切削刀具行业的未来
在ANCA庆祝刀具制造技术发展50周年的重要时刻，ANCA CNC机床公司（位于澳大利亚北贝斯沃特）的总经理Edmund Boland，以其前瞻性的视野，为我们揭示了未来5到10年切削刀具行业的蓝图。
只有一个人和一条狗？
未来的工厂只有一个人和一条狗——人的职责仅限于喂狗，而狗的职责是让人远离机器--这个古老的故事在刀具磨削领域将接近现实。
Boland先生说，未来的刀具制造工厂将实现全面的数字化连接，从原材料的入库、堆放，到激光蚀刻、坯料准备，再到刀具和铣刀的磨削、刃口钝化、涂层，直至成品装运，每一个环节都将被精准地串联在一起。这种全面的数字化将带来前所未有的效率提升，当工单从外径预加工直到到五轴磨床时，机器将自动调用正确的程序来完成刀具磨削，所有信息都与公司的ERP和MES系统紧密相连，为管理层提供精准的数据分析，帮助做出明智的决策并不断优化生产流程。
外圆磨削或刃口处理精加工等单个流程一旦设置完成，通常就会实现高度自动化，这已经是不争的事实。因此，在Boland先生看来，各家公司的不同之处在于这些流程的自动化程度以及工位间材料传输的自动化程度。
对于中小型车间来说可能会有一个人，负责将托盘从外圆机移动到五轴机床，并对托盘进行扫描。但在数字化方面，五轴机床会收到一个文件，上面写着它正在获取这些坯料，而这一切都与ERP联系在一起。同样的情况也会发生在外包涂层上。通过数字方式，他们将信息发送给喷涂机，但有人在手动将工具从五轴机转移到运输部门。而在大型车间，物流小车会进行物料搬运"。这就是ANCA 集成制造系统 (AIMS)。
改进设置和质量
Boland先生说，随着车间自动化程度的提升，产出质量愈发稳定，工人们得以更专注于解决具体问题，并在人工智能的助力下对整个流程进行优化。总会有一些工具超出公差范围。这时就需要有人问“为什么会出现这种情况？ 我们需要调整什么？某个生产步骤有问题吗？程序出错了吗？”
竞争力强的公司将依靠一小批高技能的问题解决者。这些人将依托ANCA学院提供的高级培训来持续进步。
Boland先生还认为，技术熟练的机器安装人员仍将继续发挥作用，不过这方面也将发生变化。"举例来说，像自动托架这样的技术将配备传感器，并能够进行自动调整。
Boland先生补充说，自动补偿以纠正加工过程中发现的误差已经成为现实，而且这种能力只会不断提高。例如，利用当今的技术，如果机床装载的坯料偏斜，测头就会检测到误差，磨削相应就会自动调整，生产出令人满意的刀具。但是，"你仍然需要手动检查第一件工件，尤其是新型刀具。之后，系统就可以接手了。'第一件工具正确'已经成为我们的口头禅。你应该能够测量第一件工具，如果出错，能够进行补偿"。
内部测量设备的能力不断提高是其中一个原因。Boland先生指出，他们的新一代激光器可以在冷却剂雾气甚至刀具上的一些残留油的情况下进行测量。视觉系统在使用后仍然需要手动放置和移除，但 "这种情况将会改变。与激光相比，摄像系统需要更好的通风条件，但也有解决办法。机器人可以在打磨后立即吹出机床环境中的碎屑。或者你也可以使用机器人将摄像头从外部引入机器"。
与此同时，可进行内部测量和自动补偿的特征列表也将不断增加。如今，"可以测量的特征包括外径、刀具轮廓和槽深。在很短的时间内，我们将能做到更多。例如，螺纹铣床或丝锥内的螺纹。K刃或齿隙，只要能在系统内测量，就能进行补偿"。
Boland 认为我们不会完全放弃ZOLLER Genius 这样的单机测量机，尤其是在测量复杂特征时。但他预计，这类系统与刀具磨床之间的相互作用会有所改进。
他解释说，关键在于为特定几何特征建立标准化的测量协议。"在制定这些测量协议之前，刀具磨床无法对测量偏差进行补偿。目前，ANCA 有一套适用于较简单立铣刀和钻头的标准测量方法。但随着我们在整个客户群中安装 AIMS 系统，我们也在与这些客户合作，扩大我们可以补偿的测量范围。例如，我们正在开发相当复杂的成型刀具和复杂的立铣刀。
