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从CIMT2011看螺纹刀具及其加工装备的发展


从 CIMT2011 看螺纹刀具及其加工装备的发展
成都成量工具集团有限公司 黄华新
黄华新:性别女,出生年月 1969.5,机械制造及工艺设计专业,工程师,成量螺纹刀具厂厂长助 理

一、引言 CIMT2011 第十二届中国国际机床展览会是汇聚世界机床工具行业高水平产品的 盛会,有来自全球 28 个国家和地区的约 1400 多家知名机床工

具制造厂商汇聚北京, 国际知名机床工具企业系数参加。 在本届展览会上,汇集了国内外众多的螺纹刀具制造商和螺纹加工装备制造商, 展示了螺纹刀具及其加工装备方面最新的技术和产品,汇总分述如下: 二、螺纹刀具方面的特点 进入 21 世纪后,高速切削技术及工厂自动化、智能化加工技术的发展对螺纹刀 具提出了“高精度、高效率、高可靠性和专用化”的更高要求。随着中国汽车、航空、 军工、模具、制冷、电力等精密制造业的快速发展,国内对螺纹刀具的数量和质量的 要求也迅速提高,国内外螺纹刀具行业的发展也是日新月异的。 本届展览会上,各螺纹刀具生产厂家顺行业发展推出了很多新产品或特色产品, 其特点简述如下: 1.满足“高精度、高效率、高可靠性”的更高要求。 本次展会上钴领推出了新一代挤压丝锥——“成型” 挤压丝锥,普通挤压丝锥是通过磨削来生产的,丝锥表面 存在磨削痕迹(图 1) ,增大了挤压时的摩擦力,影响了螺 纹表面质量,同时对于挤压时热量分布、扭矩、压力点的 耐磨损等也产生了很大的不利影响, 特别是容易造成螺纹 产生毛刺及挤压过程中产生冷焊现象。 钴领新一代挤压丝 锥——“成型”挤压丝锥由于采用了特殊加工工艺,改善 了挤压丝锥的表面质量和挤压丝锥外形轮廓, 丝锥已不再 有磨痕 (图 2) 这大幅度提高了丝锥的寿命和加工质量以 , 及加工效率, 同时采用一次装夹一次磨削完成对丝锥外形 轮廓和挤压锥的加工, 排除了多次装夹多次磨削所造成的

误差。 2. 满足高寿命和专用化的需求,刀具的针对性越来越强 日本 OSG 公司为需要高速、高效率、长寿命加工的客户而研发了内冷油孔挤压 丝锥 OIL-S-XPF(图 3) :该丝锥采用 8 棱 8 个油槽设计,将油孔设在每个油槽上, 能得到非常优异的润滑和冷却效果,可以实现高速高效 率和长寿命加工;在卧式加工中心上采用内冷油孔丝锥 (内部供油)替代传统的切削丝锥(外部供油) ,选定合 适的切削参数, 寿命是切削丝锥的 17 倍, 可提供极限的 稳定加工;内冷油孔挤压丝锥的低扭矩规格设计,采用 水溶性切削油剂(无氯) ,可大幅减少 CO2 的排出量,完 全环保化。 日本 OSG 公司还针对航空航天行业难加工材料 Ni 基耐热合金以及超过 50HRC 的 高硬材料及脆性材料等的小径内螺纹加工, OSG 推出小径 NC 螺纹铣刀, 用超微粒子硬 质合金母材表面采用针对铣刀加工高硬材的 WXS 涂层,11°螺旋角,螺纹长 3 个牙, 可减少切削抵抗,最小外径 1.5mm、螺距 0.4mm。与丝锥相比螺纹铣刀的切削条件制 约小,不需要担心切屑的处理、切削油剂的润滑性以及螺纹加工是否稳定。 德国瓦尔特 WALTER、 日本 OSG 公司针对不锈钢等难加 工材料的盲孔攻丝,推出双螺旋角丝锥(图 4) ,前端螺纹 部分 15°螺旋角,后端沟槽 11°螺旋角,便于断屑 ;完 整牙只有 3-4 牙, 完整牙后方有数牙的牙型高度设计成半 山高,以减轻加工扭力,防止切屑缠绕导致崩牙,并使排 屑顺畅; 丝锥前端磨 45°倒棱, 防止丝锥刚攻入时由于偏 心撞击而导致崩牙。 3. 国内生产厂家为用户提供解决方案的意识在加强。 CIMT2011 展会国内螺纹刀具制造厂上工、成量、关中、宏峰等也都展出了高性能 高速钢的全磨制螺旋槽丝锥、螺尖丝锥、挤压丝锥、直槽丝锥等,以及针对不锈钢、 铸铁、 铜铝及钢件等不同材料的分类供刀, 丝锥表面也选择了不同的涂层方式, 上工、 株钻厂还展出了整体硬质合金丝锥。生产厂家为用户提供解决方案的意识在加强。 4、大胆采用新材料、新装备、新工艺制造

