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刀具行業發展趨勢簡析

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刀具行業發展趨勢簡析

發布日期:2018-01-10 作者: 點擊:

    刀具行業在數控機床已成為制造裝備主流的今天,肩負著為制造業提供關鍵裝備??數控刀具的重任。制造業的加工技術水平受刀具行業整體水平的影響較大,而制造業的發展也會促進刀具行業的發展。根據制造業發展的需要,多功能復合刀具、高速高效刀具將成為刀具發展的主流。面對日益增多的難加工材料,刀具行業必須改進刀具材料、研發新的刀具材料和更合理的刀具結構。

    1.硬質合金材料及涂層應用增多。細顆粒、超細顆粒硬質合金材料是發展方向;納米涂層、梯度結構涂層及全新結構、材料的涂層將大幅度提高刀具使用性能;物理涂層(PVD)的應用繼續增多。

    2.新型刀具材料應用增多。陶瓷、金屬陶瓷、氮化硅陶瓷、PCBN、PCD等刀具材料的韌性進一步增強,應用場合日趨增多。

    3.切削技術快速發展。高速切削、硬切削、干切削繼續快速發展,應用范圍在迅速擴大。

    4.刀具研發更具針對性。刀具制造商研發的重點不再是通用品牌和通用結構。面對復雜多變的應用場合和加工條件,研發針對性更強的刀片槽形結構、牌號及相應配套刀具取代通用的槽形、牌號的刀片及刀具。

    5.刀具制造商角色轉變。從單純的刀具生產、供應,擴展至新切削工藝的開發及相應成套技術和解決方案的開發,為用戶提供全面的技術支持和服務。


    刀具材料的分類 工具鋼 碳素工具鋼 合金工具鋼 高速工具鋼 普通高速鋼 高性能高速鋼 硬質合金 按晶粒大小區分 普通硬質合金 細顆粒硬質合金 微顆粒硬質合金 按主要成分區分 鎢基硬質合金 鈦基硬質合金 陶瓷 氧化物陶瓷 氮化物陶瓷 超硬材料 立方氮化硼 金剛石

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    制造業的發展離不開切削刀具,現代切削刀具已經成為提升制造業技術水平的關鍵因素之一,切削加工的要求日趨提高,高速、高精度、高效、智能和環保成為切削加工的追求目標;被加工材料的能級不斷提高;高強和超高強度材料、高韌性、難切削等材料層 出不窮;新形勢下對切削加工提出的特殊要求,如加工硬度50HRC以上的硬加工、微潤滑和無潤滑的干切削不斷涌現??傊?切削加工中的個性化特點日見顯現。

    面對這些變化,若要求在刀具的設計和制造工藝或刀具材料的整體性能上來適應這些要求,技術上的難度是很大的,尤其對刀具材料而言,不僅在資源利用上極不經濟,而且要求材料滿足日趨復雜的綜合切削性能,通常是難以做到的。

    而縱觀刀具切削失效的大量實例可見,絕大部分的失效往往與材料表面的物理、化學、力學等狀態構成的表面性能分不開,亦即現代切削加工對刀具材料表面性能的要求愈來愈高,這就有力地推動了氣相沉積技術等表面工程技術的研究。實驗結果表明,可通過材料表面改性技術的方法來賦予切削刀具表面的綜合切削性能,作為刀具材料表面改性技術之一的化學氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積(PVD)工藝技術,已在現代切削刀具的應用方面取得了十分理想的效果。

    目前,在作為切削刀具主流的硬質合金刀具中,涂層硬質合金刀具已占到80%以上,其中PVD技術,由于其工藝溫度低,不會影響刀具基材的性能,且工藝方案變化多樣,使得其應用日趨廣泛。涂層技術已經成為構成現代切削刀具的三大核心技術之一。

    近幾年來,不斷提高的切削加工要求和被加工材料的能級以及減少切削加工對環境污染等有力地推動了現代切削刀具涂層技術的發展。膜系材料多元合金化、涂層工藝組合多樣化中出現的TiAIN、TiAICN、CrSiN等多元復合涂層和多層涂使刀具獲得了高耐磨、低摩擦、熱穩定性好和抗氧化力強等良好的綜合性能,大大提升了現代切削刀具的性能;納米組分和納米薄膜涂層的顯微結構使得難

    加工材料的切削得到了新的解決辦法;金剛石涂層和類金剛石涂層(DLC)在加工石墨零件和纖維增強等非金屬材料及有色合金材料方面取得了良好的效果。為適應涂層工藝的發展,涂層的工藝裝備亦實現了集成化、模塊化和智能化,使涂層技術日趨個性化。

    膜系材料的多元化

    當前,現代切削刀具涂層技術發展的趨勢是膜系材料的多元化。膜系材料多元合金化仍然是目前碳化物往往可以彼此互溶的特性,在Ti-N膜中加入合金元素,形成復合氮化物涂層。

    如目前在硬質合金涂層刀具中應用最多的TiAIN三元涂層,可通過調整AI元素的成份比例來獲得不同的膜層性能。如在Ti-N中加入碳元素,通過碳原子的固溶和析出,可形成Ti(C、N)三元涂層,與Ti-N的單一涂層相比,這些多元涂層具有良好的綜合性能,提高了抗氧化溫度和耐磨性,又有低的摩擦系數。在

    Ti-N中同時加入AI、C元素,即可構成TiAICN的四元膜層。該膜層具有良好的熱穩定性、高耐磨性和低摩擦的綜合性能,已于硬加工領域的涂層立銑刀大量

    使用。如用于硬化模塊的成型加工,不僅提高了加工效率,獲得了良好的加工表面而且解決了先成型加工后熱處理產生的變形問題,提高了模具的制造


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