可持續(xù)發(fā)展熱潮
近年來,“可持續(xù)發(fā)展”一詞越來越流行。我們經(jīng)常能夠在新聞頭條、媒體、科學研究和實踐研討會等各種地方看到它。那么可持續(xù)發(fā)展僅僅是一個流行語還是當下的熱點問題?
可持續(xù)發(fā)展的熱潮,源于全球?qū)τ谥饕扇祟惢顒右鸬年P鍵環(huán)境問題及氣候變化的關注與日俱增。反映了我們秉持著為地球和子孫后代的美好未來負責的理念。
因此,從日常生活到商業(yè)到交通、從城市規(guī)劃到生產(chǎn)加工等各個領域無不體現(xiàn)著可持續(xù)發(fā)展的理念。毋庸置疑,生產(chǎn)加工應該是可持續(xù)的。如今,這個觀點也得到了廣泛的認可。由于加工過程會使用自然資源,消耗能源,產(chǎn)生廢物,污染環(huán)境,所以我們只有采用可持續(xù)的生產(chǎn)技術才能減輕對環(huán)境的負面影響。
金屬加工目前仍是加工機械零件的主要方式。因此,如何使金屬加工可持續(xù)發(fā)展的這一問題至關重要。切削刀具直接接觸被加工的工件,將其加工成所需的形狀,并把不需要的部分處理成金屬切屑。那么切削刀具能夠成為提高可持續(xù)發(fā)展的關鍵因素嗎?毫無疑問是可以的!
切削刀具如何促進加工的可持續(xù)發(fā)展?
盡管與整個工藝系統(tǒng)中的其他元素(如機床,夾具)相比,刀具的尺寸更小,但它在實現(xiàn)可持續(xù)加工的過程中依舊發(fā)揮著關鍵作用。在加工中材料的去除過程就是一個能源密集型過程。如果切削刀具的設計是高效能的,便可以顯著降低能源消耗。
重要的刀具特性帶來的影響不容小覷。先進的切削刃幾何形狀能夠*大限度地減小切削力,同時減振設計可以減輕刀具因振動產(chǎn)生的切削力顫振。優(yōu)化的涂層工藝可以提高潤滑性,減小摩擦力。高效的冷卻方式可以減少熱量的產(chǎn)生。綜上所述這些刀具特性都能顯著減少金屬加工對環(huán)境的影響。
在許多情況下,切削刀具通常是限制機床性能充分發(fā)揮和生產(chǎn)效率提高的重要環(huán)節(jié)。因此,刀具確保高效率的特性至關重要,其有助于減少切削時間、機床功耗和溫室氣體(GHG)的排放?煽磕陀玫那邢鞯毒,能夠提高刀具壽命,減少刀具或刀片更換的頻率,進而縮短由此導致的機床停機時間,*終提高整體加工效率。
此外,使用能夠?qū)崿F(xiàn)更高表面粗糙度的切削刀具可以減少對于精加工的需求,從而減少加工余量和廢料。這樣一來,便達到了減少加工時間和材料浪費的雙重效果。
因此,“可持續(xù)切削刀具”不僅僅是一個短暫的趨勢,而是一個重要的理念,它正逐漸被大眾接受并成為可持續(xù)制造中不可或缺的一項基本要求。即使分析刀具的重點依然在其性能上,但刀具的可持續(xù)性已成為現(xiàn)代加工中至關重要的因素。了解切削刀具是如何影響可持續(xù)發(fā)展的各個方面,在很大程度上決定了人們對于現(xiàn)代刀具的需求,并指引了刀具行業(yè)的發(fā)展方向。
關于伊斯卡刀具是如何提高加工可持續(xù)性的案例研究
刀具如何提高加工的可持續(xù)性?為深入理解這一問題,我們有必要簡要回顧一下精選的伊斯卡產(chǎn)品。可換頭式刀具這一設計理念顯然有助于切削材料的可持續(xù)利用。
伊斯卡產(chǎn)品線擁有可換硬質(zhì)合金頭的刀具系列,如MULTI-MASTER和SUMOCHAM,通過合理使用硬質(zhì)合金材料,為回答上述問題提供了一個很好的案例。除節(jié)省切削材料這一傳統(tǒng)優(yōu)勢外,伊斯卡研發(fā)的這兩個系列還擁有與可持續(xù)發(fā)展相關的更多優(yōu)勢。如MULTI-MASTER和SUMOCHAM系列都具有高重復定位精度,可以實現(xiàn)在線0調(diào)整時間。也就代表更換已磨損刀頭無需額外的刀具調(diào)整時間,因此大大減少了機床停機時間。
LOGIQ-3-CHAM 繼承和發(fā)展了SUMOCHAM鉆孔系列,在其設計上體現(xiàn)了可換頭鉆孔刀具發(fā)展的方向。LOGIQ-3-CHAM與其他鉆孔系列的一個明顯不同之處是它擁有三個切削刃,而非傳統(tǒng)的兩個刃。這一變化使刀具的進給量及效率提高了50%。除了提高生產(chǎn)效率外,這種新設計還減少了能源消耗和溫室氣體排放,從而帶來了可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)勢。例如在低合金鋼的零件上加工直徑為?16mm、深度為80mm的孔。伊斯卡LOGIQ-3-CHAM鉆頭的刀具壽命為500個孔,與競爭對手的可換雙刃頭鉆頭相比,加工節(jié)拍縮短了26%,能耗降低了19%。因此,二氧化碳排放量也減少了19%。
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刀具的抗振設計對于降低能耗、延長刀具壽命、提高表面粗糙度等方面起著至關重要的作用。伊斯卡基于多種理論原理提出了自己的阻尼減振解決方案。其中包括特殊設計的阻尼減振機構,如減振鏜桿 。同時特殊的抗振切削刃型,也能起到減振抗振的作用。例如,多刃整體硬質(zhì)合金立銑刀和可換刀頭,其切削刃可以采用變螺旋角和不等齒距的形式;可轉(zhuǎn)位刀片可以采用鋸齒形切削刃,以實現(xiàn)有效的斷屑 ,也能起到減振作用。此外,這些刀具或刀片具有更好的斷屑效果,也可以提高加工性能。定位槽減徑桿的巧妙設計使其能夠安裝更小尺寸的刀頭,這就擴展了現(xiàn)有刀體的使用范圍,而無需購買新的刀體。這不僅減少了原材料的浪費,還有助于減少溫室氣體的排放。
增材制造(AM)為刀具設計增添了可持續(xù)發(fā)展的新特點。首先,增材制造技術能夠生產(chǎn)出與其*終形狀輪廓非常貼合的刀體,從而*大限度地減少對精加工的需求,并顯著降低了刀具材料的消耗。此外,增材制造技術可以更容易地以*佳方式生成內(nèi)冷通道,從而改善冷卻液通過刀體到達切削區(qū)域的輸送。
本文中的示例說明了節(jié)能高效、耐用的切削刀具是如何對可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生技術性重大影響的。這樣的刀具不僅有助于減少能源消耗和浪費,而且能夠節(jié)約成本,便于環(huán)境管理。
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