的重中之重刀具技術(shù)在現(xiàn)代化制造中作用至關(guān)重要高端軸

    當今世界正處在先進制造技術(shù)快速發(fā)展的時期。隨著數(shù)控機床的問世，實現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)化的根本保證。由于“三基”產(chǎn)業(yè)發(fā)展的滯后，現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展了一系列的數(shù)控加工技術(shù)，我國高端裝備制造企業(yè)不得不高價從國外進口相關(guān)配套零件，如加工中心MC、柔性制造單元FMC、柔性制造系統(tǒng)FMS、計算機集成制造系統(tǒng)CIMS、并聯(lián)機床等。這些技術(shù)與高速加工技術(shù)、刀具技術(shù)、切削加工工藝緊密結(jié)合，從而導致高端裝備制造成本大幅提高，使機械加工中的勞動強度大大降低，壓縮了相關(guān)企業(yè)的利潤空間，輔助時間大大縮短，嚴重制約了我國高端裝備制造行業(yè)的發(fā)展。 正因如此，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率大大提高，近期工信正式發(fā)布的《機械基礎(chǔ)件、基礎(chǔ)制造工藝和基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》指出，對制造業(yè)乃至全球經(jīng)濟的發(fā)展起到巨大的推動作用。目前切削加工約占整個機械加工工作量的90%，當前我國“三基”產(chǎn)業(yè)發(fā)展嚴重滯后于主機并被固化在產(chǎn)業(yè)鏈中低端的狀況應(yīng)該盡快扭轉(zhuǎn)，現(xiàn)代切削技術(shù)是制造技術(shù)的主力軍之一，提升“三基”產(chǎn)業(yè)整體水平和國際競爭力刻不容緩。 《機械基礎(chǔ)件、基礎(chǔ)制造工藝和基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》明確將帶動性強、輻射作用大的高速、精密、重載軸承等機械基礎(chǔ)件作為“十二五”發(fā)展的重點行業(yè)，切削加工含磨削在整個21世紀仍是機械制造業(yè)的主導加工方法。作為切削加工中重要的基礎(chǔ)工藝裝備，以提高性能、可靠性和壽命為主攻方向，刀具技術(shù)對現(xiàn)代制造的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。

　　1、刀具在切削加工中的重要性

　　在機械加工中，力爭使其達到或接近國際先進水平?！兑?guī)劃》還指出，金屬切削機床和刀具是切削加工的基礎(chǔ)工藝裝備。目前切削機床不斷更新?lián)Q代，在政策支持下，高速主軸采用陶瓷軸承、液體靜壓軸承、空氣靜壓軸承、磁浮軸承后，到2015年，其主軸轉(zhuǎn)速可達10000-50000/min，軸承行業(yè)的銷售額將達到2220億元，有的甚至可達150000r/min。采用滾珠絲杠的進給機構(gòu)其速度可達40～60m/min，行業(yè)年均增速將在12%-15%之間，直線電機可達90～120m/min，其中高速、精密、重載等高端軸承的增長速度將更快。 軸承是裝備制造業(yè)中重要的、關(guān)鍵的基礎(chǔ)零件，精密數(shù)控加工中心的加工加速度可以達到2gg為重力加速度。切削機床的快速發(fā)展為現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展提供了基本的前提和技術(shù)保障，直接決定著重大裝備和主機產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性，但無論是什么樣的金屬切削機床，被譽為裝備制造的“心臟”件。經(jīng)過多年的發(fā)展，都必須依靠與工件直接接觸、從工件上切除材料的刀具才能發(fā)揮作用。刀具性能和質(zhì)量直接影響到切削機床生產(chǎn)效率的高低和加工質(zhì)量的好壞，我國軸承產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了相當規(guī)模，直接影響到整個機械制造業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟效益。

　　正因為如此，全國軸承行業(yè)2010年產(chǎn)值約為1300億元，國外制造業(yè)才有“企業(yè)的紅利在刀刃上”的說法，位居全球第三位。盡管我國軸承行業(yè)的發(fā)展規(guī)模已經(jīng)非常龐大，漢語成語中的“工欲善其事，必先利其器”、“磨刀不誤砍柴功”也對刀具在切削加工中的重要性進行了生動而深刻的描述。如一根20萬千瓦發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸，其凈重為30噸，而其鍛件毛坯達60～70噸，需切除的切屑占了零件毛重的50%以上，很難想象如果沒有高效的刀具如何能完成這樣的加工任務(wù)。國際上一位切削與機床方面的權(quán)威專家對切削刀具的作用作了如下評價：“改進刀具對降低切削成本比其它任何單一過程的改變更具有潛力。合理地選擇和應(yīng)用現(xiàn)代切削刀具是降低生產(chǎn)成本，獲得主要經(jīng)濟效益的關(guān)鍵?！泵绹腘?茲拉丁曾說過：“一臺價值25萬美元的NC機床，其效率的發(fā)揮在很大程度上取決于一把價值30美元立銑刀的性能”。

　　2、刀具在制造中的成本分析

　　隨著現(xiàn)代科技水平的提高，設(shè)備更新?lián)Q代速度越來越加快，目前更新?lián)Q代的速度可達10-15年更換一代。要在這樣短的時間內(nèi)賺回設(shè)備投資并創(chuàng)造利潤，必須充分挖掘刀具的潛力。據(jù)有關(guān)資料分析：刀具費用占制造成本的2.4～4%，但它卻直接影響占制造成本中20%的機床費用和38%的人工費用。

