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不断创新的刀具技术新标准

2010-12-08   

  1.高性能零件的加工

  在汽车零部件生产中,汽车发动机向更高性能发展的同时,也促进了材料向更加难以加工的方向发展。例如,进气阀和排气阀的气门座圈越来越多地采用特殊的合金制成。其他的发动机零件也开始采用高密度石墨铸铁(CGI)。对日益增加的普通铸铁零件的需求也产生了很大的影响,因为新的铸铁要比经过时效处理后的铸铁更难以加工。实践证明,在汽车制造领域所面临的这类挑战,采用CBN刀具是最好的解决办法。

  然而,在航空航天业的生产中,采用复杂的刀具也许是提高生产率的一个极好机会。新型的飞机设计将对钛合金、包括钛合金复合材料加工的零件提出更高的需求。由于其需求量是如此之大,以至于加工车间无法采用现有的加工工艺来满足这一需求。为了提高生产能力,许多加工车间将不得不提高他们的生产速度来加速零件的加工。如果应用得当,金刚石刀具和金刚石涂层可以使这些车间以更高的速度加工钛合金零件。

  2.复合材料的钻削加工

  金刚石刀具在航空航天领域的另一个应用也许超越了理论上的“金属加工”,因为它涉及到复合材料,而且用这类材料制造的零件已开始越来越多地代替某些金属零件。从事钻削加工专业的Precision Dormer公司发现复合材料的加工也是一个十分关键的领域,采用金刚石刀具以及其他高性能刀具可以大大提高生产效率。

  Gary Kirchoff先生是该公司的产品经理,负责复合材料相关的刀具生产。他谨慎地解释说, 并不是每一种钻削工艺都具有让金刚石刀具良好工作所必需的刚性、稳定性和较低的径向跳动误差。该公司继续不断地开发适合于各种复合材料加工设备的钻头设计,其设备范围包括从手工进给的钻削加工单元到最复杂的数控机床。

  然而,当金刚石涂层刀具或PCD刀具应用于复合材料的钻削加工时,其成本和生产率方面的提高也是很惊人的。因为碳化物硬质合金刀具在加工研磨性很强的复合材料时,其磨损速度很快,而金刚石刀具的使用寿命则要比前者高好几倍。它的加工速度是如此之高,因此对需要加工很多孔径的工件来说,加工每一个零件,即可节约很多时间。事实上,同样的金刚石刀具可以继续钻削加工某些金属材料,可让金刚石刀具有效地加工复合材料/铝合金组件或复合材料/钛合金叠层材料。

  然而,并不是每一种金属或每一种材料都适合制作PCD、CBN或金刚石涂层刀具。除了加工航空航天业应用的复合材料之外,其他合适的材料还包括钛金属、铝金属和硬质钢材。当然,所使用的机床也必须非常合适,因为这类刀具需要较高的速度。速度较低的机床可能无法发挥这类刀具应有的潜能。同时,对机床的刚性也有一定的要求,尽管其刚性要求并不是像许多人想象的那么高。近几年来,这些刀具材料的韧性已有相当大的改进。

  另外,金刚石刀具及其相关的刀具产品特别适合于长时间的切削加工和大批量的生产。其原因非常简单,因为刀具的寿命大大提高。该刀具的使用寿命可以达到如此之长,因此加工车间可以尽情地发挥刀具的有效寿命进行切削加工。

图7 利用模块化刀具,加工车间就无需在加工中心的刀库中设置过多位置

  那么使用者如何知道自己的加工车间是否已经获利?Graham先生说,航空航天领域钛金属的一个加工实例可以给我们一点启示。简单地说,可以与车间所面临的需求进行比较,看一看车间的生产能力局限于哪些地方。在加工零件过程中,你所采用的工艺必须能适应更多的订货要求或达到更高的产量,通过提高速度,采用CBN和PCD刀具就可以让你实现这些生产率目标,而不必购置新的机床。

关键词:刀具,标准,创新,金属加工, | 作者 :

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