Teknologi pemotongan logam dan status pembangunan alat

Teknologi pemotongan logam dan status pembangunan alat

Sejak pertengahan abad ke-20, disebabkan pencapaian hasil sains dan teknologi seperti mikroelektronik, teknologi maklumat, dan sains bahan, dan pecutan kemajuan kejuruteraan, perkembangan pesat teknologi pembuatan dan pembuatan telah digalakkan. Menjelang akhir abad ke-20, hasil yang luar biasa telah dicapai. Kemajuan itu telah memberi sumbangan besar kepada pembangunan ekonomi global dan dipuji sebagai enjin ekonomi global.

Merumuskan sejarah ini, meninjau pembangunan masyarakat manusia, ekonomi dan tamadun, kerajaan mempunyai pemahaman baru tentang kepentingan pembuatan: walaupun pada hari ini, apabila industri berteknologi tinggi dan baru muncul telah banyak mempromosikan ekonomi, pembuatan masih merupakan ekonomi negara. Dan asas kekuatan menyeluruh. Memberi perhatian kepada dan mempercepatkan pembangunan industri pembuatan telah menjadi sebuah negara yang berkuasa di dunia, terutamanya negara membangun seperti China, yang telah membawa peluang yang jarang berlaku dan cabaran baharu kepada pembangunan teknologi pembuatan dan pembuatan.

Dalam tempoh ini, teknologi pemotongan logam, yang merupakan teknologi asas teknologi pembuatan, juga telah berkembang pesat, dan telah memasuki peringkat pembangunan baru yang dicirikan oleh pembangunan pemotongan berkelajuan tinggi, pembangunan proses pemotongan dan kaedah pemprosesan baru. , dan penyediaan teknologi pemprosesan yang lengkap. Ini berdasarkan kemajuan komprehensif dan inovasi teknologi pembuatan, termasuk kemajuan komprehensif alatan mesin CNC, sistem kawalan, bahan alat, teknologi salutan, struktur alat dan teknologi lain. Kesan komprehensif yang dihasilkan oleh syarikat telah mempromosikan kemajuan keseluruhan teknologi pemotongan. Bawa tahap keseluruhan ke tahap yang baharu. Ciri utama dan ciri teknikal ketinggian ini ialah kelajuan pemotongan yang tinggi (Jadual 1), menandakan proses pemotongan menjadi fasa baru pemotongan berkelajuan tinggi.

Sehingga kini, pemotongan berkelajuan tinggi telah menjadi bahagian penting dalam teknologi pembuatan termaju dan simbol penting, menjadi teknologi utama dalam industri pembuatan, industri automotif, industri aeroangkasa, industri acuan dan sektor perindustrian utama yang lain. Di negara perindustrian, pemotongan berkelajuan tinggi telah menjadi teknologi baharu yang praktikal. Pembangunan aktif dan aplikasi teknologi baharu pemotongan berkelajuan tinggi telah menjadi ukuran penting bagi perusahaan untuk meningkatkan kecekapan pemprosesan dan kualiti produk, mengurangkan kos pembuatan, memendekkan masa pendahuluan dan meningkatkan daya saing. Faedah teknikal dan ekonomi yang ketara. Oleh itu, mempercepatkan pembangunan dan aplikasi teknologi pemotongan termaju yang diwakili oleh teknologi pemotongan berkelajuan tinggi telah menjadi kata sepakat dalam pelbagai bidang teknologi pembuatan dan pembuatan di pelbagai negara.

Teknologi pemotongan dan status pembangunan alat

Pertama, ia telah mencipta teknologi baharu seperti pemotongan berkelajuan tinggi, yang telah meningkatkan kecekapan pemprosesan.

