用先进数控刀具提高数控机床的效率

　　随着制造业的持续快速发展，大力发展以数控机床为先导的装备制造业已成为我国政府的一项产业政策，将对数控机床的发展产生重大的影响。与此同时，加快采用数控机床的步伐提高企业的竞争实力正在成为广大机械制造企业的共识和行动，形成了推动数控机床快速发展的市场动力；曾几何时，我国已成为世界上数控机床消费的第一大国。在此背景下，用好数控机床提高数控机床的利用率具有重要的现实意义，它不仅能增加企业的效益，而且还有助于提高我国制造业的整体素质和加快建设制造强国的进程。

　　在数控机床的总量中金切数控机床要占70% 以上，提高金切数控机床的利用率具有更大的紧迫性和必要性。提高金切数控机床的利用率，一方面，要减少机床的非切削时间，通过增加切削时间的比重来提高利用率。有报导称，在多品种小批量的生产条件下，一台数控机床只有25% 的时间是在切削，在创造价值，而余下的75% 时间不创造价值。因此，减少由各种生产准备工作和设备正常维护所引起的待工或仃工时间，增加切削时间的比重，正在推动着制造技术及数控机床朝着数字化、网络化、复合化的方向发展。另一方面，是提高切削的效率，即在单位时间里使数控机床切除更多的金属，加工出更多的零件，而切削效率通常可用切削速度和进给量的乘积来表示。因此，提高切削效率就意味采用高的切削速度和进给量(速度) ，这正是发展高速切削技术及高效切削技术的初衷，两者都可以达到提高切削效率的目的。目前，我国的切削效率总体上只相当世界先进水平的50%不到，差距很大，潜力也很大。此外，一些先进刀具还可以减少换刀的次数，节省换刀的时间，从而增加数控机床的利用率。

　　令人欣慰的是，当代切削技术和刀具的进步为提高数控机床的切削效率创造了很好的条件，不仅如此，先进的切削技术和刀具已成为开发现代数控加工技术——高速、高效、智能、复合、环保的有机组成部分，两者相互促进同步发展，共同推动着数控加工技术的进步。应用先进的切削技术和刀具还有投资少、见效快、收效大的特点。现代的刀具工业已为此进行了卓有成效的工作，不断推出成熟的、实用的切削技术和创新的刀具，为制造业的发展和制造技术的进步作出了重要的贡献。先进刀具已成为企业唾手可得的技术资源，充分利用这些资源对于提高数控机床的效率可收事半功倍之效。

　　首先，是采用高性能的适用的刀具材料和涂层牌号。从世界范围看，近年来，刀具材料和涂层技术取得了很大的进步，可使切削速度和进给量都有显著的提高，为提高数控加工的切削效率打下了基础。硬质合金已经成为主要的刀具材料，用细颗粒、超细颗粒制造的整体硬质合金钻头、立铣刀、丝锥等通用刀具正在取代高速钢刀具，使切削效率提高数倍，成效十分显著；而新推出的可转位刀片的硬质合金牌号，往往可提高切削效率50% 以上。陶瓷、PCD 、PCBN等高性能刀具材料的韧性提高、品种增多、应用面扩大，为高速切削技术的应用切削效率的提高起到了重要的作用。此外，由于涂层技术的发展，出现了更耐磨、更耐高温的新型涂层，如化学涂层的厚膜Al2O3、中温TiCN 涂层，物理涂层的TiAlN、金刚石及纳米结构等涂层，使切削效率成倍提高。在工业发达国家，涂层刀具的比重已超过50 % 。从发展的趋势看，涂层技术对切削加工和刀具的进步将发挥越来越大的作用，应用涂层刀具应成为用户提高切削效率的首选措施。

　　其次，要大力采用新型的数控刀具。随着数控加工技术的进展，刀具制造商面向数控机床开发了一批高性能的数控刀具。图1 是一把多功能的面铣刀，用这把刀可进行铣平面、倒角、铣台肩，又可以铣斜坡走刀铣模腔，以及结合数控加工的编程还可加工孔，显著减少了换刀的次数和时间。图2 是一把多功能的螺纹铣刀，利用数控编程可在一次走刀中完成钻孔、铣空刀、倒角、铣螺纹等四道工序，加工螺纹的效率大大高于攻丝，并且排屑容易，无丝锥的折断之忧。而这样的刀具只有在三轴联动的数控机床是才能使用，可以说是专为数控机床而开发的。面向数控加工技术的需要，刀具工业加大了多功能刀具开发的力度，一刀多用，减少换刀次数和时间，减少刀具的库存，节省刀具的费用，已成为刀具制造商的经营理念。

　　第三，要大力采用新的切削工艺。近年来，新的高效的切削工艺不断涌现，如陶瓷刀具、P C B N 刀具的以车代磨、以铣代磨的硬切削、干切削新工艺。不仅提高加工效率，而且减少设备投资。又如模具工业的模腔的高效插铣新工艺，以插铣的方式代替横向走刀铣削，改变刀具的受力方向，提高切除模腔余量的效率。实践证明，工艺的改革和创新对于提高加工效率有出奇制胜的效果，尤其是对于流水线的加工，新工艺的开发不仅提高加工效率和质量，而且还有减少工序、节省投资的作用。通常，流水线上新的工艺的开发涉及专用的数控机床和新型的刀具，因此需要机床制造商和刀具制造商的共同参与和密切合作。