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公司产品以大众发动机缸盖气罩及宝马缸盖为主,主要使用硬质合金和PCD(人造金刚石)刀具。正在使用的品牌有玛帕、常州中远、上海威士,每年刀具消耗量在几百万元。笔者从事刀具行业近七年,2007年4月开始在奇瑞动力总成主要负责整套发动机的刀具项目及刀具技术,对进口和国产的刀具接触较多,也经常接受厂家的培训和新品发布会。接触的刀具厂家有山特维克可乐满、肯纳、ISCAR、瓦尔特、山高、高迈特、玛帕、钴领等,下面简单谈谈对刀具的选择使用以及刀具国产化进程中的一些认识和看法。 

刀具选择 

刀具的材质分为高速刚、硬质合金、PCD(金刚石)、CBN、陶瓷。根据加工不同的零件材质来选择不同的刀具材质,因为每种刀具的材质的不同,相应的物理性质和化学性质也不相同。如加工铝合金产品首选PCD的刀片或铝刀片,PCD不可以加工铸铁零件,其主要原因是PCD的主要化学成分是碳元素,硬度很高,但是在高温的情况下它的热稳定性不是很好,在加工中产生大量的热,因此加工铸铁的零件刀片易烧蚀。 

刀具的选择取决于加工零件的材质和加工的工况及机床的性能,加工过程中刀具是否干涉、机床有无内冷的因素、切削液浓度、内冷压力的大小及刀柄的型号等因素考虑刀具的选择。对于加工内容一样的情况下,加工刀具的选择也有不同的选择。不同的刀具厂家模块化的结合形式不一样,但是都可以到达同样的工艺要求。一把完整的刀具由刃具和辅具组成,刃具是直接参与切削的部分,辅具如刀柄、拉钉、冷却管等。 

目前的国类的刀具厂家都是处于高仿阶段,其次国类的刀具市场很混乱。我公司经常遇到刀具品牌贴标、刀片翻新等问题。国内刀具市场不够规范以及单纯对利润的追逐导致这些问题的出现。目前国类的刀具做的比较大的有株州钻石、郑州钻石、深圳中天、四川森泰英格、自贡刀具等。 

刀具使用过程中的难题 

(1)刀具从业人员岗位设定 刀具在生产使用过程中会遇到很多的问题,很多的问题都是要经过仔细的排查才可以找到真实原因,有些问题是在加工过程中出现的。加工问题和机床、刀具、工艺、毛坯及现场都有联系。对于企业中刀具使用人员的岗位设定,只有大型公司才会细分专门的刀具岗位,小企业基本上用的都是很廉价的刀具,刀具使用也都是由操作工人完成。缺乏对刀具的基本认识和分析解决问题的能力。 

(2)对刀具使用重要性的忽视 笔者曾经遇到这样的现象,丝锥攻丝采用挤压丝锥,钻头直径大小和刀具不配套导致断刀现象。这些看似很简单的问题,就因为对刀具使用不够专业,导致刀具使用异常消耗及成本消耗高。很多小企业忽视刀具使用的重要性。 

在汽车发动机的制造过程中,加工要求比较高的孔有火花塞孔、凸轮轴孔、进/排气孔、曲轴孔等。这些孔既要求表面粗糙度,还要有同轴度及圆度要求。在这几个加工部位来说,目前国产刀具还没有真正做到可以替代进口刀具。所以国产的刀具与进口的刀具相比差距很大。 

(3)深孔的加工 在刀具使用中,遇到比较难加工的就是加工深孔,孔径小而且深,工件在装夹时,主轴与工件有空间角。一般是先用引导刀具加工,然后再用深孔钻钻孔。难题主要是深孔钻容易折断。有的方案设计是先采用小的铣刀铣一个平面,然后再钻孔,但在实际使用中没有多大的改善。 

刀具国产化进程中需要克服的几个问题及建议 

通过和国产刀具人员的交流及刀具的使用情况来看,在某些方面,国内PCD刀具的制作技术发展比较成熟,寿命和进口的刀具寿命相当,几乎没有什么太大的区别。据我个人的了解,现在大型的生产发动机的汽车主机厂,刀具都向国产化的方向在进行,刀具国产化已经是趋势。主要有以下几个因素:第一,国产的刀具成本低,刀具寿命有的和进口刀具差不多,大大降低生产成本。第二,刀具生产周期快,缩短了刀具的到货时间,为客户有序的生产得到有力的保证。这对国产的刀具厂家来说是优势,同时对国产的刀具厂家来说也提出更高的挑战及机遇。 

国产刀具的主要缺点表现为刀具的稳定性不好,一个批次的刀具可能用的好,下个生产批次就不是很好。在刀具创新方面缺乏研发和创新,一味的模仿。在精加工方面需要得到提升,对于精度和工艺要求的把握是国产刀具厂家普遍的弱点。机械制造行业可以反映整个国家工业化水平,日本、欧洲国家的汽车行业制造都是使用自己本土化的刀具来加工,我们和西方国家相比,还有很大的差距。虽然目前3D制造技术发展迅猛,但是在短的时间内不可以能代替大规模的传统的生产制造。更有可能的是两者形成良好的互补。 

就笔者个人看法而言,国产刀具厂家要加大对精加工的刀具的开发和制作,提高刀具质量并售后服务,加大对客户的刀具专业化培训,解决自己产品在使用中所出现的问题。另外国产刀具厂商要有自己的创新意识和开发能力,在“拿来主义”的基础上来运用创新开发,打造自己的品牌,提升自己的技术实力,为国内的制造业贡献力量。

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