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美国7月机床订单总额较上月下降1.7%,同比降14%,硬质合金刀具:铣刀和钻头的现状和发展趋势分析,中国机械网,okmao.com
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美国7月机床订单总额较上月下降1.7%,同比降14%,硬质合金刀具:铣刀和钻头的现状和发展趋势分析
2020年09月28日    阅读量:636    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

美国7月机床订单总额较上月下降1.7%,同比降14%


据美国制造技术协会(AMT--The Association for Manufacturing Technology)消息,美国7月份机床订单有所下降,但有稳定的迹象。


总部位于弗吉尼亚州麦克莱恩的集团发布的月度报告显示,7月份的订单总额为3.375亿美元,比前一个月调整后的3.435亿美元下降了1.7%。


7月的订单数据也比2019年7月的3.914亿美元低14%中国机械网okmao.com


AMT总裁Douglas K. Woods在一份声明中说: "制造技术行业似乎正在稳定,各行业的订单增长更加平衡,"


伍兹补充说:“本月,包括汽车和医疗设备在内的各个领域都表现良好,其中汽车领域表现突出。”


为了遏制新型冠状病毒(COVID-19)的传播,北美汽车行业在3月份大多停产。汽车制造商和供应商在5月重新开始运营,并实施了新的安全措施。


根据AMT的数据,汽车产量从4月的1700辆扩大到7月的22.2万辆。


伍兹表示:"生产已在整个供应链中扩大,并在推动制造业资本需求。"


今年前七个月,订单总额为20.2亿美元。这比2019年同期下降了25%。这些数字来自参与AMT美国制造技术订单计划的公司。


新型冠状病毒对制造业造成了普遍影响,在机床行业内,最初的业务预计将在2020年下半年有所回升。然后,冠状病毒影响了购买机床的行业。


一些经济指标指向制造业的复苏。美国供应管理协会9月1日表示,其8月份的制造业指数显示,制造业的经济增长正在加速。


伍兹表示:"经济下滑的可能已经接近触底。"



硬质合金刀具:铣刀和钻头的现状和发展趋势分析


现在,整体硬质合金圆形刀具似乎在很多工厂都能见到。在它们之前,高速钢(HSS)工具占据了主导地位,相必在它们之后,竞争也会日益激烈。目前,已经出现了越来越多的替代工艺选择,例如EDM、水刀和增材制造。



整体硬质合金圆形刀具具有广泛的应用,包括钻孔,铣削以及铰孔和螺纹加工。但是,最新的产品创新使作业车间和生产车间的精加工能力受到关注。几乎每天都有新的立铣刀和钻头产品线问世,它们改善了铸铁和钢中较平常应用的加工工艺,从而满足了钛,不锈钢和耐热超级合金(HRSA)日益复杂的需求。以下是领先的供应商建议的方法,以找到适合各种应用的正确工具。


Iscar的ECAl-H3R三刃无颤动立铣刀,用于铝的高MRR

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更高的精度是实现更高性能的关键


田纳西州富兰克林的霍恩美国公司培训和技术专家埃德温·塔恩(Edwin Tonne)对固态硬质合金圆形刀具的发展提出了一些不同的看法,并考察了机械技术的背景,Tonne说。“具有所需加速和减速功能的先进加工中心与先进的CAM编程相结合,为大幅改进整体硬质合金圆形刀具奠定了基础。例如,立铣刀可以设计出更多的排屑槽(多达16个),并带有切屑槽以方便切屑的去除。”


先进的CAM编程可实现铣削策略,包括高速铣削,高效铣削,优化的粗加工和专有的CAM软件。“过去,对于装袋应用,您可能会使用两刃或三刃立铣刀。现在,您可以使用高性能的钻头开始钻孔,并通过摆线铣削来完成腔。您无法在控制系统和CAM喘不过气来之前做到这一点,” Tonne解释说。


