在上海舉辦的“第14屆中國國際模具技術和設備展覽會(DMC 2012)”吸引了來自國內外約60家刀具企業參展,其中不乏如瑞典的山高刀具、日本的三菱金屬、住友電工、泰珂洛、韓國的特固克、德國的HAIMER等國外知名企業,以及我國的廈門金鷺特種合金有限公司、普威特鍍膜有限公司和星弧涂層科技有限公司等。此外,山特維克可樂滿和Paul Horn公司的部分刀具隨德馬吉公司的機床展出,參與了機床的切削表演;株洲鉆石刀具公司的產品由其經銷商上海精鉆商貿有限公司展出;美國的肯納金屬及其WIDIA公司的刀具新產品也由經銷商代為展出。在展會期間,山高刀具公司還舉辦了題為“山高刀具在模具工業中的應用”的技術交流活動,介紹了山高公司新一代快進給銑刀等刀具在模具行業成功應用的實例,從一個側面反映出現代切削技術和刀具對推動模具加工技術進步所發揮的作用和取得的成果。刀具展商在展示為模具加工所開發新產品的同時,也全面展示了在刀具材料、涂層、刀柄系統等方面所取得的新進展。
在刀具材料方面,PCBN刀具材料的性能進一步提高,應用范圍進一步拓展。三菱公司推出了用其獨創的“粉末活性燒結法”制造的PCBN刀片,可用于淬硬模具鋼的高效加工(連續切削和斷續切削均可使用),并開發了帶斷屑槽和用于低剛性加工的修光刃刀片,提高了精加工表面質量。泰珂洛公司展出的BX910 PCBN刀片的CBN顆粒分布更均勻,并采用了耐熱性更好的結合相,在高速加工離心鑄造的鑄鐵時,切削速度可達到1,000m/min。我國廈門金鷺公司展出了該公司新開發的PCBN系列刀具,包括可轉位刀片和銑刀、鉆頭等圓形刀具,適合加工硬度HRC45-68的淬火模具鋼等高硬度材料。各家公司還展出了多種金屬陶瓷、PCD刀具新牌號。
在本次模具展上,刀片涂層的新進展是國內外刀具展商所展出刀片新牌號的共同特點。其中,CVD涂層的進展主要體現為晶粒的細化,通過晶粒細化,提高了涂層的耐磨性、結合強度和表面光潔度,如三菱公司由納米結構Al2O3和納米結構TiNC組成的涂層刀片牌號UE6105,以及UC5105/5115等牌號;又如,株洲鉆石推出了由細晶α氧化鋁和超細晶中溫碳氮化鈦組成的多種CVD涂層新牌號YBM153、YBM253及GP系列牌號等,可大幅度提高刀片的耐熱性能。細晶涂層牌號的例子還有住友公司的超級FF涂層,與以往的類似牌號相比,FF涂層的硬度提高了30%,表面粗糙度降低了50%。山高公司展出的DURATOMIC CVD金剛甲厚膜涂層刀片TK1001、TK2001耐磨性和可靠性好,刀具壽命長,分別適用于高效加工灰鑄鐵和球墨鑄鐵。
PVD涂層的進展主要是含Si和含Cr的涂層得到了更廣泛的認可。與流行的TiAlN涂層相比,含Si、Cr的涂層在某些應用領域更具優勢。不僅一些參展的專業涂層公司(如普威特)推出了Si系和Cr系涂層,不少刀具制造商也開發了Si系和Cr系涂層刀具,如日立公司推出了由AlCrSi與TiSi多層復合的涂層,將TiSi的高硬度與AlCrSi的高韌性結合起來,可加工45-65HRC的淬硬鋼。此外,日新公司和星弧公司都展出了DLC(類金剛石)涂層,這種涂層的摩擦系數很低(0.06-0.1),用于涂覆加工石墨電極的刀具或模具,可顯著提高刀具或模具的壽命。
在此次參展的刀具展品中,結構創新的刀具舉目皆是。新推出的刀具(刀片)結構(尤其是銑刀)不僅性能更高效、更可靠,而且功能更多,也更環保。首先,由于立裝刀片的承載能力比平裝刀片更高、切深更大且裝夾更方便,已成為高效可轉位銑刀的流行結構,如三菱公司展出的VOX400立裝刀片銑刀可高效粗加工鑄鐵,每齒進給量可提高30%以上;住友公司的PWS、PWSR型立裝刀片銑刀為強力方肩銑刀,在提高刀片刃口強度的同時,加大了前角,使切削更輕快,PWRS型刀片還具有分屑槽,可使切削力降低25%以上。其次,山高公司展出的新一代快速進給銑刀和小魔王銑刀都具備了多功能銑刀的結構和優點,非常適合模具的加工,包括模具加工中的型腔銑、槽銑、插銑、平面銑、側面廓形銑、斜坡銑和螺旋插補銑等不同工序的加工,提高了加工效率。金萬眾公司展出的PCD“快鋒”高速面銑刀采用了鋁合金刀體,每個刀片的軸向位置都有單獨的千分微調機構,可提高銑刀的徑跳精度,保證精密加工對表面粗糙度的要求。
