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切削刀具行業的未（wèi）來

2024-10-17 來源：ANCA 作（zuò）者：-

在（zài）ANCA慶祝刀具製造技術發展（zhǎn）50周年的重要時刻，ANCA CNC機（jī）床（chuáng）公司（位於澳大利亞北貝斯沃特）的總經理Edmund Boland，以其前瞻性的視野（yě），為我們（men）揭示了未（wèi）來5到10年切削刀具行業的藍圖。

隻有一個人（rén）和一條狗？

未來的（de）工廠隻有一（yī）個人和一條狗——人的（de）職（zhí）責僅限（xiàn）於喂狗，而狗的職責是讓人遠離機器--這個古老的故事在刀具（jù）磨削領域將接近現實。

Boland先生說，未來的刀具製造工廠將（jiāng）實現全麵的數字化連接，從（cóng）原材料的入庫、堆放（fàng），到激光蝕刻、坯料準備，再到（dào）刀具和銑刀（dāo）的磨削、刃口鈍化、塗層（céng），直至成品裝（zhuāng）運，每一個環節都將（jiāng）被精準地串聯在一起。這種全麵的（de）數字化將帶來前所未有的效率提升，當工單從外徑預加工直到到（dào）五軸磨床時，機器將自動調用正確的程序來完成刀具磨削，所有（yǒu）信息都（dōu）與公司的ERP和MES係（xì）統緊密相連，為管理層提供精準的數據分析，幫助做出明智的（de）決策並不斷優化生產流程。

外圓（yuán）磨削或刃口處理精加工等單個流程一旦設置完成，通常就（jiù）會實現高度（dù）自動化，這已經是不爭的事實。因此，在Boland先生（shēng）看來，各家（jiā）公司的不同之處在於這（zhè）些流程的自動化程度以（yǐ）及工位間材料傳輸的自動化程度。

對於中小（xiǎo）型車間來說可能會有一個人，負責將托（tuō）盤從外圓機移動到五軸機床，並對托盤（pán）進行掃描。但在數字化方麵，五軸機（jī）床會（huì）收到一個（gè）文（wén）件，上麵寫著它正（zhèng）在獲（huò）取這些坯料，而這一切（qiē）都與ERP聯係在一（yī）起。同樣的情況也會發生（shēng）在外（wài）包（bāo）塗（tú）層上。通（tōng）過數字方式，他們將信息發送（sòng）給噴塗機，但有人在手動將工具從五軸機轉移到運輸部（bù）門。而在大型車間，物流小車會進行物料搬運"。這就是ANCA 集成製造係統 (AIMS)。

改進設置和質量

Boland先生說，隨著車間自動（dòng）化程度的（de）提升，產出質量愈發穩定，工人們得以更專注於解決具體問題，並在人（rén）工智能的助力下對整個流程進行優化。總（zǒng）會有一些工具（jù）超出公差範圍。這時就需要有人（rén）問“為什麽會出現這種（zhǒng）情況（kuàng）？我們需要調整什麽？某個生產步驟有問題嗎？程（chéng）序出（chū）錯了嗎？”

競爭力強的（de）公司將依靠一小批高技能的問題解決者。這些人將依托ANCA學院（yuàn）提供的高級培訓來（lái）持（chí）續進步（bù）。

Boland先生還認為，技（jì）術熟練的機器安裝人（rén）員仍將繼續發揮作用，不過這方麵也將發生變化。"舉例來（lái）說，像自（zì）動托（tuō）架（jià）這（zhè）樣的技術將（jiāng）配備傳（chuán）感器，並（bìng）能夠進行自動調整。

Boland先（xiān）生（shēng）補充說（shuō），自動補償以糾正加工過程中發現（xiàn）的誤差已經成為（wéi）現實，而且這種能力隻會不斷（duàn）提高。例如（rú），利用當今（jīn）的技術，如果（guǒ）機床裝載的坯料偏斜，測頭就會檢測（cè）到誤差，磨削相應（yīng）就（jiù）會自動調整，生產出令人滿意（yì）的刀具。但是，"你仍然（rán）需要手動檢查第一件（jiàn）工件，尤其是新型刀具。之後，係統（tǒng）就可以接手（shǒu）了。'第（dì）一件工具正確'已經（jīng）成為我們的口頭禪（chán）。你（nǐ）應該能夠測量第（dì）一件工具，如果出錯，能夠（gòu）進行補償"。

