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切削刀具行業（yè）的未來（lái）

2024-10-17 來源：ANCA 作者：- 訪問量：

在ANCA慶祝刀具製造技術發展50周年的重（chóng）要時刻，ANCA CNC機床公司（位於澳（ào）大（dà）利亞北貝斯沃特（tè））的總經理Edmund Boland，以（yǐ）其前瞻性的視野，為我們揭（jiē）示了未來5到10年切削刀具（jù）行業的藍圖。

隻有一個人和一條狗？

未（wèi）來（lái）的工廠隻有一個人和一條狗——人的職（zhí）責僅限於喂狗，而狗的職責是讓人遠離（lí）機器--這個古老的（de）故事在刀具磨削領域將接近現實。

Boland先生說，未來的刀具製造工廠（chǎng）將實現全麵的數字化連接，從（cóng）原材（cái）料的入庫（kù）、堆放，到激光蝕刻、坯料準備，再到（dào）刀具和銑刀的磨削、刃（rèn）口鈍化（huà）、塗（tú）層，直至成品裝運，每一個環節都（dōu）將被精（jīng）準地串（chuàn）聯在一起。這（zhè）種全麵的數字化將帶來前所未有的效率提升，當（dāng）工單從外（wài）徑預加工（gōng）直到到五軸（zhóu）磨床時，機器將自動調用正確的程序來完成刀具磨（mó）削，所有信息都與公司的ERP和MES係（xì）統緊密（mì）相連，為管理（lǐ）層提供精準的數據分析，幫助（zhù）做出明智的決策並不斷優化生產流程。

外（wài）圓磨削（xuē）或（huò）刃口處理精加工等單個流程（chéng）一旦設置完成，通常就會實現高度自動化，這已經是不爭的事（shì）實。因此，在Boland先生看來，各家公司的（de）不（bú）同（tóng）之處在於這些流程（chéng）的自動化程度以及工位間材料傳輸的自動化程度。

對於中小型車間（jiān）來說可能（néng）會有一（yī）個人，負責將托盤從外圓機移動（dòng）到五軸（zhóu）機床，並對托盤進行掃描。但在數字化方（fāng）麵（miàn），五軸機（jī）床會收到一個文件，上麵寫著它正在獲取這些坯料，而這（zhè）一（yī）切都與ERP聯係在一（yī）起。同（tóng）樣的情況也（yě）會發（fā）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，物流小車會進行物料搬運"。這就是（shì）ANCA 集成製（zhì）造係（xì）統 (AIMS)。

改進設置（zhì）和（hé）質量（liàng）

Boland先生（shēng）說，隨著車間自動化程度（dù）的提升，產出（chū）質量愈發穩定，工人們得（dé）以更專注於解決具體問題，並在人工智能（néng）的助力下對整個流（liú）程進行優化（huà）。總會有一（yī）些工具超出公差範（fàn）圍。這時就需要有人問“為什麽會出現這種情（qíng）況？我們需（xū）要調整什麽？某個生產步驟有問題嗎？程（chéng）序出錯了嗎？”

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

Boland先（xiān）生還認為，技術熟練的機器安裝人員仍將繼續發揮作用，不過這方麵也將（jiāng）發生變化。"舉例來說，像自動托架這樣的技術將配備（bèi）傳感（gǎn）器，並能夠進行自動調整。

Boland先（xiān）生補（bǔ）充說，自動補償以糾正加工過程中（zhōng）發現的誤差已經成為現實，而且這種（zhǒng）能力（lì）隻會不斷提（tí）高。例如（rú），利用當今（jīn）的技術，如果機床裝載的（de）坯料偏斜，測頭就會（huì）檢測到誤差，磨削相應就會自動調（diào）整，生產出令人滿意的刀具。但是，"你仍然需要手動（dòng）檢查（chá）第一件工（gōng）件，尤其是新型刀具。之後，係統就（jiù）可以接手了。'第一件（jiàn）工具正確（què）'已經成為我（wǒ）們的口頭禪。你應該能夠測（cè）量第一件工具，如果出（chū）錯，能夠進行（háng）補償（cháng）"。

