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切削刀具行業的未來

2024-10-17 來源：ANCA 作者：-

在ANCA慶祝刀具製造技術發（fā）展50周年的重要時刻，ANCA CNC機床公（gōng）司（位於澳大利亞（yà）北貝斯沃特）的總經理Edmund Boland，以其前瞻性的視野，為（wéi）我們（men）揭示了（le）未來5到10年切削刀具行業的藍（lán）圖。

隻有一個人和一條狗？

未來的工廠隻有一個人和一條狗——人的職責僅限於喂（wèi）狗，而狗的職責（zé）是讓人遠離（lí）機器--這個古老的故事在刀具磨削領域將接近現（xiàn）實。

Boland先生說（shuō），未來的刀具製造工廠將實現全麵的數字化連接，從原材料的入庫、堆放（fàng），到激光蝕刻、坯料準備，再到刀具和銑刀的磨削、刃口鈍化、塗層，直至成品裝運，每一個環節都將被精準地串聯（lián）在一起。這種全麵的數（shù）字化將帶來前所未有的效率提升，當工單從外徑預加工直（zhí）到到五軸磨床時，機器將（jiāng）自動調用正確的程序來完成刀具（jù）磨削，所有（yǒu）信息都與公司的ERP和MES係統緊密相（xiàng）連，為管理層提供精準的數（shù）據分析，幫助做出明智的決策並不斷優化生產流（liú）程（chéng）。

外圓磨削或（huò）刃口處理精加工等單個流程一旦設置（zhì）完成，通常就會實現高（gāo）度自動化，這已經是不爭（zhēng）的事實。因此，在（zài）Boland先生看來，各家公司的不同之處在於這些流程的自動化程度以及工位間材（cái）料傳輸的自動化（huà）程度。

對於中小型車間來說可能會有一個（gè）人，負責將托盤從外圓（yuán）機移動到五（wǔ）軸機床，並對托盤進行掃（sǎo）描。但（dàn）在數字化方麵，五軸機（jī）床會收（shōu）到一個文件，上麵寫著它正在獲取這些坯料，而這一切都與ERP聯（lián）係在一起。同樣的情況也會發生在外包塗層上。通過數字方式，他們將信息發送給噴塗機，但有人在手動將工具從五軸機轉（zhuǎn）移到運輸部門。而在大型車間，物（wù）流小（xiǎo）車會進行物料搬（bān）運"。這就是ANCA 集成製造係統（tǒng） (AIMS)。

改進設置和質量

Boland先生說，隨著車間自動化程度的提升，產出質量愈發穩定，工人們得以更專注於解決具體問題，並在人工智能的助力下對整個（gè）流程進行優化。總會有一些工具超出公差範（fàn）圍。這（zhè）時就需要有人問“為什麽會出現這種情況？我們需要調整什麽？某個生產步驟有問題嗎？程序出錯了嗎（ma）？”

競（jìng）爭力強的公司將依靠一小批高技能的問題解決者。這些人將（jiāng）依托ANCA學院提供的高級培訓來持續進步。

Boland先生還認為，技術熟練的機器（qì）安裝人員仍將繼（jì）續發（fā）揮作用，不過這方麵也將發生變化。"舉例來說，像自動托架這樣的技術將配備傳感器，並能夠（gòu）進行自動調整。

Boland先（xiān）生補充說，自動補償以糾正加工過程中發現的（de）誤差已經成為（wéi）現實，而（ér）且這種能力隻會不斷提高。例如，利用當今的技術，如果機床裝載的（de）坯料偏（piān）斜，測頭就會檢測到誤（wù）差，磨削相應就會自動調整，生（shēng）產出令人（rén）滿意的刀具。但是（shì），"你仍然需要手動檢查第一（yī）件工件（jiàn），尤其是新型刀具（jù）。之後，係統就可（kě）以接手了。'第一件工具正（zhèng）確'已經成為我們（men）的口頭禪。你應該能夠測量（liàng）第（dì）一件工具，如果出錯（cuò），能夠進行補償"。

