Tehnologija rezanja metala i status razvoja alata

Tehnologija rezanja metala i status razvoja alata

Od sredine 20. stoljeća, zahvaljujući plodnim dostignućima znanosti i tehnologije kao što su mikroelektronika, informacijska tehnologija i znanost o materijalima, te ubrzanjem napretka inženjerstva, promicao se brzi razvoj proizvodne i proizvodne tehnologije. Do kraja 20. stoljeća postignuti su izvanredni rezultati. Napredak je dao značajan doprinos razvoju globalnog gospodarstva i hvaljen je kao motor globalnog gospodarstva.

Sažimajući ovu povijest, sagledavajući razvoj ljudskog društva, gospodarstva i civilizacije, vlade imaju novo razumijevanje važnosti proizvodnje: čak i danas, kada su visokotehnološke industrije i industrije u nastajanju uvelike promovirale gospodarstvo, proizvodnja je još uvijek nacionalna ekonomija. I temelj sveobuhvatne snage. Obraćanje pažnje i ubrzavanje razvoja prerađivačke industrije postala je moćna zemlja u svijetu, posebice zemlja u razvoju poput Kine, koja je donijela rijetke prilike i nove izazove razvoju proizvodnje i proizvodne tehnologije.

U tom razdoblju brzo se razvija i tehnologija rezanja metala, koja je osnovna tehnologija proizvodne tehnologije, koja je ušla u novu fazu razvoja koju karakterizira razvoj brzog rezanja, razvoj novih procesa rezanja i metoda obrade. , te osiguravanje kompletnih tehnologija obrade. To se temelji na sveobuhvatnom napretku i inovaciji proizvodne tehnologije, uključujući sveobuhvatan napredak CNC alatnih strojeva, upravljačkih sustava, alatnih materijala, tehnologije premaza, strukture alata i drugih tehnologija. Sveobuhvatni učinci koje je proizvela tvrtka promicali su cjelokupni napredak tehnologije rezanja. Dovedite ukupnu razinu na novu razinu. Glavna značajka i tehnička značajka ove visine je velika brzina rezanja (tablica 1), koja označava proces rezanja u novu fazu rezanja velikom brzinom.

Do sada je rezanje velikom brzinom postalo važan dio napredne proizvodne tehnologije i značajan simbol, postajući ključna tehnologija u prerađivačkoj industriji, automobilskoj industriji, zrakoplovnoj industriji, industriji kalupa i drugim velikim industrijskim sektorima. U industrijaliziranim zemljama rezanje velikom brzinom postalo je praktična nova tehnologija. Aktivan razvoj i primjena nove tehnologije brzog rezanja postala je važna mjera za poduzeća za poboljšanje učinkovitosti obrade i kvalitete proizvoda, smanjenje troškova proizvodnje, skraćivanje vremena isporuke i poboljšanje konkurentnosti. Značajne tehničke i ekonomske prednosti. Stoga je ubrzanje razvoja i primjene napredne tehnologije rezanja koju predstavlja tehnologija brzog rezanja postalo konsenzus u različitim područjima proizvodnje i proizvodne tehnologije u raznim zemljama.

Tehnologija rezanja i status razvoja alata

Prvo, stvorio je nove tehnologije kao što je rezanje velikom brzinom, što je poboljšalo učinkovitost obrade.

Rezanje velikom brzinom predstavlja jedinstvenu prednost kao novi proces rezanja. Prije svega, učinkovitost rezanja je značajno poboljšana. Uzimajući za primjer peterodijelnu obradu automobilskog motora, u posljednjih 10-ak godina, učinkovitost proizvodnje je poboljšana za oko 1 do 2 puta, kao što je PCD čeona glodalica za obradu glava cilindra od aluminijske legure. Brzina glodanja dosegnula je 4021 m/min, a brzina posmaka je 5670 mm/min, što je udvostručeno u usporedbi s proizvodnom linijom uvedenom u Kini početkom 1990-ih. Na primjer, CBN čeono glodalo za doradu cilindara od sivog lijevanog željeza ima brzinu glodanja od 2000 m/min, 10 puta bolje od tradicionalnih čeonih glodala od tvrdog metala. Drugo, rezanje velikom brzinom je takođerkorisno za poboljšanje kvalitete proizvoda, smanjenje troškova proizvodnje i skraćivanje vremena isporuke. Osim toga, na temelju tehnologije brzog rezanja razvijene su nove tehnologije poput suhog rezanja (kvazi-suho rezanje, mikro-podmazivanje), tvrdog rezanja (brušenjem automobila, mljevenjem i mljevenjem), koje ne samo da poboljšavaju učinkovitost obrade, ali i promjenu tradicije. Granice različitih operacija rezanja i stvaranje nove ere proizvodnje rezanja "zelene proizvodnje". Tehnologija tvrdog rezanja postala je vrlo učinkovit novi proces za strojnu obradu unutarnje rupe automobilskog zupčanika i preradu kaljenog kalupa. Na slici 1 prikazan je kalup za obradu 65HRC.