內（nèi）部（bù）測量設備的能力不斷提高是其中一個原因。Boland先（xiān）生指出，他們（men）的新一代激光器可以在冷卻劑霧氣甚至刀具上的一些殘留油的情況下（xià）進行測量。視覺（jiào）係統在使用（yòng）後仍然需要手（shǒu）動放（fàng）置和移除，但 "這種情況將（jiāng）會改變（biàn）。與激光相比，攝（shè）像係統需要更好的通風（fēng）條件，但也有解（jiě）決辦法。機器人可以在打磨後立即吹出機床環境中的碎屑。或者你也可以（yǐ）使用機（jī）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，"可以測量的特征包括外徑（jìng）、刀具輪（lún）廓和槽深。在很短的時間內（nèi），我們將能做到更多。例如，螺紋銑床或絲錐內的螺紋。K刃或齒隙，隻要能在係統內測量，就能進行補償"。

Boland 認（rèn）為我們不會完全放棄ZOLLER Genius 這樣的單（dān）機測量機，尤其是在測量複雜特征時。但他預計，這類係統與刀具磨床之間（jiān）的相互作用會有所改進。

他解釋說，關鍵在於為特定幾何特征建立（lì）標準化的測量（liàng）協議。"在製定這（zhè）些測量協（xié）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（zài）整個客（kè）戶群中安裝 AIMS 係統，我們（men）也在與這些客戶合作，擴大我們可以（yǐ）補償的測（cè）量（liàng）範圍。例如，我們正（zhèng）在開發相當複雜的成型刀具（jù）和複雜（zá）的（de）立銑刀。

亞微米公差

偏差越來（lái）越小已經不是秘密。Boland說，實現（xiàn）微米甚至（zhì）亞（yà）微米級的精度將是（shì）未來眾多應用領域取得突破的關鍵。由於這些切削工具的優勢，對這種精度的（de）需（xū）求 "將會增長"。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（chà）可（kě）以顯著提高其性能"。

這也是市場更（gèng）傾向於使用整體回轉類刀具而非可轉位刀具的原因。Boland說："客（kè）戶（hù）需要的是整體回轉類刀具的剛性，以有利於刀具傳動，同時還能獲（huò）得出色的表麵光潔度。”

“要保持更高（gāo）的（de）精度水平，需要的不僅僅是前（qián）麵提到的高功能自動化、在線（xiàn）測量和閉環補償功能。"Boland列舉道："還有一些（xiē）看似（sì）簡單但同樣重要的因（yīn）素，如空（kōng）調，冷卻過濾係統，選擇的砂輪類型……這些都影響著最終的精度。因此，這不僅僅（jǐn）關乎刀具和刀具磨（mó）床，而是其周圍的整個係統。”

“消除（chú）振動絕對至關重要。再也不能直（zhí）接（jiē）在機床頂上安（ān）裝油霧（wù）分離裝置。機（jī）床內的冷卻裝（zhuāng）置將變（biàn）得非常重要。因為如果它發生振動，就會對（duì）精度產生問題。因此，中央（yāng）冷卻係統和中央（yāng）除霧裝置成（chéng）為必要條件。”

盡管Boland預測對（duì）精度更高的刀具的需求將不斷（duàn）增長，但他也認為對低成本工具的需求（qiú）將（jiāng）持續增長。這一點，再加上滿（mǎn）足最（zuì）嚴格公差（chà）的固有（yǒu）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采用。

材料趨勢

Boland 認為，硬質合金仍然是最主要的切削（xuē）工具材料，但其統治地位正受到PCD（聚晶金剛石）的強烈挑戰。預計（jì）未來十年內（nèi），PCD 的市場（chǎng）份額可能會達到 30%。陶瓷也越來越受到關注，但（dàn）仍然隻占很小一部分。