Horn的多槽立铣刀可用于加工钛,Inconel,不锈钢和其他耐高温金属,这得益于高速,高效的策略。在多刃刀具高速加工中,当过程占用刀具的整个刃口长度时,可能会实现最高的MRR。他说:“凹槽越多,工具的核心直径就需要越大,以确保刚性。”


Horn的DSFT立铣刀是高DOC,低径向接合工具DS系列的一部分,旨在实现一致的切屑薄化,以从这些策略中获得最大的优势。“使用立铣刀,通常要注意径向切屑的减薄,除非它是球鼻,否则会有径向切屑的减薄和接近角,” Tonne说。“径向切屑打薄需要非常精确的系统,否则您将失去优势,切屑或损坏工具。您在工具上放了多少个排屑,需要走多快以及要在该排屑中保留的切屑数量之间是一个平衡。对于半英寸的铣刀来说,典型的做法是寻找一种用于摆线铣削粘性材料的五刃立铣刀。”


三个排屑槽最适合开槽,五个排屑槽最适合进行更高级的加工(如摆线策略)。根据Tonne的说法,对于精加工操作,工具最多可以有16个排屑槽或更多。


他说:“加工效率的真正限制是,当您生产切屑时,它必须走到某个地方。” “如果切屑的体积超出了凹槽的承受能力,则压力将在切削刃后面积聚,并可能导致破裂或崩溃。”


微晶碳化物仍然是工具的关键要素。它们代表了在较低的切削速度或较高的速度但较脆的切削等级中获得坚韧的粗硬质合金等级之间的中间地带的最佳方法。“粗粮立铣刀可以承受更多的滥用而不会碎裂,但其速度和生产率较低。硬质合金等级可以是较高的硬质合金等级,也可以是中等等级的。我们的牌号经久耐用,具有更高的速度性能,” Tonne说。


OSG的AE-H球头立铣刀具有0.2英寸(5.08毫米)的高精度半径,不相等的指数以减少振动以及可变的前角,使其非常适合模具应用。


确定工具的主要用途


在选择正确的工具之前,您需要首先确定其用途。“为了为给定的铣削应用选择正确的整体硬质合金圆形刀具,我们必须了解最终用户的主要驱动因素,”位于德克萨斯州阿灵顿的Iscar USA的国家铣削产品专家Matt Clynch说。


铣削的主要驱动力是什么?他说:“这是我们提出的第一个问题,有多个答案。” “加工成本(生产率),模具成本(每边成本)和换刀成本(刀具寿命)是确定制造环境中切削刀具对单位成本(CPU)的影响的三个考虑因素。我们仅通知最终用户选择三个驱动程序中的两个,因为实际上不可能同时实现所有三个。一旦了解了最终用户所需的驱动程序,便可以从三个产品领域中选择特定的工具:高性能;标准(或传统类型,标准长笛/螺旋设计);以及新推出的通用产品。”


Iscar的高性能产品线针对各种材料组(例如不锈钢,钛和4000系列合金)量身定制了特定的几何形状。Clynch说:“高性能的秘诀之一是可以使用新的先进磨削技术和软件生产的几何形状。” “如果可以想象到切削刃的几何形状,当今的先进机器和软件可以磨削切削刃的几何形状,并改进切屑槽设计,以将切屑排出或排出切削区域。


“您到处都看不到钛和不锈钢,就无法走进航空航天商店,” Clynch继续说道。“我们新的硬质合金牌号使我们可以更快地加工这些材料类型。例如,与普通的140-160 sfm的切削速度相比,Ti-Turbo立铣刀以250-300 sfm的速度加工钛。用硬质合金加工时,热量是一个关键的考虑因素。当我们设计新的碳化物基体时,我们正在寻找去除基体中尽可能多的钴含量的方法,因为钴在高温下会熔化,并且研究表明磨损率会随着钴含量的增加而增加。”