Istodobno, u skladu s različitim zahtjevima obrade pojavili su se visokoučinkoviti procesi obrade ili visokoproduktivni procesi obrade (HPM, HSM) s visokim posmakom, što odražava ogroman razvojni potencijal tehnologije brzog rezanja.

Drugo, performanse raznih alatnih materijala na bazi cementnih karbidnih materijala su sveobuhvatno poboljšane.

Performanse cementnog karbida se kontinuirano poboljšavaju, a površina nanošenja se povećava, što postaje glavni alatni materijal za rezanje, koji igra važnu ulogu u promicanju poboljšanja učinkovitosti rezanja. Prvi je razvoj sitnozrnatih, ultra-fino zrnatih tvrdih legura, koji značajno poboljšavaju čvrstoću i žilavost cementiranih karbidnih materijala. Cjelokupni alati od tvrde legure izrađeni od njega, posebno velika i srednje velika svrdla opće namjene. Alati poput završnih glodala i slavina koriste se za zamjenu tradicionalnih alata od brzoreznog čelika, koji povećavaju brzinu rezanja i učinkovitost obrade za nekoliko puta. Univerzalni alat s velikom količinom čela doveden je u raspon brzog rezanja, a proces rezanja je u potpunosti ušao. Položena je polovica faze brzog rezanja. Trenutno je cijeli alat od tvrdog metala postao rutinski proizvod domaćih i stranih alatnih tvrtki, te će se sve više i više koristiti kako se cijela razina obrade rezanja bude poboljšala. Trenutno domaća Hunan Diamond Carbide Tools Co., Ltd., Shanghai Tool Factory Co., Ltd., Siping Xinggong Cutting Tool Co., Ltd. i druga poduzeća također mogu proizvoditi glodalice od čvrstog karbida, slavine, bušilice i druge proizvode, kao što je prikazano na slici 2, Hunan. Alat od punog karbida koji proizvodi Diamond Carbide. Ne samo to, već se čvrsti karbidi također koriste u nekim složenim alatima za oblikovanje. Drugo, razvoj i korištenje novih procesa kao što je sinteriranje cementnog karbida pod pritiskom poboljšali su intrinzičnu kvalitetu cementnog karbida; i razvoj posebnih vrsta za različite potrebe obrade, te dodatno poboljšane performanse cementnog karbida. U slučaju osnovnog materijala kemijski obloženog cementnog karbidnog umetka, razvijen je gradirani cementni karbid s dobrom otpornošću na plastičnu deformaciju i čvrstom površinom, što je poboljšalo učinak rezanja i područje primjene obloženog cementnog karbida umetka.

Povećana je raznovrsnost keramičkih i kermetskih alatnih materijala, poboljšana je čvrstoća i žilavost, prošireno je područje primjene i raspon obrade, a tvrda legura zamijenjena je u doradi i poluzavršnoj obradi čelika i lijevanog željeza, što je poboljšala učinkovitost obrade i kvalitetu proizvoda. Trenutno se takvi alatni materijali mogu koristiti ne samo u jednodijelnoj, maloserijskoj proizvodnji, već iu masovnoj proizvodnji montažnih linija, a zbog niže cijene mogu se koristiti kao poželjan alat za suho rezanje i tvrdo rezanje. rezanje.

