开发纳米涂层刀具,降低加工成本

目前,各工具厂商都在大力开发涂层技术。如果仅仅局限于改进基体材料硬质合金和高速钢,并不能从原材料方面进一步改善刀具的性能,因此,只有开展优异的涂层材料,才能使刀具性能得到突破性的提高。

掌握涂层工艺的关键技术

近10年来,工具行业已广泛采用TiAlN涂层,但仅仅对已有涂层工艺的改进,已不能满足当前用户对刀具性能提出的更高要求。

鉴于此,日立工具公司提出了新的涂层概念,即促使镀膜晶体组织微细化。经过与欧洲工具厂商的共同研究,开发成功一种全新的涂层炉,该装置可生成由纳米级晶粒组成的镀膜,由此而出现了“纳米涂层”这一新的技术概念。“纳米”是1mm的百万分之一单位。迄今为止,日立工具公司是全世界首家成功开发如此微细化涂层技术的公司。由于晶粒达到纳米级微细程度,镀膜不会出现多孔间隙,这可大大抑制切削加工过程中镀膜出现氧化现象。不产生氧化,也就不会损伤刀具切削锋利度,同时,还可保持较长的使用寿命。

纳米涂层新型切削工具

目前,采用纳米涂层技术开发出来的镀膜有两种,一种是以TiSiN为主要成分的“TH涂层”,一种是以CrSiN为主要成分的“CS涂层”。前者主要用于高硬度材料的加工,后者主要用于低硬度及软质材料的加工,这两种涂层刀具均已于2002年初投放市场。

“TH涂层”彻底改变了加工高硬度材料时,TiAlN系镀膜长期以来未能解决的镀膜氧化和硬度欠佳问题。TH镀膜表面有5nm级超细晶粒规则排列,高速加工时,可防止氧气进入镀膜内部,因此可有效抑制氧化发生。TH镀膜氧化起始温度为1100℃,硬度达3600HV,从而大大超过了TiAlN系镀膜性能,对各种极难加工的高硬度材料,均可进行稳定的高速刻模加工。

“CS涂层”重点在降低摩擦系数,以便抑制在低硬度材料高速加工时切削刃出现的粘附问题。粘附严重,势必损伤加工表面质量,同时也会缩短刀具自身寿命。CS镀膜是在原用低摩擦系数涂层CrN的基础上,又添加Si。仅有CrN成分,在加工时氧化严重,添加Si并使镀膜晶粒微细化,从而大幅度降低了摩擦系数。用CrSiN涂层刀具加工铝及不锈钢等难加工材料时,效果极为显著。

日立工具公司2002年7月又开发出一种以TiBoN为主要成分的新镀膜“TB涂层”,此种涂层虽然不是纳米涂层,但以B(硼)为主要成分的镀膜,在世界上尚属首创。TB镀膜也是以降低摩擦系数为目的,但与前述CS镀膜不同,它在高温条件下仍可保持优异的低摩擦特性,在每齿进给量超过1mm的重型强力切削等加工中,可大幅度抑制因高切削负荷带来的月牙洼磨损。

加工成本降低50%

日立工具公司有关人士指出,新型镀膜“并非使工具延长寿命的涂层,而是一种旨在提高工具性能,从而大力缩短加工时间的镀膜”。

在目前通货紧缩的情况下,应尽可能不增加用户的工作量,延长加工时间,采用小批量生产去创造效益,为此,关键的措施是必须使加工成本大幅度降低。生产成本中,工具费用仅占5%,电力及人工费用等加工费用占了生产成本的大部分。

日立工具公司将新开发的工具应用在高性能机床上,在最佳的加工时段内进行生产,从而起到实实在在的降低加工成本的效果。该公司近期开展了一个让加工费用减少一半的“PRODUCTION50”活动,并利用传统的加工费用计算公式,举出具体实例数据,显示出实际降低加工成本的效果。

工具行业为了满足用户希望降低工具费用的要求,大都着力在如何削减刀具的价格,而“PRODUCTION50”的最大特点,并不是降低刀具的价格。日立工具公司认为,在不降低刀具价格的前提下,使用该公司的工具产品,仍能获得良好效益。从流通方面来看,不降低工具价格,可保证经销商有较高的盈利率,工具生产商也可获得良好收益。可见“PRODUCTION50”不仅对用户有利,对制造商、经销商也同样有好处。该公司认为“PRODUCTION50”是一种“一举三得”的“多赢”指标。公司对此进行了广泛的调研活动,结果表明,目前在机械加工行业内对该公司的这种理念尚未全面认同,“多赢”效果的体现也需要时间来证实；当前,仍有不少用户舍不得在工具方面稍微追加一些费用,对盈利率的理解也尚未完全统一。因此,该公司倡导的“减少加工费用50%”的活动,目前还处于起动阶段。

追求高效益

日立工具公司认为,任何一种工具都不能满足一切用户的需求,价格低廉的产品是这样,功能、价格很高的产品也是如此,它们都有自己特定的适用领域。高效益的工具,必然面向追求高效益的用户。该公司今后拟大力采用纳米涂层技术,开发更多高性能的工具制品；迄今尚未采用新型涂层的部分产品,将逐步改用新型涂层,计划到2004年末,公司工具制品将全部采用新型涂层。纳米涂层技术除用于工具制品外,目前正在探讨如何有效地将其用于模具及其他零件的表面处理。

null

声明：本网站所收集的部分公开资料来源于互联网，转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传，对此类作品本站仅提供交流平台，不为其版权负责。如果您发现网站上所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容，以保证您的权益！联系电话：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。