| 2010國際先進制造工藝與刀具技術研討會即將於7月在上海大學拉開帷幕。本刊作為論壇協辦單位，特為讀者追蹤其最新進展，並特別開闢刀具先進產品和工藝刀具“專區”，帶您領略刀具業界浩瀚海洋中的前沿風景綫。 |
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| Walter Prototyp品牌也是醫療行業的知名供應商。瓦爾特方面稱，當螺紋範圍介於標准M8和M1.6之間時，該品牌整體式螺紋銑刀是加工專用醫療器械的理想工具。 |
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全新融入汽車“元素”
2010國際先進制造工藝與刀具技術研討會即將於7月15日至18日期間，與東博展同期在滬上演。本刊從主辦方上海大學先進工藝與刀具技術研究所獲悉，該研討會近期已確定與中國汽車工程學會汽車制造分會主辦的一項技術交流會聯合舉辦，由上海大學先進工藝與刀具技術研究所和中國汽車會議網承辦，並正式命名為“2010先進制造工藝與刀具技術研討會暨第十四屆全國汽車行業工具系統工藝裝備設計、制造技術交流會”。本刊作為論壇協辦單位，將會全程參與此次論壇的籌備、宣傳和報道。
作為國際先進制造工藝與刀具技術研討會的發起人，王永國博士現任上海大學機械工程學科碩士生、博士生導師，此前曾曆任藍幟金屬加工技術集團汽車行業經理，瑪帕公司設計經理、工廠經理等職。王博士表示看好中國汽車業未來發展，相信中國不久將發展成為世界發動機的主要制造基地，而這“必將有力推動國內對中高端機床和刀具需求的增長，對供應商的技術/服務水平的要求亦會水漲船高。”為此，國內刀具品牌還需盡快更新理念，進一步提高技術/服務水平。王博士表示期望，通過上海大學先進工藝與刀具技術研究所這一平臺，為國內企業在技術/服務水平上盡快趕上或在一定程度上超過國外品牌做出一定貢獻。
構建產學研用之平臺
目前，該研究所和上汽榮威發動機、江西昌河鈴木發動機、上海工具廠有限公司、德國瑪帕（MAPAL）刀具、澳大利亞昂科（ANCA）機床等多家單位建立了產學研平臺的合作關系，研究所承擔包括國家重大科技專項子課題、科技部科技人員服務企業行動項目等國家級科研項目兩項，與上海工具廠、昌河鈴木發動機、上汽榮威發動機等企業合作項目多項。另外，在與多家國內外機床刀具公司聯合培養研究生等方面，也取得了一些成勣。
王博士並介紹道，本次研討會的嘉賓聽眾可得到貴研究所專家團隊3年的免費技術咨詢。研究所擁有的資深專家中，不乏來自於國內知名大學、國外知名機床刀具公司、國內知名刀具公司、合資、獨資或自主品牌的發動機制造公司等的專業人士。與此同時，中高端工藝和刀具人才的培養也是該研究所的工作重點之一，目前也正計劃大力推廣工藝和刀具方向人才特別是碩士人才的聯合培養工作。
聽眾來自機床工具熱點應用行業
目前，此項研討會的籌備工作進展順利，演講嘉賓及演講題目業已確定，會議特別邀請到來自國內外著名高校、研究所、機床刀具生產和銷售企業、機床刀具使用企業等專家，將深入展開先進制造工藝與刀具技術方面的溝通和交流。
聽眾範圍則鎖定以下範疇：國內外著名汽車、汽輪機、風電、模具等行業公司的總經理、規劃、設計、制造、採購經理；國內外知名機床刀具生產、銷售公司總經理、規劃、設計、制造、採購總監和經理；機械制造行業協會專家以及大學從事先進工藝和刀具研究的專家教授；國內外知名刀具及機床企業負責人等。目前註冊的嘉賓已達150多人，預計屆時參會嘉賓將超過200人。
