刀具需求繼續(xù)增長(zhǎng)
隨著經(jīng)濟(jì)景氣的擴(kuò)大，日本制造業(yè)的設(shè)備開動(dòng)率維持在高水平。在此背景下，2005年日本的機(jī)床用刀具的生產(chǎn)額比前一年增加了15.7％，連續(xù)兩年實(shí)現(xiàn)以兩位數(shù)增長(zhǎng)。從2003年開始的景氣擴(kuò)大傾向在2006年仍將持續(xù)，制造業(yè)的生產(chǎn)依然看好，因此預(yù)計(jì)機(jī)床用刀具的需求仍將維持在高水平。處在堅(jiān)挺的需求環(huán)境中的各刀具廠家，為了更進(jìn)一步提高對(duì)顧客的服務(wù)質(zhì)量和擴(kuò)大需求，正傾力開發(fā)高速高效、多功能、適合環(huán)保等的刀具產(chǎn)品。
1、2006年刀具需求繼續(xù)擴(kuò)大
機(jī)床用刀具2005年的生產(chǎn)額比前一年增加了15.7％，達(dá)4533.55億日元，反映出不僅在日本國(guó)內(nèi)，還隨著海外生產(chǎn)擴(kuò)大需求激增的汽車關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)以及模具、數(shù)碼家電等整個(gè)產(chǎn)業(yè)景氣的恢復(fù)，市場(chǎng)生氣勃勃。生產(chǎn)額占整個(gè)刀具55.9％的超硬刀具同比增加了19.1％，為2532.17億日元；特殊鋼刀具同比增加了15.5％，為1024.78億日元；金剛石刀具增加了6.8％，為748.92億日元。除了金剛石刀具外，均達(dá)到兩位數(shù)增長(zhǎng)。
2006年，機(jī)床用刀具的需求因國(guó)內(nèi)制造業(yè)生產(chǎn)活躍和外需仍然維持高水平，所以依然看好。處在堅(jiān)挺的需求環(huán)境中的各刀具廠家，為了更進(jìn)一步提高對(duì)顧客的服務(wù)質(zhì)量和擴(kuò)大需求，正傾力開發(fā)新產(chǎn)品和開拓新銷路。
在占機(jī)床用刀具整個(gè)生產(chǎn)額55.9％（2005年）的超硬刀具中，超硬刀片比前一年增加了17.6％，超硬鉆頭增加了35.2％，超硬立銑刀增加了37.9％，增長(zhǎng)均達(dá)到兩位數(shù)，維持了良好的勢(shì)頭。超硬刀具業(yè)界自“泡沫經(jīng)濟(jì)”崩潰后，一直將需求規(guī)模超過(guò)2000億日元看作景氣好，而低于2000億日元?jiǎng)t視為不景氣。1992年至2005年之間，超過(guò)2000億日元的有5次，而低于2000億日元的有9次，但現(xiàn)在這個(gè)景氣的分歧點(diǎn)被頂了上來(lái)。超硬刀具2005年的出口也很順利，比前一年增加了17.8％，為683億日元，特別是對(duì)以中國(guó)為主的東南亞的出口出現(xiàn)了高增長(zhǎng)，出口比率為23.3％，創(chuàng)歷史新高。
2、多樣的刀具特性，快速的應(yīng)對(duì)方案
作為刀具主要客戶的機(jī)床業(yè)，高速高精度化、多軸多功能化和適應(yīng)環(huán)保的技術(shù)開發(fā)正取得進(jìn)展，隨之也要求刀具的開發(fā)要適應(yīng)這種技術(shù)進(jìn)步。于是，展開了適應(yīng)高速銑削的、多功能化的、直徑微小化的、適應(yīng)干式加工的等涉及眾多方面的刀具開發(fā)工作。
隨著機(jī)床的高剛性、高速高精度化，CBN（立方氮化硼）和金剛石刀具成為高速、高性能、高精度加工不可缺少的工具。
在淬火鋼、燒結(jié)合金和鑄鐵等難切削材料加工領(lǐng)域，追求高速、高效、高精度和長(zhǎng)壽命的CBN刀具新產(chǎn)品和新材質(zhì)的開發(fā)競(jìng)爭(zhēng)正如火如荼。燒結(jié)合金材料用金屬陶瓷刀具也可以加工，隨著在材料中使用比例的增加，已進(jìn)化成更堅(jiān)硬、更強(qiáng)韌和更難加工的材料。而且，由于零件形狀的復(fù)雜化和對(duì)尺寸精度的要求越來(lái)越高，CBN刀具的適用范圍在不斷增加。舉例來(lái)說(shuō)，也有這樣的產(chǎn)品：針對(duì)多種材料特性和諸多形狀的燒結(jié)合金，將幾種刀尖形狀處理的刀具進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)存，從高精度加工到對(duì)高強(qiáng)度材料的強(qiáng)斷加工，對(duì)所有的燒結(jié)合金材料都可以實(shí)施高速和高效加工。
