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汽車工業(yè)切削與刀具技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
1.汽車工業(yè)快速發(fā)展對刀具的需求 近年來,中國汽車制造業(yè)發(fā)展異常迅速,國內(nèi)各大汽車集團(tuán)都在加大投資,不少民營企業(yè)也加入了汽車或其零部件制造的行列。世界各大汽車公司及著名的汽車零部件廠商幾乎都已來到中國,或是合資或是獨資,都設(shè)法加入在中國制造汽車及其零部件的熱潮。與汽車制造特別是汽車所需的發(fā)動機(jī)、變速箱、傳動軸、車橋等零部件制造相關(guān)的機(jī)械加工及金屬切削工作量激增,從而對與機(jī)械加工和金屬切削緊密相關(guān)的刀具的需求不斷上升,同時也出現(xiàn)了很多新的要求。當(dāng)前汽車工業(yè)發(fā)展的特點是競爭加劇,對客戶滿意度的要求進(jìn)一步提高,要求能夠根據(jù)市場的需求及時推出新的產(chǎn)品或轉(zhuǎn)換新的型號生產(chǎn),生產(chǎn)的柔性化要求提高。當(dāng)市場對某種產(chǎn)品有需求時,必須抓住機(jī)遇,生產(chǎn)出足夠滿足市場需要的產(chǎn)品,生產(chǎn)量的增長可能是陡增的,要求為生產(chǎn)作支持的刀具也必須適應(yīng)這種要求和變化,能夠及時地提供并在數(shù)量和質(zhì)量上保證滿足生產(chǎn)的需要。汽車零部件制造的質(zhì)量要求也在不斷提高,無論是加工精度、形位要求還是表面質(zhì)量要求都有了新的提高。同時,為了滿足新的產(chǎn)品量控制的要求,要求對所生產(chǎn)的產(chǎn)品有很好的追溯性,也就是對產(chǎn)品制造的全過程進(jìn)行控制,當(dāng)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品有質(zhì)量問題時能清楚地了解在哪個環(huán)節(jié)出的問題,以及受到影響的產(chǎn)品有多少以及發(fā)生在什么地方,要求對產(chǎn)品制造過程中的重要影響因素——刀具進(jìn)行完善的控制和追溯,刀具方面必須能對生產(chǎn)現(xiàn)場的問題作出及時、快速的響應(yīng),提供有力、高效的技術(shù)支持,并能控制和追溯刀具的制造過程。面對激烈的市場競爭,汽車工業(yè)正在全面實行精益生產(chǎn),同時要求不斷降低刀具成本,對刀具物流、庫存等的要求也提高了。與此同時,由于環(huán)境保護(hù)、健康和職業(yè)衛(wèi)生等方面標(biāo)準(zhǔn)和要求的提高,汽車工業(yè)對這些方面的考慮和控制也更多了,對金屬切削及刀具有了新的更高的要求。所有這一切都要求切削及刀具行業(yè)不斷開發(fā)新技術(shù)、新材料、新工藝及新的管理方法,以適應(yīng)汽車制造過程中不斷出現(xiàn)的新技術(shù)、新材料和新工藝及新的管理體系。 2.向柔性化和高速加工發(fā)展 為適應(yīng)市場變化的需求,汽車產(chǎn)品及其零部件更新變化越來越快,過去大量采用的專機(jī)或剛性自動線由于其不便于更換生產(chǎn)品種或改造費用昂貴,已不能適應(yīng)這種快速變化的市場需求。所以,現(xiàn)在汽車零部件加工的生產(chǎn)線已越來越多地采用柔性生產(chǎn)線,或柔性加工設(shè)備與專機(jī)結(jié)合組成的加工生產(chǎn)線,特別是在新的項目中更是傾向于采用柔性加工線,大量采用加工中心,在一條生產(chǎn)線上可生產(chǎn)不同規(guī)格的零件,以滿足不同的產(chǎn)品生產(chǎn)的需要,而且在產(chǎn)品更新?lián)Q代時僅需改變加工程序及相關(guān)的刀具、夾具就可很方便地轉(zhuǎn)換為新的生產(chǎn)線,工序的調(diào)整和改進(jìn)、刀具的增加和減少也很方便。在車間平面布置方面,盡量使車間地面保持完整,已很少開挖為集中冷卻而設(shè)置的地溝,機(jī)床等設(shè)備可很方便地安裝以及根據(jù)需要移動到新的位置,組成新的生產(chǎn)線。