數(shù)控雕刻刀具全球發(fā)展趨勢

刀具制造商在全球原材料的上漲及經(jīng)濟全球化競爭對手數(shù)目不斷增加的大環(huán)境下，以高品質(zhì)產(chǎn)品加優(yōu)良的服務(wù)對客戶創(chuàng)造價伙是競爭的關(guān)鍵．刀具制造商積極的為自身發(fā)展以及為整個行業(yè)的進步尋求未來出路。
不同區(qū)域的發(fā)展現(xiàn)狀
從歐洲GDP增長率和工業(yè)產(chǎn)值，以及加工設(shè)備進出口及消費帶等多頂指標來看，斯洛伐克、捷克和波蘭排名前三甲。而在全球范圍內(nèi)機床產(chǎn)位排名前三位的為日本，德國與中國，按機床消費排書前三位的則為中國、日本與美國，限制機床生產(chǎn)大國德國的產(chǎn)業(yè)擴大的主要因素來自原材料成本的上升、人力資源缺乏與技術(shù)能力進步減緩而異致的定單減少，其中原材料問題是最主要的影響因素。制造刀具的主要原材料硬質(zhì)合金和高速鋼的中重要的輔助原材料APT(Ammonium Paratungstate)是此次會議中的一個熱點問題。
Ammonium Paratungstate(APT)，化學(xué)分子式為(NH4)[H2W12O42]4H2O是生產(chǎn)鎢制品的主要中間原料和市場交易形式。
如圖所示為世界上主要刀具材料分布圖，其中高速鋼占到35%，硬質(zhì)合金占15%。
目前鎢的主要產(chǎn)區(qū)在阿爾卑斯山、喜瑪拉雅山脈以及太平洋周遍地區(qū)。中國擁有60%的鎢的礦藏，國際市場上由于原材料緊缺，APT的價格在最近的幾年中從每噸50美元漲到每噸250美元左右。而成本的增加終將轉(zhuǎn)嫁到刀具終端用戶身上，目前世界上相關(guān)的研究機構(gòu)針對此類情況，正在進行積極研究，主要的研究方案是盡最大可能減少刀具中鎢的用量，主要方法為只在刀具的關(guān)鍵部分使用鎢或設(shè)計特殊的刀具幾何形狀。(數(shù)據(jù)來源OECD，ifo-Institut，VDW，VDMA，National association，Gardner Publications，此數(shù)據(jù)不包含零部件)。
從美國刀具協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，美國2006年的工業(yè)產(chǎn)值增長為4 %，預(yù)計2007年為3.2%。2006年底機床產(chǎn)值增長為5.2%，預(yù)計在2007年，增長為4.5%；機床消費量增長2006年為29.9%，預(yù)計2007將為18%，金屬加工業(yè)的增長率將持續(xù)緩步正增長，2008年有望進一步增長。從行業(yè)角度看，轎車和輕型卡車增長緩慢，2006年底為負增長－4.2%，預(yù)計在2007年可達到0.5%的微弱增長；重型卡車、建筑機械、農(nóng)用機械及設(shè)備于2006年的較大負增長頂計2007年增長速度將放緩．而2008年又將攀升；增長最為迅速的航空產(chǎn)品在2006年底增長為22% ，預(yù)計2007年10%，2008年則為23%。從雕刻刀片行業(yè)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，在未來硬質(zhì)合金所占比率將逐步增大．而高速鋼產(chǎn)品的比率將逐步減少，日本刀具協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示中國已經(jīng)成為世界上最大的機床消費國，緊接著為日本，美國，意大利等。亞洲經(jīng)濟助長迅速，報據(jù)亞洲開發(fā)銀行的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，中國2007年的GDP增長約為10%，印度約為8%。良好的經(jīng)濟環(huán)境下，日本金屬加工業(yè)近年也持續(xù)高增長，從刀具生產(chǎn)值來看，硬質(zhì)合金刀具的產(chǎn)量近年持續(xù)增長，而高速鋼刀具開始呈現(xiàn)下降趨勢，硬質(zhì)合金的進出口量均顯著增長，主要的出口對象為亞洲，其次為歐洲．然后為北美及其他地區(qū)。
全球機床銷售的主要客戶群依次為通用機械和汽車行業(yè)，各自約占35%，其次為航空、醫(yī)療和模具業(yè)分布于從10%到5%之間。從2006年不同組織的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以著出．在全球轎車行業(yè)增長中亞洲貢獻最大，其中中國以絕對領(lǐng)先的40%的增長另人矚目，而同全球平均場長率為5%不到。
納米技術(shù)前景廣闊