Čvrstoća PCD i CBN supertvrdih alatnih materijala i poboljšanje proizvodnog procesa omogućili su proširenje polja primjene. U automatskoj proizvodnji korišteni su alati za bušenje cilindra od CBN-alinijama kao i u obradi lijevanog željeza i okova za kaljenje, a proširili su se s područja završne obrade na polje poluzavršne obrade, što je uvelike poboljšalo učinkovitost rezanja. Aluminijska legura važan je materijal u zrakoplovnoj i automobilskoj industriji. Visoko učinkovita obrada aluminijske legure ključna je tehnologija u ova dva industrijska sektora. Trenutno, zbog široke primjene raznih alata visokih performansi izrađenih s PCD-om, učinkovitost rezanja je značajno poboljšana, najveća. Brzina rezanja dostigla je 7000m/min. Proizvodi su prošireni od originalnih alata za tokarenje i čeonih glodala do krajnjih glodala, svrdla, razvrtača, alata za oblikovanje itd.; PCD je također jedini učinkovit alat za obradu nemetalnih materijala kao što su grafit i sintetički materijali. Može se predvidjeti da će se promicanjem CBN i PCD alata dodatno povećati raznolikost alata, a polje primjene dodatno će se proširiti, što će dovesti do razvoja obrade rezanja prema brzoj i visokoučinkovitoj obradi.

Razvoj materijala od brzoreznog čelika još uvijek se spominje u razvoju alatnih materijala. Iako se prodaja alata od brzoreznog čelika i alata od cementnog karbida smanjuje za oko 5% godišnje, brzorezni čelik s kobaltom visokih performansi i upotreba brzoreznog čelika u metalurgiji praha se povećava. Ova dva brzorezna čelika visokih performansi imaju dugu povijest, imaju bolju otpornost na habanje, crvenu tvrdoću i pouzdanost od običnog brzoreznog čelika, posebno performanse brzoreznog čelika iz metalurgije praha, ali zbog visoke cijene, koriste se koristiti u zrakoplovnoj industriji za obradu teških materijala. U potrazi za učinkovitošću rezanja i promjenom koncepta, ovi alati od brzoreznog čelika visokih performansi prvi put se široko koriste u automatskim linijama, kao što su svrdla, krajnja glodala, slavine i drugi alati opće namjene i rezači zupčanika, provuci i drugi sofisticirani alati. Dobili su poboljšanu brzinu rezanja i kvalitetu obrade, pouzdanu uporabu i produženi vijek trajanja alata. Navedeni alati od brzoreznog čelika posljednjih godina prošireni su i primijenjeni u općoj obradi te su postali konvencionalni proizvod stranih alata za brzorezni čelik.

Ukratko, u razvoju različitih alatnih materijala, cementni karbid igra vodeću ulogu, ali su performanse drugih alatnih materijala također značajno poboljšane, proširivši njihova područja primjene, tvoreći različite alatne materijale. Postoje jedinstvene prednosti i opseg upotrebe koji se međusobno zamjenjuju kako bi nadopunili cjelokupni uzorak. Može se reći da je sveobuhvatan i brz razvoj alatnih materijala postavio temelje današnjem brzom i visokoučinkovitom rezanju metala.

Treće, premazi su ključna tehnologija za poboljšanje performansi alata.

Tehnologija premaza alata igra važnu ulogu u razvoju modernih alata za rezanje i rezanje. Od svog nastanka, osobito posljednjih godina, razvija se vrlo brzo. Kemijsko premazivanje (CVD) je još uvijek glavni proces premazivanja za indeksne umetke. Razvijeni su novi procesi poput srednjetemperaturnog CVD-a, debelog filma aluminijevog oksida i prijelaznog sloja. Na temelju poboljšanja osnovnog materijala, CVD premaz je otporan. I trošenje i žilavost su poboljšani; CVD dijamantni premazi također su napredovali, poboljšavajući završnu obradu premaza i ulazeći u praktičnu fazu. Trenutno je omjer premaza stranih karbidnih uložaka koji se mogu indeksirati dosegao više od 70%. Tijekom tog razdoblja posebno je primjetan napredak fizičkog premaza (PVD), a značajan napredak je postignut u strukturi peći, procesu i automatskom upravljanju, a ne samo otpornosti na toplinu pogodnu za brzo rezanje, suho rezanje i tvrdo rezanje. razvijeno je rezanje. Bolji premazi, kao nprSuper TiAlN i TiAlCN premazi opće namjene s boljim ukupnim performansama i DLC, W/C premazi protiv trenja, te kroz inovaciju strukture premaza, razvijene nano- i višeslojne strukture, poboljšava tvrdoću i žilavost premaza. Tablica 2 prikazuje najnovije premaze švicarske tvrtke PLATIT.

