過去七十年
金屬切削是工業(yè)生產的重要組成部分
刀具材質,尤其是硬質合金
作為行業(yè)先鋒
,山特維克可樂滿從五十年代開始,不斷加快材質研發(fā)步伐,相繼推出大量創(chuàng)新技術。現(xiàn)代切削刀具問世
十九世紀初
,所有金屬加工公司必須自制刀具或購買非標刀具。沒有任何刀具和解決方案的標準程序。刀具材料主要是高速鋼,焊接硬質合金刀具逐漸開始使用。以后,機床、設備、數(shù)控和刀具取得了突飛猛進的發(fā)展,生產效率和加工質量水平顯著提高。山特維克可樂滿自五十年代開始推出可轉位刀具以來,加工產量已經(jīng)成倍翻番
。我們從現(xiàn)成標準化刀具的思路著手,一路引領高科技刀具和加工方法新潮流。在研發(fā)制造工藝時,同樣需要刀具材料的創(chuàng)新,需要材料科學技術知識。通過充分利用刀具材料,我們在刀片的制作過程中設定并實現(xiàn)了材質目標。質量和創(chuàng)新
眾所周知
,1942年山特維克開始涉足金屬切削行業(yè)。山特維克可樂滿是在開發(fā)硬質合金作為優(yōu)質刀具材料的經(jīng)營理念基礎上成立的。這種合成刀具材料已經(jīng)為人們所熟知幾十年,但是能充分利用其特性的應用還十分有限,主要用于巖石鉆孔。然而,硬質合金后來取得的成功,全都歸功于接二連三的創(chuàng)新技術。進入1943年,山特維克可樂滿新研制出了六種合金刀具材質,而十年后,它就研發(fā)出了多達十二種可應用于多種領域的可優(yōu)化像焊接刀具之類的金屬切削材質如何把控用于切削刀具的硬質合金的質量是山特維克可樂滿最開始面臨的技術難題
1957年,山特維克可樂滿推出了第一批可轉位刀片刀具——T-Max車削刀具系列
。盡管開始可轉位刀片的市場很小,但是當一些制造業(yè)行業(yè)巨頭們開始采用這種刀片時,刀片工具系統(tǒng)的應用迎來了希望的曙光,并在日后的使用中飛速發(fā)展。加工車間已經(jīng)采用效率高、產量大的加工技術,不再需要重磨的焊接刀具。早期(1956年)非涂層材質的創(chuàng)新是一種被稱為Coromant S1 Premium的刀片材質——世界上第一個提高生產效率的“助推器”。S1P大幅提高切削參數(shù)并延長使用壽命
,在車床行業(yè)首屈一指,超群絕倫,大幅縮短了精加工和輕粗加工的加工時間。同時,采用優(yōu)質材質刀具車削各類鋼件甚至合金鑄鐵時,無需任何冷卻液。這種材質特別適合可轉位刀片,確實使業(yè)界人員大開眼界,并期盼通過刀具材料創(chuàng)新,改善加工環(huán)境。六十年代,還研發(fā)了適合其他應用的刀片和材質
,例如銑削、鉆削和螺紋切削。1963年,可樂滿已經(jīng)有十八種(非涂層)刀片材質上市,覆蓋加工業(yè)的多個領域。涂層理念實現(xiàn)質的飛躍
可轉位刀片理念是1970年以后的重大創(chuàng)新
采用涂層刀片材質
其他刀具制造廠對這些創(chuàng)新技術的第一反應是持不信任態(tài)度
創(chuàng)新層出不窮
七十年代是極不平凡的十年
,切削刀具技術的新工藝、新方法大量涌現(xiàn),加工性能日益提高。1969年,一般混合式走刀車削零件的切削時間是5.5分鐘七十年代中期,首次使用含氧化鋁涂層的刀片時
此階段的局限之一是只能涂覆一層很薄的氧化鋁涂層
新一代刀片和新工藝
九十年代
在研發(fā)涂層工藝的同時
從那時起
我們在刀具材料方面做了大量研發(fā)工作
工藝開發(fā)
九十年代中期
新的MT-CVD涂層工藝的另一大優(yōu)勢是基體不掉碳
梯度燒結技術成為山特維克可樂滿研發(fā)的重要源泉
CVD涂層相對較厚
,能與多種物質同時使用,達到不同效果。例如:碳氮化鈦硬度大、耐磨性好,加上氧化鋁的卓越性能,氮化鈦形成金黃色面涂層,增加耐磨性,方便檢查磨損情況。使用更薄、堅硬的PVD涂層的主要目的是通過連續(xù)或層狀涂層,增加耐磨性,增加涂層層數(shù),粒徑可達納米級。PVD涂層系列(例如綜合性能較好的氮化鈦)對碳氮化鈦進行了改進,具有較高的耐磨性
;加入鈦-鋁氮化物,硬度和抗氧化性大大增加;采用氧化PVD,改善化學惰性和抗月牙洼磨損性。因此,CVD和PVD涂層刀片系列構成優(yōu)勢互補的應用系列,其中絕大多數(shù)性質可用于對加工工序進行全面優(yōu)化——切削刃的鋒利度是一個重要因素。刀片材質研發(fā)的另一重要思路是后處理工藝的研發(fā),主要包括涂層切削刃的噴砂和涂刷
例如:采用噴砂作為后處理
新世紀——新創(chuàng)新
始于本世紀初的硬質合金材質的研發(fā)表明涂層刀片仍然具有巨大潛力
,我們還將繼續(xù)大規(guī)模研發(fā)。我們通過與加工車間保持密切聯(lián)系、從其加工需求中認識到這種巨大潛力。通過對材質要求的韌度和耐磨性以及抗變形能力、涂層附著力、厚度和切削刃紋路可靠性進行更加仔細的研究,加強了優(yōu)化應用和推薦應用范圍的準確定位。二十一世紀,研發(fā)出了新一代刀片
,繼續(xù)加大GC4000系列產品的研發(fā)步伐。2005年,GC4225的問世標志著鋼件車削這種主導中間應用領域的材質改善躍上新臺階
。明顯減小或完全消除磨損的研發(fā)取得重大進展。這種新材質的磨損機理截然不同,因此,刀具的使用壽命更長、更安全可靠。研發(fā)這種新材質的主要目標是在運用較高的切削速度時磨損進程慢、可預測、自然的后刀面磨損,并且這些目標已基本實現(xiàn)。新研發(fā)的材質如此圓滿成功并得到廣泛應用,以至于取代了ISO P15和P35刀片材質。已研發(fā)出的全新涂層和后處理涂層工藝,可提高性能,增加生產安全性。繼續(xù)發(fā)掘涂層硬質合金的巨大潛力
為了實現(xiàn)刀片材質技術的下一步目標
,山特維克可樂滿正在著力研發(fā)新的涂層技術、粉層技術、可轉位刀片壓制技術、切削刃處理技術、后處理技術和檢測新技術。下一代切削刀具將采用可轉位刀片和硬質合金刀具材料。目的還是延長刀具使用壽命
,使壽命更加可預測,同時尋求增加產量的機會涂層硬質合金自1970年上市以來
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