內部測（cè）量（liàng）設備（bèi）的能力（lì）不斷提高是其中一個原因。Boland先（xiān）生（shēng）指出，他們的新一代激光器可（kě）以在冷（lěng）卻劑霧氣（qì）甚至刀具上的一些殘留油的情況下進（jìn）行測量。視覺係統在使用後仍然需（xū）要手動放置和移除，但 "這種情況將會改變。與激光相比，攝像係統需要更好的通風條件，但也有解決辦法。機（jī）器人可以在打磨後立即吹出機床環（huán）境中的碎屑。或者你也可以使用機器人將攝像頭（tóu）從（cóng）外部引入機器"。

與此同時，可進行（háng）內部測量和（hé）自動補償（cháng）的特征列表也將不斷增加。如今，"可以測量（liàng）的特征包括外徑、刀具（jù）輪廓和槽深（shēn）。在很短的時間內，我們將能做到（dào）更多。例如，螺紋銑床或絲錐內（nèi）的螺紋（wén）。K刃或（huò）齒隙，隻要能在係統內測量，就（jiù）能進行補償"。

Boland 認為我們不會完全放棄ZOLLER Genius 這樣的（de）單機測量機，尤其是在測量（liàng）複雜特征時。但他預計，這類係統與刀具磨床（chuáng）之間的相（xiàng）互（hù）作用會有所改進（jìn）。

他解釋說，關鍵在於為特定（dìng）幾何特征建立標準化的測量協議。"在製定這些（xiē）測量協議之前，刀具磨床無法對測量偏差進行補償。目前，ANCA 有一套適用於較簡單立銑刀和鑽頭的標準測量方法。但隨著我們在整個客戶群中安裝 AIMS 係統，我們也在與這些客（kè）戶合作，擴大我（wǒ）們（men）可以補償（cháng）的測量範圍。例（lì）如，我們正在開發相當複雜（zá）的（de）成型刀具和複雜的立銑刀。

亞微米公差

偏差越來越小已經不是秘密。Boland說，實現微米甚至亞微米級的精（jīng）度將是未來眾多應用領域取得突破（pò）的關鍵。由於這些切削（xuē）工具的（de）優（yōu）勢（shì），對（duì）這種精度的需求（qiú） "將會增長"。無論是加工工件的表（biǎo）麵光潔度、刀具壽（shòu）命還是其他因素。消除切削工具內（nèi）部的所有微小誤差可以顯著（zhe）提高其性能"。

這也是市場更（gèng）傾向於使用（yòng）整體回轉類刀（dāo）具而非可轉位（wèi）刀具的原因。Boland說（shuō）："客戶（hù）需要的是整體回（huí）轉類刀具的剛性，以有利於刀具傳動，同時（shí）還能獲得出色的表麵（miàn）光潔度。”

“要保持更高的（de）精度水平，需（xū）要的不僅僅是（shì）前麵提（tí）到的高功能自動化、在線測量和閉環（huán）補（bǔ）償功能。"Boland列舉道："還（hái）有（yǒu）一（yī）些看似簡（jiǎn）單但同樣（yàng）重要的因素，如空調，冷卻過濾係統（tǒng），選擇的砂輪類（lèi）型……這些都影響（xiǎng）著（zhe）最（zuì）終的精度。因此，這不僅僅關乎刀具和刀具磨床，而是（shì）其周圍的整個係統。”

“消除振動絕對至關重要。再也不能（néng）直接在（zài）機床頂上安裝油霧分離裝置。機床內的冷卻裝（zhuāng）置將變得非常重要。因為如果它發生（shēng）振動，就會對精度產生問題。因此，中央冷卻係統和中央除霧裝置成為必要條件。”

盡管Boland預測對精度更高的（de）刀具的（de）需求將不斷增長，但他（tā）也認為對低成本工（gōng）具的需求將持續（xù）增長。這一點（diǎn），再加上（shàng）滿足最嚴格公差的固有成本和（hé）難度，將在一定程度上限製剛才討論的（de）改（gǎi）進措施的全麵采用。

材料趨勢

Boland 認為，硬質合金仍然是最主要的切削工具材料，但其統（tǒng）治地位正受到PCD（聚晶金剛石）的強烈挑戰。預計未來十年內，PCD 的市（shì）場份額可能會達（dá）到 30%。陶瓷也越來越受到關（guān）注，但（dàn）仍（réng）然隻占很（hěn）小一部分（fèn）。

