加快刀具關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用
目前,我國切削加工與刀具技術(shù)的水平與工業(yè)發(fā)達(dá)國家比較落后約20年,縮小這個(gè)差距,光有工具行業(yè)的努力是不夠的,還必須有用戶行業(yè)增加對(duì)刀具的投入,充分利用刀具在提高效率、降低成本、縮短交貨期、加快新產(chǎn)品開發(fā)中的作用。國外有數(shù)據(jù)表明,刀具占制造成本為2.5%~4%,但它卻直接影響占制造成本20%的機(jī)床費(fèi)用和38%的人工費(fèi)用,因此,進(jìn)給速度和切削速度每提高15%~20%可降低制造成本10%~15%。說明即使使用好的刀具會(huì)增加刀具的成本,但由于效率提高使機(jī)床費(fèi)用和人工費(fèi)用有很大的降低,這正是工業(yè)發(fā)達(dá)國家制造業(yè)所采取的經(jīng)營策略之一。目前,我國由于普通機(jī)床及服役超期的機(jī)床占多數(shù),加上人工費(fèi)用較低,刀具對(duì)制造成本的影響到不了這個(gè)程度,但它投入少、見效快的特點(diǎn)很適合我國企業(yè)的現(xiàn)狀,同樣可以收到很好的效果。
為了縮小與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的差距,我國刀具企業(yè)必須努力加快關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用。
加快新型刀縣材料的開發(fā)
回顧機(jī)械加工發(fā)展的歷史,可以看出刀具材料的發(fā)展起著重大的推動(dòng)作用。在21世紀(jì)初刀具材料的發(fā)展將有兩個(gè)重要的趨勢,一是硬質(zhì)合金刀具應(yīng)用范圍繼續(xù)擴(kuò)大,碳氮化鈦基硬質(zhì)合金(金屬陶瓷)、超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金、梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金及硬質(zhì)合金與高速鋼兩種粉未復(fù)合的材料等將代替相當(dāng)一部分高速鋼刀具,包括鉆頭、立銑刀、絲錐等簡單通用刀具和齒輪滾刀、拉刀等精密復(fù)雜刀具,高速鋼刀具的比例進(jìn)一步減少。這樣,硬質(zhì)合金將在刀具材料中占主導(dǎo)地位。覆蓋大部分常規(guī)的加工領(lǐng)域。二是超硬刀具材料的使用將明顯增加,CBN由于硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、熱膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱率高等優(yōu)點(diǎn),將成為高速加工黑色金屬、難加工材料以及進(jìn)行干切削、硬切削的主要刀具材料。隨著其韌性的進(jìn)一步改善,它在切削刀具中的比例將有很大的提高。此外,CBN還是對(duì)黑色金屬實(shí)現(xiàn)超高速切削。突破C.Salomon提出的臨界速度,從本質(zhì)上改善切削過程最有希望的刀具材料。PCD和單晶金剛石是高效精密加工有色金屬、陶瓷、玻璃。石墨等非金屬材料最佳的刀具。隨著汽車、航空航天、電子、軍工等部門對(duì)這些材料需求的增加,PCD的應(yīng)用也將更加廣泛。
加快涂層技術(shù)的開發(fā)
刀具涂層技術(shù)自從問世以來,對(duì)刀具性能的改善和加工技術(shù)的進(jìn)步起著非常重要的作用,涂層刀具已經(jīng)成為現(xiàn)代刀具的標(biāo)志,在刀具中的比例已超過50%。在21世紀(jì)初,涂層刀具的比例將進(jìn)一步增加,有望在技術(shù)上突破CBN涂層技術(shù),并且實(shí)用化,使CBN的優(yōu)良性能在更多的刀具和切削加工中得到應(yīng)用,甚至精密復(fù)雜刀具和成形刀具,這將全面提高加工黑色金屬的切削水平。此外,納米級(jí)超薄超多層涂層和新型涂層材料的開發(fā)應(yīng)用的速度將加快,涂層將成為改善刀具性能的主要途徑。