另一方面，金剛石刀具令人矚目的不是材料面、釬焊刀和鉸刀等新產(chǎn)品，而是刀片可換式刀具和銑刀等新產(chǎn)品。最近，為適應(yīng)高速加工機(jī)床的普及，在市場(chǎng)上出現(xiàn)了小型輕量化的刀具和立銑刀。
現(xiàn)在市場(chǎng)上開始銷售一種主要用于模具粗加工、切屑排出量是傳統(tǒng)銑刀10倍以上的刀片可換式刀具。模具自由曲面的加工向來(lái)是使用球頭立銑刀，但這種球頭刀刃上不但容易算出刀具對(duì)自由曲面的軌跡，而且有許多缺點(diǎn)，如球頭尖端橫刃的切削性差，進(jìn)給量和殘留將影響加工面質(zhì)量，而要改善加工面，刀具的切削長(zhǎng)度將變得很大等。作為解決這些問(wèn)題的方法，RC立銑刀的使用日益增多。
3、高耐磨性、高耐熱性和高強(qiáng)韌性
為了適應(yīng)高速銑削加工，要求刀具有高耐磨性、高耐熱性和高強(qiáng)韌性。于是，在超微粒子基體上施加復(fù)合多層膜涂層來(lái)提高切削功能的超硬立銑刀等產(chǎn)品不斷增多。
超微粒子超硬合金是將材料的粒度微�；羖μm以下，使其增加抗彎能力和提高韌性。其中也有使用幾納米（納米是十億分之一米）的超微細(xì)粒子的。在加工中，當(dāng)工件直徑小或立銑刀直徑小時(shí)，回轉(zhuǎn)數(shù)有限難以實(shí)現(xiàn)高速切削，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的超硬刀具會(huì)發(fā)生崩裂。而超微粒子超硬合金刀具由于韌性高，可以將刀刃設(shè)定為大前角，從而切削出良好的加工面。
復(fù)合涂層是將多種涂層材料組合起來(lái)，一層又一層地涂覆在基體上，以提高刀具切削性能。例如，為了減小與切屑的摩擦，最外層可以涂覆氮化鈦涂層；為了提高耐粘附性和前刀面的耐磨性，第二層可以使用氧化鋁涂層，為了提高前、后刀面的耐磨性，第三層可以使用碳化鈦涂層。
在刀具表面涂覆多層膜，可使硬度提高到2500～3000Hv，且耐熱性顯著改善，在850～900℃的高溫下刀具材料也不會(huì)發(fā)生氧化，仍可保持硬度。由于涂層是多層涂覆的，因此韌性提高，表層發(fā)生裂紋也難以擴(kuò)展，可以防止刀具崩刃。
已經(jīng)被實(shí)際使用的涂層材料除了適合高速切削鋼的碳化鈦和氮化鈦以外，還有金剛石和CBN。當(dāng)然，由于金剛石涂層在切削過(guò)程中因溫度上升會(huì)分解為石墨，因此不適合用于含碳的鋼的切削，通常用于鋁等輕合金材料的高速切削。最近，為滿足高硬度鋼的高速切削和軟鋼的高效率加工需求，涂覆有納米微細(xì)晶粒的硅系納米涂層刀具等也出現(xiàn)了。
4、為減輕環(huán)境負(fù)荷而使用新技術(shù)
對(duì)金屬材料進(jìn)行涂層處理，可以防止金屬的劣化和磨損，也出現(xiàn)了將此作為新技術(shù)發(fā)展的機(jī)遇。
成形技術(shù)的進(jìn)步使得能夠自由地制造各種形狀的刀具，這也有助于提高刀具性能。在改善刀具形狀設(shè)計(jì)方面，有正在開發(fā)中的強(qiáng)力型4刃立銑刀，這種刀具由于材質(zhì)的提高，增加了每刃排屑量，提高了加工效率，可比傳統(tǒng)的2刃立銑刀效率提高4倍。為縮短對(duì)模具等工件的高精度精加工時(shí)間，正在開發(fā)的新型刀具形狀設(shè)計(jì)還有：將切削刃開到刀尖中心以實(shí)現(xiàn)良好面加工的立銑刀、將球頭立銑刀的刀刃形狀改為橢圓形以加大加工件接觸面的橢圓立銑刀等。此外，還有通過(guò)提高刀片、刀頭夾緊裝置的精度和強(qiáng)度以減小振擺和誤差的高品位加工刀具等。
除了改善刀具最基本的耐磨性和耐熱性以外，出于環(huán)�？紤]、適合干式切削的刀具開發(fā)也十分活躍。由于干式切削不使用冷卻液，因此要求刀具對(duì)工件有潤(rùn)滑特性。作為生態(tài)環(huán)境保護(hù)的對(duì)應(yīng)技術(shù)，建議使用通過(guò)壓縮空氣將微量切削油霧化來(lái)實(shí)現(xiàn)冷卻潤(rùn)滑的MQL切削等新技術(shù)，以減輕環(huán)境負(fù)荷。例如，進(jìn)行AlCrSiN涂層后可以不使用任何切削油進(jìn)行高至80m/min高速干式切削的AT涂層高速鋼立銑刀正投入市場(chǎng)。
