智能刀具的发展现状

在机械加工技术 中， 切 削加工是一 门重要的技术。通过切削使 工艺 的应用 比例之首 ，因此 中国的智能刀具 需要加大 力度投 入研 产 品成型 ， 因此 ， 刀具的作用不容忽视 。据 国外统计表 明， 刀具的成 究 ， 同时也反映 出中国的工业化水平有 待提高 ， 刀具技 术与 国外 相 本很低 ， 使 用高质量 刀具可 以提高切削加工 的效 率 ， 减少各种费用 。 比还有很 大的差距 。 科技含量不高是现 阶段许多刀具企业亟待解决 机械制造厂为 了节约成本 ， 提高效率 ， 就必须要提高刀具质量。 改善 的问题 。在发达 国家 ， 硬质合金刀具的早 已成为切 削加工 的主要 工 刀具性能 ， 改善切 削状态 ， 就可以大大减少生产成本 ， 也关 系到产品 具 ， 但高速钢刀具的使 用范围正在逐步缩小 。中国同样 十分 重视硬 质量 。 质合金 刀具 的使用 ， 在许 多加工 中广泛使用该类刀具 ， 只是 ， 这种 高 １ 发展 智能 刀具 的必 要 性 端刀具 的生产 主动权却不在我 国， 而是在 国外市场 。其 主要 因素就 传统加 工企业 中的刀具虽 然很重要 ，但 生产地 位并未受 到重 是 中 国的 刀 具 企 业 发 展 过 于 盲 从 ， 以低 质 量 刀 具 生 产 为 主 ， 大 量 的 视 。在传统观念 中， 刀具是低值易耗 品， 技术含量低 ， 所 以在加 工中 低 质产品替代 了高端刀具市场 ，使 得我 国的高端刀具 生产举步 维 并不 曾充分重视 。自数控机床诞生后 ， 逐渐有了数 控刀具 ， 使得切削 艰 。硬质合金刀具在我 国市场所 占比例不 到四分 之一 ， 典 型的产 量 刀具的生产效率更高 ， 切削精度更高 ， 也更加安全可靠。 数控刀具的 跟 不上需求 。在盲 目的市场态势下 ， 硬质刀具在 国内的市场更加 紧 诞生 ， 使得 刀具逐渐摆脱 了传统地位 ， 促进刀具发展迈向高科技 。 从 缺 ， 国外企业 就垄 断了这一刀具 的市场 。 刀具的材料和技术来 看 ， 均采用 了先进 的材料 ， 并结合计算机技术 、 刀具产 品的附加值有待进一步提高。附加值低下主要体 现在刀 微 电子 技 术 等 一 系 列 先进 的技 术 ， 为 刀 具 增 添 更 多智 能特 征 。 以 可 具 生产中尽管使用 了大量的硬质合金 ， 但成 品的价值 很低 ， 与 日本 转位刀具 为代表 的复合 型刀具 ， 除了融合高科技技 术 ， 结构也有所 同质刀具无法相提并论 ， 日本的价值 是中 国成 品刀具 的三倍 。这说 创新 ， 促使该类 型刀具 的性能和工作效 率有所提高 。 不过 ， 关于智能 明国内的硬质合金高效刀具质量有待提高 ，整体 生产水平很低 ， 与 刀具 的使用 却并没有完全 普及 ， 以美 国为例 ， 刀具正确使 用者 只有 发 达国家有很大差距 。因此 ， 附加值 低下一方面体现在无法 满足市 二分之一 ， 刀具切 削时 间无法得 以充分发挥 ， 仅有不 到百分之 四十 场需 求 ， 另一 方面则体现在 整体生产水平不 足 ， 则需要依 靠不断 进 的刀具可以能够充分体现 出刀具 的价值 。 通过这些数据可以反映出 口高质量刀具 。发 达国家的在 中高端 刀具市场 上一度 占据垄断 地 我 国机械制造业 的现状 ， 由此更加催生智能 刀具 的升级 。 位， 国产刀具 则无法与之相抗衡 。 ２ 国外 智 能 刀 具 的 发 展 不 过 ，国 内 的 刀 具技 术 在 不 断 探 索 的过 程 中 也 有 一 定 的 进 步 ， 第一个智能 刀具诞生于德 国 ， 严格 意义来讲 ， 这种 刀具还不算 比如转位等一些随机应用 。在刀具 的创新上 ， 针对可调式刀具进 行 是智能刀具 ， 其本质是“ 受控 型” 。２ ０世 纪 末 可 谓 刀 具 迅 速 成 长 的 阶 了一 定 的改 进 。 在 刀 具 的在 线 检 测 上 ， 目前 的研 究 成 果 比较 客 观 ， 比 段， 自这一刀具出现后 ， ２ ０ 世纪 ９ ０年代 ， 以该技 术为基础发展 的智 如 状 态 检 测 核 加 工 过 程 的 适 应 性 控 制 。关 于 刀具 的智 能设 计 ， 有研 能型刀具 问世 。２ ０世纪 ９ ０年代末 ， 第三代智能 刀具主要 以微 电子 究 主要从功率信号 的处理入手 ， 在保证信号 准确 的同时 ， 实现 了信 技术为主 ， 结合 了传感器 ， 除了具备一般 刀具 的功能之外 ， 还有 了微 号 的实 时处理 。