如上海通用汽車有限公司在建廠以來的幾年中已根據(jù)需要多次移動機(jī)床,減少能力過剩的生產(chǎn)線的設(shè)備,用于新項目的生產(chǎn),或增加能力相對薄弱的生產(chǎn)線的設(shè)備,以最大限度地利用設(shè)備能力,以極高的柔性快速地滿足市場的需要。與此相適應(yīng)的就要求刀具能適應(yīng)這種高度柔性化的生產(chǎn)及快速變化的生產(chǎn)產(chǎn)量和生產(chǎn)品種,數(shù)控機(jī)床和加工中心用刀具因而獲得了極大的市場和高速發(fā)展,也引起了越來越多的企業(yè)和研究單位不斷投入大量人力物力進(jìn)行切削新技術(shù)和新刀具的研究和開發(fā)。 由于汽車及其零部件的生產(chǎn)量大、品種多、生產(chǎn)節(jié)拍快,盡管采用了柔性生產(chǎn)線,但節(jié)拍要求仍需滿足,故提高切削參數(shù)、采用高速切削成為必然要求,而加工中心設(shè)備的采用也為同時實現(xiàn)柔性和高效率生產(chǎn)提供了可能。汽車及其零部件制造特別是新工廠、新項目的制造過程正向著高速加工的方向發(fā)展,越來越多地采用數(shù)控高速加工中心,很多加工中心機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速已可達(dá)數(shù)萬轉(zhuǎn),如鉆鏜鋁質(zhì)汽缸蓋的進(jìn)排氣導(dǎo)管底孔、座圈底孔的刀具轉(zhuǎn)速不少在1萬轉(zhuǎn)以上,線速度可達(dá)1500m/min左右,有的表面銑削線速度可達(dá)4000m/min。半精鏜、精鏜鑄鐵汽缸體缸孔的刀具轉(zhuǎn)速也已達(dá)300轉(zhuǎn),線速度可達(dá)800m/min。上海通用汽車有限公司的1.6L發(fā)動機(jī)鑄鐵缸體加工中不少表面銑削線速度都已達(dá)到了1000m/min以上。同時高性能切削也獲得很大發(fā)展,一次切削切除相當(dāng)大的余量,特別是在粗加工中的大余量切削,切削效率提高,減少了切削工序,在某些工位的加工中將半精加工和精加工合并。與此相適應(yīng),刀具及切削技術(shù)也出現(xiàn)了很多新的變化。 3.超硬刀具獲得廣泛應(yīng)用 刀具材料發(fā)生了很大變化,CBN(立方氮化硼)、PCD(聚晶金剛石)、陶瓷刀具等超硬刀具獲得了廣泛應(yīng)用。PCD刀具由于其極高的硬度,在加工鋁制工件及其他有色金屬及其合金時使用壽命極高。近年來,隨著汽車制造業(yè)大量應(yīng)用輕型材料(如鋁合金、復(fù)合材料、塑料等),PCD刀具的應(yīng)用也大量增加,F(xiàn)在汽車發(fā)動機(jī)的汽缸體、汽缸蓋、變速箱的殼體、閥體、槽體、側(cè)蓋等零件很多都采用鋁件,這些零件的加工大量采用了PCD刀具,取得很好的效果,一般每把刀的壽命都在加工幾千件工件左右,長的可達(dá)1.5至2萬件。 4.涂層技術(shù)和涂層刀具不斷發(fā)展 伴隨表面工程和摩擦學(xué)的發(fā)展,涂層技術(shù)在近十多年來獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,技術(shù)和設(shè)備都越來越成熟,在刀具上的應(yīng)用也越來越廣泛,成效明顯,并且有越來越多的新型涂層開發(fā)出來。 5.新型刀柄和刀具夾持技術(shù)的應(yīng)用 與數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用和高速加工的發(fā)展相適應(yīng),切削過程中很多問題都要從高速的角度重新加以考慮,如刀具和刀柄的連接、刀柄和機(jī)床主軸的連接、快速換刀問題、切削系統(tǒng)的振動問題以及相應(yīng)的刀具系統(tǒng)的動平衡問題,由此各種新型刀柄和刀具夾持技術(shù)也迅速發(fā)展起來。 6.切削摩擦學(xué)的提出及其在金屬切削加工中的應(yīng)用 金屬切削理論的發(fā)展已有了很多年的歷史,摩擦學(xué)自從六十年代產(chǎn)生以來也有了不小的發(fā)展。但摩擦學(xué)界的研究大多集中在一般運動副的摩擦、磨損及潤滑的研究和相應(yīng)的摩擦學(xué)技術(shù)的開發(fā)上,對刀具與工件所組成的這樣一對特殊摩擦副及在切削過程中所發(fā)生的各種摩擦學(xué)現(xiàn)象、摩擦學(xué)特性以及相應(yīng)的摩擦學(xué)解決方法還研究不多。