Novi razvoj PVD tehnologije premazivanja pokazuje nam veliki potencijal i jedinstvene prednosti tehnologije premaza za poboljšanje performansi alata: novi premazi mogu se razviti kroz kontrolu parametara procesa premazivanja i prilagodbu ciljnih i reakcijskih plinova. Kako bi se zadovoljile potrebe raznolikosti obrade, to je brza i dobra tehnologija za poboljšanje i poboljšanje performansi alata i ima vrlo široku perspektivu primjene.

Četvrto, inovacija strukture alata promijenila je lice i jedinstvenu funkciju tradicionalnih standardnih alata.

S brzim razvojem proizvodne industrije, ključne industrije kao što su automobilska industrija, zrakoplovna industrija i industrija kalupa postavile su veće zahtjeve za obradu rezanja i promovirale kontinuirani razvoj alata koji se mogu indeksirati. Poseban skup alata razvijen za montažnu traku automobilske industrije probio je tradicionalnu praksu nabave alata na zahtjev i „izradu zatvorenih vrata“, te je postao važan tehnološki čimbenik za inovativnu tehnologiju obrade, poboljšavajući učinkovitost obrade i uštedu ulaganja, te igranje nove uloge. Slika 3 je glodalo velike brzine za novi WIDIA-in proces za obradu radilice.

Industriju kalupa karakterizira visoka učinkovitost, jednodijelna, maloserijska proizvodnja, visoka tvrdoća materijala kalupa, teška obrada, složeni oblik, velika količina uklanjanja metala, kratko razdoblje isporuke i postaje snažna pokretačka snaga za inovaciju alata koji se može indeksirati strukture, kao što su funkcionalni čeoni glodali, razni kuglični glodači, modularni sustavi krajnjih glodala, glodala za bušenje i glodanje, velika glodala za glodanje itd. Gledajući unatrag na razvoj obrade rezanja od 1990-ih, industrija kalupa je još uvijek rodno mjesto novih procesa rezanja velikom brzinom, tvrdog rezanja i suhog rezanja.

Kako bi se zadovoljile potrebe zrakoplovne industrije za učinkovitom obradom velikih komponenti od aluminijske legure, razvijeno je novo brzo glodalo od aluminijske legure i drugi alati. Slika 4 je Sandvik-ova čeona glodalica velike brzine, s maksimalnom brzinom od 24000 o/min i brzinom rezanja. To je 6000 m/min.

Istodobno su se pojavile nove strukture za umetke koji se mogu indeksirati, kao što su visokoučinkovite blister oštrice za tokarenje, oštrice glodala složene veličine s prednjim uglovima, noževi glodala s kugličnim krajevima i oštrice velike brzine protiv razbijanja. Oštrice glodala i tako dalje.

Poboljšanjem funkcije CNC stroja za brušenje alata s pet osi i popularizacijom njegove primjene, geometrijski parametri standardnih univerzalnih alata kao što su krajnja glodala i svrdla postaju raznovrsniji, što mijenja stari obrazac tradicionalnih standardnih alata. i može se prilagoditi različitim obrađenim materijalima i uvjetima obrade, čime se povećava učinak rezanja. Neke inovativne strukture također proizvode nove efekte rezanja, kao što su krajnja glodala s nejednakim kutom spirale. U usporedbi sa standardnim krajnjim glodalima, krajnje glodalice s nejednakim kutom spirale mogu učinkovito obuzdati vibracije alata, poboljšati završnu obradu i povećati alat. Dubina rezanja i brzina posmaka. Na primjer, razna karbidna svrdla različitih tipova svrdla i različitih tipova utora, slika 5 su razna svrdla i različiti oblici brušenja vrhova svrdla koje je predstavio Shanghai Tool Works Co., Ltd. kako bi se prilagodili različitim materijalima. Razvoj tvrdog metala i glodala od tvrdog navoja poboljšava učinkovitost obrade navoja do razine rezanja velike brzine. Konkretno, glodanje navoja od tvrdog metalarezači ne samo da imaju visoku učinkovitost obrade, već imaju i dobru svestranost, što može uštedjeti troškove alata.