　　還有一種算法是機床與刀具投入比為9:1到7:3，只要刀具投資到位，切削速度和進給速度每提高15～20%可使制造成本降低10～15%。有資料對切削加工進行經(jīng)濟分析指出：由于刀具成本在零件制造成本中所占的比例僅為3%～5%，如果把刀具的購買價格降低30%，企業(yè)只節(jié)了1%的零件成本;如果購進了較好的刀具，使刀具壽命延長50%，企業(yè)也只節(jié)1%的零件成本;但是如果購進了性能優(yōu)異的刀具，從而改善切削能力，提高加工效率假設(shè)提高20%，那么就能節(jié)15%的零件成本。至今，這個理論已經(jīng)被很多切削加工的實例所證實。

　　有資料曾就采用不同的刀具進行加工做過一個比較：在1900年，采用碳素工具鋼的刀具，加工一根直徑由lOOmm，長500mm的碳鋼軸件，需要100分鐘才能完成，而在100年后的今天，采用硬質(zhì)合金涂層刀具或立方氮化硼刀具，加工上述同樣的軸，僅需要1分鐘就能完成，切削效率提高100倍。由此可見刀具在提高切削效率方面的潛力是相當巨大的。

　　3、我國刀具技術(shù)現(xiàn)狀分析

　　大力發(fā)展數(shù)控加工技術(shù)及裝備，已成為世界各國的決策，用數(shù)控裝備武裝現(xiàn)代工業(yè)和改造傳統(tǒng)工業(yè)也成為世界各國制造業(yè)發(fā)展的方向。后，我國制造業(yè)的發(fā)展舉世矚目，機床總產(chǎn)量和技術(shù)水平已邁入世界第一方陣，機床的進口消費量近年已達世界之首，我國已跨入世界制造大國之列，但還不是制造強國。其中我國目前制造業(yè)的勞動生產(chǎn)率只相當于美國的1/23，日本的1/25，德國的1/18，與先進的工業(yè)相比，還存在著巨大差距。

　　工業(yè)發(fā)達的數(shù)控機床在兩班制工作條件下開動率達到60-70%，而我國國內(nèi)許多企業(yè)往往只能達到20-30%，造成我國數(shù)控機床使用率低的原因是多方面的，除了設(shè)備配備不合理、技術(shù)人員綜合素質(zhì)有待提高、數(shù)控機床的工作環(huán)境差、生產(chǎn)技術(shù)準備工作滯后等原因外，最重要的一點是機床與刀具的技術(shù)含量不匹配，有相當一分生產(chǎn)企業(yè)還普遍地采用焊接式刀具用于數(shù)控機床加工，不講究“門當戶對”、“好馬配好鞍”，致使先進的機床配備落后的刀具，造成設(shè)備潛力沒有充分發(fā)揮出來，從而造成巨大的浪費。因此，更新觀念，廣泛應(yīng)用先進刀具巳成當務(wù)之急。在投資機床的同時，一定要配備相應(yīng)的刀具，才能保證設(shè)備的高效運轉(zhuǎn)，有效地提高生產(chǎn)率，從而獲取更大的利潤。

　　以來，我國刀具行業(yè)為機械制造業(yè)的發(fā)展做了大量的工作，取得了很大的成績，但隨著切削加工速度的提高，難切削加工材料的大量使用，數(shù)控設(shè)備的普及，對切削加工刀具的要求越來越高。國產(chǎn)刀具在使用壽命、可靠性等方面都與國外發(fā)達存在明顯差距，無論是在產(chǎn)品的品種還是性能和質(zhì)量上都遠遠滿足不了我國制造業(yè)發(fā)展的需求。近年來，我國每年進口刀具的金額增長率高達50%以上，這一事實值得我們認真思考和努力改進。

　　4、我國刀具技術(shù)發(fā)展展望

　　當前應(yīng)用創(chuàng)新的切削工藝，采用先進的刀具，適當?shù)卦黾拥毒哔M用的投入，提高加工效率和加工質(zhì)量，降低制造的整體成本，從而提高勞動生產(chǎn)率和企業(yè)的競爭實力已成為工業(yè)發(fā)達機械加工企業(yè)的共識，也引起我國機械加工企業(yè)的關(guān)注。合理的刀具投入，可以成倍地提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，對于提升企業(yè)的競爭力是很值得的投資。制造業(yè)企業(yè)只有轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念，正確理解降低成本的實質(zhì)，克服片面控制刀具費用的做法。因此，從刀具應(yīng)用技術(shù)人手，提高企業(yè)切削刀具的應(yīng)用水平，在我國具有重要的現(xiàn)實意義。

　　國內(nèi)刀具企業(yè)應(yīng)轉(zhuǎn)變觀念，提高市場意識、品牌意識，抓住機遇，加快自身的技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)改造力度，加大研發(fā)力度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，以優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、優(yōu)良的服務(wù)贏得客戶的信任，以先進的切削刀具、新型的刀具材料和涂層技術(shù)不斷滿足機械制造業(yè)的需求。只有這樣，國內(nèi)刀具企業(yè)才能在激烈的市場競爭中確定自己的優(yōu)勢，贏得更多的市場份額。

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