毫釐之差的工藝,決定刀具的附加值上限

2020-12-05 ITES深圳工業展

以輪轂軸承加工為例,一個工件需要使用7款車刀對外形進行車削和螺紋銑削、3款鑽頭進行軸承前後的孔加工,2款鏜孔刀進行內孔的精加工,以及1款銑刀加工外形。換言之,一個工件完成,需要多種刀具的相互配合才能完成。刀具作為金屬切削加工最常見的耗材,不同品質有不同的售價,一般來說,高品質的刀具千元以上,定製刀具甚至高達萬元

使用量如此之大,價格卻不菲,除了刀具材料自身造成的高成本以外,還有來自刀具製造的各種輔助工藝成本。比如修磨工藝、鈍化技術、塗層水平、細節檢測等環節,給刀具加了多層「增益buff」。

刀具修磨——寶刀鋒從磨礪出

整體刀具一般是通過工具磨床+砂輪加工而成,銑刀、鑽頭等刀具需要砂輪磨出各式刃口、鋒利的頂角和圓潤的排屑槽,根據刀具材料不同的硬度和韌性,選用的磨削設備以及砂輪工具也各不相同,面對高品質的刀具或者是特殊設計的非標刀具,五軸工具磨床絕對是首選。

工具磨床刀具加工 | 來源:千島機械

除了刀具製造過程中的修磨,在刀具刃口受損的情況下,修磨也是一個極好的節約成本又環保的選擇。鑽頭是刀具中最適合修磨的品類,一把高品質的鑽頭工具最多可以修磨20次,並且在設計初期就有考慮修磨的因素。最常修磨的刀具一般有銑刀、鉸刀和絲錐等品類。通過修磨產生新的刃口,刀具可以再次加入切削加工,繼續「發光發熱」。

刀具崩刃的情況

刀具鈍化——細節影響成效

刀具鈍化是通過對刀具進行去毛刺、平整和拋光的處理,從而提高刀具質量和延長使用壽命,是處於精磨和塗層之間的工藝。刀具鈍化的主要原因就在於經過砂輪修磨的刀具刃口,一般會存在不同程度的微觀缺口,在刀具使用過程中缺口容易擴展,從而對刃口造成更大的損傷,加快刀具的磨損和損壞。

在如今高速切削應用越來越多的情況下,塗層前的鈍化處理不僅僅是對於刀具的質量進行保障,也是對加工質量的進一步提升。通常的刀具鈍化是通過毛刷、噴砂或者是刀具鈍化機來實現。

刀具鈍化前後對比

刀具塗層——效果顯著的「表面功夫」

如何經濟有效的提升刀具的耐磨性而不降低原有韌性,最好的辦法就是在刀具基體上塗覆一層耐磨性高的難熔金屬,通常有化學氣相沉積法(CVD)和物理氣相沉積法(PVD)兩種,對於覆蓋的難熔金屬需要硬度高、耐磨性好,耐熱耐氧化以及不與工件產生化學反應的穩定性。

歐瑞康巴爾查斯CVD塗層設備

塗層材料的發展,已由最初的單一TiN塗層、TiC塗層,經歷了 TiC—A12O3一TiN複合塗層和TiCN、TiAlN等多元複合塗層的發展階段,現在最新發展了TiN/NbN、TiN/CN,等多元複合薄膜材料,使刀具塗層的性能有了很大提高。對於有了一定程度磨損的刀具,也可以繼續對其塗覆塗層延長刀具的使用壽命。

富蘭地塗層銑刀

刀具檢測——狀態的精準掌握

檢測是生產中確定標準,把控質量的關鍵步驟,對於刀具設計製造也不例外。刀具檢測設備一般有對刀儀、投影儀和萬能刀具測量儀,對刀儀主要用於加工中心等數控設備的對刀準備(如長度等),也用來檢測角度、半徑、階梯長等參數;投影儀的功能也是用來檢測角度、半徑、階梯長等參數。刀具的宏觀幾何形狀和微觀幾何形狀成為每一個刀具廠家關注的問題。通過表面檢測設備完全可以把控幾何形貌,對設計和生產都極為重要。

