第一节 切削工具项目界定
切削工具是指手工或机床用可互换的切削工具。主要包括:孔加工刀具、车(刨)削刀具、铣削刀具、螺纹刀具、拉削刀具、切齿刀具、其他刀具(速钢与硬质合金刀具);钻头、铰刀、锯条、刀片等;木工刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具等;工具系统及其他。
第二节 切削工具应用领域 分析
因切削工具种类繁多,产品多样,其应用领域也较为广阔,可以用于机械及工具制造 行业 ,汽车 行业 、航空航天、军工、电力电子机械装备 行业 及生活用品 行业 等。
第三节 切削工具产业发展历程
我国在金属切削方面有着悠久的历史。古代加工石质、木质、骨质和其他非金属器物是今天金属加工的序曲。在旧石器时代就有石砍砸器,到了新石器时代,人们再与大自然的搏斗中生产工具得到了不断的改进。人类从这时候起,在生产实践中逐步认识了刀刃的作用。可以这样说,一个原始的切削加工过程形成了。基本上具备了切削的基本条件:刀具(带刃口的石器),被加工对象(生产和生活用品),切削运动。
我国的金属切削加工工艺,从青铜器时代开始萌芽的,并逐渐形成和发展。从殷商到春秋时期已经有了相当发达的青铜冶铸业出现了各种青铜工具。同时这个时期的生产的青铜工具和生活工具,在制造过程中大都要经过切削加工或研磨。我国的冶铸技术比西欧早一千多年。渗碳、淬火、和炼钢技术的发明,为制造坚硬锋利的工具提供了便利的条件。
铁质工具的出现,表明金属切削加工进入了一新的阶段。有记载表明早在三千多年前的商代已经有了旋转的琢玉工具,这也就是金属切削机床的前身。70年代在河北满城一号汉墓出土的五铢钱,其外圆上有经过车削的痕迹,刀花均匀,切削振动波纹清晰,椭圆度很小。有可能将五铢钱穿在方轴上然后装夹在木质的车床上,用手拿着工具进行切削。
八世纪的时候我国就有了金属切削车床。到了明代,手工业有了很大的发展,各种切削方法,有了较细的分工。如:车、铣、钻、磨等等。
清末,由于政府腐败和外国的侵略使我国的科学技术发展停滞不前,金属加工也处于落后的状态。
解放前,我国的工业已经十分落后,根本没有自己的机床,工具制造业。就连高速钢这样的工具材料,麻花钻这样的普通工具都不能制造。
解放后,我国的机床也有了长足的发展。机床和工具制造业也从无到有,从小到大。
七八十年代,工具材料进一步得到发展,硬质合金和高速钢的规格和品种不断增加。如:涂层硬质合金、立方碳化硼,陶瓷等等。到了八十年代数控、数显设备也开始发展起来了。由于受当时电子设备、微机、传输等影响,没有太大的发展空间。随着电子设备、微机、传输速率的快速发展,数控、数显设备也快速发展起来了。
进入21世纪以后,产品多样化和个性化的趋势进一步加剧,制造业的产品更新速度会大大加快。
每一种新产品的开发都意味着零件功能、结构、材料的重大变更,也是对切削加工提出的开发任务,就像大家熟知的如螺杆泵、等速万向节、底径定心的花键、电子工业印刷线路板等产品,无不反映着切削技术和刀具的成果。今后随着产品更新速度的加快,将构成对切削加工新的挑战。不仅如此,当前利用切削加工的柔性及现代切削加工和刀具技术的成果,革新零件加工方法,显示出投入少、产出大、见效快的特点。
正如在上世纪九十年代新建的轿车发动机、传动器生产线上所集中展示的那样:缸体孔系的整体硬质合金钻削工艺、缸盖的金刚石高速铣削工艺、同步器齿轮的筒式拉削工艺等新的加工工艺,使新建生产线的生产节拍时间缩短、产品质量提高,投资大量减少,充分显示出切削加工的巨大潜力。
第四节 全球切削工具项目 市场发展 及预测
一、全球切削工具项目产业发展现状
目前世界切削工具销售额超过150亿美元,工业发达的欧洲、北美、日澳三大市场占有73.3%—82.5%。在亚洲,中国也是一个重要市场,粗略估计中国切削工具需求在70~82亿元人民币之间,其中高精、高效、高可靠性的现代切削工具,如硬质合金和陶瓷等超硬切削工具材料可转位切削工具的消费额。
随着近期全球经济一体化和制造工艺革新的步伐,机床工具市场将会令人振奋地一直保持增长的势头。同时,伴随着技术的革新,刀具业的重新洗牌也一直在进行。
全世界的机床工具需求有望按照7.2%的增长速度在2010年底超过688亿美金。据估计,占据2009年机床工具总分额61.43%的金属切削刀具的需求有望按照8.6%的速度增长。据此预计,全世界的金属切削刀具市场将在2010年底超过400亿美金。
