刃物の新技術、新構造、新品種の発展とトレンド
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公開日時:
2023-07-31 16:54
刃物の新技術、新構造、新品種の発展とトレンド
製造業の高速発展に伴い航空工業や金型業界などの重点産業部門は切削加工に対して絶えずより高い要求を出し、新技術、新構造を採用した刃物の出現を推進し、刃物の品種を豊富にしている。国内外の刃物メーカー、例えばアモイ金鷺特殊合金有限公司などは航空製造の刃物に対する要求を満たすために、航空製造企業と緊密に協力して、新型刃物を開発した。飛行機部品は構造が複雑で、精度が高く、部品の壁が薄い、飛行機部品はチタン合金、ニッケル基合金、炭素繊維、その他の難加工材料が多いという特徴があるためそのため、航空刃物の研究開発を次の方向に進めている。
(1)高精度、高効率、高い表面品质。
(2)超高精度、長寿命。
(3)高強度、高剛性などの難加工材料。
(4) 各種金属材料と各種複合材料をサンドイッチ加工する。
(5) 多機能刃物と高効率専用刃物を開発する。
(6) 転位可能な刃物が広く使われている。従来、航空材料加工では全体的な刃物が圧倒的に多く、航空材料中のチタン合金、高温合金、高強度鋼の応用の増加に伴い、転位可能な刃物の応用も増えてきた転位可能な工具は溶接されていない、クラックがないなどの欠陥があり、従来のブレードの切削性能を十分に発揮し、工作機械の停止研削刃を減らし、工具を着脱する補助時間などの利点がある回転可能な工具を使用すると、溶接工具よりも切削効率が35% 以上向上します。現在、西側諸国の転位可能な刃物は成熟期に入って、その品種が増えて、構造が最適化されて、幾何パラメータがより合理的で、切削工具の中で占有率が8前後に達して、わが国では3に満たない。そのため、中国の航空工業部品の加工に対して、より広く使用されている回転可能な工具は将来の発展方向である。
(7) 工具設計開発のデジタル化。現代の工具は、高速切削、乾式切削、ハード切削、複合切削加工などの先進的な切削技術のニーズを満たすだけでなく、製品機能の多様化、構造の合理化、外形の実用的な美しさなどの面では、より高い要求があるが、従来の工具の設計は主に経験に依存し、試験法に依存して、この設計方法は効率が低く、設計サイクルが長く、新製品の開発が難しい明らかに新型工具の開発と使用を阻害し、先進的な切削加工技術の需要を満たすことができない。
現代切削技術の発展は先進的な工具設計技術を切実に必要としているが、工具設計の特徴は空間角度が計算しにくく、形状が複雑で、寸法が多く、切削メカニズムが複雑であることであるしかし、コンピュータ技術とCAD/CAM技術の急速な発展に伴い、先進的な技術と専用の応用ソフトと工具シミュレーション技術を用いて工具の開発開発を行うことは将来の工具設計と開発の方向になる。
刃物関連新技術の発展
刃物の切削は刃物自体だけでなく、使用工作機械、刃物と工作機械の接続、刃物のシャンクシステム、工具の動バランス、工具安全監視システムなどは密接に関連しているが、工具関連の技術も工具技術と一緒に科学技術の進歩で新たな進展を遂げた。
1.高速切削時の刃物シャンクシステム
マシニングセンターなどのnc工作機械は以前から伝統的な7 ∶ 24中実錐柄工具システムを採用していたが、このシャンクは錐面だけで結合しているためシャンクと主軸の連結剛性が低く、主軸の回転速度が10000r/minを超え、連結剛性の不足が顕著である。ATCシャンクを採用した交換刃では、交換するたびに工具の径方向寸法が変化する可能性があり、繰り返し位置決め精度が低いという問題がある。これらの問題を解決するために、主に標準の7 ∶ 24シャンクを改良する。HSKシャンクの啓発の下で、近年、日本の日研会社と大昭和会社がそれぞれ3カ所の接触を開発した (3lock system)。両面 (BIGPLUS) との2種類の ∶ 24接続シャンク。標準的な7/24シャンクと比較して、より高い連結剛性と精度を持っており、高速、高効率切削に使用でき、しかも既存の7/24シャンクや工作機械と互換性がある ∶ 24シャンクの将来の発展方向で、標準の ∶ 24シャンク構造を改造する以外、現在は主に新型のHSKシャンクとKMシャンクを採用しています。
HSKシャンクは新型の高速テーパシャンクで、そのインターフェースはテーパ面と端面の2面を同時に位置決めする方式を採用し、シャンクは中定で、テーパの長さは短い交換刃の軽量化と高速化に有利で、端面位置決めを採用しているため、軸方向位置決め誤差が完全に解消され、高速、高精度加工が可能になったのも国内メーカーの工具製造の発展方向である。高速工具と主軸の接続技術は科学技術の進歩に伴い今後も発展し、いくつかの新しい概念のシャンクであるHSK、KM、3LOCK、BIGPLUSなどのシャンクをさらに改善し、完備させる。
現在の主軸と工具接続技術の発展方向は
である (1) 両面位置決めシステムを採用する
(2) クリップ精度が高く、クリップ剛性が良く、構造がコンパクトである
(3) シャンクにはバランスと制振装置がついている
(4) 多機能とインテリジェントなシャンクを発展させる。
2.工具動バランス技術
は高速回転の工具にバランスと安全の問題があり、高速主軸システムでは、どの回転体のアンバランスにも遠心力が発生するアンバランスの刃物やシャンクが高速切削時に発生する遠心力は工作機械に振動を生じさせ、回転工具のわずかなアンバランス量は、高速切削時に大きな遠心力をもたらす工具のアンバランスによる不規則な切削力は、不規則な摩耗を招き、その結果、ワークの加工精度と表面品質に影響を与える一方、主軸軸受と工具の寿命に影響を与えるさらに主なのは高速切削の安全性に影響するため、高速切削は工具のバランスを真剣に行う必要がある。
現在、海外の会社は工具バランスの要求に基づいて専用工具バランス計と縦型工具バランス計を開発し、全自動の工具バランス測定を実現できる。新型動バランス測定器の発展の方向は、測定が正確で効率的で、操作が便利で、機能が強い。
3.刃物の刃の不動態化の発展
現在、海外から輸入された刃物全体または回転可能な刃の刃の多くは刃の不動態化を行っている。不動態化された刃物や刃口のミクロ欠陥は完全に除去され、有効に刃口強度が増加し、その刃物の耐久性は一般的に2倍に向上することができるわが国の現在、ほとんどの刃物は不動態化処理を行っておらず、耐久性が低く、刃物の消費費用が大きいため、刃物の刃口の不動態化はわが国の現在の刃物製造発展の方向である。
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