Pemotongan berkelajuan tinggi memberikan kelebihan unik sebagai proses pemotongan baharu. Pertama sekali, kecekapan pemotongan telah dipertingkatkan dengan ketara. Mengambil pemesinan lima keping enjin kereta sebagai contoh, dalam tempoh 10 tahun yang lalu atau lebih, kecekapan pengeluaran telah dipertingkatkan kira-kira 1 hingga 2 kali ganda, seperti pemotong pengilangan muka PCD untuk memproses kepala silinder aloi aluminium. Kelajuan pengilangan telah mencapai 4021m/min dan kadar suapan ialah 5670mm/min, yang digandakan berbanding dengan barisan pengeluaran yang diperkenalkan di China pada awal 1990-an. Sebagai contoh, pemotong pengilangan muka CBN untuk kemasan silinder besi tuang kelabu mempunyai kelajuan pengilangan 2000m/ Min, 10 kali lebih baik daripada pemotong pengilangan muka karbida tradisional. Kedua, pemotongan berkelajuan tinggi jugaberfaedah untuk meningkatkan kualiti produk, mengurangkan kos pembuatan dan memendekkan masa pendahuluan. Di samping itu, berdasarkan teknologi pemotongan berkelajuan tinggi, teknologi baru seperti pemotongan kering (pemotongan kuasi kering, pemotongan mikro-pelincir), pemotongan keras (dengan pengisaran kereta, pengilangan dan pengisaran) telah dibangunkan, yang bukan sahaja menambah baik. kecekapan pemprosesan tetapi juga mengubah tradisi. Sempadan operasi pemotongan yang berbeza, dan penciptaan era baru pemotongan pembuatan "pembuatan hijau." Teknologi pemotongan keras telah menjadi proses baharu yang sangat cekap untuk pemesinan lubang dalaman gear kereta dan pemprosesan acuan yang dikeraskan. Rajah 1 menunjukkan acuan untuk pemprosesan 65HRC.

Pada masa yang sama, proses pemesinan berkecekapan tinggi atau proses pemesinan produktiviti tinggi (HPM, HSM) dengan kadar suapan yang tinggi telah muncul mengikut keperluan pemprosesan yang berbeza, mencerminkan potensi pembangunan besar teknologi pemotongan berkelajuan tinggi.

Kedua, prestasi pelbagai bahan alat berasaskan bahan karbida bersimen telah dipertingkatkan secara menyeluruh.

Prestasi karbida bersimen terus dipertingkatkan, dan permukaan aplikasi diperbesarkan, yang menjadi bahan alat utama untuk memotong, yang memainkan peranan penting dalam menggalakkan peningkatan kecekapan pemotongan. Yang pertama ialah pembangunan bahan aloi keras berbutir halus, berbutir ultra halus, yang meningkatkan kekuatan dan keliatan bahan karbida bersimen dengan ketara. Alat aloi keras keseluruhan dibuat daripadanya, terutamanya mata gerudi besar dan sederhana bersaiz sederhana. Alat seperti kilang akhir dan pili digunakan untuk menggantikan alatan keluli berkelajuan tinggi tradisional, yang meningkatkan kelajuan pemotongan dan kecekapan pemesinan beberapa kali. Alat universal dengan sejumlah besar muka dibawa ke dalam julat pemotongan berkelajuan tinggi, dan proses pemotongan dimasukkan sepenuhnya. Separuh daripada peringkat pemotongan berkelajuan tinggi telah diletakkan. Pada masa ini, keseluruhan alat karbida pepejal telah menjadi produk rutin syarikat alat domestik dan asing, dan akan semakin digunakan secara meluas apabila tahap pemprosesan keseluruhan pemotongan bertambah baik. Pada masa ini, domestik Hunan Diamond Carbide Tools Co., Ltd., Shanghai Tool Factory Co., Ltd., Siping Xinggong Cutting Tool Co., Ltd. dan perusahaan lain juga boleh menghasilkan kilang akhir karbida pepejal, paip, gerudi dan produk lain, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2, Hunan. Alat karbida pepejal yang dihasilkan oleh Diamond Carbide.Bukan itu sahaja, karbida pepejal juga digunakan dalam beberapa alat pembentuk yang kompleks. Kedua, pembangunan dan penggunaan proses baharu seperti pensinteran tekanan karbida bersimen telah meningkatkan kualiti intrinsik karbida bersimen; dan pembangunan gred khas untuk keperluan pemprosesan yang berbeza, dan meningkatkan lagi prestasi karbida bersimen. Dalam kes bahan asas gred sisipan karbida bersalut kimia, karbida bersimen berperingkat dengan rintangan yang baik terhadap ubah bentuk plastik dan permukaan yang keras telah dibangunkan, yang meningkatkan prestasi pemotongan dan julat penggunaan sisipan karbida bersimen bersalut.