国外螺纹刀具制造商非常重视产品质量, 将不断提高产品质量作为企业发展战略 的重要内容。为保证产品质量的可靠性,大量采用先进的加工设备和加工工艺。如国 外丝锥制造已广泛采用热处理后整体磨削工艺,利用高速磨削、高压冷却、自动上下 料、自动操作等先进工艺。在难加工材料、硬材料工件的螺纹加工中,粉末冶金钴高 速钢丝锥日益受到重视,其抗弯强度、耐磨性、热硬度等性能指标可比普通含钴高速 钢提高 2~3 倍。 三、螺纹刀具加工装备方面的特点 近十年随着微电子技术和计算机技术的飞速发展与广泛应用, 国外螺纹磨床发展 迅速, 螺纹磨床的机械铲磨机构逐步由直线电机取代。丝锥的制造由传统的铣磨制 朝整体磨削转移,利用高速磨削、高压冷却、自动操作及自动上下料等先进工艺手段 使丝锥热处理后一次加工成型。 现在国内螺纹磨床与国外相比不论从铲磨工艺、精度、自动化程度上存在很大差 距,现在我们国产的螺纹磨床还处在半自动化状态,精度和稳定性差。国内缺乏拥有 自主知识产权的高速变化、自制设备、高精高效的丝锥螺纹磨床生产厂家。 遗憾的是本届展会国外先进的螺纹刀具加工装备都无实物展出, 展示的都是图片 和视频。国内的螺纹磨床生产厂商均未参展。现就螺纹刀具加工装备的发展趋势简述 如下: 1. 加工功能越来越强大,高效复合功能化 Drake 公司推出的 DRAKE GS:TE-LM 带直线电机的高精 度外螺纹磨床(图 5) ,在这台先进的磨床上凝聚了 Drake 公 司最先进的设计和磨削工艺。采用直线导轨上直线电机驱动 以获取最大的加速度和最稳定的恒定速度, 180°动力旋转 带 头,配备世界最高精度级别分辨率达 0.05um 的带反馈的光 栅尺,内臵工件智能编程功能,采用先进的法纳克数控系统, 可提供 Drake 智能主轴技术—提高自动平衡、接触修形和工 件特性定位。而 Drake 公司推出的新型 MINI 螺纹磨床 DRAKE GS:TE-LM“MINI” (图 6) ,是磨削小丝锥的最佳选择,本届 展会上签约 10 台。

德国 JUNKER TOOLTEC 提出的从丝锥 毛坯到成品的解决方案,这种连贯的生产 线在世界上也是独一无二的(图 7) 。从热 处理后毛坯—倒角、外形轮廓磨削,切断 —磨槽、磨方—磨螺纹、铲稍—螺纹和铲 稍的测量—最终产品,只需要 4 个可连接 的数控复合加工单元,就可完成丝锥的所 有加工,丝锥生产效率能得到更大提高! 2. 集成化、柔性化的丝锥制造工艺 本届展会上 ANCA 公司推出的 TapX 是一款高效五轴的 通用丝锥磨床(图 8) ,采用了 ANCA 全新的 iTap 软件,一 台机床、一次装夹,完成丝锥从毛坯到成品的整个制造过 程,使丝锥的制造摆脱了须使用多台专用机床的局限,实 现单机制造全套丝锥的解决方案。 iTap 软件还可以使用直 觉和逻辑的方法完成丝锥的设计,使用 ANCA 专利的 CIMulator3D 软件能够完整模拟丝锥磨削过程并进行最优 化处理。机床的设计和制造都非常灵活,能够生产各种 类型的丝锥。 在丝锥外形成型磨削方面,德国 JUNKER 公司生产 的快速点磨削方式外圆磨床 QUICKPOINT 3000 Blank(图 9)采用 CBN 砂轮只需 7~8 秒钟即可完成包括丝锥顶尖、 刀柄、颈部、方头的一次磨削成型 。 3. 强调立足自身, 依靠技术进步, 研制开发高效专 用设备 国内外优秀的螺纹刀具制造商一方面十分重视在关键工序上重点引进加工效率 高、 自动化程度高及本国缺少的高精尖设备, 另一方面强调立足自身, 依靠技术进步, 开发具有独自特色的工艺装备。如日本 OSG 公司的自制专用设备占全部设备的约 60% 在本届 CIMT2011 展会上,我们可喜地看到国内知名螺纹刀具生产企业成量集团 一方面十分重视在关键工序上重点引进加工效率高、 自动化程度高及本国缺少的高精 尖设备;另一方面强调立足自身,依靠技术进步,通过研制开发高效螺纹刀具专用设