整體硬質合金刀具(包括加工模具的各種立銑刀)現已成為量大面廣的通用刀具。此類刀具的性能好壞主要取決于硬質合金棒材的晶粒度。湖南博云東方粉末冶金有限公司展出了超細晶粒硬質合金棒材,其WC原料的晶粒尺寸為0.2-0.3μm,棒材硬度為92.5HRA,強度為5,100MPa,達到國外同類產品先進水平。除了刀具材料以外,不少公司還展出了采用不等螺旋角、不等分齒距消振結構的整體硬質合金銑刀,如株洲鉆石公司推出的VSM系列立銑刀。在整體硬質合金鉆頭方面,住友公司展出的SDP-U型超級多用途鉆頭采用了雙刃帶設計和月牙形切削刃口,提高了鉆孔精度,如用直徑8mm的鉆頭加工C50碳鋼時(切削速度80m/min,進給量0.25mm/r,孔深24mm),加工1,500個孔的尺寸分散度僅為0.11mm。
黛杰公司展出的“萬砍”旋銑刀是由整體硬質合金制造的多功能刀具,既可以作為傳統的立銑刀用于加工溝槽、側面等,又可以用螺旋插補銑(鉆)不同直徑的孔。類似的刀具還有三菱公司展出的AQX型多功能可轉位立銑刀,該銑刀的端刃中有一個過中心的刀片,從而可以實現對模具各表面的加工。這樣的多功能刀具很適合模具加工的特點,可減少換刀次數,提高加工效率。
隨著切削加工向更高效、更精密的方向發展,對工具系統的刀柄和刀具裝夾技術提出了更高要求,要求工具系統的連接定位精度更高、裝夾更牢靠。展品顯示,日本大昭和精機公司的BIG PLUS兩面接觸7︰24刀柄得到了更普遍的應用,并出現了BIG PLUS刀柄與CAPTO、HSK、REGO-FIX等高性能刀柄(夾)的組合。REGO-FIX公司還推出了消振的加長刀柄。這對于加快BIG PLUS、HSK等新型刀柄的應用、提高加工效率和精度具有重要意義。
近年來應用越來越多的熱裝刀柄的性能有了新的改進。日本恩司迪公司推出了超高精度的整體式熱裝刀柄,直徑4mm刀具在4D處的徑跳精度可達1μm,適用于超高速、高精度加工的小直徑刀具。德國HAIMER公司展出的“安全鎖”熱裝刀柄在高溫合金等難加工材料的重載加工中可防止掉刀事故,使高效加工更安全、更可靠,該系統所要求的銑刀結構已得到一些著名刀具公司的認可和應用。
作為數控工具系統的重要組成部分,帶角度頭的刀柄可擴大加工中心的工藝范圍和柔性,并可實現對零件特殊部位的加工,在加工結構復雜的模具時可以發揮很好的作用。日本的大昭和公司、恩司迪公司和韓國的大因公司都在此次模具展上展出了多種功能的角度頭系列產品,配有BT、SK、HSK、BIG PLUS等各種刀柄。
為了滿足綠色制造和保護環境的要求,在參展的刀具新產品中,除了有能適應干式切削的高性能刀具以外,還有能提高刀具(刀片)利用率、節能降耗的刀具,如山高公司 “雙面王”面銑刀的刀片兩面可用,共有16個切削刃,且裝夾更為可靠。更多的刀具則是通過刀片槽型的優化設計,在提高刀尖強度的同時加大刀片前角,從而降低切削阻力、減少能源消耗。此外,深圳巴爾斯公司開展了刀具回收業務,以降低加工成本,減少貴重金屬資源的消耗。
除了上述刀具新產品以外,本屆模具展還顯示了工具行業在加快向制造服務業轉型過程中所發生的變化。一方面,參展的山高刀具公司、日本和韓國的著名刀具制造商以及我國株洲鉆石等企業都介紹了它們為裝備制造業各行業成套開發的刀具,反映出刀具行業向為用戶服務的方向轉型的趨勢。另一方面,在本屆展會上,一些具有綜合實力的刀具營銷商(如金萬眾、阿諾、上海精鉆、震鑠、仕愷等)顯示出專業服務的實力和優勢。它們通過代理有實力的刀具公司精品、遍布各地的營銷網絡和豐富的倉儲資源,為用戶提供成套刀具或解決方案的服務,甚至提供重磨、重涂、刀具管理、回收等服務,成為刀具行業在向用戶服務轉型過程中新崛起的一支專業力量,顯現出強大的生命力。
本屆模具展較全面地反映了當今切削技術和先進刀具的概貌,為參觀者提供了豐富的信息和資源,將有力推動模具切削加工技術的進步。展望未來,刀具和模具作為制造業的基礎工藝裝備,已被共同列入國家“十二五”規劃中加快“三基(機械基礎件、基礎制造工藝和基礎材料產業)”發展的支持行業。通過“十二五”規劃的實施,工具和模具行業將攜手共進,加快我國裝備制造業“由大變強”的進程。
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