Pelbagai bahan alat seramik dan cermet telah meningkat, kekuatan dan keliatan telah dipertingkatkan, medan aplikasi dan julat pemprosesan telah diperluaskan, dan aloi keras telah digantikan dalam kemasan dan separuh kemasan keluli dan besi tuang, yang telah meningkatkan kecekapan pemprosesan dan kualiti produk. Pada masa ini, bahan alat tersebut boleh digunakan bukan sahaja dalam pengeluaran satu bahagian, kumpulan kecil, tetapi juga dalam pengeluaran besar-besaran barisan pemasangan, dan kerana harga yang lebih rendah, ia boleh digunakan sebagai alat pilihan untuk pemotongan kering dan keras. memotong.

Ketangguhan bahan alat superhard PCD dan CBN serta penambahbaikan proses pembuatan telah membolehkan bidang aplikasi berkembang. Alat membosankan silinder yang diperbuat daripada CBN telah digunakan dalam pengeluaran automatikgarisan serta dalam pemprosesan besi tuang dan perkakasan pelindapkejutan, dan telah berkembang dari medan penamat ke medan separuh kemasan, yang telah meningkatkan kecekapan pemotongan. Aloi aluminium adalah bahan penting dalam industri aeroangkasa dan industri automotif. Pemprosesan aloi aluminium dengan kecekapan tinggi adalah teknologi utama dalam kedua-dua sektor perindustrian ini. Pada masa ini, disebabkan penggunaan meluas pelbagai alat berprestasi tinggi yang dibuat dengan PCD, kecekapan pemotongan meningkat dengan ketara, yang tertinggi. Kelajuan pemotongan telah mencapai 7000m/min. Produk telah diperluaskan daripada alat memusing asal dan pemotong pengilangan muka kepada kilang akhir, mata gerudi, reamer, alat membentuk, dsb.; PCD juga merupakan satu-satunya alat yang cekap untuk memproses bahan bukan logam seperti grafit dan bahan sintetik. Ia boleh diramalkan bahawa dengan promosi alat CBN dan PCD, kepelbagaian alatan akan terus meningkat, dan bidang aplikasi akan diperluaskan lagi, membawa kepada pembangunan pemprosesan pemotongan ke arah pemesinan berkelajuan tinggi dan kecekapan tinggi.

Pembangunan bahan keluli berkelajuan tinggi masih disebut dalam pembangunan bahan alat. Walaupun jualan alat keluli berkelajuan tinggi dan alat karbida bersimen dikurangkan sebanyak kira-kira 5% setahun, keluli berkelajuan tinggi kobalt berprestasi tinggi dan Penggunaan keluli berkelajuan tinggi metalurgi serbuk semakin meningkat. Kedua-dua keluli berkelajuan tinggi berprestasi tinggi ini mempunyai sejarah yang panjang, mereka mempunyai rintangan haus yang lebih baik, kekerasan merah dan kebolehpercayaan daripada keluli berkelajuan tinggi biasa, terutamanya prestasi keluli berkelajuan tinggi metalurgi serbuk, tetapi kerana harga yang tinggi, digunakan. untuk digunakan dalam industri aeroangkasa untuk memproses bahan yang sukar. Dengan mengejar kecekapan pemotongan dan perubahan konsep, alat keluli berkelajuan tinggi berprestasi tinggi ini mula-mula digunakan secara meluas dalam talian automatik, seperti gerudi, kilang akhir, paip dan alatan tujuan am lain dan pemotong gear, bros dan lain-lain alat yang canggih. Menerima kelajuan pemotongan yang lebih baik dan kualiti pemesinan, penggunaan yang boleh dipercayai dan hayat alat yang dilanjutkan. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, alat yang disebut di atas diperbuat daripada keluli berkelajuan tinggi berprestasi tinggi telah diperluaskan dan digunakan untuk pemprosesan am, dan telah menjadi produk konvensional alat keluli berkelajuan tinggi asing.