在金屬切削理論中,雖然經(jīng)常談到切削過程中所發(fā)生的摩擦和潤滑,也不可避免地要談到刀具的磨損,卻也很少利用當(dāng)代摩擦學(xué)已積累起來的理論和技術(shù),因此有必要提出切削摩擦學(xué)這樣的概念,將摩擦學(xué)理論和金屬切削理論結(jié)合起來,建立適應(yīng)切削過程這樣特殊的摩擦過程的切削摩擦學(xué)理論,通過實踐進(jìn)行驗證,并反過來指導(dǎo)生產(chǎn)和金屬切削加工問題的解決和刀具的優(yōu)化。 7.刀具業(yè)的挑戰(zhàn)和快速發(fā)展 隨著中國汽車制造業(yè)的高速發(fā)展,國內(nèi)刀具行業(yè)也異;钴S,蓬勃發(fā)展。國內(nèi)外的刀具公司都看中了中國這個大市場,國際上著名的刀具和刀輔具公司及其產(chǎn)品幾乎都進(jìn)入了中國,如瑞典的Sadvik攜旗下Coroman、Titex、Walter等公司,德國的Mapal、laitz、Guhring,,以色列的Iscar,日本的OSG、大昭和等,美國的Valinite、Ingosoll,等。這些外國刀具公司在剛進(jìn)入中國時,對中國刀具市場的發(fā)展估計不足,有的僅是委托中國代理商銷售一部分刀具,售后服務(wù)等工作還未能有力跟上,但他們逐漸認(rèn)識到這個市場的重要性,開始在中國設(shè)立辦事處,并進(jìn)而在中國進(jìn)行直接銷售,原來實行的單一代理方式也開始變化,近兩年更有了新的本質(zhì)的變化,很多國外刀具公司開始在中國設(shè)廠,直接在中國當(dāng)?shù)刂圃斓毒、提供各種服務(wù)。如山高公司在上海設(shè)立了制造工廠,山特維克在廊坊設(shè)立了工廠,住友電氣在天津設(shè)立了工廠,肯納、歐士機(jī)等在上海都設(shè)有工廠,藍(lán)幟公司最近在南京新擴(kuò)建了其工廠,增加了刀具制造和刃磨設(shè)備,格林公司在上海的具有珩磨刀具制造和修磨功能的工廠也即將正式開業(yè)。這樣的做法其好處是明顯的,首先是可以對市場作出迅速反應(yīng),了解客戶的需求并及時作出響應(yīng),供貨時間縮短;其次是可以利用中國的勞動力成本優(yōu)勢,其制造的刀具不僅供應(yīng)中國客戶,也出口至世界各地,設(shè)在中國的工廠成為其具有同樣質(zhì)量、同樣性能而制造成本卻低得多的國際著名品牌刀具的生產(chǎn)基地。刀具制造和服務(wù)的本土化,使得供應(yīng)商更靠近最終用戶,更好地提供對用戶的現(xiàn)場支持。刀具的銷售和供應(yīng)決不僅是將刀具銷售給客戶或?qū)⒌毒咚偷接脩衄F(xiàn)場就行了,刀具的售后服務(wù)和現(xiàn)場技術(shù)支持有時顯得更為重要。特別是因生產(chǎn)現(xiàn)場有時會因各種原因發(fā)生刀具的非正常損耗而引起對刀具的緊急需求,此時能否對用戶的需求作出及時快速的響應(yīng),并幫助用戶分析問題的原因,提出解決問題的方法和措施,并設(shè)法采取某些特殊手段在盡可能短的時間內(nèi)提供合適的刀具或刀輔具,保持生產(chǎn)線的正常運轉(zhuǎn),將直接影響到客戶的滿意度和能否建立和保持長期的合作伙伴關(guān)系。同時,絕大部分刀具供應(yīng)商也已認(rèn)識到幫助用戶降低刀具成本和提高用戶員工對刀具技術(shù)的了解以及提高使用水平的重要性,因此近一二年來,不少刀具供應(yīng)商由不斷舉辦各種技術(shù)講座和到用戶處進(jìn)行培訓(xùn),進(jìn)而發(fā)展到在中國的一些重要城市設(shè)立培訓(xùn)中心和刀具修磨中心。如山特維克在上海設(shè)立了名為“效率中心”的設(shè)備齊全的大型培訓(xùn)中心(培訓(xùn)車間200平方米,多個培訓(xùn)教室面積達(dá)180平方米),是其全球第19個效率中心,蒂泰克斯也在上海設(shè)立了修磨中心,而日本的名古屋刀具公司則早就看中中國國內(nèi)對刀具快速制造的巨大需求,很早就在上海設(shè)廠,專門制造和修磨各種客戶需求的特殊刀具,其特點是反應(yīng)快,不管批量大小,都能及時到現(xiàn)場進(jìn)行直接技術(shù)支持。另外舒伯哈特公司也同樣在上海設(shè)立了修磨工廠,專門進(jìn)行超硬刀具如金剛石刀具和CBN刀具的加工和修磨工作,其業(yè)務(wù)量也很大,幫助不少客戶解決了超硬刀具的修磨工作。