屆時將做主題演講的專家則包括：來自加拿大康克迪亞大學(Concordia University)、中國汽車工程學會、清華大學、華南理工大學、南京航空航天大學、同濟大學、上海大學等協會和院校的代表；以及領先企業的代表，分別來自上海大眾汽車有限公司、德國孚爾默(太倉)機械有限公司、尤尼莫克刀具技術(無錫)有限公司、豪澤塗層技術(上海)有限公司、歐瑞康巴爾查斯塗層(蘇州)有限公司、德國埃爾溫勇克機械制造有限公司、昂科機床(上海)有限公司、美國Third wave systems公司的代理公司北京通力公司、阿諾(蘇州)刀具有限公司、鄭州博特硬質材料有限公司等。
瓦爾特：精益求精貢獻於醫療器械制造
近年來在中國市場上，醫療器械制造領域對專用刀具的需求日增，瓦爾特公司在此領域表現活躍，推出多款精密刀具。那麼，專用刀具在醫療器械領域的主要用途以及它們所面對的挑戰究竟如何？且來聽聽圖賓根瓦爾特集團滾切刀具營銷部門經理邁克爾‧芬克的見解。
芬克先生強調，刀具在醫療器械制造中的用途相當廣泛，而加工醫療器械的刀具在很大程度上決定著醫療器械的質量。比如移植產品和假肢，在外科手術中的作用十分重要，如果外科醫生使用了有缺陷的儀器，情況嚴重時甚至可能令病人陷入極大危險，這就對其加工精度提出了嚴苛要求。而且，微米範圍內的公差在醫療行業可以說相當常見，而選擇正確刀具需要敏銳洞察力和豐富經驗。
芬克先生說道：“確保精密，是最基本要求。一方面，即使是鑽一個非常小的孔，也要使用潤滑劑來減少摩擦，並確保散熱和處理加工時積在刀刃等處的細鐵屑。另一方面，生產尖端醫療器械時需使用鋒利且運轉平穩的切削刀具以獲得高質量表面。常用的切屑工具是高速鋼鑽頭或整體硬質合金鑽頭。”他提及瓦爾特集團的刀具品牌蒂泰克斯(Walter Titex)鑽頭，“它能勝任難加工材料的加工，比如鈦、不鏽鋼、貴金屬甚至復合材料等。”
瓦爾特很早就涉足醫療行業，但說起產品的經典應用，芬克先生表示：“確實還主要集中於部分對精度要求極高的小尺寸醫療器具（如接骨螺釘和植入管）的加工方面。”這包括為多軸機床配套的可轉位硬質合金刀片WSM10、WSM20和WSM30；賦予加工工藝最大穩定性的“老虎刀片”Tiger-tec塗層和微晶基體；具有最大的耐高溫硬度和抗磨損度的耐熱Al2O3塗層；此外還有銳利的切削刃—它能確保產品無毛刺和積屑瘤。
豪澤：HIPIMS+塗層技術前景可期
近年來，應用HIPIMS技術已經能夠制備出致密的、無缺陷的塗層。而本刊從豪澤(Hauzer)技術塗層公司獲悉，該公司已成功將HIPIMS技術發展到了更新的臺階—工業級別。豪澤已推出了首臺帶有大尺寸陰極的HIPIMS工藝設備，有效解決了偏壓電源的問題：偏壓可以持續地作用在工件上，而不是與陰極脈衝放電同步。
HIPIMS+的特點是平均功率為20KW，持續50-1,500毫秒的脈衝波長，沉積速率和結合力可比電弧塗層，兼具良好結合力和對顯微結構的控制，從而得到致密、原子級光滑的塗層。值得一提的是，HIPIMS+在工具和汽車方面具有很好潛力。當採用使用HIPIM+技術制作工具塗層如AlTiN或者摩擦學塗層如CrN時，可獲得更致密和光滑的塗層。而這個技術既可以在Hauzer Flexicoat 850和1000的設備上應用，也可與其它沉積技術和並運用，使Hauzer塗層機的升級成為可能。
JUNKER：周邊磨削的突破性變革