钻削更硬材料的趋势


根据Iscar USA国家制孔产品经理Patrick Cline的说法,当今先进的整体硬质合金钻头具有现代化的硬质合金基体,涂层,刃口预备件和用于磨床功能的更新软件,可以在钻头上进行各种样式的磨削。他说:“整体硬质合金钻头的趋势是在热处理之前以硬化而不是软态加工材料。”


Iscar的IC903涂层级整体硬质合金具有AH磨削特殊的边缘准备,可加工硬度为55至70 Rc的材料。“过去,您必须在处于软状态时在零件上打孔,这可能不是最佳选择,但您唯一的其他选择是冲压EDM孔,这是一个较慢的过程,” Cline说。


据克莱恩说,排屑是钻削中的主要限制因素,这是通过扭曲的冷却剂通孔来解决的。他说:“扭曲的冷却剂孔允许深切屑槽,并有足够的空间排空切屑,同时保持非常大而坚固的型芯。” “整体硬质合金的刚度允许将整体硬质合金刀具的长径比增加到直径的20倍,30倍,40倍甚至50倍,这是过去无法想象的。过去您不会看到这种情况,因为如果硬质合金坚韧,则不具有耐磨性,而如果具有耐磨性,则其非常脆以至于会挠曲和断裂。


带有微细TiAlN涂层的SCD整体钻,在精密收缩配合固定器中钻孔,用于汽车差速器支架


Cline继续说道:“随着钻头的增加,设计正在发生变化。” “对于我们的20×D,我们在底部有四个边距。当钻头的第一部分接合时,它具有四个边距,当您向上钻入钻体时,其中两个边距将下降,它将成为双边距钻头。此外,您还将看到由于基材的强度而增加了沟槽的设计。当钻得很深时(20×D),螺旋比会改变,芯直径也会改变。切屑从主体上冒出来,我们将改变铁芯的内径以方便弹出。”


根据克莱恩(Cline)的说法,可以在不牺牲工具的强度和完整性的情况下,制造出具有更大食道面积的钻头。他说:“过去,如果您想制造一个带有大食道的钻,您可能会使其变短或牺牲一些穿透率,因为您会运行得更慢以减小力。” “为了加快钻孔速度,我们提供了三刃硬质合金钻头系列,具有更高的钻速,从而缩短了循环时间。”


航空航天加工的两种工具


位于佛罗里达州塔瓦雷斯的GWS工具集团推出了一种新型的Ti Feed铣刀,专门用于加工钛。据执行副总裁德鲁·斯特劳森(Drew Strauchen)称,尚未发布,但将在秋季推出的是一种结合了硬质合金刀具和钎焊陶瓷铣削头的工具,用于高进给铣削如Inconel 718等高温合金。


这两种工具都是为加工航空发动机部件而设计的,用于大量积压的飞机发动机,这对供应链构成了挑战。Strauchen认为,对于供应链而言,至关重要的是能够提高吞吐量并减少周期时间。他说:“发动机和发动机零件制造商大大提高了生产率。” “由于积压的数量如此,时间的价值每次都超过了工具成本和工具寿命。


“像许多行业一样,飞机行业已经过渡到使用更多的五轴加工中心来生产涡轮叶片之类的零件,” Strauchen继续说道。“五轴机床和夹具的结合通常不利于某些类型的粗加工,传统上,您通常会沿刀具的整个长度进行切割,并使用摆线铣削路径对材料进行粗加工。这是粗加工的一种非常有效的方法,但是在很多加工环境中,尤其是五轴加工中,不允许采用这种加工方式,而是需要Z级加工路径。


Ti进给端铣刀可提供3 / 8-1英寸(9.53-25.4毫米)尺寸的直通型和整体式冷却剂,其中最受欢迎的是1/2英寸(12.7毫米)。Strauchen说:“使用Ti Feed铣削机进行Z级加工发动机零件时,需要进行很多次轻切削,不会在工件上产生大量扭矩或负载。” “ Ti进给立铣刀利用径向切屑变薄的优势,其中,从较浅的切削深度到较粗的零件到接近最终形状,可以实现更高的进给率。可选的冷却液直通功能可显着提高耐热性,这对于加工钛合金至关重要。”


