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國際螺紋刀具產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢分析
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http://m.china-zesir.com 發(fā)稿日期:2009-11-5
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螺紋刀具是用于加工各種內(nèi)外螺紋的專用工具，在機械加工領(lǐng)域使用廣泛，需求量大。螺紋刀具在國際刀具市場占有重要地位，美國、德國、日本等發(fā)達國家的螺紋刀具銷售量約占刀具總銷售額的25%,僅次于麻花鉆（約30%）。
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近年來，隨著切削加工條件的變化以及對高生產(chǎn)率的重視，對螺紋刀具的材料、表面處理、結(jié)構(gòu)參數(shù)等提出了更高要求。了解國外螺紋刀具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，對于我國螺紋刀具生產(chǎn)企業(yè)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、提高產(chǎn)品水平、積極參與市場競爭具有積極意義。本文對螺紋刀具的刀具材料、表面涂層、品種規(guī)格、加工設備等六個方面對國外螺紋刀具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進行初步探討，希望對國內(nèi)同行有所裨益。
1、刀具材料
國外絕大部分工業(yè)用螺紋刀具均采用高速鋼制造，用合金工具鋼制造的螺紋刀具通常只限于家庭使用。如德國GUHRING精密工具公司生產(chǎn)的絲錐82%以上采用高性能高速鋼材料制造，約6%采用硬質(zhì)合金制造，約8%采用粉末冶金高速鋼制造；僅占絲錐總產(chǎn)量約4%的手用絲錐也大量采用普通高速鋼制造，合金工具鋼已很少使用。該公司90%以上的圓板牙采用普通高速鋼制造，其余采用高性能高速鋼制造。日本OSG公司、德國EMUGE公司等著名的螺紋刀具制造商約有50%的螺紋刀具采用高速鋼制造，其余50%則采用粉末冶金鈷高速鋼、硬質(zhì)合金、高性能高速鋼等高性能優(yōu)質(zhì)材料制造。在難加工材料、硬材料工件的螺紋加工中，粉末冶金鈷高速鋼刀具材料日益受到重視，其抗彎強度、耐磨性、熱硬度等性能指標可比普通含鈷高速鋼提高2~3倍。但由于粉末冶金高速鋼加工成本較高，目前在螺紋刀具選材時尚不能普遍使用。
2、表面涂層
高速鋼螺紋刀具進行表面涂層后，可有效降低切削摩擦力，減少刀具磨損，大大提高刀具切削性能和使用壽命（一般可提高刀具使用壽命2~3倍）。目前TiN涂層及復合涂層工藝在國外螺紋刀具生產(chǎn)中已得到廣泛采用，如德國GUHRINR、EMUGE等公司的各種涂層產(chǎn)品已占其螺紋刀具產(chǎn)量的40%左右。
硬度是高速鋼螺紋刀具切削性能的重要參數(shù)之一。在加工螺紋過程中，會產(chǎn)生較高切削熱并傳遞給刀具，從而使刀具硬度降低。據(jù)有關(guān)資料介紹，當切削區(qū)溫度超過550℃后，刀具的金相組織將發(fā)生變化，導致刀具硬度快速下降；溫度每升高100℃，硬度下降幅度可達300~400HV;若刀具硬度降至59~60HRC,將基本喪失切削能力。螺紋刀具經(jīng)涂層后其表面硬度可明顯增高：TiN涂層硬度可達2300HV以上；TiCN涂層硬度可達3000HV以上。螺紋刀具的表面涂層各具特色，并有不同的適用范圍：經(jīng)TiCN涂層的高速鋼螺紋刀具硬度較高，可達到與未涂層硬質(zhì)合金刀具相當?shù)那邢餍阅�；此外，在某些切削場合，TiCN涂層高速鋼絲錐與未涂層硬質(zhì)合金刀具相比具有費用較低的優(yōu)勢。用TiCN涂層絲錐攻削黃銅板或鑄鋁工件時，刀具使用壽命可提高10倍以上；用TiAlN涂層絲錐攻削灰鑄鐵或過共析鋁合金工件時，刀具使用壽命可提高4倍以上。與TiN涂層相比，TiAIN涂層可使刀具具有更高硬度和更好的抗氧化性能，因此TiAIN涂層刀具更適合用于高速切削加工。