Ringkasnya, dalam pembangunan pelbagai bahan alat, karbida bersimen memainkan peranan utama, tetapi prestasi bahan alat lain juga telah meningkat dengan ketara, mengembangkan kawasan aplikasi masing-masing, membentuk pelbagai bahan alat. Terdapat kelebihan unik dan skop penggunaan yang menggantikan satu sama lain untuk melengkapkan corak keseluruhan. Boleh dikatakan bahawa pembangunan bahan alat yang menyeluruh dan pesat telah meletakkan asas untuk pemotongan logam berkelajuan tinggi dan berkecekapan tinggi hari ini.

Ketiga, salutan adalah teknologi utama untuk meningkatkan prestasi alat.

Teknologi salutan alat memainkan peranan penting dalam pembangunan alat pemotong dan pemotongan moden. Ia telah berkembang sangat pesat sejak penubuhannya, terutamanya dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Salutan kimia (CVD) masih merupakan proses salutan utama untuk sisipan boleh diindeks. Proses baharu seperti CVD suhu sederhana, filem aluminium oksida tebal, dan lapisan peralihan telah dibangunkan. Berdasarkan penambahbaikan bahan asas, salutan CVD adalah tahan. Kedua-dua haus dan keliatan bertambah baik; Salutan berlian CVD juga telah mencapai kemajuan, menambah baik kemasan permukaan salutan dan memasuki peringkat praktikal. Pada masa ini, nisbah salutan sisipan boleh indeks karbida asing telah mencapai lebih daripada 70%. Dalam tempoh ini, kemajuan salutan fizikal (PVD) amat ketara, dan kemajuan ketara telah dibuat dalam struktur relau, proses dan kawalan automatik, dan bukan sahaja rintangan haba yang sesuai untuk pemotongan berkelajuan tinggi, pemotongan kering dan keras. pemotongan telah dibangunkan. Salutan yang lebih baik, sepertiSalutan Super TiAlN, dan TiAlCN tujuan am dengan prestasi keseluruhan yang lebih baik dan DLC, salutan anti geseran W/C, dan melalui inovasi struktur salutan, struktur nano dan berbilang lapisan yang dibangunkan, Meningkatkan kekerasan dan keliatan salutan. Jadual 2 menunjukkan salutan terkini daripada syarikat Switzerland PLATIT.

Perkembangan baharu teknologi salutan PVD menunjukkan kepada kita potensi besar dan kelebihan unik teknologi salutan untuk meningkatkan prestasi alat: salutan baharu boleh dibangunkan melalui kawalan parameter proses salutan dan pelarasan gas sasaran dan tindak balas. Untuk memenuhi keperluan kepelbagaian pemprosesan, ia adalah teknologi yang pantas dan baik untuk menambah baik dan meningkatkan prestasi alat, dan mempunyai prospek aplikasi yang sangat luas.

Keempat, inovasi struktur alat telah mengubah wajah dan fungsi tunggal alat standard tradisional.

Dengan perkembangan pesat industri pembuatan, industri utama seperti industri automotif, industri aeroangkasa dan industri acuan telah mengemukakan keperluan yang lebih tinggi untuk pemprosesan pemotongan, dan menggalakkan pembangunan berterusan alat boleh diindeks. Set alat khas yang dibangunkan untuk barisan pemasangan industri automobil telah menembusi amalan tradisional membekalkan alatan atas permintaan dan "pembuatan pintu tertutup", dan telah menjadi faktor teknologi penting untuk teknologi pemprosesan yang inovatif, meningkatkan kecekapan pemprosesan dan menjimatkan pelaburan, dan memainkan peranan baru. Rajah 3 ialah pemotong pengilangan berkelajuan tinggi untuk proses baharu WIDIA untuk pemesinan aci engkol.