正如利用一臺(tái)復(fù)合加工機(jī)床可以完成多個(gè)加工工序一樣，刀具行業(yè)也在開發(fā)用一把刀具可以進(jìn)行溝槽、側(cè)面、孔等多種加工的多功能型刀具，以此實(shí)現(xiàn)縮短換刀時(shí)間和無(wú)需刀具預(yù)調(diào)帶來(lái)的高精度和高效率。
構(gòu)筑支撐產(chǎn)品制造的質(zhì)量保證體系
測(cè)量?jī)x器對(duì)于構(gòu)筑高質(zhì)量產(chǎn)品制造系統(tǒng)和高效率生產(chǎn)環(huán)境起著越來(lái)越重要的作用。正如已被證實(shí)了的，對(duì)測(cè)量?jī)x器的需求近幾年有了大幅增長(zhǎng)。最近，在精密測(cè)量領(lǐng)域，更高水準(zhǔn)的高精度加工和加工形狀的微細(xì)化等受到關(guān)注，檢定機(jī)床本身精度的各種測(cè)量技術(shù)也有了發(fā)展。
1、徹底的質(zhì)量管理擴(kuò)大了測(cè)量?jī)x器需求
測(cè)量?jī)x器是用于檢測(cè)長(zhǎng)度、角度、形狀位置和表面粗糙度的機(jī)械式、電氣電子式和光學(xué)式的精密器具，具體指千分尺、游標(biāo)卡尺、量規(guī)類、角尺、平臺(tái)、水平儀、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、圓度測(cè)量?jī)x、表面粗糙度測(cè)量?jī)x、數(shù)顯標(biāo)尺和包括將其組合在一起的自動(dòng)測(cè)量分選裝置在內(nèi)的各種自動(dòng)檢測(cè)儀器等工業(yè)用測(cè)量器具。
隨著日本經(jīng)濟(jì)景氣擴(kuò)大、制造業(yè)設(shè)備開動(dòng)率水平提高，測(cè)量?jī)x器的生產(chǎn)穩(wěn)步增長(zhǎng)。觀察近幾年測(cè)量?jī)x器的產(chǎn)量變化，2002年為谷底，2003年比上一年增加10％，2004年增加6％，繼續(xù)維持上升勢(shì)頭，2005年增加8％，為3968.12億日元，增長(zhǎng)順利。其中的精密測(cè)量?jī)x器，同樣以2002年為谷底，之后轉(zhuǎn)為正增長(zhǎng)，2003年和2004年都保持20％以上的增長(zhǎng)，2005年又比前一年增加了26％，達(dá)到841.89億日元，即連續(xù)3年保持了20％以上的增長(zhǎng)，精密測(cè)量?jī)x器的市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，突破了800億日元大關(guān)。
2、采用國(guó)際通用的測(cè)量方式
在制造現(xiàn)場(chǎng)使用的測(cè)量?jī)x器和設(shè)備要求滿足以下條件：（1）能夠適應(yīng)寬范圍的環(huán)境溫度變化；（2）耐污染和抗振動(dòng)；（3）具有高精度的再現(xiàn)性；（4）容易操作使用等。各生產(chǎn)廠家以在加工環(huán)境中使用為前提，積極開發(fā)能實(shí)現(xiàn)高速、高精度測(cè)量，且具有穩(wěn)定性和操作簡(jiǎn)便的產(chǎn)品。
“產(chǎn)品制造”的根本是尺寸管理。今后，隨著海外生產(chǎn)的進(jìn)一步增加，在不同地區(qū)生產(chǎn)的高精度部件需要具有互換性。在全球化的進(jìn)程中，不僅是大型企業(yè)，中小企業(yè)也一樣，以國(guó)際通用的測(cè)量方式為基礎(chǔ)的產(chǎn)品制造越來(lái)越重要。重新認(rèn)識(shí)測(cè)量的重要性，深入探討管理方法也是越過(guò)國(guó)際化難關(guān)的一種武器。
在高精度化和低成本化的制造業(yè)發(fā)展中，已不僅僅局限于單純地用于質(zhì)量檢查的尺寸測(cè)量（比較測(cè)量），為了滿足用戶需求，要求測(cè)量?jī)x器可以聯(lián)機(jī)或接機(jī)使用，儀器結(jié)構(gòu)要便于被測(cè)工件的裝卸。其中，在支撐汽車制造業(yè)的汽車零部件形狀測(cè)量方面，正在向同步測(cè)量加工后工件，并將檢測(cè)結(jié)果反饋回加工工序的聯(lián)機(jī)測(cè)量方向發(fā)展。
