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切削技术与刀具工业的新时代 |
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作者：成都工具研究所 赵炳桢 |
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当前，从时代变迁的高度来认识切削技术和刀具工业的变化和发展，对于正在建设制造强国的我国工业界具有重要的现实意义，从而增强对发展我国切削技术的紧迫感和责任感。
切削技术与刀具工业进入了新的时代,切削技术与刀具工业的变化显现出质的飞跃
◆切削刀具由传统的机械工具实现了向高科技产品的飞跃，刀具的切削性能有显著的的高。
◆切削技术由传统的切削工艺向创新制造工艺的飞跃，大大提高了切削加工的效率。
◆刀具工业由脱离使用、脱离用户的低级阶段向面向用户、面向使用的高级阶段的飞跃，成为用户可利用的专业化的社会资源和合作伙伴。
切削技术新旧时代的更替是制造业发展和制造技术进步的产物
◆重要地位--是制造业中主要工业部门和装备制造业的基础工艺和关键技术；
◆重大作用--关系着机械加工企业加工效率、质量、成本的高低，产品性能的好坏和竞争实力的大小；
◆是制造技术进步的重要组成部分；
◆而刀具工业提供的产品、技术和服务成为制造业必须依靠的重要专业力量。
切削刀具实现了向高科技产品的飞跃
◆切削刀具从低值易耗品过渡到全面进入“三高一专（高效率、高精度、高可靠性和专用化）”的数控刀具时代，实现了向高科技产品的飞跃；
◆成为现代数控加工技术的关键技术；
◆与现代科学的发展紧密相连，是应用材料科学、制造科学、信息科学等领域的高科技成果的结晶。
高新技术对刀具材料的贡献
◆新的粉末冶金制造工艺和自动化的设备，提高了刀具材料的品质；
◆细颗粒、超细颗粒硬质合金的开发，全面提高了钻头、立铣刀、丝锥等通用刀具的性能；
◆倾斜机能的基体材料的开发，改善了涂层刀片的性能；
◆超硬材料性能的改善扩大了超硬刀具的应用范围。
刀具材料的进展的特点
◆各种刀具材料性能都有显著提高，为切削加工总体水平的提高打下了基础；
◆硬质合金成为主要的刀具材料，切削加工实现了向硬质合金时代的过渡；
◆超硬刀具材料的应用比例持续增加。
高新技术对刀具涂层的贡献
◆开发了CVD中温涂层和厚膜Al2O3涂层；
◆开发了以TiAlN为主的多种高性能的PVD涂层；
◆开发了金刚石涂层；
◆开发了特殊功能的涂层如MoS2、WC/C、类金刚石等润滑涂层和抗粘结的CrN涂层；
◆开发了高性能的梯度结构、纳米结构涂层。
涂层技术发展的特点
◆CVD和PVD两种涂层技术都有进展，涂层的性能有重大的提高；
◆PVD的进展尤为引人注目，多种的工艺竞相推出各种不同功能的多元、多层、复合涂层，大大扩展了涂层的应用范围，涂层新品种开发的速度明显加快；
◆梯度结构、纳米结构涂层的开发，涂层的性能取得了新的突破。
CVD复合涂层
PVD新型涂层牌号
 
品种繁多的PVD涂层刀具 PVD纳米多层涂层钻头
纳米多层涂层切削试验
刀 具：直径5mm整体硬质合金钻头
工件材料：X155 CrVMo 12-1冷作模具钢
切削速度：70m/min
进 给 量：0.16mm/r
孔 深：15mm
泠 却 液：7% 乳化液
磨损带宽：0.2mm 
纳米复合涂层的效果
涂层技术——切削技术的翅膀
时至今日，在众多的切削技术中，涂层技术以其效果显著、适应性好、反应快等特点，将对今后刀具性能的提高和切削技术的进步发挥十分重要的推动作用，像为切削技术新的腾飞长上一对强劲的翅膀。
高新技术对刀具结构的贡献
