刀具技术在进步,商店的需求也在发生变化。一家领先的刀具供应商提供了这种观点。

切削工具技术正在以微妙和重要的方式发展,商店的需求也在发生变化。值得回顾一下切削工具的这两个重要变化领域——即它们的设计和制造方式,以及它们的使用方式。

我最近与切削工具供应商美国 Horn 的产品管理负责人 John Kollenbroich 就他看到的趋势进行了交谈。我们的谈话是在“IMTS spark”数字平台上进行的。在那里找到完整的对话。这是一段摘录:

现代机加工车间:在切槽、车削和分切刀具中,您会看到对通过刀具提供冷却液的刀具的需求增加。我们将在这里讨论几个因素:更多地认识到对此的需求,以及此工具的技术变革。首先,为什么刀具中心冷却液很有价值,为什么您认为车间对它的需求更大?

约翰·科伦布罗赫:让冷却液到达切削刃对于任何制造应用都至关重要。它有助于冷却切削区,提供非常需要的润滑,并有助于断屑。很多时候,外部管线用于在工作区附近飞溅冷却液。长筹码很容易干扰这种交付方式,可能会影响线路。此外,当需要更换工具或分度冷却液管线时,可能会移动以便更好地接近工具。然后当线被放回时,它永远不会和以前一样。通常情况下,有一种让与取的方法来覆盖使用这种冷却剂加工的区域,因此所有工具都得到了一些冷却,但没有一个得到理想的冷却。冷却剂通过工具可实现精确定位,冷却剂的特定方向准确地指向切削区域。这种冷却液供应通常不受切屑产生的影响,偶尔,如果使用高压,它可以帮助断屑。我们还有一些应用,其中冷却液贯穿式刀具已显示出刀具寿命的显着提高。

用于车刀的贯穿刀具冷却液

小直径钻孔以及在刀具制造过程中的有效使用,为较小的车削刀具带来了精确的贯穿刀具冷却液。图片来源:喇叭

MMS:刀具内部冷却液可用于以前无法提供的刀具。使这成为可能的工具制造技术发生了什么变化?

JK:有一个很大的变化是能够在生产环境中钻出非常深的小直径孔。部分原因在于钻孔机能够达到必要的速度和刀柄,从而提供出色的夹紧和跳动。另一部分来自专门为此钻孔应用设计的工具。在制造我们的工具的情况下,我们正在加工直径约 1 至 1.5 毫米、深 10 至 20 直径的孔。我们已经学会了设计来利用这一点。在冷却液通过工具上,可以在可能需要额外强度的区域添加材料,从而允许相应地钻出相交的冷却液端口。

MMS:特别是在加工中心上,速度仍在提高。也许加工中心主轴可用的最高速度并没有太大变化,但高速主轴的使用继续变得越来越普遍。所以,如果最高速度没有上升,商店的平均速度肯定有。切削刀具产品对此有何反应?刀具工程的哪个方面对更高的切削速度做出了反应?