3、品種規(guī)格
為適應不同材料、不同型式、不同精度的螺紋加工需要，國外螺紋刀具制造商不斷改進刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)，開發(fā)出大量新產(chǎn)品。以絲錐為例，就有可改變切屑排出方向的帶刃傾角絲錐、螺旋槽絲錐、不產(chǎn)生切屑的擠壓絲錐、可噴屑或帶內(nèi)冷卻功能的中心帶孔絲錐、具有容屑功能的內(nèi)容屑絲錐、具有防折斷功能的帶六角頸絲錐、高精度拉削絲錐、帶導柱絲錐、前端帶鉆鉸刃的組合絲錐等，品種繁多，功能各異。其中僅帶冷卻液輸入孔的絲錐就有20多個品種，最小規(guī)格僅為φ3mm.此類絲錐使用時，冷卻潤滑劑通過冷卻孔直接噴向切削區(qū)，通過降低切削區(qū)溫度，可有效防止刀瘤的形成，同時便于切屑隨冷卻液從容屑槽中排出；由于切屑被冷卻，可降低對工件的溫度影響，改善被加工表面質(zhì)量。用此類絲錐加工難切削材料，絲錐使用壽命可提高一倍以上。據(jù)1998年EMUGE公司產(chǎn)品樣本統(tǒng)計，EMUGE公司的螺紋刀具品種規(guī)格總數(shù)近10萬個，僅M6絲錐的品種（不同材料、不同型式）和規(guī)格（不同螺距、外形尺寸）就有200多個，M6板牙的品種規(guī)格有50多個。國外制造的不同結(jié)構(gòu)絲錐的數(shù)量構(gòu)成比大約為：直槽30%,螺旋槽40%,螺尖20%,擠壓10%。
發(fā)達國家不僅重視開發(fā)螺紋刀具新產(chǎn)品，同時大力研究開發(fā)螺紋加工新工藝，如：①利用雙輥子法滾壓加工錐形、梯形（包括多頭）螺紋和特殊螺紋；②采用軸向滾絲頭和自動滾絲機在壁厚0.8~3mm的空心毛坯上自動滾壓M5~M60外螺紋；③高效率、高精度、多功能MC行星絲錐，可由加工中心三軸同時控制加工，同一螺距的絲錐可加工不同直徑的螺紋，切屑細小，易于排除，加工尺寸的調(diào)整可由NC程序自動進行。
4、加工設備
隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展與廣泛應用，近十年來國外螺紋刀具制造技術(shù)與裝備水平發(fā)生了巨大變革和提高。如絲錐制造已廣泛采用整體磨削工藝，利用高速磨?、高壓冷卻、自動操作及自動上下料等先進工藝手段使絲錐外形一次成型，生產(chǎn)效率大幅度提高。德國JUNKER公司生產(chǎn)的快速點磨削式外圓磨床采用立方氮化硼（CBN）砂輪，僅需6秒鐘即可完成包括絲錐頂尖、刃部、頸部、柄部的一次磨削成型（如需磨方頭，只需增加0.5秒即可完成）。該公司還生產(chǎn)可磨溝、磨刃傾角、磨螺紋的高速、高效NC、CNC磨床，其中520CNC磨床加工一個M10絲錐的螺紋僅需20秒鐘。瑞士REISHAVER生產(chǎn)的RGB25CNC螺紋磨床既可在機床上直接編程加工各種絲錐，也可與設計中心的計算機聯(lián)接，根據(jù)設計中心的指令加工各種絲錐，大大提高了“小批量、多品種、短周期”的柔性生產(chǎn)能力，供貨周期一般僅為一個星期，特殊刀具最快可在2~3天內(nèi)交貨。日本OSG公司擁有數(shù)十臺德國JUNKER公司制造的絲錐螺紋磨床；德國EMUGE公司擁有瑞士REISHAVER公司制造的14臺GBA機床和多臺RGB2510機床。國外螺紋刀具制造商一方面十分重視在關(guān)鍵工序上重點引進加工效率高、自動化程度高及本國缺少的高精尖設備（一般占全部設備的3%~5%）；另一方面強調(diào)立足自身，依靠技術(shù)進步，開發(fā)具有獨自特色的工藝裝備。通過研制開發(fā)高效專用設備，將計算機技術(shù)應用于專用設備，提高專用設備的自動化程度，滿足操作簡單、調(diào)整方便、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的要求，同時最大限度地發(fā)揮引進設備的效能，使國外不少螺紋刀具制造商的工藝水平和裝備水平達到世界一流。如日本OSG公司的自制專用設備占全部設備的約60%,可很好滿足開發(fā)新產(chǎn)品的特殊需要。
