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发表于 2007-8-21 17:16:09
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来自： 中国广东深圳
随着五轴联动数控工具磨床功能的完善及应用的普及，使立铣刀、钻头等标准通用刀具的几何参数更加多样化，改变了传统标准刀具千篇一律的旧格局，可适应不同被加工材料和加工条件，切削性能相应提高。一些创新的结构还产生新的切削效果，如不等螺旋角立铣刀，它与标准立铣刀比较，不等螺旋角立铣刀可有效遏制刀具的振动，提高加工光洁度，可增加刀具的切削深度和进给速度。又如不同钻尖形式、不同槽型的各种硬质合金钻头，图 5是上海工具厂有限公司推出的多种钻头及不同的钻尖修磨形式，以适应加工不同的材料。 硬质合金丝锥及硬质合金螺纹铣刀的开发，把螺纹加工的效率提高到高速切削的水平，尤其是硬质合金螺纹铣刀不仅加工效率高，而且通用性好，可节省刀具的费用。) D7 D* }* u2 j V9 f, n/ v
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第五，快速发展的配套技术。6 ^. D3 p& C0 d, l2 @% h
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切削加工的配套技术是随着切削加工技术的进步而逐渐发展起来的，是现代切削技术不可缺少的组成部分，并与切削技术和刀具保持着快速同步的发展，包括刀柄与机床主轴之间的连接方式、刀具在刀柄里的夹紧方式、刀具系统平衡及刀具管理。3 a3 _5 I' |1 _2 }. y, \9 o& c2 f$ G
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双面接触的空心短锥刀柄(HSK)机床－刀具接口，由于可实现法兰端面和锥柄的同时接触，具有连接刚性好、定位精度高、且装卸时间短等优点，随着高速切削技术的推广，得到了越来越广泛的应用(图6)。这种刀柄的结构形式现已成为正式的国际标准，并且也已被众多的机床工具厂商所接受，纷纷推出带HSK主轴接口的高速加工中心和带HSK刀柄的工具系统或整体刀具，显示出这种新型刀柄的强大生命力和很好的使用前景。与此同时，一些公司还开发了与HSK类似的刀柄结构，如Sandvik公司的Capto刀柄，Kennametal公司的KM刀柄。近年来，还出现了双面接触甚至三处接触的7:24接口，以适应现有机床用于高速切削加工的需要。3 H) b* f r( [3 s/ l I
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使用高速旋转的刀具，还对刀具的装夹提出了新的要求。要求装夹精度高、径向跳动<0.003mm、夹持刚性好、结构紧凑、并操作简单。对用于装模具铣刀的夹头还要求悬伸长而外形尺寸小，便于刀具加工模腔内部。目前较常见的三种新型夹头是：液压夹头、热装夹头和力缩夹头。液压夹头靠液压腔的薄壁内套变形夹紧刀柄，与后两种夹头比较，套的变形量较大允许刀柄的直径可略有变动，且油腔有消振的阻尼作用，使用方便，但薄壁套的夹持刚性较低且结构不对称。热装夹头是利用热胀冷缩的原理在夹头冷却时将刀柄夹紧，这种夹紧方式由于夹紧可靠、结构紧凑对称、外形尺寸小、悬伸长可适应模腔加工，目前应用较为广泛。力缩夹头是靠机械弹性变形产生夹紧力，省掉了热缩夹头加热冷却的时间和能源，使用方便并且轴向定位精度可控，操作简单，但外形尺寸较大。5 `: i' U# j' p! D, F2 B1 k( X
* E6 l& R) m( K/ g# h' H; n此外，对高速旋转的刀具还有平衡与安全的要求，刀具或工具系统由于结构的不对称或制造、组装的误差带来的偏心，相对于回转中心会存在不平衡量，在高速旋转时会产生周期性的径向力，作用在主轴的轴承系统，甚至传递至机床的其它部位，影响加工质量、刀具寿命和机床的性能。为此，对高速旋转刀具的许用不平衡量及最高使用转速作出了规定；刀具制造商开发了各种可调平衡的刀具，或对用于高速切削的旋转刀具、工具系统在装入主轴前在动平衡机上先进行平衡，把不平衡量限制在一定的范围里。为了减少刀具装入主轴后产生的不平衡量(偏心量)，新推出的在线自动平衡技术，可在工作转速下对主轴、刀柄和刀具作为一个转子系统整体进行平衡。
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在高速切削时，刀具的转速在10000~20000r/min以上甚至更高，此时，刀体、刀片、及刀片的夹紧零件受到很大离心力的作用，当转速达到某一临界值时，足以使刀片甩出，或者夹紧螺钉断裂、甚至整个刀体破裂。一旦出现这些情况会造成设备或人身伤害事故，因此是应用高速切削技术必须加以防范的事情。为此，德国制定了高速旋转刀具的安全规范，对刀具的设计、检测、使用、平衡质量都作了严格的规定，这项规范已先后成为欧洲标准和国际标准。