3、提高測(cè)量?jī)x器可靠性的關(guān)鍵因素
汽車零部件等各種機(jī)械零部件的尺寸測(cè)量經(jīng)常使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)；電氣電子零部件的測(cè)量則經(jīng)常使用顯微鏡和影像測(cè)量?jī)x。隨著加工精度的提高，測(cè)量精度也在不斷提高，目前測(cè)量精度在lμm以下的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、顯微鏡、影像測(cè)量?jī)x等開始普及。此外，用攝像機(jī)或激光掃描測(cè)量整體工件，評(píng)價(jià)尺寸和輪廓形狀的測(cè)量?jī)x器也正在普及。
控制在高速運(yùn)轉(zhuǎn)和調(diào)整速度時(shí)發(fā)生的振動(dòng)，也是提高測(cè)量機(jī)可靠性的關(guān)鍵。為此，各廠家通過(guò)提高機(jī)身設(shè)計(jì)的剛性和采用高水準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)來(lái)減小振動(dòng)。
尺寸精度測(cè)量正從單純的長(zhǎng)度測(cè)量向綜合性形狀精度測(cè)量的方向發(fā)展。隨著對(duì)測(cè)量機(jī)精度和質(zhì)量的要求日益提高，在測(cè)量長(zhǎng)度基準(zhǔn)的分度標(biāo)尺方面，在向長(zhǎng)尺化和高分辨率化發(fā)展的同時(shí)，以將微細(xì)的刻度線依次系數(shù)化的增量方式，重新開發(fā)出不需計(jì)數(shù)便能確定分度標(biāo)尺上位置的絕對(duì)式標(biāo)尺。此外，采用高密度磁性材料的短波長(zhǎng)磁力檢出分度標(biāo)尺也實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，這種標(biāo)尺適用于各種測(cè)量環(huán)境，操作簡(jiǎn)便，即使是密封型標(biāo)尺的反應(yīng)速度也可達(dá)到150/min。
對(duì)于形狀測(cè)量機(jī)的測(cè)量精度要求更為嚴(yán)格，而且對(duì)微細(xì)孔和微小零部件的測(cè)量需求也在增加，為此生產(chǎn)商也開發(fā)了適應(yīng)這種需求的產(chǎn)品。在對(duì)形狀精度要求嚴(yán)格的齒輪測(cè)量方面，為了實(shí)現(xiàn)齒輪的齒形、齒線和齒距的全自動(dòng)快速測(cè)量，開發(fā)出了采用可消除振動(dòng)的直接傳動(dòng)伺服技術(shù)的NC齒形/導(dǎo)程測(cè)量機(jī)等產(chǎn)品。尤其在汽車領(lǐng)域，提高齒輪的動(dòng)力傳動(dòng)效率是關(guān)鍵，為此迫切要求提高齒輪測(cè)量機(jī)的測(cè)量精度。
4、擴(kuò)大測(cè)量用途及范圍
為了構(gòu)筑高質(zhì)量產(chǎn)品生產(chǎn)體系和高效率生產(chǎn)環(huán)境，測(cè)量?jī)x器所起的作用很大。其中，對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的需求在不斷增加。最近，隨著測(cè)量?jī)x器高精度化、高速化等性能的提高，開發(fā)出了安裝有可擴(kuò)大測(cè)量能力的新型測(cè)頭、可利用CAD數(shù)據(jù)、可將測(cè)量結(jié)果反饋到加工機(jī)床、價(jià)格低廉、適用于加工現(xiàn)場(chǎng)的柔性測(cè)量?jī)x等儀器，大大擴(kuò)展了測(cè)量的用途及范圍。此外，在惡劣環(huán)境條件下也能正常使用的量?jī)x產(chǎn)品也在積極開發(fā)中。
為了縮短三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量時(shí)間，提高測(cè)量效率，生產(chǎn)商競(jìng)相努力提高測(cè)量機(jī)的驅(qū)動(dòng)速度，而在驅(qū)動(dòng)和急劇調(diào)速時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)一直是提高驅(qū)動(dòng)速度的瓶頸，由于采用了新型測(cè)頭、新的驅(qū)動(dòng)方式以及高剛性設(shè)計(jì)等消除振動(dòng)的方法，使高速測(cè)量成為可能。由于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)也開始實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)測(cè)量，因此需要在技術(shù)上構(gòu)筑對(duì)加工線工件溫度誤差的管理和補(bǔ)償。