內部測量設備的能（néng）力不斷提高是（shì）其中一個原因。Boland先生指出，他們的新一代激光（guāng）器可以在冷卻劑霧氣甚至刀（dāo）具上的一（yī）些（xiē）殘（cán）留油（yóu）的情（qíng）況下進行測量。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（yào）更好的通風條件，但也有解決（jué）辦法。機器人可以在打磨後立即吹出（chū）機（jī）床環境中的碎屑。或者你也（yě）可以使用機器人將攝像頭從外部引入機器"。

與此同時，可進行內部測量和自動補償的特征列表也將不斷增加。如今（jīn），"可以測量的特征包括外徑、刀具（jù）輪廓和（hé）槽深。在很短的時間內，我們（men）將能做（zuò）到更多。例（lì）如，螺紋銑床或絲錐內的螺紋。K刃或齒隙，隻（zhī）要（yào）能在係（xì）統內測量，就能進（jìn）行補償"。

Boland 認為（wéi）我們不會完（wán）全放棄ZOLLER Genius 這樣的單機測量機，尤其是在測量複（fù）雜特征時（shí）。但他預計，這類係統與刀具磨（mó）床（chuáng）之間的相互作用會有所改進。

他解（jiě）釋說，關鍵（jiàn）在於為特定（dìng）幾何特征建立標準化的測量協議。"在製定這些測量協議之前，刀具磨床無法對測量偏（piān）差進（jìn）行補償。目前，ANCA 有一套適用於較簡單立銑刀和鑽頭的標（biāo）準測量方法。但隨著我們（men）在整個客戶群中安裝 AIMS 係統，我們也在與這些客戶合（hé）作，擴大我們可以補償的（de）測量範圍（wéi）。例如，我們正在開發相（xiàng）當複雜的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度將是未來眾多應用（yòng）領域取得突（tū）破的（de）關鍵。由（yóu）於這些切削工具的優勢，對這（zhè）種精度的需（xū）求 "將會增長（zhǎng）"。無論是加工工件的表麵光潔度、刀具壽命還是其他因素。消除切削工具內部的所有微小誤差可以顯著提高（gāo）其（qí）性能"。

這也是（shì）市場更（gèng）傾向於使用整體回轉類刀具而非可轉位刀具的原因（yīn）。Boland說："客戶需要的是整體回轉類刀具的剛性，以有（yǒu）利於刀具傳動，同（tóng）時還能獲得出色的表麵光潔度。”

“要保持更高的精度水平，需要的不僅僅（jǐn）是前麵提到的高功能自動化、在線測量（liàng）和閉環補償功能。"Boland列舉道："還有一些看似簡單但同（tóng）樣重要的因素，如空調，冷卻過濾係統，選擇的砂輪（lún）類型……這些都影響著最終的精度。因此，這不僅僅關乎刀具和刀具磨床，而是其周圍的整個係（xì）統。”

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

盡管Boland預測對精度更高的刀具（jù）的需求將（jiāng）不斷增長，但他也認為對（duì）低成本工具的需求將持續增長。這一點，再加上（shàng）滿（mǎn）足最嚴格公差的固（gù）有成本和難度，將在一定程度上限製剛才討論的改進措施的全麵（miàn）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，但其統治地位（wèi）正受到（dào）PCD（聚晶金剛石）的強烈挑戰。預計未來十（shí）年內，PCD 的市場份額（é）可能會達到 30%。陶瓷也越來越（yuè）受到關注，但仍然（rán）隻占很小一部分。