Peto, brzi razvoj pratećih tehnologija.

Tehnologija rezanja se postupno razvija zajedno s napretkom tehnologije rezanja. Neizostavan je dio moderne tehnologije rezanja i održava brzi razvoj s tehnologijom rezanja i alatima, uključujući između držača alata i vretena alatnog stroja. Način spajanja, stezanje alata u držaču alata, balans sustava alata i upravljanje alatom.

Dvostrano sučelje alatnog stroja sa šupljim konusnim drškom (HSK) ima prednosti dobre čvrstoće spoja, visoke točnosti pozicioniranja, kratkog vremena utovara i istovara itd. Promicanje tehnologije se koristi sve više i šire (slika 6. ). Struktura ovog držača alata postala je službeni međunarodni standard i prihvaćena od strane mnogih proizvođača alatnih strojeva. Uveo je brze obradne centre s HSK sučeljima vretena i sustavima alata ili integrirane alate s HSK držačima alata. Snažna vitalnost i mogućnost dobre upotrebe ovog novog tipa držača alata. U isto vrijeme, neke su tvrtke razvile strukture drške slične HSK-u, kao što su Sandvikov Capto drška i Kennametalov KM drška. Posljednjih godina postoji i sučelje 7:24 za dvostrani kontakt ili čak tri kontakta kako bi se udovoljilo potrebama postojećih alatnih strojeva za brzu obradu.

Korištenje rotirajućih alata velike brzine također postavlja nove zahtjeve za stezanje alata. Zahtijeva visoku preciznost stezanja, radijalni otklon

Osim toga, postoji zahtjev za ravnotežom i sigurnošću za rotirajuće alate velike brzine. Zbog strukturalne asimetrije ili ekscentričnosti uzrokovane pogreškama u proizvodnji i montaži, postoji neravnoteža između središta rotacije i rotacije velike brzine. Periodična radijalna sila djeluje na sustav ležaja vretena, pa čak i na druge dijelove stroja, utječući na kvalitetu obrade, vijek trajanja alata i performanse stroja. U tu svrhu određuju se dopuštena neuravnoteženost i upotreba velike brzine rotacijskih alata velike brzine; proizvođači alata razvili su razne prilagodljive alate za ravnotežu, ili rotacijske alate i alatne sustave za rezanje velikom brzinom prije utovara u vreteno. Balansirajte na stroju za dinamičko balansiranje kako biste ograničili neravnotežu na određeni raspon. Kako bi se smanjila količina neuravnoteženosti (ekscentričnosti) koja nastaje nakon što je alat umetnut u vreteno, nova online tehnologija automatskog balansiranja balansira vreteno, dršku i alat kao rotorski sustav na radnomvrstama alata. Samo uz pomoć njihovih profesionalaca možete odabrati pravi alat i postići željeni cilj. To je ujedno i aktualna inozemna proizvodnja alata. Poslovnu filozofiju “opskrbe sustava” i “pružanja rješenja” tvrtka aktivno promiče. Drugo, potrebno je razbiti netočan koncept cijene alata – misleći da je dobar alat preskup za trošenje. To je gledište koje je dugo utjecalo na napredak tehnologije rezanja u Kini i razvoj nacionalne industrije alata. Alat je “skup” i čini samo 2%~4% troškova proizvodnje (manje od 2% u većini poduzeća u Kini). Samo korištenjem "skupog" noža, učinkovitost se može uvelike smanjiti kako bi se uvelike smanjila cijena jednog komada. Prednosti poduzeća će na kraju postići učinak manjeg ulaganja i veće proizvodnje. Kroz konkretne primjere obrade može se dokazati da cijena alata nije veća od cijene svakog proizvoda.

Konačno, nadam se da će se kroz napore svih, tehnologija rezanja ove jedinice spojiti kako bi doprinijela napretku kineske proizvodnje i proizvodnih tehnologija.