馬波斯可視化非接觸式對刀儀

刀具回收——材料的可持續發展

金屬加工中的環保問題近年來逐漸被大家重視,刀具製造使用的材料,一般都是高速鋼、鎢鋼、硬質合金等高品質材料,由於硬質合金和一些原材料十分有限,金屬鎢預計儲藏量僅能夠使用100年,刀具使用過後直接拋棄對於礦產的消耗嚴重。利用回收的硬質合金生產新的刀具,比從礦石等原始材料提取金屬材料生產刀具可以節省70%的能源,減少40%的二氧化碳排放量,是清潔高效的處理辦法。

刀具管理——以流程優化提升加工效率

隨著工具機的日漸升級換代,刀具使用的管理水平對於工具機的升級速度還有著明顯的欠缺,加工狀態、損耗程度等方面沒有直觀的數據體現,容易減少刀具的使用壽命。刀具的管理流程包括採購入庫、備刀管理、刀具組裝和測量、安裝、刀具檢測、拆卸回收和修磨報廢,通過設備聯網對刀具狀態以及各個流程進行監控管理,是目前比較先進的數位化管理方式。

MES製造執行系統

2021.3.30-4.2ITES深圳工業展暨第22屆SIMM深圳機械展將再度在深圳國際會展中心(寶安新館)舉辦。更多國際一線刀具品牌以及國內大廠將攜刀具隆重亮相,並配合磨具磨料、硬質合金、超硬材料、工具磨床的加入,為各行業廠商提供完整的刀具耗材採購和加工解決方案。