JK: 机器和工具似乎有一个来回的舞蹈,哪个是领先的。目前,我相信切削工具处于领先地位,能够承受极高的表面速度。这主要归功于涂料和涂层技术。涂层不断发展,层数更多,使用的材料也不同。这是所有工具制造商在某种程度上都在玩的东西。涂层技术的变化有点有限,在这个领域中发挥作用的并不多。想到的一个过程是“HiPIMS”或高功率脉冲磁控溅射。该过程使用极功率脉冲的微秒计时。这允许金属电离成纳米尺寸的颗粒以沉积在工具上。这个过程允许更大的附着力和涂层硬度,同时保持良好的润滑性。此外,这个过程大大降低了压缩应力。这种减少允许使用更小的边缘准备,从而产生更锋利的工具。将压缩应力视为同时向各个方向拉动的东西。如果这些应力拉在锋利的边缘上,它可能会立即弹出碳化物。为了规避这个问题,在工具上放置了边缘准备。基本上,磨削边缘,这会使工具稍微变钝。所有模具制造商都必须这样做以正确支撑涂层。使用 HiPIMS,您可以进行更小的边缘加工,从而获得更锋利的刀具,从而实现更自由的加工。拥有更锋利的工具可以延长工具的使用寿命。在对我们自己的测试中,我们看到使用 HiPIMS 涂层技术提高了 50%。这种减少允许使用更小的边缘准备,从而产生更锋利的工具。将压缩应力视为同时向各个方向拉动的东西。如果这些应力拉在锋利的边缘上,它可能会立即弹出碳化物。为了规避这个问题,在工具上放置了边缘准备。基本上,磨削边缘,这会使工具稍微变钝。所有模具制造商都必须这样做以正确支撑涂层。使用 HiPIMS,您可以进行更小的边缘加工,从而获得更锋利的刀具,从而实现更自由的加工。拥有更锋利的工具可以延长工具的使用寿命。在对我们自己的测试中,我们看到使用 HiPIMS 涂层技术提高了 50%。这种减少允许使用更小的边缘准备,从而产生更锋利的工具。将压缩应力视为同时向各个方向拉动的东西。如果这些应力拉在锋利的边缘上,它可能会立即弹出碳化物。为了规避这个问题,在工具上放置了边缘准备。基本上,磨削边缘,这会使工具稍微变钝。所有模具制造商都必须这样做以正确支撑涂层。使用 HiPIMS,您可以进行更小的边缘加工,从而获得更锋利的刀具,从而实现更自由的加工。拥有更锋利的工具可以延长工具的使用寿命。在对我们自己的测试中,我们看到使用 HiPIMS 涂层技术提高了 50%。如果这些应力拉在锋利的边缘上,它可能会立即弹出碳化物。为了规避这个问题,在工具上放置了边缘准备。基本上,磨削边缘,这会使工具稍微变钝。所有模具制造商都必须这样做以正确支撑涂层。使用 HiPIMS,您可以进行更小的边缘加工,从而获得更锋利的刀具,从而实现更自由的加工。拥有更锋利的工具可以延长工具的使用寿命。在对我们自己的测试中,我们看到使用 HiPIMS 涂层技术提高了 50%。如果这些应力拉在锋利的边缘上,它可能会立即弹出碳化物。为了规避这个问题,在工具上放置了边缘准备。基本上,磨削边缘,这会使工具稍微变钝。所有模具制造商都必须这样做以正确支撑涂层。使用 HiPIMS,您可以进行更小的边缘加工,从而获得更锋利的刀具,从而实现更自由的加工。拥有更锋利的工具可以延长工具的使用寿命。在对我们自己的测试中,我们看到使用 HiPIMS 涂层技术提高了 50%。因此更锋利的工具,更自由的加工。拥有更锋利的工具可以延长工具的使用寿命。在对我们自己的测试中,我们看到使用 HiPIMS 涂层技术提高了 50%。因此更锋利的工具,更自由的加工。拥有更锋利的工具可以延长工具的使用寿命。在对我们自己的测试中,我们看到使用 HiPIMS 涂层技术提高了 50%。

车削用快换刀柄

用于快速更换工具的附件可能会比逐渐增加的切削速度节省更多的成本,因为更换工具可能会损失很多生产力。图片来源:喇叭

MMS:这里有一个与前沿没有直接关系的话题,但仍然可以节省大量时间:设置时间。您会看到一些与快速更换工具及其采用相关的东西。

JK: 是的。刀具寿命的改进加起来。这种增加可以降低每个零件的成本,但大多数时候,这些节省的回报是有限的。这一限制因素的原因之一是换刀时间。这是加工时间的损失。有时这种损失很小,比如 5 分钟更换一个工具,有时它可能非常大,比如 30 分钟或更长时间。如果您能够实施快速更换工具,并始终在 1 到 2 分钟内更换新工具,那么您的节省会迅速增加。瑞士式机器是可以节省大量资金的领域之一。瑞士式机床上的典型刀片更换时间为每把刀具 15 分钟。如果您每班更换三个工具,那就是 45 分钟的非生产时间。现在看一下 2 分钟的快速更换时间,一天 3 次,你现在是 6 分钟。您已经恢复了将近 40 分钟的生产时间。考虑到 100 美元的典型机器费率,您在该班次中只需节省 65 美元。一周内这样做,每天两班,您可以节省近 400 分钟,或者一个免费的生产班次。这可能是需要添加设备或更好地利用您拥有的机器之间的区别。

MMS:减少设置时间是增加可用加工能力的一种方法。越来越多的商店正在探索的另一种重要方式是熄灯加工。切割工具在这里发挥作用。在无人值守加工中如何看待刀具?

JK:熄灯加工是许多公司采用的概念,但并非所有公司都成功。有时,由于机器内部的问题,只能运行某些作业。有时,商店会放慢工具的速度以延长工具的使用寿命,希望能实现完全无人值守的轮班。这并不总是正确的方法。开发工具以在特定参数内进行切削,并且工具寿命只有在适当的操作窗口内才能预测。一旦您拥有可预测的刀具寿命,无论在机器中的时间如何,您都可以开始考虑无人值守操作。此外,在适当参数内运行工具的另一个原因是切屑控制。当工具供料不足时,可能会发生很多事情。由于摩擦多于切割,您可能会过早磨损.

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