máis amplamente (Figura 6). ). A estrutura deste soporte de ferramentas converteuse nun estándar internacional oficial e foi aceptada por moitos fabricantes de máquinas ferramenta. Introduciu centros de mecanizado de alta velocidade con interfaces de husillo HSK e sistemas de ferramentas ou ferramentas integradas con portaferramentas HSK. A poderosa vitalidade e a boa perspectiva de uso deste novo tipo de portaferramentas. Ao mesmo tempo, algunhas empresas desenvolveron estruturas de vástago similares a HSK, como o vástago Capto de Sandvik e o vástago KM de Kennametal. Nos últimos anos, tamén houbo unha interface 7:24 para contacto a dobre cara ou incluso tres contactos para acomodar as necesidades das máquinas ferramenta existentes para o mecanizado de alta velocidade.
O uso de ferramentas rotativas de alta velocidade tamén supón novas esixencias na suxeición das ferramentas. Require alta precisión de suxeición, desnivel radial
Ademais, hai un requisito de equilibrio e seguridade para as ferramentas rotativas de alta velocidade. Debido á asimetría estrutural ou á excentricidade causada por erros de fabricación e montaxe, hai un desequilibrio entre o centro de rotación e a rotación a alta velocidade. A forza radial periódica actúa sobre o sistema de rodamentos do fuso e mesmo sobre outras partes da máquina, afectando a calidade do mecanizado, a vida útil da ferramenta e o rendemento da máquina. Para iso, especifícase o desequilibrio permitido e o uso a alta velocidade de ferramentas rotativas de alta velocidade; Os fabricantes de ferramentas desenvolveron unha variedade de ferramentas de equilibrio axustable, ou ferramentas rotativas e sistemas de ferramentas para o corte a alta velocidade antes de cargar no fuso. Balance na máquina de equilibrado dinámico para limitar o desequilibrio a un determinado rango. Co fin de reducir a cantidade de desequilibrio (excentricidade) xerado despois de cargar a ferramenta no fuso, a nova tecnoloxía de equilibrado automático en liña equilibra o fuso, o vástago e a ferramenta como un sistema de rotor no punto operativo.velocidade.
No corte a alta velocidade, a velocidade da ferramenta é superior a 10.000 ~ 20.000r/min ou incluso superior. Neste momento, as partes de suxeición do corpo da lámina, a lámina e a lámina están sometidas a unha gran forza centrífuga. Cando a velocidade de rotación alcanza un determinado valor crítico, é suficiente. Sácase a folla, o parafuso de suxeición está roto ou incluso todo o corpo está roto. Ante estas condicións, os equipos ou as lesións persoais poden provocar accidentes, polo que é imprescindible previr a tecnoloxía de corte a alta velocidade. Para iso, Alemaña desenvolveu unha especificación de seguridade para ferramentas rotativas de alta velocidade, que ten unhas normas estritas sobre o deseño, probas, uso e equilibrado da calidade da ferramenta. Esta especificación converteuse nun estándar europeo e nun estándar internacional.
Segundo os datos, o custo directo da ferramenta só representa o 2% ~ 4% do custo de fabricación, mentres que o custo de uso e xestión da ferramenta é superior ao 12%. A xestión de ferramentas científicas pode aforrar ao usuario un custo considerable da ferramenta e reducir o custo de fabricación. Polo tanto, o desenvolvemento da tecnoloxía de xestión de ferramentas e software e hardware relacionados converteuse no ámbito empresarial dos fabricantes de ferramentas, proporcionando aos usuarios varias formas de servizos de xestión de ferramentas, desde a xestión simple de loxística de ferramentas ata a contratación de paquetes de todas as empresas de ferramentas, incluíndo a adquisición de ferramentas, a identificación , almacenamento, servizo in situ, rectificado de ferramentas, mellora de procesos, desenvolvemento de proxectos, etc. As empresas usuarias poden aproveitar este servizo social especializado, manter un alto nivel de procesamento de corte e centrarse no desenvolvemento da tecnoloxía básica e lograr unha dobre colleita de económico e tecnolóxico.
En sexto lugar, o novo modelo de negocio da industria da ferramenta.
Co desenvolvemento da tecnoloxía de corte, a industria das ferramentas está a sufrir unha revolución nos mecanismos de funcionamento. Ante un modelo de produción cada vez máis novo e novos materiais de pezas, as “ferramentas” xa non son produtos simples. Unha vez vendidos, son factores de proceso importantes para optimizar un proceso ou unha tecnoloxía de procesamento en liña. Os fabricantes de ferramentas deben ser capaces de Proporcionar aos usuarios unha tecnoloxía de procesamento completa para axudar aos usuarios a acadar o obxectivo de mellorar a eficiencia do procesamento, a calidade do produto e reducir os custos de fabricación converteuse na dirección e propósito comercial do desenvolvemento empresarial dos fabricantes de ferramentas estranxeiros. Na actualidade, os fabricantes de ferramentas levaron a industria de ferramentas a unha etapa superior de desenvolvemento a través de varias formas de servizos comerciais, como "atender aos usuarios" e "proporcionar solucións". Os feitos demostraron que esta práctica dos fabricantes de ferramentas estranxeiros é propicia para o desenvolvemento da industria manufacturera, traendo máis beneficios aos usuarios e sendo benvida polos usuarios.