Industri acuan dicirikan oleh kecekapan tinggi, sekeping tunggal, pengeluaran kelompok kecil, kekerasan tinggi bahan acuan, pemprosesan yang sukar, bentuk kompleks, penyingkiran logam yang besar, tempoh penghantaran yang singkat, dan menjadi penggerak yang kuat untuk inovasi alat boleh diindeks. struktur, seperti Pemotong pengilangan muka Fungsional, pelbagai pemotong pengilangan hujung bebola, sistem pengisar akhir modular, pemotong membosankan dan pengilangan, pemotong pengilangan suapan besar, dan lain-lain. Melihat kembali perkembangan pemprosesan pemotongan sejak 1990-an, industri acuan masih tempat kelahiran proses pemotongan berkelajuan tinggi baharu, pemotongan keras dan pemotongan kering.

Untuk memenuhi keperluan industri aeroangkasa untuk memproses komponen aloi aluminium yang besar dengan cekap, pemotong pengilangan muka aloi aluminium berkelajuan tinggi baharu dan alatan lain telah dibangunkan. Rajah 4 ialah pemotong pengisar muka berkelajuan tinggi dari Sandvik, dengan kelajuan maksimum 24000r/min dan kelajuan pemotongan. Ia adalah 6000m/min.

Pada masa yang sama, struktur baharu untuk sisipan boleh diindeks telah muncul, seperti bilah lepuh berkecekapan tinggi untuk memusing, bilah pemotong pengilangan bersaiz kompleks dengan bucu anterior, bilah pengisar hujung hujung bebola dan bilah anti hancur berkelajuan tinggi. Bilah pemotong pengilangan dan sebagainya.

Dengan penambahbaikan fungsi mesin pengisar alat CNC pautan lima paksi dan popularisasi aplikasinya, parameter geometri alat universal standard seperti kilang akhir dan bit gerudi lebih pelbagai, yang mengubah corak lama alat standard tradisional dan boleh menyesuaikan diri dengan bahan diproses yang berbeza dan keadaan Pemprosesan, prestasi pemotongan meningkat dengan sewajarnya. Sesetengah struktur inovatif juga menghasilkan kesan pemotongan baharu, seperti kilang hujung sudut heliks yang tidak sama. Berbanding dengan kilang hujung standard, kilang hujung sudut heliks yang tidak sama dengan berkesan boleh mengekang getaran alat, menambah baik kemasan pemesinan dan meningkatkan perkakas. Kedalaman pemotongan dan kadar suapan. Sebagai contoh, pelbagai gerudi karbida jenis hujung gerudi yang berbeza dan jenis alur yang berbeza, Rajah 5 ialah pelbagai mata gerudi dan bentuk pengisaran hujung gerudi berbeza yang diperkenalkan oleh Shanghai Tool Works Co., Ltd. untuk menyesuaikan diri dengan bahan yang berbeza. Pembangunan pili karbida dan pemotong pengilangan benang karbida meningkatkan kecekapan pemprosesan benang ke tahap pemotongan berkelajuan tinggi. Khususnya, pengilangan benang karbidapemotong bukan sahaja mempunyai kecekapan pemprosesan yang tinggi, tetapi juga mempunyai fleksibiliti yang baik, yang boleh menjimatkan kos alat.

Kelima, perkembangan pesat teknologi sokongan.

Teknologi pemotongan dibangunkan secara beransur-ansur seiring dengan kemajuan teknologi pemotongan. Ia merupakan bahagian yang amat diperlukan dalam teknologi pemotongan moden dan mengekalkan pembangunan pesat dengan teknologi pemotongan dan alatan, termasuk antara pemegang alat dan gelendong alat mesin. Kaedah sambungan, pengapit alat dalam pemegang alat, keseimbangan sistem alat dan pengurusan alat.