西班牙科學(xué)研究機構(gòu)Inasmet Technalia的歐洲項目經(jīng)理Jose Luis Viviente博士，負責(zé)納米技術(shù)項目第二階段，該項目側(cè)重發(fā)展納米技術(shù)在健康、航空、太空、汽車及能源等領(lǐng)城的應(yīng)用。他以納米技術(shù)是刀具的挑戰(zhàn)為題介紹了納米技術(shù)的重要性，以及在刀具領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，納米材料、納米結(jié)鉤涂層，鍍膜涂層技術(shù)等。納米源自希臘 語的“矮子”，其范圍界定在0.1到100nm范圍內(nèi)，1nm＝10-9m ，納米技術(shù)指得是設(shè)計，生產(chǎn)能夠?qū)⑽镔|(zhì)結(jié)構(gòu)的外型及尺寸控制在納米級的裝置和系統(tǒng)。納米之所以索要主要有兩點原因，其高面/體積比，使其具備了獨特的表面特性優(yōu)勢，量子效應(yīng)。目前面對的挑故及需要改進的地方主要有機械和結(jié)構(gòu)特性，硬度、強度、耐磨性；熱和化學(xué)特性，耐熱性、絕緣性、催化性；生物特性，適應(yīng)性、殺蟲特性；電子和光學(xué)特性，新反射特性，透明性等等。樂觀的估計在未來7～8年間納米技術(shù)所創(chuàng)造的價值將達到30億美元，即使是悲觀的估計可將達到10 億美元。納米技術(shù)的主要行業(yè)分布如圖所示。
高速加工已經(jīng)被普遍認為勢提高產(chǎn)量降低制造成本的加工技術(shù)。干式加工或微量潤滑概念是如今加工業(yè)為減少環(huán)保及生產(chǎn)成本的主要目標。對刀具制造商和涂層供應(yīng)商而言最重要的是生產(chǎn)率。在切削性能(速度，單位時間的切削量)上提高20%將減少制造成本15%。越來越嚴苛的加工要求需要刀具材料和涂層的進一步發(fā)展，改善加工條件及改進刀具設(shè)計。在加工過程中在刀刃處會出現(xiàn)溫度的驟然變化，機械力和激烈的化學(xué)反應(yīng)．需要使用保護涂層以減少機械和熱負載。近年來(Ti，Al)涂層的硬質(zhì)合金刀具在高性能刀具市場上已經(jīng)占據(jù)主導(dǎo)地位。在某些特殊應(yīng)用場合的高需求促進了特殊涂層或精確涂層的發(fā)展。
納米材料和納米結(jié)構(gòu)材料主要形式有原子簇，納米粒子，納米層，納米纖維；多層式(層的厚度在納術(shù)級范圍內(nèi))；納米結(jié)構(gòu)的涂層或納米涂層；納米結(jié)構(gòu)的粒狀材料。納米級的涂層：涂層至少有一個尺寸小于100nm，例如晶?；颡毩⒌膶印＜{米品粒涂層比傳統(tǒng)的粗粒具有更低的磨損率，更高的硬度和強度，微小的顆粒尺寸改變了涂層的破裂形式和材料去除機制．但關(guān)健的問題在于在熱應(yīng)力下保持顆粒的尺寸。納米混合涂層包含至少兩個相位．晶相和非晶相或兩個結(jié)晶狀態(tài)。尺寸，體積和納米晶粒的分布以及非晶相的厚度需要優(yōu)化以找到在超硬度和強度間的平衡點，其需要考慮的是熱穩(wěn)定性，在涂層過程中及后來的階段中顯示出的非混合性、分解拐點和偏析現(xiàn)象。納米多層結(jié)構(gòu)由不同材料的納米層交替組成．其有各項異性的特性，加強了單層鍍層的性能通過不同的交替層相互輔助改善涂層特性。薄膜沉積技術(shù)主要分為物理汽化沉積和化學(xué)汽化沉積，分別其有不同的優(yōu)勢及工藝特點。物理涂層具有高度一致的厚度，提供理想的化學(xué)計量控制，相對低的沉積溫度，允許整個表面同時進行涂層，但需要注意沉積率，控制內(nèi)應(yīng)力以限制涂層厚度，以及與基層的黏著力?；瘜W(xué)汽化沉積則具有一致的厚度，高沉積率．對復(fù)雜幾何外型具有一致的沉積性，但其具有高的溫度，內(nèi)應(yīng)力的問題。
世界上多個學(xué)術(shù)研究機構(gòu)或私人研究組織部在積極進行著納米技術(shù)的研究，如由德國骯空中心組織的為期4年的INNOVATIAL項目研究方面包括納米結(jié)構(gòu)高性能涂層的合成，以提供1000℃的環(huán)保溫度，新的涂層結(jié)構(gòu)如納米多層．合成涂層和金屬間相涂層(由高能量脈沖磁場噴涂)；進一步理解沉積參數(shù)和納米結(jié)構(gòu)，相關(guān)機械性能相關(guān)性，如微量元素，內(nèi)應(yīng)力形式．擴散，超硬特性的起源，強度及變形的機制，氧化機制等。主要的兩個應(yīng)用領(lǐng)域為y-TiAl基體應(yīng)用于航空，能源和汽車行業(yè)以及鋼，硬質(zhì)合金、鑄鐵基體在更為廣泛的應(yīng)用范圍，如刀具制造、液壓、能源及其他。
而對市場成本是最主要的挑戰(zhàn)，必須實現(xiàn)真正的增值或新的功能，需要強調(diào)的是市場需求而不是技術(shù)的需求，而供應(yīng)商與用戶的合作關(guān)鍵是成本和性能。