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淺析刀具對提高機械制造效率的促進作用
文:網絡轉載 來源:zaoche168.com 時間:2008-11-25 點擊:4633
進入新世紀以來,我國的制造工業獲得持續高速的發展,目前總量僅次于美國和日本,居世界第三,已成為名副其實的世界制造大國,并在發展中逐步加快了與國際接軌的步伐,使用了大量數控高效機床和先進刀具,明顯提高了生產加工技術和生產效率。一些先進制造行業,如汽車工業大量引進了現代先進生產技術,電站設備制造、航空航天器制造、大型和高精度模具制造等通過引進技術和自主開發,采用先進切削技術和高效刀具,有效提高了加工技術和勞動生產率,提高了企業的競爭力。

     但是我國制造業“大而不強”,很多企業制造技術不高,嚴重制約了我國制造業的進一步發展。到目前為止,對機械行業中使用現代切削技術和高效先進刀具提高生產效率降低成本的認識還很不足,因此在我國,現代切削技術和高效先進刀具的應用發展還很不平衡,很多企業仍然只注意依靠廉價勞動力降低成本,而不重視通過提高加工技術來提高生產效率。近年來我國的機床生產發展迅速,制造業的機床擁有量在世界遙遙領先,穩居第一,但刀具工業卻遠遠落后。先進的高效機床配不到高效先進刀具,仍使用傳統的標準刀具,切削技術落后,使高效機床的加工效率得不到發揮,嚴重影響生產效率的提高,制約了制造業的現代化。

    我國切削技術和刀具工業的發展受到制約,很大原因是企業對刀具的使用停留在落后的傳統觀念上,即采用廉價刀具來控制成本,而不是用高效刀具提高加工效率來降低成本。很多企業花了大價錢買數控高效機床,卻舍不得花不多的錢購買先進高效刀具,致使切削技術落后,機床加工效率甚低,實際上是省了小錢,卻浪費了昂貴的機床工時,得不償失。

     現代切削技術和高效先進刀具是制造業提高生產效率的最重要、最活躍的因素之一。在發達國家,大量使用高效先進刀具,平均刀具費用約占制造成本的4%,而我國制造業因使用價廉的傳統刀具,平均刀具費用不到制造成本的3%,致使我國機械工業的生產效率遠遠低于國外。據統計,采用高效先進刀具,刀具費用可能要提高50%或更多,將使零件成本提高約1%,但高效先進刀具可明顯提高切削加工效率,有可能使零件生產成本下降10%~15%,因此使用高效先進的刀具經濟效益是極為顯著的。

    使用現代切削技術對提高加工效率效果是極為明顯的。如目前的航空工業中使用新型的鋁合金整體薄壁構件來代替原來的焊接、鉚接的組裝構件,加工這些鋁合金整體薄壁構件需要銑去大量的金屬,采用高速切削新工藝使加工效率提高多倍。哈爾濱汽輪機廠生產國內首臺60萬千瓦超臨界汽輪機組時,在高合金鋼上加工大直徑深孔,采用肯納金屬公司的一種新型鉆頭,使加工一個孔的工時從6.7小時縮短到0.5小時,解決了生產關鍵問題。在加工高強度石油管螺紋時,原用三齒梳刀車削,后來開發了新的3個三齒梳刀的套齒工藝,提高加工效率多倍。

     再如在高速加工中心上,采用新的“圓周螺旋銑削”,實現傳統復合刀具難以完成的一次鉆銑螺孔、倒角和切槽,擴大了復合刀具的使用范圍,大大提高了加工效率。這種螺孔鉆銑新工藝已應用于汽車發動機缸蓋和變速箱體上的螺孔加工,在加工發動機缸蓋上深度為14.1mm的M6螺孔時,采用主軸轉速 20000r/min,進給量700mm/min,加工一個螺孔僅需1.2秒。在加工鋁合金變速箱體上的帶凸臺和上下倒角的M24×1.5螺孔時,原來要用7把傳統刀具,7道加工工序來完成,德國Jel精密刀具公司推薦使用一把釬焊聚晶金剛石刀片的螺孔鉆銑復合刀具,在主軸轉速20000r/min時,自動依次完成加工,整個加工時間僅用4秒。

     新材料刀具的使用使切削效率大大提高,高鈷高釩高性能高速鋼刀具的耐用度可比普通高速鋼提高1.5~3倍。粉末冶金高速鋼的強度可提高20%~30%,韌性提高1.5~2倍,并且可靠性比普通高速鋼明顯提高,國外在加工中心上已普遍使用這種粉末冶金高速鋼制造的小鉆頭、絲錐和銑刀等,而我國還甚少使用。國外近年來發展了多種新成份、新牌號的硬質合金,發展了高強度高韌性的0.5~1μm超細顆粒的硬質合金,開發了多種新涂層硬質合金,使硬質合金的切削性能顯著提高,代替了部分過去只能用高速鋼制造的較復雜的刀具。陶瓷、立方氮化硼和聚晶金剛石等超硬材料刀具,國外應用日廣,切削速度可比硬質合金提高數倍,大大提高加工效率,在德國,已有約70%的鑄件用陶瓷刀具加工,日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具總量的8%~10%,而我國超硬材料刀具用得還很少。

     2005年,美國消費機床58.2億美元,消費刀具30億美元;同一年我國消費機床107.8億美元,而消費刀具僅17億美元。這反差明顯說明我國的機械制造業,對先進切削技術和高效刀具對提高生產效率的作用,不夠重視,并大大地低估了。充分認識并努力推廣應用先進切削技術和高效刀具,提高加工生產效率,降低成本,加強企業的競爭力,已是我國機械制造業發展所面臨的需要盡快解決的重大問題。


 
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