近半個世紀以來，德國機床制造商勇克集團在提供經濟創新的磨削加工方案方面卓有成效，而作為其最新研發成果，當屬可以進行可轉位刀片周邊磨削的PLATEMAT機床，其在可轉位刀片的批量生產方面的表現相當不俗。
據勇克方面介紹，靈活性、高速度和耐用度奠定了PLATEMAT機床解決方案高品質的基礎。此機床的最大優勢在於，一次裝夾即可完成對可轉位刀片周邊和負倒角的磨削加工。借助於四個插補聯動軸，可對各種磨削工藝流程進行高精度操作。與眾不同的是，勇克的專家們在這款機床上並沒有選擇杯型砂輪，而是使用安裝在B軸上的粗磨砂輪和精磨砂輪。對工件進行磨削加工時，首先由粗磨砂輪進行高速去餘量磨削，然後由精磨砂輪進行精細加工並對工件表面進行拋光。與杯型砂輪相比，周邊磨削工序可通過極小的工件接觸面加工出更精細的刃口，因此也能更好保証切削刃的高質量。
Platemat機床的工件磨削範圍廣泛，可以磨削很多幾何形狀，如：三角形、四方形、正方形、長菱形、六邊形、圓形。
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此外，在生產磨削餘量較大的可轉位刀片時，可使用粗磨砂輪採用“Grind-to-Size”加工方案。這樣，一件毛坯件即可磨削出不同幾何形狀的工件，無需在支架上放置不同的毛坯件。在磨削多種幾何形狀工件時，勇克獨特的周邊磨削技術可以縮短生產時間，從而將生產效率提高了近60%。鑒於此，勇克集團宣稱其所提供的是生產效率最高的可轉位刀片大批量磨削加工方案。而據本刊了解，目前，該集團還在和客戶一同研發CBN和陶瓷材質的可轉位刀片磨削砂輪技術。
SECO：最耐磨的鋼件車削材質等級TP0500
可以預見，諸如高速加工、乾式加工等技術和難加工工件材料的發展將不斷向切削刀具制造商們施壓，要求他們開發出能實現更高的速度、提供更長的刀具壽命以及經得住嚴峻加工工況考驗的新產品。這必然會引發一些課題，比如切削區內升高的溫度，即應用於切削過程的許多能量被轉換成熱量。此外，雖然加工過程中產生的這些熱量能減少切屑形成所需要的力、從而令切削作用更容易，但是，它同時也會流入切削刃，引起刀具的塑性變形，有損於刀具壽命。
現如今，刀具制造商已經更為倚重刀片鍍層的作用。山高刀具方面日前自豪地宣稱，其獨特的Duratomic®金剛甲技術—一種獨有的化學氣相沉積（CVD）鍍層，成功地賦予這一領域罕見的、革命性的改變。
傳統鍍層（左圖）與DURATOMIC金剛甲（右圖）的比對
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經過廣泛的研究和開發，山高已經掌握了控制氧化鋁(Al2O3)基體層的結晶結構的手段。通過修改鍍層沉積技術，組成鍍層的每個晶體被“傾斜”，以帶來一個在切削時更有利的結晶方向。如果用類比來說明，試想一下，金剛石是如何做到能從某個結晶方向被相對容易地劈開、從而形成可反射和折射光線的表面？這使得寶石看起來更為吸引人。然而現實是，在其它結晶方向，金剛石對任何形式的破壞都有強大抵抗力。現在，通過這種技術，山高已經懂得如何控制氧化鋁晶體的增長。從本質上說，這種結構上的改變創造出一種鍍層，它能提升機械性能、熱性能並與更好的耐磨性和韌性相結合—“超越了市場上原先所有Al2O3的性能”，如山高方面所強調的。