Aplique tecnoloxía de corte avanzada para acelerar o desenvolvemento da industria manufacturera de China
O XVI Congreso Nacional do Partido Comunista de China presentou a tarefa de construír unha sociedade acomodada dun xeito integral e de realizar unha nova industrialización. Soou o corno da marcha de China dunha potencia manufacturera a unha potencia manufacturera. Como a tecnoloxía básica da tecnoloxía de fabricación, a ferramenta de corte é o equipo básico do proceso. Atópase na primeira posición nesta histórica marcha. A tecnoloxía de corte avanzada e as ferramentas de corte son o desenvolvemento de China da industria do automóbil, a industria aeroespacial, a industria enerxética e os equipos de apoio. Requisitos previos para a industria de moldes. Ante unha oportunidade tan grande, debemos facer un uso completo da tecnoloxía de corte avanzada e das ferramentas de corte para servir á industria manufacturera de China.
Para iso, a industria de ferramentas de China está a acelerar a súa integración coa industria de ferramentas do mundo, introducindo equipos e tecnoloxía de proceso avanzados mediante a transformación tecnolóxica e desenvolvendo e producindo produtos de ferramentas de primeira clase. Industria de ferramentas de Chinadúas vangardas - Zhuzhou Cemented Carbide Group e Shanghai Tool Factory Co., Ltd. tomaron o liderado na realización da transformación tecnolóxica cun alto punto de partida e un gran investimento, o que fixo que a tecnoloxía de fabricación de insercións indexables e ferramentas de carburo sólido en China se pechara. O nivel avanzado do mundo. Ao mesmo tempo, as empresas de ferramentas estranxeiras afrontan o rápido desenvolvemento da industria manufacturera de China e as perspectivas de desenvolvemento rápido, acelerando o ritmo de produción ou servizo localizado en China, co fin de reducir os custos de fabricación, mellorar as capacidades de servizo e acurtar o plomo. veces. Dise que a entrada de empresas de ferramentas estranxeiras no mercado chinés proporciona condicións moi favorables para que apliquemos ferramentas avanzadas para transformar a fabricación tradicional. Debemos aproveitar esta oportunidade favorable e adoptar activamente ferramentas de corte avanzadas para afrontar os retos da globalización económica co fin de mellorar a tecnoloxía de procesamento e a forza competitiva das empresas.
Cando as empresas aceleran a aplicación da tecnoloxía de corte avanzada, a situación de cada empresa é diferente e as prácticas específicas son diferentes, pero pódense utilizar os seguintes puntos como idea común:
Ferramentas feitas con materiais de ferramentas de alto rendemento, incluíndo ferramentas de carburo sólido, ferramentas cerámicas de nitruro de silicio, ferramentas CBN e PCD, ferramentas de aceiro de alta velocidade de alto rendemento, etc., un tipo de introdución para a situación específica de produción, paso a paso Push, recibirá bos resultados; actualmente os fabricantes de ferramentas nacionais tamén poden subministrar parcialmente estes produtos de ferramentas.
Use moito as ferramentas revestidas. A proporción de coitelos revestidos en China é moi baixa e hai un gran espazo para a promoción. O grao de revestimento adecuado debe seleccionarse segundo as condicións de procesamento e as necesidades para acadar os resultados desexados.
Emprégase moito o uso de ferramentas indexables. As ferramentas indexables foron promovidas en China durante moitos anos, pero o progreso non foi o suficientemente rápido por varias razóns.
O desenvolvemento non é equilibrado. Non obstante, durante este período, a tecnoloxía de ferramentas indexables fixo novos progresos, a variedade aumentou rapidamente e desenvolveuse nunha dirección máis eficiente e aplicable. Desenvolvéronse láminas de fresa de bordo curvo, insercións de torneado con limpadores e de propósito xeral. Os produtos con boas láminas circulares e láminas octogonais teñen un gran potencial de aplicación. A promoción activa de ferramentas indexables debería converterse nun proxecto importante para a transformación tecnolóxica das empresas. A figura 7 é unha fresa de inserción de bordo curva desenvolvida por Hunan Diamond Cutting Tool Co., Ltd.
Para liñas de produción a gran escala, debemos aprender da experiencia estranxeira, desenvolver novos procesos e ferramentas especiais, mellorar a eficiencia e reducir custos ou desenvolver procesos combinados de concentración de ferramentas para mellorar a eficiencia e reducir o investimento. Este traballo debe ser combinado con fabricantes de máquinas-ferramenta e fabricantes de ferramentas para conseguir resultados. Esta é unha práctica madura nos países industrializados.
Para as empresas cun modo de produción de pequenos lotes dunha soa peza, débense empregar novas ferramentas eficientes, como brocas de refrixeración interna e fresadoras frontales de rastrillo. En segundo lugar, pódense usar cortadores universais multifunción, o que pode reducir o tempo de cambio de ferramenta. Tamén é necesario romper os límites tradicionais do proceso de perforación, fresado, moenda, etc., e conseguir novos efectos de procesado mediante o proceso de fresado, perforación, fresado, fresado, fresado e moenda. Ademais, reforzar a xestión de ferramentas, reducir o inventario e reducir os custos de ferramentas.
Ao adoptar ferramentas de corte avanzadas e novas tecnoloxías, as empresas deben confiar na forza técnica dos fabricantes e distribuidores de ferramentas para seguir o camiño da socialización. Na situación actual de novos materiais de pezas de traballo, materiais de ferramentas e graos de revestimento, hai miles
