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现代刀具切削加工技术的重要发展趋势
发布时间:2021-06-09
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本文摘要:一、中国制造业较慢发展和重点用户行业对刀具的市场需求 从世界范围仔细观察中国制造业的发展可以显现出,中国制造业近年发展很快。对刀具行业来说,这意味很大的市场。而在这种背景下,中国低水平的生产成本是普遍认为的事实。从劳动生产率看,有统计资料指出,中国和德、美、日等发达国家比起,约差距3~5倍。 如此大的市场,低水平的劳动生产率,再行再加生产技术的不断进步和发展,对刀具行业来说,既是机遇,堪称挑战。市场对刀具的市场需求,不仅是量的快速增长,更加最重要的是质的提升。

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一、中国制造业较慢发展和重点用户行业对刀具的市场需求  从世界范围仔细观察中国制造业的发展可以显现出,中国制造业近年发展很快。对刀具行业来说,这意味很大的市场。而在这种背景下,中国低水平的生产成本是普遍认为的事实。从劳动生产率看,有统计资料指出,中国和德、美、日等发达国家比起,约差距3~5倍。

  如此大的市场,低水平的劳动生产率,再行再加生产技术的不断进步和发展,对刀具行业来说,既是机遇,堪称挑战。市场对刀具的市场需求,不仅是量的快速增长,更加最重要的是质的提升。从用户行业看,有七大行业对刀具的需求量尤为贞着。  其一是发电设备制造业。

在全球能源供应不定紧绷,石油价格持续下跌等背景下,对发电设备的市场需求已更加显著。在发电设备生产过程中,仅有花上在刀具部分的成本就十分相当可观。模具制造业也是刀具用量仅次于的行业之一。

在模具生产过程中,成型模、冷作模、冷作模、塑模等完全所有环节中都必须中用刀具。此外,汽车、高速列车、一般机械制造业、以及近年来渐渐不断扩大用量的木材加工业都已沦为刀具行业的主要用户。  航空航天业是最传统也是尤为最重要的刀具应用领域。

在该行业中,刀具一般用来工件飞机结构件。这些结构件一般体积较小,过去大量使用铝合金。

随着钛合金、复合材料应用领域的不断扩大,对刀具加工的拒绝也更加低。作为国家重点扶植工业之一,近年来,政府已投放大量资金用作航空航天业大型客机的研发。这些研发是方方面面的,我们取出与刀具有关的方面来分析,侧重研讨结构件材料的用于。  从近期的波音787机身可以显现出,过去大量使用铝合金必要覆盖面积的方法已渐渐被抛弃,取而代之的是复合材料的必要铺设和卷曲。

此外,钛合金的用量也在减少。与过去比起,新的方法可大大降低飞机重量,节省燃油和能耗,对大型客机来说,这一点特别是在最重要。

  钛合金是普遍认为的无以加工材料。只必须铺设和卷曲的复合材料看起来不必须相当大的加工量,但是对加工质量的拒绝却更加低。

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对刀具行业来说,这都是极大的挑战。  除了机身结构件外,对飞机发动机的加工也是一个难题。

发动机一般使用无以加工材料做成,形状简单,必须托槽钻孔、叶片加工等工序,对刀具的实际工件效果拒绝十分低。此外,为符合飞机结构件的高质量拒绝,一般情况下都搭配整体毛坯来加工,90%以上的材料都将被手术掉,由于加工量大,因此对加工效率拒绝极高。  二、工件加工技术的发展趋势  从刀具发展历程看,从十九世纪末到二十世纪中期,刀具材料以高速钢为主要代表;1927年德国首先研制出硬质合金刀具材料并取得广泛应用;二十世纪50年代,瑞典和美国分别制备出有人造金刚石,工件刀具从此步入以超硬材料为代表的时期。

二十世纪70年代,人们利用高压制备技术制备了聚晶金刚石(PCD),解决问题了天然金刚石数量较少、价格昂贵的问题,使金刚石刀具的应用于范围扩展到航空、航天、汽车、电子、石材等多个领域。  刀具材料的自由选择是工件加工顺利的基础。与硬质合金比起,PCD刀具速度平均4000m/min,而硬质合金只有其1/4。

从寿命上看,PCD刀具一般能提升20倍。从加工出有的表面质量看,PCD的效果比硬质合金要好30%~40%。此外,CBN(立化氮化硼)超硬材料刀具和表面涂层刀具的发展对推展工件加工技术的变革也功不可没。

  一百多年来,刀具的切削速度大大提升,带给了加工效率的变化,更进一步带给了加工范围的扩展。工件加工发展的仅次于标志,就是高速工件加工(highspeedcutting,全称HSC)的发展。一个高速工件加工系统所牵涉到的方面很多。

仅有从加工过程上看,传统的工件加工,一个被加工工件(如模具),必须经过毛坯热处理—粗加工—精加工—淬火—EDM打算—电火花加工—尤其的精加工—人工打磨等程序。而高速加工仅有必须毛坯淬火—粗加工—半精加工—精加工以及超强精加工等环节,从步骤上来说就增加了三个,加工时间比传统加工方法延长30%~50%左右;在加工小尺寸部件时,这种优势特别是在显著。

更有甚者,过去某些企业制作简单的模具,基本上都必须3、4个月才能交付使用,使用高速工件加工后,只必须半个月之后可已完成。  一个高速工件加工系统,由刀具和技术两部分构成。

与刀具涉及的因素有刀具材料的自由选择、刀具系统的构成结构、刀具须要加工的边缘形状。而与技术密切相关的是CAD/CAM系统的自由选择、刀具加工路径的规划、工件参数的设置以及加热与润滑剂环节。  自高速工件普及以来,从1950年至2000年的半个世纪内,加工效率提升了4~5倍。当然,必须提及的是,高速工件一般是由其加工物件来定义其“高速”的范围。

  刀具在全部加工成本中所占到比重并不大。


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