5、產(chǎn)品質(zhì)量
國外螺紋刀具制造商非常重視產(chǎn)品質(zhì)量，將不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量作為企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。為保證產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性，大量采用先進的加工設備和加工工藝。如對絲錐毛坯先熱處理后成型，以消除冷熱加工產(chǎn)生的變形，保證產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量；采用先進的檢測手段，輔以計算機數(shù)據(jù)處理，使產(chǎn)品檢測準確、方便、直觀；不斷進行產(chǎn)品性能試驗，建立切削數(shù)據(jù)庫，及時向用戶提供準確、完整的切削數(shù)據(jù)，保證用戶獲得最佳效益。此外，國外螺紋刀具制造商的產(chǎn)品樣本，對于如何根據(jù)不同的被加工材料確定絲錐結(jié)構(gòu)型式、切削參數(shù)、冷卻液的選用等都有詳盡介紹，以幫助用戶進行選擇和使用；產(chǎn)品標記一般采用激光刻印，美觀、清晰；產(chǎn)品包裝也各具特色，讓用戶一目了然。保證產(chǎn)品從里到外全方位的高質(zhì)量是國外螺紋刀具制造商贏得市場的重要法寶之一。
6、營銷技術(shù)
在市場競爭不斷加劇的今天，國外螺紋刀具制造商將產(chǎn)品營銷方式作為重要的技術(shù)訣竅，營銷工作受到高度重視。國外廠商把為用戶提供最佳服務、最大限度地滿足用戶需要視為企業(yè)生存發(fā)展的首要條件，將建設強有力的售后服務系統(tǒng)作為占領(lǐng)市場的重要法寶，因此非常重視建立技術(shù)水平高、服務力量雄厚的營銷隊伍，其數(shù)量一般占企業(yè)人數(shù)的10%左右，其中銷售工程師占60%以上。銷售服務人員面向市場，直接與用戶見面，根據(jù)用戶的不同需要提供不同材質(zhì)的螺紋刀具和各種切削刃幾何參數(shù)，盡量滿足用戶切削高質(zhì)量螺紋、獲得最佳經(jīng)濟效益的需求。國外制造商還十分重視價格競爭以及客戶購買心理研究，將制定動態(tài)的價格政策作為營銷的有效手段。德國、日本的螺紋刀具制造商的產(chǎn)品價目本印刷得與產(chǎn)品樣本一樣精美而詳細，根據(jù)用戶希望購買價廉物美產(chǎn)品的心理，價目本上的產(chǎn)品報價通常較高且每年按3%~5%的比例增加，但實際成交時給予客戶的折扣總是讓客戶覺得物超所值。
進入21世紀后，高速切削技術(shù)及工廠自動化、智能化加工技術(shù)的發(fā)展對螺紋刀具提出了更高要求。國外目前已批量生產(chǎn)主軸轉(zhuǎn)速達2000~3500r/min的加工中心，但配套刀具的切削能力尚不能滿足這些先進設備的要求。因此，必須加快對螺紋刀具（包括刀具材料、結(jié)構(gòu)型式、幾何參數(shù)等）的研制和開發(fā)，使“每一把刀具都調(diào)整到適用于每一個具體加工對象”.應特別重視對超硬刀具材料及刀具表面涂層技術(shù)的開發(fā)，改善螺紋刀具的切削性能，提高其使用壽命，以滿足高速切削的需要。工廠自動化和無人化加工要求刀具產(chǎn)品除具有較高的可靠性、較長的刀具壽命和良好的排屑結(jié)構(gòu)外，還必須具有較高的質(zhì)量穩(wěn)定性和切削刃重復精度。此外，為適應機械制造業(yè)未來發(fā)展的需要，還必須開發(fā)螺紋刀具識別系統(tǒng)、在線監(jiān)控系統(tǒng)及刀具運輸、刃磨、調(diào)整等全方位管理系統(tǒng)。 - ■ 與【國際螺紋刀具產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢分析】相關(guān)新聞
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