相關焦點

  • 全國勞動模範丨韓利萍:用毫釐不差的精準託起火箭騰飛
    韓利萍說:「入廠時基礎差,只能白天幹活,晚上學習,自己就是靠著這樣的笨功夫,讓技能往前邁了一大步。」2000年初,航天裝備迎來全面升級換代,519廠引進第一臺數控銑床。上過高中的韓利萍幸運地成為第一批操作數控工具機的工人。
  • 防爆切割刀具製造工藝簡述
    防爆切割刀具也即防爆切管機高速鋼刀具。所謂防爆切割是指在運營和傳輸中的管線維修、搶修作業時,管道已出現介質洩漏或管線附件失效需要更換作業中會出現介質析出、外流等現象造成易燃易爆環境,在這種環境下進行管道切割的設備或工具,我們稱之為防爆切割設備或防爆切割工具。防爆切割刀具是指防爆切管機在進行管道機械冷切割時所用的刀具總稱。
  • 硬質合金焊接刀具刀體材料及淬火工藝
    全世界每年硬質合金刀具的消耗約佔全部刀具消耗的55%以上,其中硬質合金焊接刀具因突出的性價比優勢和良好的成形工藝得到了廣泛的應用,尤其在中等直徑規格範圍和異形尺寸成形加工領域佔有重要的地位。由於可轉位刀具應用在國內尚未普及,焊接刀具在硬質合金刀具總消耗量的佔比較高。與其它刀具相比,硬質合金焊接刀具在工業實際應用中存在使用性能不穩定的缺陷以及進一步降低成本的競爭壓力。
  • 帶壓開孔機硬質合金刀具塗層工藝
    硬質合金是由難熔金屬的硬質化合物和粘結金屬通過粉末冶金工藝製成的一種合金材料。帶壓開孔機的重要組成部件就是使用了硬質合金,從而實現對管道進行帶壓開孔。硬質合金技術自從二十世紀六十年代以來,經過了近半個世紀的的發展,刀具表面塗層技術已經成為提升刀具性能的主要方法。
  • 鋼格板剪床刀具的特點與設計
    切割採用橫向剪切原理,過程為:鋼格板套在二排組合刀具組中,二排組合刀具組一排為固定刀具組,另一排為活動刀具組,每組組合刀具由36個刀片組成,活動刀具在推力,作用下將夾持在組合刀具中的鋼格板扁鋼一次性剪斷。可以看出,刀具的厚度和大小取決於扁鋼和橫杆間距,刀具設計中必須使刀具具有較高的強度、良好的韌性、較長的壽命以及良好的工藝性。
  • 硬質合金刀具焊接前後加工工藝要求
    硬質合金焊接刀具的加工工藝按工藝過程可以分為3部分:硬質合金﹑刀杆焊前加工﹑焊接﹑焊接後刀具加工。硬質合金﹑刀具焊前加工工藝優化1 焊接刀具的設計要求硬質合金焊接刀具在焊接前為兩體單獨加工,為滿足刀具焊接和刀具焊接後的加工,焊接刀具設計中應考慮此類刀具的結構設計。焊接刀具刀齒部分前端和刀柄部分後端應加工頂心孔;焊接刀具刀齒與刀杆的結合部分應有良好的焊接結構。2 焊接刀具焊前加工工藝優化(1)刀齒部分加工工藝優化。
  • 塗層刀具及塗層刀具材料
    對刀具進行塗層處理是提高刀具性能的重要途徑之一。塗層刀具的出現,使刀具切削性能有了重大突破。塗層刀具是在韌性較好刀體上,塗覆一層或多層耐磨性好的難熔化合物,它將刀具基體與硬質塗層相結合,從而使刀具性能大大提高。
  • 詳細了解立方氮化硼(PCBN)刀具基礎知識
    m0.5,僅為陶瓷刀具材料一半。這PCBN唯一不足之處。A、適用於高速及超高速切削加工技術PCBN刀具最適合於鑄鐵、淬硬鋼等材料的高速切削加工。當切削速度超過一定限度後,切削速度越高,PCBN刀具後刀面磨損速度反而越小,即高速切削下刀具的壽命反而高,這一特點尤其適合現代高速切削加工。
  • 石墨電極、石墨模具孔加工如何選擇刀具?
    石墨電極模具孔加工難點石墨材料是非均質脆性材料,宏觀硬度比較小,裝夾易損傷基準面,定位精度差,裝夾誤差較大;尤其是一些細長孔加工,產品精度要求高,內臺階孔加工難度大;而且石墨製品多為模具零件,如石墨電極、3D熱彎模具等,產品一致性要求高。
  • 丹普AS510鍍制的納米複合塗層在齒輪刀具上的應用測試
    丹普AS510鍍制的納米複合塗層在齒輪刀具上的應用測試    慧聰表面處理網訊:在北京丹普表面技術有限公司最新研發的AS510系列真空離子鍍膜機上(圖3和4),丹普在高速鋼齒輪工具的鍍制工藝上又有了大步的跨越--鍍制出多元納米複合塗層。
  • 硬質合金刀具材料的研究現狀與發展思路