傳統氧化鋁鍍層的硬度大約是27.5(GPa)。而Duratomic金剛甲鍍層的硬度大約是30.5(GPa)，幾乎提高了11%。硬度的提高將直接轉換為耐磨性的增加，因此提高刀具壽命。在一個典型的應用中，鍍層的工作溫度更低，下降了整整60℃或者超過9%，足以顯著減少刀片產生月牙窪磨損的傾向。
隨着最新車削材質等級TP0500的推出，山高確信其已建立了深厚的Duratomic金剛甲技術基礎。而除了適於廣泛的應用場合，TP0500還在特定加工領域（為了迅速切出大量金屬，你需要採用最硬、最耐磨的材質等級來承受高溫、高速的鋼件加工）成為耐磨性的冠軍。盡管不同的材質等級都可工作於這些應用場合，但它們通常不能像TP0500那樣長時間承受熱量而不發生塑性變形和月牙窪磨損。TP0500使得用戶只需為這些應用場合儲備一種可靠的材質等級，從而簡化庫存並減少換刀。
這不是一種通用的材質等級，但是應用於特定應用場合——如長時間連續切削或像汽車行業那樣的高生產率、高度競爭的環境時，TP0500可顯著提高加工參數。“它是發電設備行業生產軸、鍛造零件、輪轂單元、法蘭或軸承的一個良好選擇。”山高方面指出：“應用TP0500的一個絕佳領域將是加工用於建築和農用車輛的輪軸或傳動軸。”
FELSS：軸向成形技術已被重新定義
如今，大量被應用於汽車行業和其它工業領域的工件，帶有可用於傳動扭矩的花鍵。不僅是發動機，在傳動系統、轉向系統和齒輪箱等領域，都會採用這種軸類零件。一直以來，在加工實心件方面已有一套行之有效的各種金屬切削和成形方法，但在成形空心軸上的外花鍵時則還有不少課題有待解決。而得益於FELSS的最新研發，調頻法軸向成形已脫穎而出並倍受青睞，這一加工方法已可被用於在空心坯料或機加工孔的坯件上成形內花鍵。
其優點究竟在於哪？首先，內花鍵和外花鍵可採用相同的工藝成形，多數情況下只需採用單機。其二，它亦可成形細齒和漸開線花鍵，對於壓力角沒有限制，齒數可以是偶數或奇數，能夠在實心截面上成形齒型。其三，在硬化後仍可保持高精度，令內花鍵和外花鍵均達到理想質量—在許多情況下，能達到DIN標准3960-3962下的質量分類等級5級或6級；特殊情況下，徑節誤差亦能達0.03或0.04mm；事實上在大多數情況下，硬化的變形相比那些採用機加工方法的類似零件為小，變形後的工件尺寸仍可保持在同一質量等級範圍之內。
臥式配置的軸向成形設備 |
第四項優點則可概括為“重量輕”。當工件處於最佳重量條件下，基圓處壁厚具有最小值時，花鍵的成形過程依然是可行的—但需注意，該處的壁厚至少應兩倍於花鍵的高度。第五項，工作周期短，一般成形工序的速度可達15—30毫米/秒。第六項，讓我們來關注模具費用，而和其它冷成形工序一樣，軸向成形所用的模具費用低廉，由於模具的工作壽命長，可用過程統計分析的方法來監測模具，以保持其精度。
第七項是有關材料，無論是管材，棒材，抑或由延性的材料制成的半成品，基本上都能用於成形，只是材料的延伸率不應低於8%。第八項優點：對於坯料的准備無特殊要求，棒材的直徑公差對於徑節誤差沒有影響，而僅是影響齒形的填充，也就是影響花鍵的頂部，採用一臺精度達0.03mm的標准NC車床就足夠了。最後—但這絕不是次要的一項優點—其能提供最佳生產方案：軸向成形能與其它成形過程或金屬切削過程相結合，選用的設備可以是手工送料的單機，從手動單工位、加工單元，以至全自動生產線，而所有機器的設計概念都經過批量試驗，並符合積木式結構系統的要求。 ■
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