未来几年切削刀具的变化

HEATS · 发表于 2010-9-12 11:10:34

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付出即有所得。时间磨损这一论点在超出我们所意识的更多方面都是正确的。你不可能指望从一个廉价购买的物品中获得高价值——这就是该论点通常意味的含义。但是它也适用于我们打算花费的金钱。当一个团体或行业决定为某特定事物付出代价时，该决策引发一种动机，它带来了超出这个事物本身的一些东西。无论我们决定付出什么，那就是我们可能得到的东西。

这听起来似乎相当含糊。但是具体来说，如今金属加工中变化的经济动机代表着一种力量，它将促进一些能力更强、更加面向目标的切削刀具在今后数年内的发展。

Bernard North就是这样的一个例子。他是切削刀具供应商肯纳金属公司(Latrobe, 宾夕法尼亚州)的金属工业解决方案与服务集团副主席，负责研究、开发与制造。

虽然有人可能认为研发副主席是根据目前正在研究的技术来展望未来。但是他并不这样看待事情。他说，我们在下个世纪里所需的所有切削刀具技术可能已经被发明或确定。切削刀具可预见的未来——即我们在今后5到10年内将要使用的刀具——不是由新发现的事物来决定，而是由那些取自实验室并用于商业开发的事物来决定。经济动机将形成并促进这种进展。

要求车间所执行的机械加工的特点在改变，这是经济动机影响切削刀具发展的一个最简单的例子。如今，更多的金属切削加工都要用到接近最终形状的工件。更喜欢使用铝、镁这样的工件材料来代替铁和钢。不锈钢、高温合金以及复合材料也正在得到更广泛的使用。这些趋势显然都影响到了切削刀具的发展。

但是撇开机械加工中的变化，North先生发现了其他的影响因素。下一页介绍的三种变化也对切削刀具的发展产生强大的作用，即使这些变化仅仅只与如何看待和花费金钱有关。

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针对刀具供应商的不同条款

例如改良的涂层结合力增加了多层涂层的效力，并且当要改进涂层刀具时，这扩大了刀具制造者的选择。此处所显示的刀具用于车削钢材，它覆有碳化钛、氧化铝和一氮化钛涂层。

金属加工行业是切削刀具的大客户，他们开始使用他们的权利来使刀具供应商对生产率负责。该协议通常类似于这样：客户将其所有的刀具业务都交给一位特定的厂商，作为回报，厂商允诺每年使客户的效率改善百分之X。

这样的协议能显著改变切削刀具的推广使用。过去，刀具供应商向市场推出一种新型刀具时承担着显而易见的风险。如果现有的供应刀具足以胜任工作，并且客户知道如何合理地使用它们，那么新产品可能不被接受。但是现在，更大的风险是未应用新技术和新观念。除非它能在重要的应用中赶上不断改良的产品，否则刀具供应商可能面临达不到其改进目标的危险。

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针对制造专业人士的不同补偿模型 ; F0 ~$ c# W1 G5 g- O
North先生说他发现管理者和工程师们常常观察生产操作，来获得关于操作性能的一点补偿。也就是说，如果生产过程产生更好的结果，那么他们愿意付出更多代价。具有这种个人动机的决策制订者倾向于更积极地欢迎和执行变化。这种态度不仅使新产品更可能被接受，而且更易于全面开发出新产品的优点。
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看待成本的不同方式 # n p5 R3 ]2 N, j, b
一特定车间在较高性能刀具和较低性能刀具二者之间进行选择时，似乎是根据两种刀具的技术优点来抉择的。实际上，真实情况却并非这样。选择其实是根据车间如何看待成本来决定的。如果刀具的预算是单独的，与其他成本分开的，那么较低性能刀具的较低购买价格可能更吸引人。但是，如果成本分析中包括了生产过程中其他部分的节省，——即，加工时间、劳动力、设备、不动产、阶段产品库存以及其他方面的节省——那么较高性能的刀具可能更具吸引力，这仅仅只是因为对待问题的看法变化了而已。 Q8 U7 s/ x. T/ n3 \+ t3 {; J
许多制造商们正在改变他们的决策制订过程，以便把这种关于刀具的更广泛的观点纳入考虑之中。刀具消耗品占加工工作总成本的百分之3到4，但是由于它影响切削参数、循环时间，以及操作者参与生产过程的程度，所以刀具的选择有助于确定许多其他方面的成本。这种更广泛的观点认为，具有较高购买价格的刀具最终会降低每个工件的成本。 4 W0 t* ~4 Y( R2 R6 K. ` u
这种观点具有特殊的含义。高性能的刀具容易碳化，碳化刀具容易被涂上涂料。North先生推测无涂层刀具现在仅仅只占碳化刀具销售总量的百分之十。PVD和CVD涂料二者继续得到改良，它们留出了广阔的发展空间。因此，North先生预计，对高性能刀具的更大需求会使切削刀具涂料的效力和种类得到明显提高。

面向目标的解决方案

改良的两方面——效力和品种——就好比一枚硬币的两面。当任一方面的需求增加时，就能经济地引入该方面的更多种专用解决方案。例如，更多的使用铝、镁和非金属物质作为工件材料，会使PCD(多晶钻)刀具的需求量增加。PCD的市场更广阔则意味着其特定变体(如不同粒度大小)的市场也变得更大。因此显然可以预言PCD刀具的品种会更多。

(此相反，记得PCD的市场曾经很小，根本不考虑粒度的大小。实质上，那时只有一种颗粒大小可用。)

改良的加工刀具提供了另一个因素，它不仅促进涂层碳化物和PCD的发展，而且促进刀具材料的发展，如陶瓷、金属陶瓷和PCBN(多晶三次氮化硼)。加工接近最终形状的零件也是如此。尽管加工性能的提高会促使车间对刀具进行投资，以利用这种改良效果，但是接近最终形状的零件偏爱的是硬质刀具材料也能做好的切削类型。随着速度的增加和切削深度的降低，刀具的耐磨性变得更重要，而对刀具硬度的要求则相对较低。

仍然采用湿式加工

North先生说，至少关于切削刀具未来的一个普遍观点有些夸大其辞。这就是，因为干式加工能节约相关成本，所以金属加工工厂会减少切削冷却液的使用。

在北美，制造商们倾向于认为欧洲的工厂已经在很大程度上采用无冷却液的工作方式——因此不可避免的，相同的切削方法最终也将传到这里。North先生说，但是实际上，欧洲的制造商们仍然在使用大量的冷却液。干式加工和最少量润滑可能会在那儿变得更普遍，但是他们接受的程度被夸大了。他们对这些生产过程的感兴趣程度也被夸大了，他说。

某些操作的确不再采用冷却液。很多车间对干式切削十分感兴趣。但是，他们的动机更多地和性能有关。例如，一项断续切削通常可以采用干式切削更好地执行加工，因为热冲击的严重程度较小。他说，减少使用冷却液的车间更多地是被这些强烈的技术动机所驱使，而不是因为他们发现不使用冷却液本身能获得什么价值。

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