    刀具是切削加工中不可缺少的重要工具,無論是普通工具機,還是先進的數控工具機(NC)、加工中心(MC)和柔性製造系統(FMC),都必須依靠刀具才能完成切削加工。刀具的發展對提高生產率和加工質量具有直接影響。材料、結構和幾何形狀是決定刀具切削性能的三要素,其中刀具材料的性能起著關鍵性作用。
  • 塗層刀具的塗層材料、方法及發展方向
    一種塗層刀具可以代替數種非塗層刀具使用,因而可以大大減少刀具的品種和庫存量,簡化刀具管理,降低刀具和設備成本。但是刀具在現有的塗層工藝進行塗層後,因基體材料和塗層材料性質差別較大,塗層殘留內應力大,塗層和基體之間的界面結合強度低,塗層易剝落,而且塗層過程中還造成基體強度下降、塗層刀片重磨性差、塗層設備複雜、昂貴、工藝要求高、塗層時間長、刀具成本上升等缺點。
  • CBN刀具是什麼?立方氮化硼刀具的性能優劣及應用參數
    (2)耐磨性能好,高效加工的同時,能夠低成本的代替硬質合金刀具和陶瓷刀片,這是立方氮化硼(CBN)刀具使用經濟型的保證。從製造角度來講立方氮化硼(CBN)刀具的優劣:(1)高純度、高淨化率的原材料,可靠規範的胚體合成工藝,這兩項直接決定立方氮化硼(CBN)刀具的性能。當然,這也是市場上立方氮化硼(CBN)刀具價格參差不齊的最大原因。
  • 機加工刀具應用之鉸孔技術
    刀具應用之鉸孔技術  鉸孔時,請務必考慮以下建議:  切削餘量  鉸削工序中的推薦切削餘量取決於應用材料和預鑽孔的表面質量。  鉸削故障排除  主要問題  主軸或刀具跳動量過高  錯誤的切削參數  產生積屑瘤  解決問題時:  檢查整個系統 (刀具、夾緊情況
  • 金剛石刀具:金剛石加工工藝和製造技術已得到迅速提升
    在刀具刃磨過程中,除了必要的恆定壓力刃磨,非重複刃磨和其他工藝外,最終工藝還需要確保所有運動的一致性和磨削剛度。超精密刀具製造的最終過程應該是精密拋光和重複檢查。在不改變切削刃的形狀並確保銳度指數的情況下,需要添加各種拋光步驟以減少非晶層並消除刀片的微裂紋。
  • 毫釐間 定衣型-浙江新聞-浙江在線
    【匠人語錄】  製版師的水平,就藏在小數點後幾位數字的變化中,毫釐之間都是要拿捏的。 ——何先撐  浙江在線10月18日訊(記者 陳醉 賀元凱) 每年10月,雅戈爾新季秋冬羽絨夾克便進入緊張的試樣定型階段,這也是製版師何先撐最忙碌的時光。
  • 金剛石刀具的可加工範圍有所擴展
    用PCD(或PCD/CC)刀具加工碳纖維和玻璃纖維增強塑料(FRP)時,切屑成粉狀,切削溫度低,且切削長度為K類硬質合金刀具的10倍,而磨損卻不到硬質合金刀具的1/3。PCD(或PCD/CC)刀具也適用於加工預燒後的硬質合金和耐磨的非金屬材料,如陶瓷、橡膠、石墨、玻璃和各種耐磨木材等。PCD刀具的性能主要取決於它的應用場合和所涉及的加工過程,但選擇適當的牌號和顆粒尺寸也會對其產生影響。
  • 複合塗層刀具技術達到國際領先水準——神鋼賽歐讓「工業牙齒」更...
    隨著我國製造業向自動化、智能化、數位化轉型,對高端數控刀具的需求快速增長。作為刀具生產領域「新貴」,神鋼賽歐雖然成立時間不長,但憑藉著不斷的研發投入以及持續的技術創新,具備了國際領先製造水平,也為中國刀具製造技術衝向高端市場提供了有益探索。在工業製造領域,刀具素有「工業牙齒」之稱,工具機、模具製造、汽車和航空航天等產業高度依賴精密刀具。
  • 車削、銑削球籠專用刀具—立方氮化硼(CBN)刀具
    球籠簡單加工工藝以球形殼為例:早期經過熱處理後的球形殼採用磨削工藝來實現高精度高質量要求。如下:鍛件(外購件)—粗車(外圓,內孔)—精車(外圓,內孔)—銑六滾道—搓花鍵螺紋—熱處理—磨外圓,端面—磨內孔,六球道—探傷—清理。
  • 【先進刀具】航空難加工材料加工刀具
    在切削時,這些細微的纖維就像是打磨工具一樣,磨掉合金刀具的切削刃,直至它變圓。這會造成層的分離(纖維被扯開)和纖維毛刺,尤其是在孔的出口處。 割穿CFRP 的PCD 這就是金剛石發揮作用的場合。這種切削材料的硬度居世界之首。聚晶金剛石(PCD)是一種通過合成手段製造的極其堅硬的刀具材料,由金剛石顆粒附著在金屬基體上。