同樣，對磨削以外的材料去除技術的需求也會增長。Boland說，線切（qiē）割（gē）和旋轉電火（huǒ）花加工目前在（zài） PCD 領域占主導（dǎo）地位，但激光（guāng）燒蝕技術也值得關注。"這絕對是一項新興技術。擁有早（zǎo）期機床（chuáng）的客戶不僅將（jiāng）其用於 PCD，還用於（yú）硬質合金。尤其是微型刀具，現在已被視為激（jī）光燒（shāo）蝕的潛力所在，刀具製（zhì）造商正在（zài）取得令人感興趣的成果。

"就 PCD 而言，激（jī）光（guāng）燒蝕無疑比融（róng）蝕加工更具優勢。它不需要冷卻劑或耗材銅電極"。因此，盡管機器（qì）的價格（gé）可能（néng）仍比競爭技術高（gāo）出 40-50%，但（dàn）由於耗材成本較低，隨著時（shí）間的推移，它們可能會節省（shěng）成本。激光燒蝕還能（néng）製造出（chū）侵蝕法無（wú）法製造的形狀，包括（kuò）表麵特征（zhēng）。相反，對於直徑較大的工具來說，激光燒蝕並沒有意義。因（yīn）此，Boland 仍（réng）不確定激光（guāng）燒蝕技術（shù）在短期內（nèi）是（shì）否會成為一種主流解決（jué）方案。

同樣增材製造加工（gōng）也不可能取代工業中（zhōng）的一些（xiē）材料去除應用。而且，它對切削工具生產的適用（yòng）性似乎也很有限。"我不認（rèn）為它能（néng）在十年內變得足夠高效（xiào）。但是（shì），它有可能在生產特殊工具方（fāng）麵占有一席之（zhī）地，比如不（bú）可能（néng）有內部冷卻劑通道之類的東（dōng）西。它還可（kě）能在製造大型、昂貴的切削工具方麵發揮作用。但是，即使它真的被廣泛應用，我也不相（xiàng）信它的精（jīng）度會足以代替精加工。”

其他市場考慮因素

關於生產效率（lǜ），盡（jìn）管自動化解決（jué）方案可能會讓一些人認為精磨技術（shù）將逐漸消失，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（chǎn）效率，還（hái）符合可持續發展的理念。

前瞻（zhān）性工具生（shēng）產商正在實現更高的生產效率，這使得市（shì）場對快（kuài）速周轉時間（jiān）的需求日益增加。這種趨勢不僅適用於大批量生產，就連小批量的特殊工具也不例外。Boland強調，為特定工（gōng）作輕鬆生產優化特殊工具（jù）的能力對於（yú）客戶來說至關重要。

雖然電（diàn）動汽車的發展使汽車行業對切削刀具的需求減（jiǎn）少了（le） 50%。這種情（qíng）況在全球（qiú）範圍內各不相同（tóng），美國（guó）在電動汽車的應用方麵相對滯後，這為切削工具製造商提供了（le）一定（dìng）的緩衝時間。"電（diàn）動（dòng）汽（qì）車領域以外的應用也在不（bú）斷增長，這可能會起到補償（cháng）作用，" Boland說，但不可否認的是，電動汽車的總體影響將是巨大的。

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

服務與支持（chí）的變化

Boland預測，人工智（zhì）能將 "成為（wéi）未來提高生產（chǎn）率的巨（jù）大（dà）機製"。通過利（lì）用人工智（zhì）能進行預測性維護，企業可以準確預警部件（jiàn）故障（zhàng），自動訂購替換部件，從（cóng）而（ér）確保生產（chǎn）線的穩定運行。因此，預防性維護變得有針對性和高效，同時確保（bǎo）幾乎無（wú）縫的正常運行時間。

Boland 指出，隨著多機器自動化（huà）係統的普及，任何（hé）停機時間都變得無法忍受。因此，能夠全天候快速響應的服務與支持（chí）將成為企業競爭的關鍵。為（wéi）了實現這一目標，企業可以利用遠程和預測診斷技術來減少現場服（fú）務人員的必要性（xìng）。

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

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