就 行业 来划分,消耗量最大的是汽车 行业 ,机床工具消耗约占所有刀具的43.78%。但是,增长速度最快的却可能是电力电子制造和装备应用 行业 ,预计将按照9%的速度增长。
进入新世纪以来,贸易环境有所低迷,尤其美国表现明显。时至今日,在亚洲经济的稳步增长和工具需求日益旺盛的带动下,市场需求又逐步升温起来。在生产成本不断上升和亚洲国家进口的强烈冲击下,制造业的中心也逐步向低成本的亚洲国家尤其是中国转移。
过去几年中,全球的切削刀具市场一直稳步增长。日本生产了占世界22%的工具,保持着最大生产国的称号,其次是中国、德国、意大利。而中国则以20%的总消耗份额位列切削工具最大消耗国,接下来是日本和美国。中国和亚洲经济的高速增长,推动了切削工具业的销售额的膨胀。然而,全球切削工具市场往往对经济环境反应灵敏。
随着东欧国家对现代化和投资方面的需求,市场的总需求也在升温。土耳其和拉丁美洲的一些国家比如巴西对切削工具的需求有望高于平均水平。美国消耗了所有切削工具的5%,仍然保留着前三名的位置。然而它的生产大国的位置,越来越受到韩国和台湾的挤压。
二、全球切削工具项目产业发展态势预测
目前世界切削工具 市场发展 态势为:
1、全世界范围的增长
欧洲、北美稳定增长,特别是东欧;亚洲市场略有回升,其市场潜力很大,拉美国家市场明显增长,尤其是墨西哥。
2、硬质合金刀具逐渐取代高速钢刀具,特别是圆形刀具。
3、涂层刀具的应用越来越普遍,其中PVD涂层刀具增幅最大。
4、PCD、PCBN和金刚石涂层刀具增长迅速。
5、干式切削发展很快,特别是在欧洲。
6、高速加工用新型刀具市场占有量不断增长。
7、在高新领域市场出现很多大公司强强联合。
8、分销商的联合和全方位服务体系。
9、技术开发是工具制造厂家围着用户的需求和切削制造厂家生产动向来开发自己的产品。
第五节 主要国家地区切削工具项目产业发展及预测
1、美国
2009年对于美国切削刀具 行业 来说是艰难的一年。其影响因素包括美国经济、 行业 出货量的情况、变化的雇佣水平、原材料成本、产品出口、资金问题等。
超过80%的企业认为美国经济前景仍然堪忧,切削工具 行业 中约在20%的出货量下降,出口情况对于低迷的国内需求也难以有所帮助。以刀具为例,在2009年,迄今已有大约一半的刀具企业出口下降,平均降幅为29%。大多数刀具制造商已经削减了其薪酬开支。但仍有一个积极的因素是:在过去的几个月里,超过40%的美国切削刀具协会(USCTI)成员企业用于制造切削刀具的原材料成本有所下降,平均下降水平约为22%。另有56%的企业表示原材料价格保持不变。
对于 行业 内的资金问题,12%的企业表示,他们为购买设备而筹措资金的难度变得更大;44%的企业遭遇了限制性更强的信贷条款;19%的企业需要为贷款付出更高的利率;70%的企业在收回应收账款时遇到了更多的困难。
但到了2010年时, 行业 整体情况有所改变,目前有部分企业已经对2010年上半年的工业刀具产品市场表示出积极态度,认为市场状况可能会有适度的改善。
但仍有商家认为,尽管这次经济衰退已经触底,但经济衰退的巨大规模使其在预测经济复苏的速度和力度时必须非常谨慎。目前,工业订单略有增长,预期汽车工业将会出现一定程度的复苏。
美国Kennametal公司近年来推出的SPF钻头和HarviⅡTM系列整体立铣刀,深受用户青睐,前者适於加工航空航天工业中的碳纤维强化聚合物基复合材料(CFRP),这种材料大量地使用在机翼、机身、尾翼、推进和着陆等装置中。
SPF钻头的钻尖具有特殊几何形状,使得钻头定心性好且令刃口十分锋利,避免了钻孔时产生分层和纤维不能切断的现象;钻头的基体材料为整体硬质合金,表面是多层光滑的CVD金刚石涂层,故其耐磨性高、排屑性能好,钻头的使用寿命可达普通PCD(聚晶金刚石)钻的2倍以上。
HarviⅡTM系列整体立铣刀是加工不锈钢及钛合金、镍基合金等耐加工材料的专用刀具,其特点是5刃、38°大螺旋角、带刀尖圆角、刃间非对称设计、刃沟截面形状为抛物线、采用AlTiN(MT)涂层,因此能适应高效率加工。
与此同时,一些非常通用、经济且高效的刀具也以其能够为用户带来最大经济效益的竞争优势,成为领先性厂商热推的新品。山高於今年10月全新推出的DoubleOctomill双八面刃平面铣刀便是这样一款产品,它同时适用於粗、精加工。