关于智能刀具 的研究 ， 国 内的研究人员侧重 于如何 型 计算 和数 据传输等装置 ，该 刀具的 的装置 主要 以集成 的方式体 实现复合型刀具 ， 促使功能更强大 ， 效率更高 。 现， 使用操作 十分灵活 ， 可以进行形式 多样变换 。 比如 ， 一种可 以外 ４ 智 能 刀具 发 展 展 望 延 的铰 刀专 门用做加工 阀座进 行加工 ， 其精度极高 ， 通过 机床控制 智能刀具 的发展是 随着机械加工业不断发展 起来 的 ， 其包含 着 器 即可 实 现 操作 。 大 量的科学技 术和理论 ， 涉及多种 学科交叉 ， 因此 ， 要 反复实验 ， 才 在德 国 ， 还有一种智 能刀具 ， 主要是对发 动机气缸体 的缸孔产 能做 到理论联系实 际 ， 制作 出新型的智能刀 具 ， 工业发达 的 国家倾 生 作 用 。该 智 能 刀具 的刀 片是 六 边 形 ， 其 排 列 按 照 一 定 方 向交 错 进 注 了大量 的时间和精力用来研究智能刀具 ， 有一种刀具可 以在 自动 行， 切 削速度极快 。 该智能刀具的刀片按 照组别 的不 同 ， 工序也 有所 测量和 自我调节 的基础上 ， 通过传感 器和执行元件体现刀具 的智 能 区别 ， 不 同组别分别负担着精加工和半精加工 的任务 。其 主要靠冷 化特点 。同时 ， 智 能化 刀具 的未来发展方 向也将以这种方式延续 。 却液压力 和离心力 的作用 ， 刀片会 由系统进行调节 ， 再测 定加工后 参 考 文 献 的孔径 ， 再根据测量结果进行相应 的智 能调整 。 比如 ， 日本的灵 巧刀 ［ １ ］ 崔云先， 刘义， 张博文， 祁 洋． 智能切 削刀具 发展 现状 综述 ｌ Ｊ １ ． 大连 交 具通过在线 调节 刀具尺寸 即可 。 通 大 学 学报 ， ２ ０ １ ６ ， ５ ： ６ ６ ． 美国 Ｒ Ｉ Ｍ Ｉ Ｃ Ｒ Ｏ Ｎ精镗刀具 系统 可以精确提供 自动刀具补偿 。 在 ［ ２ 】 李 小俚 ， 田淑艳 ， 关新 平． 刀具状 态智能监控 技 术『 Ｊ １ ． 高技 术 通讯 ， 纳米级 别的模式下 ，该刀具系统通过 中心的棘轮 控制 刀头位置 ， 并 １ ９ ９８ ， １ ： ６ ０－６ ４＋２ ９． 在固定 的扭矩范 围内进行设置 。 调整可通过在线的形式 ， 不必拆卸。 ［ ３ 】 郑成． 刀 具 与 切 削 加 工技 术 的发 展 现 状 与 趋 势 『 Ｊ １ ． 民 营科 技 ， ２ ０ ０ ８ ， ５ ： 改进后 的 Ｒ Ｉ ＭＩ Ｃ Ｒ Ｏ Ｎ还可 以通过加 工 中心 实现刀 具 自动 调整 ， 目 ２２． 前， 该刀具 主要在 Ｖ ６发动机缸体上使用 。 Ｉ ４ 】 武文革， 刘战强． 智能型刀具的发展 现状『 Ｊ Ｉ ． 现代 制造工程， ２ ０ ０ ６ ， １ １ ： １ ３ ７－１ ３ ９． ３ 国 内智 能 刀 具 的发 展 在 中 国， 许多刀具企业通 过不断 的学 习和积 累 ， 已经 有许多产 ［ ５ ］ 王秀艳． 谈 刀 具 与切 削加 工技 术 的发 展 科技 创 新 与 应 用 ， ２ ０ １ ２ ， １ ： 品问世 ， 在市场上 占有一席之地。 但是， 由于这些企业 在不 断发展过 ６２． 程 中还存在一定 的问题 ， 所 以十分影 响企业 的发展 。 与 国外相 比， 国 内智能 刀具 的发展还处于探索 阶段 ， 主要是缺乏智能都系统 的可调 节 机 构 研 究 。在 智 能 刀 具 的研 究 方 面 ， 如 何 自动 设 置 尺 寸 尚需 进 一 步探讨 。 中国一直 十分重视工业发展 ， 在机械加工 中， 切削占据 三大
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科 技 论 坛
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智能 刀具 的发展 现状
王英杰 刘广 超 许 世 龙
（ 中信戴卡股份有限公 司 质量保证部 ， 河北 秦皇岛 ０ ６ ６ ０ ０ ０ ）
摘 要： 从 传统刀具到 智能刀具的发展速度极 快 ， 融 合 了 高科 技 的 智 能 刀 具 提 高 了机 械 加 工 效 率 ， 节约生产成 本 ， 也提 高 了产 品 质 量 首 先探 讨 了发 展 智 能 刀具 的， ｚ － － ￣性 ， 接 着介 绍 了 国外 智 能 刀 具 的发 展 ， 然 后 介 绍 了 国 内智 能 刀 具 的发 展 ， 最 后展 望 了智 能 刀具 发 展 前 景 关键 词 ： 智能刀具 ； 发展 ； 机 械 加 工