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　　10年來的20項重大技術(shù)發(fā)展

　　十多年來，中國金屬加工領(lǐng)域取得了巨大技術(shù)進步，這些成就的獲得主要歸功于在刀具材料、涂層技術(shù)、驅(qū)動技術(shù)、測量、監(jiān)控和CNC等諸多技術(shù)領(lǐng)域里不斷的技術(shù)創(chuàng)新，由此加速了新型機床的不斷問世，推動了金屬加工進一步向高速、高效、高精度和智能化發(fā)展。

　　這些技術(shù)過去10年來在中國金屬加工業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，提高了生產(chǎn)效率，改善了贏利水平，解決了生產(chǎn)難題，提供了新的方法，拓展了新的加工領(lǐng)域等。有許多技術(shù)不僅代表著金屬加工業(yè)的過去，也開啟著未來。

　　1．涂層刀具和涂層技術(shù)

　　由于涂層可以改變切削刀刃上整個切屑的成形過程，因此，刀具涂層對刀具性能的改善和加工技術(shù)的進步起著重要作用，致使涂層刀具成為現(xiàn)代刀具的標志。通過刀具涂層，可以減少刀具磨損、提高切削速度、減少摩擦熱、避免形成積屑瘤、提高加工表面質(zhì)量、減少對硬質(zhì)合金刀體的熱傳導(dǎo)和提高刀具耐用度等，使涂層刀具在切削加工得到廣泛應(yīng)用，特別在干切削和硬加工中起著十分重要的作用。

　　近年來，涂層刀具的使用越來越多，而涂層材料的種類也日益增多，如硬涂層有：TiN、TiCN、TiAlN、AlTiN、Al2O3、AlCrN、CrN、Zr（CN）和多晶體金剛石等；軟涂層有：WC/C、MoS2等。主要的涂層刀具制造廠家有：Sandvik Coromant、Kennametal、SECO、Mapal、Walter等。

　　為了在刀體上牢固地沉積涂層，目前主要是采用CVD和PVD工藝，通過新的研究，開發(fā)了中溫CVD和PCVD（等離子體化學(xué)氣相沉積）等先進工藝。目前從事涂層的專業(yè)廠家主要有CemeCon、Balzers、Fraisa等。

　　2.機電受控刀具

　　微電子技術(shù)與刀具技術(shù)的結(jié)合，不僅為受控刀具的開發(fā)開拓了新的途徑，并且更為刀具的智能化提供了可能。這種應(yīng)用微電子技術(shù)開發(fā)的機電受控刀具，是在刀體中裝有用于刀具移動或進給的伺服電動機，并通過非接觸式的電流傳輸和數(shù)據(jù)傳送將刀體中的伺服電動機與機床的CNC控制系統(tǒng)連接起來，這就使這類機電受控刀具能夠?qū)崿F(xiàn)刀具通常不能完成，而由機床或由設(shè)在機床主軸中的附加裝置來完成的一些功能，從而為這種刀具的多方面應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

　　由于集成了NC軸，使這類機電受控刀具成為加工中心的一個附加的和可更換的U軸。目前，由Komet和Mapal公司開發(fā)的這類機電受控刀具，既可用來實現(xiàn)車端面、切槽、擴孔和鉸孔等工序，又可與Z軸進行直線插補和圓弧插補而用來進行輪廓（斜面、圓弧、球面等）加工。

　　這類機電受控刀具裝上相應(yīng)的傳感器（測量加工的實際直徑和切削力），就可對刀具的磨損進行補償或?qū)Φ毒叩哪陀枚冗M行監(jiān)控。
目前，這種機電受控刀具已應(yīng)用于對缸蓋的氣門閥座和導(dǎo)管孔的綜合加工（如德國Makino和Grob公司在加工缸蓋設(shè)備上已應(yīng)用了這種刀具）。

　　3.HSK刀柄

　　對于高速加工，機床主軸和刀具之間的接口具有特別重要的意義。由德國亞琛工業(yè)大學(xué)牽頭，組織大學(xué)、科研機構(gòu)、供應(yīng)商等開發(fā)的HSK空心錐柄。通過其刀柄錐面（1∶10）和法蘭端面在主軸上進行雙向定位和夾緊，與傳統(tǒng)的7∶24刀柄（SK）相比，具有較高的靜、動態(tài)剛度、較高的軸向和徑向定位精度、較小的重量和較短的換刀行程，因此特別適合于應(yīng)用在高速加工場合。

　　1996年，HSK刀柄被列入德國DIN標準，并于2001年12月成為國際ISO 12164標準，為全球廣大廠商所采用。

　　近年來，Mapal公司開發(fā)了一種“HFS”刀頭更換系統(tǒng)，這種系統(tǒng)通過錐面、端面支承以及傳動塊和夾緊螺栓，可使切削刀頭連接在HSK刀柄的刀桿上，具有很高的更換重復(fù)精度，這種特別高的精度（＜3μm＝使標準刀頭能方便地進行更換。

　　4.熱脹冷縮式刀夾

　　刀夾是機床主軸和刀具之間的連接裝置。在上世紀90年代中期，為滿足高速加工時對刀夾提出的夾緊可靠和圓跳動小的要求，開發(fā)出了熱脹冷縮式刀夾。這種刀夾具有回轉(zhuǎn)對稱的結(jié)構(gòu)和小于0.003mm的圓跳動（在其檢驗棒3×d懸伸處測得）。最初采用熱空氣加熱，目前均采用電感應(yīng)加熱。德國Bilz、Kelch和Schunk等公司均能提供這類刀夾。目前，在加工模具的加工中心上已普遍使用這種刀夾。

　　5.電主軸

　　電主軸（內(nèi)裝式電機主軸）是機床的重要功能部件，特別是高速主軸被公認為是高速加工機床最重要的部件。它是一種智能型的功能部件，不但轉(zhuǎn)速高、功率大，而且要配備一系列能控制主軸溫升及振功等功能的相關(guān)裝置，以保證其高速運行時的安全性及可靠性。電主軸最早應(yīng)用于高速磨頭上面，至上世紀90年代初，逐漸應(yīng)用于車、銑、鉆等加工領(lǐng)域。

　　電主軸的應(yīng)用，極大推動了機床加工速度的提高。上世紀80年代末，加工中心最高主軸轉(zhuǎn)速為6000～10000r/min，隨著主軸軸承和潤滑技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在加工中心的主軸轉(zhuǎn)速普遍達到15000～24000r/min。用于模具的加工中心主軸轉(zhuǎn)速則高達42000r/min。 <