备。 在展会上成量集团推出了 MK9612 全自动丝锥磨沟机 (图 10) ,该机床专门用于磨削丝锥直沟槽,机床配有 3 个数 控轴、1 个高转速电主轴、全自动上下料机构、简便快捷的 修整机构、 全自动高压大功率切削油恒温冷却系统, 机床整 体布局合理、加工效率高、外形美观。 成量在展会上还同时推出了 XZ8138 全自动丝锥铣沟机 (图 11) ,该机床为适应丝锥直沟铣削而专门设计,可以实 现自动上下料,顶尖自动顶紧,自动分度。 两台机床都很好地提高了专用设备的自动化程度, 满足 操作简单、调整方便、产品质量稳定的要求,可实现 1 人多 机,提高了劳动生产率,降低了劳动强度,很好地满足了高 效生产的需要。 四、市场预测 2011 年是“十二.〃五”发展规划的开局之年,我国政 府为保证长治久安,抵御国际金融危机冲击,继续扩大国内消费市场吸收制造产能政 策性方针不会改变,国民经济仍将平稳增长。我国机床工具行业下游产业的航空、航 天、船舶、电力、能源、汽车、轨道交通、高速铁路、国防军工等领域,在“十二〃五” 期间甚至更长一段时间,都将进行大范围和深层次的结构调整,在给机床工具行业带 来巨大商机的同时,也将对机床工具产品在精度、效率、可靠性、节能环保等方面提 出更新、更高的要求。同时,更大的市场将来自对高档数控机床的迫切需求,对中低 档机床工具产品的需求将不断下降。面对需求,着力提高中高档丝锥产品的竞争力和 产业化水平,将会是我们面临的重大任务。 预计 2011 年汽车工业将由高速向平稳增长,增长 10%~15%;电工电器行业将呈 现平稳健康增长,预计产销增长 20%;内燃机增长 8%;农机行业产值增长 15%~20%; 工程机械仍将保持高位运行, 销售收入预计增长 17%; 仪器仪表行业产销增幅在 12%~ 15%,但利润增幅下降快于产销;机床行业增速在 10%以上;石油石化设备行业增长 15%左右;重机行业现已走出低谷,呈现平稳发展态势,预计 2011 年产销增长 20%~ 25%;印机行业仍将维持在 10%~15%的增长幅度;轴承行业将保持稳定发展,增速会 达到 12%。

2010 年原材料市场总体处于合理水平,为机械工业发展创造了良好的外部环境。 2011 年预计通胀压力依然较大, 原材料是机械行业关注的重点。 随着世界经济逐步复 苏回升,对基础原材料的需求增大,原材料价格上涨的长期趋势是不可逆转的。 2011 年,随着汽车下乡、以旧换新和小排量汽车购臵税优惠三大政策取消,以及 2011 年北京“治堵方案”出台,可能会引发连锁反应,对汽车产能将产生压力。 从 2011 年开始的“十二五”规划期间,我国工具行业的发展方针是:以发展国 内制造业急需的现代高效刀具技术为主攻方向;稳定传统刀具的市场的优势地位;控 制总量,增加品种,提高质量,强化服务;调整结构,大力缩减低档家用工具的生产 和出口规模。广大工具企业要结合自身特点,明确性的市场战略定位和主攻方向,坚 定不移地打一场攻坚战和持久战。 现代制造业在国内迅猛发展,使得对现代螺纹刀具的需求越发强烈。国内刀具企 业如果还是沉溺于传统刀具自满自足, 那么可以预见不久的将来一些企业必将损失惨 重,这不仅会影响整个螺纹工具工业的发展,甚至整个制造业都将受其牵连。


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