这款双八面刃平面铣刀使用正前角刀片,刀片拥有16个切削刃。刀片座采用创新设计的HSS定位销,无需对刀仪就能使刀盘的跳动量处於很低的水平,而且高硬度的HSS定位销(HRC65)能确保刀片座具有极长的使用寿命。大修光刃(2mm)与极高精度结合的新型刀片设计使得轴向跳动量可达到最佳状态,故这种新型双八面刃铣刀帮助用户进一步缩短生产周期,并有效节约了成本。
DoubleOctomill双八面刃铣刀的硬镀层(HV700)并不仅仅体现出刀具的高质量,其还能起到保护刀具避免磨损的作用,同时防止切屑焊到刀体上。该系列目前有三种不同齿距—正常齿距、疏齿和密齿,可为不同的机床和材料提供最优化的生产率。针对不同的齿距采用不同的刀片锁紧解决方案,使加工操作更简易且更具安全性。
2、日本
CKK 株式会社在日本从事切削刀具的制造、研磨事业己经25 年了。拥有爱知县、山口县、山形县的三个工厂,会社在爱知县的半田市。瑞士的路劳曼迪、德国的瓦尔特、日本的基恩士、三丰等世界各国最先进的刀具制造、测量设备都集中在这里。一个不到百人的公司,产量、销售额最近5 、6 年每年都是以30 %以上的增长速度递增。而且没有销售部门,没有一位专职销售人员。被誉为切削刀具制造的一匹黑马。成功的秘密在于一流的技术开发能力、一流的制造设备和一流的管理体系的完美结合,用高品质、高精度、长寿命的刀具产品去开拓市场、赢得市场。更值得一提的是,山口工厂引进了一台牧野制作所的V33 加工中心,对开发出来的新产品、新技术自己进行加工实验,再以实验得来的数据来改进刀具的制造工艺或是涂层工艺,推出最适合的切削刀具提供给客户。
2009年的10 月在大连经济技术开发区投资成立了秀凯超硬刃具(大连)有限公司。这也是CKK 株式会社在海外投资成立的第一公司。1400 平方米的厂房1月底装修完毕,一年四季车间的温度由中央空调控制在24 度左右,使生产超细直径为O.O5mm 超硬质合金铣刀成为可能。引进的设备跟日本工厂一样的配置,瓦尔特、路劳曼迪、三丰、基恩士等设备都已到位。测量精度达到万分之一的测量设备,在中国还不是很多。更重要的操作这些先进设备的人才也已准备就绪。
秀凯超硬刃具(大连)有限公司的经营目标是面向中国国内的航天、汽车、模具、半导体等 行业 ,以日本公司25 年来厚实的技术储备和技术开发力量,高效率的生产管理系统为后盾,利用日本、欧洲、中国的原材料,制造出跟日本一样的高品质、高精度、长寿命的硬质合金刀具提供给户大中国的客户。同时,客户加工现场出现的切削问题,切削难题,都将得到及时的解决。本着降低成本的考虑,还为客户提供切削刀具的再研磨业务,让客户以很小的成本,得到跟新刀一样的刀具。
3、德国
德国Guhring公司推出的加工铝合金缸盖用的成套刀具(包括面铣刀、导管孔阀门座复合镗刀、阶梯孔镗刀、整体硬质合金直槽钻、阶梯钻、鍃钻等);日本东芝公司的高效陶瓷铣刀、金刚石铣刀(铣削速度高达4000m/min)及硬质合金孔加工刀具;Sandvik公司推出的CoroPak08.1新一代高效刀具(覆盖了铣削、车削和钻削等领域),如CoroMill490高效方肩铣刀,一次走刀即可生产出成品(最大吃深可达5.5mm),也可用於轮廓加工和刃边切削,甚至用於槽铣。
还有Iscar公司新研发的SUMO(束魔)全系列刀具产品,如用於模具加工而能替代高速钢(HSS)立铣刀和整体硬质合金立铣刀的变形金刚立铣刀、适於铣深腔(切深达8mm)的风火轮铣刀,以及高进给率密齿型铣刀(用迷你型蝴蝶刀片)、可高效铣削的UPGRADE铣刀、能同时完成粗精加工的波形刃立铣刀;日立公司新研发的ASR多刃型高进给圆弧角铣刀,能对模具型腔进行小切深高进给加工,用Φ32mm-5刃圆弧角铣刀(使用JX1045超润滑涂层刀片)铣削40CrMnMo7钢材时,切削用量为:铣削速度300m/min(转速3000r/min),进给速度为过去2刃铣刀的2.5倍,可达50m/min,每齿进给量3.3mm/z,切深0.3mm。
另外,为满足汽车制造业和其它 行业 不断增长的需求,Kennametal集团旗下德国WIDIA公司开发出了一系列成套高效刀具。在加工曲轴方面,它拥有曲轴内铣、曲轴高速外铣、车拉、车车拉等各种高效专用刀具。如采用多排车车拉刀具,可32秒加工出一根曲轴,据称世界上已有1800多个用户在使用WIDIA公司专用刀具进行曲轴生产。
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