◆CAD技术、有限元分析在刀具设计中的应用，提高了刀具结构的科学性和可靠性；
◆CAD/CAM技术和五轴联动数控机床的应用，加快了结构创新的速度；
◆微电子、传感技术的应用，智能刀具的开发实现了加工过程的主动控制和优化。
刀具结构发展的特点
◆可转位刀具和刀片的结构创新速度加快，更加适用高速、高效切削；
◆开发复合的或专用的刀具，创新加工工艺，发挥数控机床的功能，成为数控加工的关键技术；
◆智能化的机械-电子刀具，集成测量、执行机构，主动控制加工精度或优化加工过程。 
有限元技术的应用
铝合金高速铣刀(nmax24000 vmax6000m/min)
ISCAR公司多功能车刀片
ISCAR公司铣削刀片
 
集成三维传感器的智能刀具
切削加工快速发展的发动机
刀具材料、涂层技术、刀具结构创新就像三台功率强大的发动机推动着切削加工技术的快速发展，使其进入了发展的新时代。
切削技术向创新制造工艺的飞跃
◆从开发刀具到为切削加工开发新工艺是当今切削技术发展的重要特点和进入新时代的显著标志；
◆为制造业开发了高速切削、高效切削、干式切削和硬切削等新工艺；
◆针对制造业各工业部门的生产特点，围绕着提高加工效率和降低制造成本，开发专用的切削工艺。
汽车工业新的切削工艺
◆缸孔、缸盖孔系的整体硬质合金刀具钻、扩、铰削新工艺，显著提高了占零件加工总工时80%以上的孔加工的效率；
◆金刚石铣刀高速铣削铝合金缸盖新工艺，刀具寿命提高百倍；
◆加工曲轴车—车拉或高速铣削新工艺；
◆淬硬齿轮内孔CBN刀具以镗代磨新工艺；
◆变速箱同步齿轮筒式拉削新工艺。
PCD刀具加工铝合金缸盖
航空航天工业新的切削工艺
◆整体铝合金构件高速铣削新工艺，金属切除率达6000cm3/min；
◆PCD刀具加工复合材料新工艺；
◆难加工材料的综合加工技术。
切削难加工材料刀具  
SANDVIK公司宇航工业刀具
模具工业新的切削工艺
◆模腔的高效铣削加工成为模具工业主要制造工艺；
◆淬硬模具成形铣削新工艺，代替原有的预铣、淬火、电火花加工工艺；
◆多功能模具铣刀、模块式模具铣刀、插铣刀、钻铣刀等新的刀具及其加工工艺。
淬硬模具钢的加工
模具工业新的切削工艺
◆模腔的高效铣削加工成为模具工业主要制造工艺；
◆淬硬模具成形铣削新工艺，代替原有的预铣、淬火、电火花加工工艺；
◆多功能模具铣刀、模块式模具铣刀、插铣刀、钻铣刀等新的刀具及其加工工艺。
刀具工业经营理念的飞跃
◆整个行业的功能发生了重要的转变，由简单地供应产品和技术上升为制造业产业链中切削加工的社会资源，承担起推动制造业切削技术进步的重大任务和专业职责，发挥更大的作用；
◆把为用户“提供解决问题方案”、“提高加工效率、降低制造成本”作为经营理念和企业发展的宗旨，面向用户、面向使用，充分发挥作为专业力量的强大优势和重要作用。
◆事实证明，刀具工业面向用户的做法，既符合制造业发展的需要，受到企业的欢迎，也为刀具工业自身的发展找到了一条正确的道路，正在改变着切削技术和刀具工业的面貌。
◆切削技术和刀具的进步是刀具工业与用户紧密结合的产物。
提高我国切削加工的水平
◆切削技术是我国实现新型工业化、建设制造强国的基础制造技术，必须受到应有的足够的重视。
◆应用国内外切削技术现有的成果，利用后发优势，实现跨越式发展，力争在3年左右的时间内把我国切削效率提高20%；
◆加快我国刀具工业的改制、改组和改造，承担起建设制造强国的历史重任。(end)
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(2/18/2005) |
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