對(duì)于汽車車體生產(chǎn)工序的質(zhì)量管理，僅靠對(duì)各工件的接口、邊角和間隙等尺寸的高速、高精度測(cè)量是不夠的，還需要對(duì)汽車整體進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)證。因此，各工序測(cè)量的可靠性是直接關(guān)系到整車質(zhì)量保證的最重要而又相當(dāng)復(fù)雜的作業(yè)之一。在有關(guān)汽車的非接觸測(cè)量技術(shù)方面，開發(fā)出了水平臂式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等產(chǎn)品，這些產(chǎn)品的復(fù)合式傳感系統(tǒng)可針對(duì)被測(cè)工件的特點(diǎn)采用最合適的傳感器進(jìn)行測(cè)量，且測(cè)量精度高，測(cè)量速度快，適合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用。
在幾何要素的測(cè)量方面，由于測(cè)量精度方面的考慮以及長(zhǎng)期操作習(xí)慣的原因，目前許多測(cè)量操作還是使用接觸式傳感器，但隨著非接觸式傳感器種類的不斷充實(shí)，測(cè)量的適應(yīng)范圍也在不斷擴(kuò)大。在自由曲面的整體測(cè)量、厚度測(cè)量以及逆向工程測(cè)量等方面，能夠快速獲取數(shù)百萬(wàn)點(diǎn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的非接觸式傳感器具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)采集能力。不過(guò)，工件的形狀越復(fù)雜，非接觸式傳感器就需要變換越多的測(cè)量姿態(tài)。因此一般認(rèn)為，可利用測(cè)量程序自動(dòng)、精確改變測(cè)量姿態(tài)的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具有較好的適用性。
此外，在沖壓、鑄造制品等小型、薄型高精度零部件的測(cè)量方面，在測(cè)量傳感器上采用CCD攝像機(jī)的CNC影像測(cè)量?jī)x的使用量急劇增加，為提高檢測(cè)效率發(fā)揮了威力。
5、提供測(cè)量解決方案的業(yè)務(wù)不斷發(fā)展
對(duì)精密測(cè)量技術(shù)的要求是實(shí)現(xiàn)對(duì)更高精度的復(fù)雜形狀的高效測(cè)量。用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的測(cè)量技術(shù)還需要滿足對(duì)提高生產(chǎn)效率、提高測(cè)量結(jié)果可靠性、適應(yīng)嚴(yán)苛的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境以及對(duì)測(cè)量裝置安裝空間等一系列要求。當(dāng)然，還有對(duì)自動(dòng)化、無(wú)人化測(cè)量的要求。此外，出于產(chǎn)品質(zhì)量管理和構(gòu)筑生產(chǎn)線的考慮，有時(shí)需要根據(jù)特定的生產(chǎn)條件專門定制設(shè)計(jì)測(cè)量方案。為了適應(yīng)這種市場(chǎng)環(huán)境，作為各測(cè)量?jī)x器生產(chǎn)廠的發(fā)展戰(zhàn)略，提出了為用戶提供測(cè)量解決方案的業(yè)務(wù)。而設(shè)計(jì)測(cè)量解決方案最重要的一點(diǎn)，是用于加工工序的測(cè)量技術(shù)應(yīng)能與加工機(jī)械最好地匹配。 | 
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