阿諾公司在蘇州、鈷領(lǐng)公司在常州都設(shè)立了工廠,為客戶進(jìn)行各種刀具刃磨工作,并提供上門收集舊刀具與送刃磨后的刀具到現(xiàn)場的服務(wù)。與此同時,為刀具進(jìn)行涂層的專業(yè)涂層公司也來到中國設(shè)廠,一方面為其原配套的刀具制造商進(jìn)行刀具涂層,一方面為有刀具涂層需要的刀具最終用戶進(jìn)行刀具涂層,為修磨過后的刀具或需要優(yōu)化的刀具進(jìn)行涂層。這方面已有Balzars、CemeCom等公司在蘇州等地設(shè)廠,并已提供采用當(dāng)前最先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行涂層的服務(wù),所提供的涂層刀具經(jīng)過試驗有的已獲得很好的效果。 與此同時,國內(nèi)的刀具制造企業(yè)和銷售企業(yè)也在快速發(fā)展,獲得了長足的進(jìn)步。株洲鉆石刀具公司現(xiàn)已發(fā)展成為刀具制造設(shè)備完善、能向國內(nèi)各大汽車制造企業(yè)提供多種整體式硬質(zhì)合金刀具和不同規(guī)格硬質(zhì)合金刀片的刀具制造企業(yè)。自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司是世界硬質(zhì)合金和鎢鉬制品生產(chǎn)的大型企業(yè),擁有從鎢鉬冶煉到硬質(zhì)合金制品、工具的完整生產(chǎn)體系,集多年硬質(zhì)合金生產(chǎn)經(jīng)驗和技術(shù)優(yōu)勢,利用當(dāng)今世界一流的硬質(zhì)合金生產(chǎn)設(shè)備和工藝,成系列地為客戶提供各種車、鏜、銑、鉆等加工用的可轉(zhuǎn)位刀片及其配套工具。 8.結(jié)語 汽車工業(yè)正在繼續(xù)高速發(fā)展,高質(zhì)量、高效率、低成本的生產(chǎn)成為市場竟?fàn)幍幕疽,新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝、新材料不斷出現(xiàn),與此相應(yīng)的對切削技術(shù)和刀具也不斷提出了新的要求。目前對于切削加工中的表面光潔度要求比以前更高,因而對拋光工序及其使用的拋光帶、拋光石要求比以前更高,對去毛刺這樣的工序也提出了新的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),使人們更為重視表面清理及其所用去毛刺的毛刷等并不起眼的刀具的重視;CBN砂輪的大量使用,又使昂貴的砂輪的修整次數(shù)及其對砂輪工作壽命的影響成為關(guān)注的課題;曲軸加工用車車?yán)毒吆屯忏姷毒咝枰玫貙崿F(xiàn)本土化;為適應(yīng)高速加工的發(fā)展,切削系統(tǒng)的振動、刀具的動平衡及相應(yīng)的刀具動平衡設(shè)備也成為解決生產(chǎn)中加工問題時的重要考慮因素;對刀具修磨技術(shù)及刀具修磨質(zhì)量的控制成為各汽車制造廠和刀具供應(yīng)廠家共同關(guān)注的問題;刀具新材料,涂層技術(shù)更是一直成為各刀具廠家的研究開發(fā)熱點,也是汽車制造企業(yè)進(jìn)行刀具優(yōu)化和刀具試驗最多的項目。汽車制造發(fā)展到今天,對刀具供應(yīng)商的要求已不是簡單的供應(yīng)刀具或刀具買賣關(guān)系,現(xiàn)在要求的是能提供切削加工整體解決方案,并能提供及時有效的現(xiàn)場技術(shù)支持.由此,近年來,一種刀具管理的新模式即刀具外包管理也正在汽車行業(yè)應(yīng)用和作進(jìn)一步的探索,充分發(fā)揮社會化大分工的作用,讓掌握刀具技術(shù)和刀具管理的專業(yè)企業(yè)來進(jìn)行刀具的采購、調(diào)整、修磨、現(xiàn)場技術(shù)支持、問題解決和刀具優(yōu)化,形成與汽車制造企業(yè)的一種合作伙伴關(guān)系,以達(dá)到雙贏的目的。對于汽車制造企業(yè)和刀具制造。服務(wù)企業(yè)來說,面臨著極大的挑戰(zhàn),也將會獲得前所未有的發(fā)展機(jī)遇。我們相信,汽車制造企業(yè)和刀具企業(yè)都將會很好地迎接這場挑戰(zhàn),從而發(fā)展到更高的層次。 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