当加工耐热超合金(如Inconel 718)时,钎焊陶瓷尖端铣刀的加工速度是硬质合金刀具的5至10倍。例如,虽然整体硬质合金刀具可能达到100至150 sfm,但新型钎焊尖端刀具可以达到400至900 sfm的速度。Strauchen指出:“当然,因为它是钎焊尖端而不是实心陶瓷,所以工具的成本要低得多。”


避免钻头出现问题


德克萨斯州欧文市OSG USA Inc.的II级应用工程师Bill Minhas建议检查钻孔的平直度和其他可能破坏孔质量的缺陷。“当我被叫到一家在攻丝过程中遇到麻烦的商店时,我通常会发现大部分时间不是攻丝,而是钻孔过程。如果钻头沉闷而不是笔直钻进,则存在许多可能会破坏孔质量的缺陷。我建议用针规检查孔,然后用新的钻头更换钻头。”


据Minhas称,OSG的AE-H球鼻立铣刀具有三个功能,使其非常适合加工淬硬钢和模具应用。“第一个特征是十分之二的高精度半径公差,这对于表面光洁度和减少抛光时间非常重要。第二个特点是它的折射率不相等,可以减少振动。第三个特征是可变的前角,这意味着从刀尖到主直径的前角不同。”


Minhas解释了在AE-H立铣刀上具有可变前角的优势:“球立铣刀总是从不旋转的刀头开始切削。可变的前角在刀尖处非常坚固,可以避免碎裂。然后,当您进一步扩展到工具的直径时,它变得更加锋利,因此可以轻松地切割材料。”


AE-H球头立铣刀在基材上具有OSG的Durorey多层涂层。根据Minhas的说法,该涂层具有超耐热性,具有超细的纳米结构和特殊的强度介质,使用寿命长,表面光洁度高且工艺稳定。


OSG的另一款新产品是用于医疗和牙科应用的1至2毫米ADO微钻,长度为2×D至3×D。Minhas说:“ ADO micro具有冷却液直通的特点,可以很好地排空切屑,尽管它很小,但具有双重余量,这对于确保孔的稳定性至关重要。”


OSG的钛和不锈钢用ADO SUS钻具有该公司专有的WXL涂层。特殊形状的冷却液孔,使冷却液流到切削刃的流量增加了33%;切削力始终与切削刃成90º。波浪状的切削刃不会在一个方向上产生很大的切削力,从而最大程度地减少了产生热量的摩擦,这是不锈钢和钛加工的重要特征。


带有去毛刺的精加工孔


对生产数量的钻孔和钻孔进行去毛刺对几乎每个行业的公司都构成了挑战。为了应对这些挑战,制造商在航空航天,汽车,重型设备,能源,医疗和精密机械加工中使用了位于俄亥俄州洛夫兰的Heule Tool Corp.进行的去毛刺产品和工艺的精加工工序。


“我们的客户面临的最大挑战是位置和零件变化,这可能由于多种原因而发生,包括工具和工艺故障,不平坦的表面或钻探困难的配置或成角度地钻探,” Heule Tool总裁加里·布朗说。“我们的大多数工具都是补偿工具,这意味着它们是弹簧加载的或由离心力激活的。他们执行诸如后镗,后加工,后倒角,补偿,下沉和组合钻孔的过程。产品可用于处理所有类型的材料,包括镍合金直至黄铜,青铜和复合材料。”


Heule的产品用于新材料和新工艺,例如干式加工或最小化雾气,以及在小型电机和医疗应用中钻孔。“我们的产品可用于钻孔后必须去除毛刺的任何地方。它们省去了许多手动操作,从而使从头到尾制造产品而无需触摸产品或只需很少的人工干预就可以实现。”



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