同樣，對磨削以外的材料去（qù）除技術的需求也（yě）會增長。Boland說，線切割和旋轉電火花加工目前在（zài） PCD 領域（yù）占主導地位，但激光燒蝕技術也值得關注。"這絕對是一（yī）項新興技術（shù）。擁有早（zǎo）期（qī）機床的客戶不僅將其用於 PCD，還用於硬質合金。尤其是微型刀具，現在已被視為激光燒蝕的潛力所在，刀具製造商正在取得令人感興趣的（de）成果（guǒ）。

"就 PCD 而言（yán），激光燒蝕無疑比融蝕加工更（gèng）具優勢。它不需要（yào）冷卻劑或耗材（cái）銅電（diàn）極"。因此（cǐ），盡管機器的價格（gé）可能仍比競爭技術高出 40-50%，但由於耗材（cái）成本較低，隨著時間（jiān）的推移，它們可能會節（jiē）省成本。激光燒（shāo）蝕還能製造出侵蝕法無法製（zhì）造的形狀，包括表麵特征。相（xiàng）反，對於直（zhí）徑較大的工具來（lái）說（shuō），激光燒蝕並（bìng）沒有意義。因此，Boland 仍不確定激光燒蝕技術在（zài）短期內（nèi）是否會成為一種主流解（jiě）決方案（àn）。

同樣增材製造加（jiā）工也不可能取（qǔ）代工業（yè）中的一些材（cái）料去除（chú）應（yīng）用。而且（qiě），它對切削工具生產的適用性似乎也很有限。"我不認為它能在十年內變（biàn）得足夠高效。但是，它有可能在生產特殊工具方麵占有一席之地，比（bǐ）如（rú）不可能有（yǒu）內部冷卻劑通道之類的東西。它還可能在製造大型、昂貴的切削工具方麵發揮作用（yòng）。但是，即使它真（zhēn）的被（bèi）廣泛（fàn）應（yīng）用，我也不相信它的精度會足以代替精加工。”

其他市場考慮因素

關於生產效率，盡管自動化解決方案可（kě）能會讓一些人認（rèn）為精磨技術將逐漸（jiàn）消失，但Boland指出，修磨仍將是一項可行的業務。這是因為修磨不僅能提高生產效（xiào）率，還符（fú）合可持續發展的理念。

前瞻（zhān）性工具生產商正在實（shí）現（xiàn）更高的（de）生產效率，這使得市場對快速周（zhōu）轉時間的需求日益增加。這種趨勢不（bú）僅適用於大批量生產，就（jiù）連小批量（liàng）的特殊（shū）工具（jù）也不例外。Boland強調，為特（tè）定工作（zuò）輕鬆生產（chǎn）優化特殊工具的能力對於（yú）客戶來說至關重要（yào）。

雖然電動汽車的發展（zhǎn）使汽車行業對切削刀具的需求減少了 50%。這種情況在（zài）全球範圍內各不相同，美國在電動汽車（chē）的應用（yòng）方麵相對滯（zhì）後，這為切削工具製造商提供了一定的緩衝時（shí）間。"電動汽（qì）車領域以外的應用也在不斷增長，這可（kě）能（néng）會起到補償作用，" Boland說，但不可否認的是，電動汽車的總體影響（xiǎng）將是巨大的。

在技術發展（zhǎn）的道路上，未來充滿不確定性。氫氣是否會取代電動汽車？超清潔燃料是否會卷土重來（lái），讓內燃機重獲新生？這些（xiē）問題仍懸而未決（jué）。

服務與支持的變化

Boland預測，人工智能（néng）將 "成為未來提高生產率的巨大機製（zhì）"。通過利用人工智能進行（háng）預測性維護，企業可以準確預警部件故障，自動訂購替換部件，從而確保生（shēng）產線的穩定運行。因此，預防性維護變得有（yǒu）針對性和高效，同時（shí）確保幾乎無縫的正常運行時間（jiān）。

Boland 指出，隨著（zhe）多機器自（zì）動化係統的普及，任何停機時間都變得無法忍受。因此，能（néng）夠全天候快速響應的服務與支持將成為企業競（jìng）爭的關鍵。為了（le）實現這一目標，企業可以利用遠程和（hé）預（yù）測診斷技術來減少現場服務人員的必要（yào）性。

無論未來會發生什麽，肯定（dìng）都會很有趣。如果Boland的判斷有誤，你可以隨時依靠你的愛犬。

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