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2 m* h- ?7 T/ ]5 G5 U9 R有资料表明，刀具的直接成本只占制造成本的2%~4%，而刀具使用、管理的简接费用要占12%以上，科学的刀具管理能为用户节省可观的刀具费用，降低制造成本，因此开发刀具管理技术和相关的软件、硬件已成为刀具制造商的业务范围，可为用户提供多种形式的刀具管理服务，从简单的刀具物流管理到全部刀具业务的一揽子承包，后者包括刀具采购、鉴定、保管、现场服务、刀具重磨、工艺改进、项目开发等等。用户企业可充分利用这种专业化的社会服务优势，保持切削加工的高水平，并将主要精力用于企业核心技术的开发，取得了经济技术的双丰收。& |0 M. c d& j
6 H; ]+ X8 Z w' c3 _$ n4 N第六，工具行业新的经营模式。
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. t: S, W9 M8 T, g5 S随着切削技术的发展，工具行业正在经历着经营机制的变革。面对着日益更新的生产模式和新的工件材料，“刀具”已不再是简单的商品，一售了之，而是优化一个工序或一条生产线加工技术的重要工艺因素，刀具制造商必须能为用户提供成套的加工技术，帮助用户实现提高加工效率和产品质量、降低制造成本的目标，这已成为国外刀具制造商业务发展的方向和经营的宗旨。目前，刀具制造商通过各种形式的“为用户服务”、“提供解决方案”等经营模式，把工具行业带入了一个更高的发展阶段。事实已经证明，国外刀具制造商的这种做法有利于制造业的发展，为用户带来更多的效益，受到用户的欢迎。/ h3 S# ~" d$ X6 r% h6 N2 }$ V$ n' @
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应用先进切削技术加快我国制造业的发展; U( M( b. Q! C2 y
0 R" Y% {) k6 v* h8 z6 f( `4 n党的十六大提出了全面建设小康社会和实现新型工业化的任务，吹响了我国由制造大国向制造强国进军的号角。切削加工作为制造技术的基础工艺，刀具作为基础工艺装备，在这历史性的大进军中处于第一线的位置，先进的切削技术和刀具是我国发展汽车工业、航空航天工业、能源工业和配套的模具工业必备的前提条件。在这样的大好机遇面前，我们要充分利用先进的切削技术和刀具，为发展我国的制造业服务。
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为此，我国的工具工业正在加快与世界工具工业的接轨，通过技术改造引进先进的工艺装备和技术，开发生产一流的刀具产品。我国工具行业的两个排头兵－株洲硬质合金集团和上海工具厂有限公司率先进行了高起点、大投入的技术改造，使我国制造可转位刀片(具)和整体硬质合金刀具的技术接近世界先进水平。与此同时，国外工具公司面对我国制造业快速发展的大好形势和广濶前景，加快了在中国实现本地化生产或服务的步伐，以降低制造成本、提高服务能力、缩短交货周期，应该说，外国刀具公司进军中国市场为我们应用先进刀具改造传统制造业提供了十分有利的条件。我们要抓住这个有利时机，积极采用先进刀具，为提高企业的加工技术和竞争实力服务，迎接经济全球化的挑战。! B, p) {' K# s. ]7 _* v* a
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在企业加快应用先进切削技术时，各企业的情况不同，具体做法也不一样，但以下几点可作为共同的思路：
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采用高性能刀具材料制作的刀具，包括整体硬质合金刀具、氮化硅陶瓷刀具、CBN和PCD刀具、高性能高速钢刀具等，针对生产的具体情况一种一种引入，一步一步往前推，定会收到很好的效果；目前国内的刀具制造厂也可部分供应这些刀具产品。, c# ~3 p8 d$ E: X/ Q2 F' H
- { M! ^/ z3 \4 ?大力采用涂层刀具。我国涂层刀具的使用比例很低，有着很大的推广使用空间。应根据加工的条件和需要选用合适的涂层牌号，以取得理想的效果。
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大力采用可转位刀具。可转位刀具在我国推广已多年，但由于种种原因进展还不够快，发展也不平衡。然而在此期间可转位刀具的技术已有了新的进展，品种迅速增多，并朝着更加高效、更加适用的方向发展，开发了曲线刃铣刀刀片、带修光刃的车削刀片和通用性好的圆刀片、八角刀片等产品，应用的潜力很大，积极推广可转位刀具应成为企业技术改造的重要项目。图7 是湖南钻石切削刀具股份有限公司开发的曲线刃刀片铣刀。
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对于大批量流水生产线的企业，要借鉴。 |
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