同樣，對磨削以外的材料去除技術的需（xū）求也（yě）會增長。Boland說，線（xiàn）切割和旋（xuán）轉電（diàn）火花加工目前在 PCD 領域（yù）占主導地位，但激光燒蝕技術也值得（dé）關注。"這絕（jué）對是一項新興技術。擁有早期機床的客戶不僅將（jiāng）其用於 PCD，還用於硬質合金。尤（yóu）其是微型刀具，現在已（yǐ）被視為激光燒蝕的潛力所（suǒ）在，刀具製（zhì）造商正在取得令人感興趣（qù）的成果。

"就 PCD 而言，激光（guāng）燒蝕無疑比融蝕加工更（gèng）具優勢。它（tā）不需（xū）要冷卻劑或耗（hào）材銅電極"。因此，盡管機器的價格可能（néng）仍比競爭（zhēng）技術高出 40-50%，但由於耗材（cái）成本較低（dī），隨著時間的推（tuī）移，它們可能會節省成本。激光燒蝕還能製造出侵蝕（shí）法無法製造的形（xíng）狀，包括表麵特征。相反，對於直徑較大的（de）工具來說，激光燒蝕並沒（méi）有意義。因此，Boland 仍不確定激光燒蝕技術在（zài）短期內（nèi）是否（fǒu）會成為一種主流解決方案。

同樣增材製造加工也不可（kě）能取代工業中的一些材料去除應用（yòng）。而（ér）且，它對切削工具生產（chǎn）的適（shì）用性似乎也很（hěn）有限。"我不認為它能在（zài）十年內變得足夠高效。但（dàn）是，它有可能在生產特殊工具方麵占有一席之地，比如不可能有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。但是，即使它真的被廣泛應用（yòng），我也不相（xiàng）信它（tā）的精度會足以代替精加工。”

其他市場考慮因素

關於生產（chǎn）效率，盡管自動化（huà）解決方案可能（néng）會讓一些人認為精磨技術（shù）將（jiāng）逐漸消失，但Boland指（zhǐ）出，修磨仍將是一項可行的業務。這是因為修磨不僅能（néng）提高生產效率，還符合可持續發展的理念。

前瞻性（xìng）工具生產商正（zhèng）在實（shí）現更高的生產效率，這使得市場對快（kuài）速周轉時間的需求日益增加。這種（zhǒng）趨勢不（bú）僅適用（yòng）於大批量生產，就連小批量的特殊工具也不（bú）例外。Boland強調，為特定工作輕鬆生產優化特殊工具的能力對於客戶來說至關重要。

雖然電動汽車的發展使汽車（chē）行業對切削刀（dāo）具的需求減少了 50%。這種情況（kuàng）在全球範圍（wéi）內各不相同，美國在電動汽車的應用方麵相對滯後，這為切削工具（jù）製造商提供了一定（dìng）的緩衝時間。"電動汽車領域以外（wài）的應用也（yě）在不斷增長，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（tǐ）影響（xiǎng）將是巨大的（de）。

在技術發展的道路上，未來充滿（mǎn）不確定性。氫氣是否會取代電動（dòng）汽車？超清（qīng）潔燃料（liào）是（shì）否會卷土重來（lái），讓內燃機重獲新生？這些問題（tí）仍（réng）懸而未決。

服務與支持的變化

Boland預測，人工智能將 "成（chéng）為未來提高（gāo）生產率的巨（jù）大機製"。通過利用人工智能進行預測性維護，企業可以準確預警部件故障，自動訂購替（tì）換部件（jiàn），從而確保生產線（xiàn）的穩定運行。因此，預防性維護變得有針對性和高效（xiào），同時確保幾乎無縫的正常運行時間。

Boland 指出，隨著多機器（qì）自動化係統（tǒng）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爭的關（guān）鍵。為了實現這一目標，企業可以利用遠程和預測診斷技術來（lái）減少現（xiàn）場服務人員的必要性。

無論未來會發生（shēng）什（shí）麽，肯定都會很有趣。如果Boland的判（pàn）斷有誤，你可以（yǐ）隨時依靠你的愛犬。

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