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刀片材质的创新技术推动了加工业的持续进步新闻资讯0-(新闻)

2022-08-05 来源:渭南机械信息网

刀片材质的创新技术推动了加工业的持续进步-新闻资讯

过去七十年,制造业经历了一场史无前例的技术革命,金属零件的加工数量提高了成百上千倍,而加工时间大大缩短。通过提高金属去除率、延长刀具寿命、减少停机次数、改善刀具拆装的便捷性、提高运行性能,从而使加工成本大幅降低。  金属切削是工业生产的重要组成部分,通过提高生产效率,该领域的技术创新对整个经济的发展起着十分积极的作用。它可以促进社会繁荣,改善生活质量。  刀具材质,尤其是硬质合金,是金属切削中最主要的因素之一。这是因为金属加工时,切削刃的性能在提升整个制造业生产效率方面发挥着十分巨大的作用。  作为行业先锋,山特维克可乐满从五十年代开始,不断加快材质研发步伐,相继推出大量创新技术。  现代切削刀具问世  十九世纪初,所有金属加工公司必须自制刀具或购买非标刀具。没有任何刀具和解决方案的标准程序。刀具材料主要是高速钢,焊接硬质合金刀具逐渐开始使用。以后,机床、设备、数控和刀具取得了突飞猛进的发展,生产效率和加工质量水平显著提高。  山特维克可乐满自五十年代开始推出可转位刀具以来,加工产量已经成倍翻番。我们从现成标准化刀具的思路着手,一路引领高科技刀具和加工方法新潮流。在研发制造工艺时,同样需要刀具材料的创新,需要材料科学技术知识。通过充分利用刀具材料,我们在刀片的制作过程中设定并实现了材质目标。  质量和创新  众所周知,1942年山特维克开始涉足金属切削行业。山特维克可乐满是在开发硬质合金作为优质刀具材料的经营理念基础上成立的。这种合成刀具材料已经为人们所熟知几十年,但是能充分利用其特性的应用还十分有限,主要用于岩石钻孔。然而,硬质合金后来取得的成功,全都归功于接二连三的创新技术。进入1943年,山特维克可乐满新研制出了六种合金刀具材质,而十年后,它就研发出了多达十二种可应用于多种领域的可优化像焊接刀具之类的的金属切削材质。  如何把控用于切削刀具的硬质合金的质量是山特维克可乐满最开始面临的技术难题,这也是与客户不断交流得到的反馈。1954年,山特维克可乐满建立了一座专门的硬质合金工厂,引进了大量的研发设施,为实现严格质量控制,迈出了最关键的一步。质量控制一直被视为全世界可乐满刀具的重要基石。  1957年,山特维克可乐满推出了第一批可转位刀片刀具——T-Max车削刀具系列。尽管开始可转位刀片的市场很小,但是当一些制造业行业巨头们开始采用这种刀片时,刀片工具系统的应用迎来了希望的曙光,并在日后的使用中飞速发展。加工车间已经采用效率高、产量大的加工技术,不再需要重磨的焊接刀具。  早期(1956年)非涂层材质的创新是一种被称为Coromant S1 Premium的刀片材质——世界上第一个提高生产效率的“助推器”。S1P大幅提高切削参数并延长使用寿命,在车床行业首屈一指,超群绝伦,大幅缩短了精加工和轻粗加工的加工时间。同时,采用优质材质刀具车削各类钢件甚至合金铸铁时,无需任何冷却液。这种材质特别适合可转位刀片,确实使业界人员大开眼界,并期盼通过刀具材料创新,改善加工环境。  六十年代,还研发了适合其他应用的刀片和材质,例如铣削、钻削和螺纹切削。1963年,可乐满已经有十八种(非涂层)刀片材质上市,覆盖加工业的多个领域。  涂层理念实现质的飞跃  可转位刀片理念是1970年以后的重大创新。这种理念完全不用考虑硬质合金的可焊接性和可磨性等特性,打开了研发硬质合金的新思路。研究结果表明,在刀片上涂上一层很薄的涂层,对提高切削速度和延长刀具使用寿命有显著效果。采用化学蒸汽沉积法(CVD),在刀片基材上可形成一层几微米厚的坚硬碳化钛。第一款涂层合金刀片由此诞生:GC125这种开创性创新技术,使改善加工性能向前迈出了一大步。  采用涂层刀片材质,通过加快切削速度和延长刀具使用寿命,大大缩短了加工时间。七十年代初,又开发了两种涂层材质(GC135和GC315),与GC125分别用于不同应用领域。最初的这三种涂层材质,是使用标准材质的基体,后来被认为是这三种材质的局限所在。之后,又研发了专用刀片基体,用于涂覆专用涂层,从而改善了涂层刀片的性能。第一种材质是1973年推出的GC1025,这种材质采用涂层专用基体,是第二代涂层材质的代表。  其他刀具制造厂对这些创新技术的第一反应是持不信任态度,但是很快又不得不接受现实——因为性能确实得到明显改善,这些创新为行业制定了新标杆。  创新层出不穷  七十年代是极不平凡的十年,切削刀具技术的新工艺、新方法大量涌现,加工性能日益提高。1969年,一般混合式走刀车削零件的切削时间是5.5分钟。十年后,加工同样的零件仅需要1.5分钟。为什么在提高生产效率方面能取得如此惊人的进步?主要是因为持续研发涂层材质取得了显著进步。同时,山特维克可乐满七十年代研发出的多种创新型刀具解决方案也发挥了举足轻重的作用。例如:山特维克可乐满最早推出可转位刀片切断刀具,首创双涂层刀片材质和减振镗杆,率先设计出正前角车削刀片和开式波浪形断屑槽,是可转位刀片钻头的鼻祖等等。  七十年代中期,首次使用含氧化铝涂层的刀片时,涂层材质向前迈出重大步伐——含氧化铝的涂层是一种化学稳定性很高的陶瓷材料,高温耐磨性高、导热系数小,可防止刀片基体受热。因此,山特维克可乐满研发并推出了用于车削领域的GC015,这款产品的主要特点是耐磨——通常用于高速车削精加工。这种材质首次使用可乐满的专利技术——双涂层解决方案,其中内层采用碳化钛涂层。  此阶段的局限之一是只能涂覆一层很薄的氧化铝涂层。此前,研发刀具材料制造工艺一直是山特维克可乐满科技创新的重要课题。1980年,催化化学蒸汽沉积法已经投入应用,催生了又一代新涂层材质:GC415,用精加工。同时,研发了结实耐用的用于粗加工工序的材质GC435以及应用十分广泛的GC425材质——此时,已经完成了整个材质系列的研发,覆盖了钢件车削的全部应用范围,并加以优化。八十年代,又研发出一种工艺,使碳化钛和不同厚度的氧化铝之间结合的更加牢固,采用这种工艺,生产出了性能更高的多层涂层刀片。  新一代刀片和新工艺  九十年代,研发出了二十多种新材质,其中大部分是涂层材质,并且大多数用于车削,工件材质不同,工序要求也不同。我们还研制了新一代涂层车削材质(GC4000系列),其中可使用更厚碳化铝涂层的晶粒结构,强度大大改善,特别是GC4015材质,实现了更高切削速度的目标。  在研发涂层工艺的同时,我们的另一条思路是同时生产不同的材质。因为陶瓷材料固有的脆性,CVD涂层不能用于带有锋利切削刃的刀具。物理气相沉积(PVD)工艺涂层采用新研发的材质(

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