刀具新规则之引言
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为了应对不断变化的生产需求和越来越具有挑战性的工件材料,切削刀具技术正在快速发展。当今的机械加工厂需要以一种与过去不同的方式来看待它们的切削刀具以及刀具供应商。
在金属切削行业,除了采用先进技术以外别无选择。未来的加工需求越来越大,只有采用先进加工技术才能满足这些需求。
山特维克可乐满公司负责航空刀具开发的项目经理Chris Mills指出,以航空制造业为例,为了满足该行业今后20年的制造需求,需要将制造加工能力在现有基础上增加2倍。如何才能做到这一点呢?能否在加工工艺保持现有水平的情况下简单地将加工机床的数量增加2倍呢?这几乎是不可能的。增加现有技术水平机床的数量就意味着要增加同样比例的机床操作工人,这是难以想象的,因为如今的机械加工厂很难雇用到足够的合格工人来操作机床。因此,加工能力增加2倍的需求必须通过技术进步来满足,即利用现有数量的切削加工人员来完成更多的工作量。
那么,技术进步又从何而来呢?机床当然包括在内,它们的速度越来越快,精度也越来越高。但是,工件本身并非是以同样的渐进方式在发展,它们基本上是在不停变化。如今,被加工工件不仅在精度、交货期和质量上要求越来越高,而且越来越多地采用许多加工车间以前从未遇到过的难加工材料来制造。这些材料包括钛合金、镍基合金和蠕墨铸铁(CGI),此外还包括各种工程复合材料(在越来越多的应用场合,复合材料正在取代金属材料)。换句话说,如今工件发展的速度和力度都超过了用于切削它们的机床。为了弥补机床与工件之间存在的差距,并使加工能力赶上加工需求,在如今的金属切削行业,最重要的技术进步将来自切削刀具。
切削刀具——以及刀具供应商——的作用正在发生越来越快的变化,超过了加工流程中的任何其他要素。事实上,切削刀具的变化如此之大,以至于任何锐意进取的机械加工厂现在都需要重新评估其有关切削刀具的观念。它们不仅需要研究如何选用特定的刀具,而且需要重新审视影响整个车间刀具应用的基本理念。在这些核心理念中,有些在今天已经陈旧过时,因为切削刀具的规则已经发生了变化。
最近,有三家切削刀具供应商提供了一些有关当今的机械加工厂需要如何以不同方式来思考刀具应用问题的精辟见解。这些公司包括:①金刚石创新公司(Diamond Innovations) :具有世界领先水平的立方氮化硼(CBN)和聚晶金刚石(PCD)刀具材料供应商;②精密多马公司(Precision Dormer) :由两家提供高效钻削刀具和螺纹加工刀具的公司组成的联合体;③山特维克可乐满公司(Sandvik Coromant):世界排名第一的金属切削刀具供应商。
这些公司的工程专家们列举了一系列在当今影响切削刀具特性和应用的要素,其中的一些要素包括:
  • 具有挑战性的工件材料。包括替代金属的材料和难加工合金材料。其中有些材料的可加工性还不到钢的1/4,并且有些材料的价格可高达每磅数百美元。
  • 日益复杂的工件几何形状。例如,薄壁工件和复杂形状的航空零部件。
  • 大型尺寸工件。尤其是对涡轮机和各种重型机械零件的需求日益增大。这些工件很高的每件成本对加工提出了很高要求。
  • 日益特殊的质量和性能要求。例如,对被加工航空零件表面抗疲劳强度的要求。
目前,这些要素正促使一些领先的加工车间以新的方式来考虑它们的刀具应用。上述三家刀具供应商特别提出了以下5条刀具新规则,机械加工车间和加工厂在考虑它们的刀具应用技术以及刀具供应商时,必须遵循这些规则。
以下是刀具新规则:
  1. 用你的机床完成更多加工任务
    选择刀具时,不要只考虑更长的刀具寿命和更快的切削速度,创新刀具还能变革加工工艺和拓展机床的加工能力。
  2. 需要加工专业知识
    鉴于刀具技术的选择范围不断扩大,刀具供应商的专业知识必须成为刀具产品必不可少的一个重要组成部分。
  3. 更多利用PCD、CBN刀具
    金刚石刀具可以拓展机床的加工能力,还能用于为要求更苛刻的加工任务而定制的专门解决方案之中。
  4. 关注加工成本支出的最大源头
    与刀具在加工的其他方面所能实现的成本节约相比,刀具的价格微不足道。
  5. 从工艺设计一开始就需要考虑切削刀具
    不要只是在购买了机床以后再考虑配置刀具。在工艺设计开始时就选择刀具有助于确保为加工任务选用正确的机床。

下一部份:刀具新规则1:用你的机床完成更多加工任务

英文原文

  • The New Rules of Cutting Tools--Introduction
  • 本文作者:张宪(编译)
    原载:《工具展望》2009年第3期
    上载于:2010-12-23 18:20:12

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