Antara muka alat mesin hollow hollow taper shank (HSK) dua muka mempunyai kelebihan ketegaran sambungan yang baik, ketepatan kedudukan tinggi, masa pemuatan dan pemunggahan yang singkat, dan lain-lain. Promosi teknologi telah digunakan dengan lebih meluas (Rajah 6). ). Struktur pemegang alat ini telah menjadi standard antarabangsa rasmi, dan telah diterima oleh banyak pengeluar alat mesin. Ia telah memperkenalkan pusat pemesinan berkelajuan tinggi dengan antara muka gelendong HSK dan sistem alat atau alat bersepadu dengan pemegang alat HSK. Daya hidup yang kuat dan prospek penggunaan yang baik bagi pemegang alat jenis baharu ini. Pada masa yang sama, beberapa syarikat telah membangunkan struktur shank yang serupa dengan HSK, seperti shank Capto Sandvik dan shank KM Kennametal. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, terdapat juga antara muka 7:24 untuk hubungan dua muka atau tiga kenalan untuk menampung keperluan alatan mesin sedia ada untuk pemesinan berkelajuan tinggi.

Penggunaan alat berputar berkelajuan tinggi juga meletakkan permintaan baharu pada pengapit alat. Ia memerlukan ketepatan pengapit yang tinggi, pelarian jejari

Di samping itu, terdapat keperluan keseimbangan dan keselamatan untuk alat berputar berkelajuan tinggi. Disebabkan oleh asimetri struktur atau kesipian yang disebabkan oleh kesilapan pembuatan dan pemasangan, terdapat ketidakseimbangan antara pusat putaran dan putaran berkelajuan tinggi. Daya jejari berkala bertindak pada sistem galas gelendong dan juga pada bahagian lain mesin, menjejaskan kualiti pemesinan, hayat alat dan prestasi mesin. Untuk tujuan ini, ketidakseimbangan yang dibenarkan dan penggunaan kelajuan tinggi alat berputar berkelajuan tinggi ditentukan; pengilang alat telah membangunkan pelbagai alat imbangan boleh laras, atau alat berputar dan sistem alat untuk pemotongan berkelajuan tinggi sebelum dimuatkan ke dalam gelendong. Imbangan pada mesin pengimbangan dinamik untuk menghadkan ketidakseimbangan kepada julat tertentu. Untuk mengurangkan jumlah ketidakseimbangan (kesipian) yang dijana selepas alat dimuatkan ke dalam gelendong, teknologi pengimbangan automatik dalam talian baharu mengimbangi gelendong, batang dan alat sebagai sistem pemutar pada operasi.daripada jenis alatan. Hanya dengan bantuan profesional mereka anda boleh memilih alat yang betul dan mencapai matlamat yang diingini. Ini juga merupakan pembuatan alat asing semasa. Falsafah perniagaan "pembekalan sistem" dan "menyediakan penyelesaian" yang dipromosikan secara aktif oleh syarikat. Kedua, adalah perlu untuk memecahkan konsep yang salah tentang kos alat itu--memikirkan bahawa alat yang baik itu terlalu mahal untuk dibelanjakan. Pandangan inilah yang telah lama menjejaskan kemajuan teknologi pemotongan di China dan pembangunan industri alat negara. Alat ini "mahal" dan hanya menyumbang 2%~4% daripada kos pembuatan (kurang daripada 2% dalam kebanyakan perusahaan di China). Hanya dengan menggunakan pisau "mahal", kecekapan boleh dikurangkan dengan banyak untuk mengurangkan kos sekeping. Manfaat perusahaan akhirnya akan mencapai kesan pelaburan yang kurang dan lebih banyak keluaran. Melalui contoh pemprosesan khusus, dapat dibuktikan bahawa kos alat tersebut tidak lebih daripada setiap produk.

Akhir sekali, saya berharap melalui usaha semua orang, teknologi pemotongan unit ini akan disatukan untuk menyumbang kepada kemajuan teknologi pembuatan dan pembuatan China.