亚微米公差
偏差越来越小已经不是秘密。Boland说，实现微米甚至亚微米级的精度将是未来众多应用领域取得突破的关键。由于这些切削工具的优势，对这种精度的需求 "将会增长"。无论是加工工件的表面光洁度、刀具寿命还是其他因素。消除切削工具内部的所有微小误差可以显著提高其性能"。
这也是市场更倾向于使用整体回转类刀具而非可转位刀具的原因。Boland说："客户需要的是整体回转类刀具的刚性，以有利于刀具传动，同时还能获得出色的表面光洁度。”
“要保持更高的精度水平，需要的不仅仅是前面提到的高功能自动化、在线测量和闭环补偿功能。"Boland列举道："还有一些看似简单但同样重要的因素，如空调，冷却过滤系统，选择的砂轮类型……这些都影响着最终的精度。因此，这不仅仅关乎刀具和刀具磨床，而是其周围的整个系统。”
“消除振动绝对至关重要。再也不能直接在机床顶上安装油雾分离装置。机床内的冷却装置将变得非常重要。因为如果它发生振动，就会对精度产生问题。因此，中央冷却系统和中央除雾装置成为必要条件。”
尽管Boland预测对精度更高的刀具的需求将不断增长，但他也认为对低成本工具的需求将持续增长。这一点，再加上满足最严格公差的固有成本和难度，将在一定程度上限制刚才讨论的改进措施的全面采用。
材料趋势
Boland 认为，硬质合金仍然是最主要的切削工具材料，但其统治地位正受到PCD（聚晶金刚石）的强烈挑战。预计未来十年内，PCD 的市场份额可能会达到 30%。陶瓷也越来越受到关注，但仍然只占很小一部分。
同样，对磨削以外的材料去除技术的需求也会增长。Boland说，线切割和旋转电火花加工目前在 PCD 领域占主导地位，但激光烧蚀技术也值得关注。"这绝对是一项新兴技术。拥有早期机床的客户不仅将其用于 PCD，还用于硬质合金。尤其是微型刀具，现在已被视为激光烧蚀的潜力所在，刀具制造商正在取得令人感兴趣的成果。
"就 PCD 而言，激光烧蚀无疑比融蚀加工更具优势。它不需要冷却剂或耗材铜电极"。因此，尽管机器的价格可能仍比竞争技术高出 40-50%，但由于耗材成本较低，随着时间的推移，它们可能会节省成本。激光烧蚀还能制造出侵蚀法无法制造的形状，包括表面特征。相反，对于直径较大的工具来说，激光烧蚀并没有意义。因此，Boland 仍不确定激光烧蚀技术在短期内是否会成为一种主流解决方案。
同样增材制造加工也不可能取代工业中的一些材料去除应用。而且，它对切削工具生产的适用性似乎也很有限。"我不认为它能在十年内变得足够高效。但是，它有可能在生产特殊工具方面占有一席之地，比如不可能有内部冷却剂通道之类的东西。它还可能在制造大型、昂贵的切削工具方面发挥作用。但是，即使它真的被广泛应用，我也不相信它的精度会足以代替精加工。”
其他市场考虑因素
关于生产效率，尽管自动化解决方案可能会让一些人认为精磨技术将逐渐消失，但Boland指出，修磨仍将是一项可行的业务。这是因为修磨不仅能提高生产效率，还符合可持续发展的理念。
前瞻性工具生产商正在实现更高的生产效率，这使得市场对快速周转时间的需求日益增加。这种趋势不仅适用于大批量生产，就连小批量的特殊工具也不例外。Boland强调，为特定工作轻松生产优化特殊工具的能力对于客户来说至关重要。
虽然电动汽车的发展使汽车行业对切削刀具的需求减少了 50%。这种情况在全球范围内各不相同，美国在电动汽车的应用方面相对滞后，这为切削工具制造商提供了一定的缓冲时间。"电动汽车领域以外的应用也在不断增长，这可能会起到补偿作用，" Boland说，但不可否认的是，电动汽车的总体影响将是巨大的。
在技术发展的道路上，未来充满不确定性。氢气是否会取代电动汽车？超清洁燃料是否会卷土重来，让内燃机重获新生？这些问题仍悬而未决。
服务与支持的变化
Boland预测，人工智能将 "成为未来提高生产率的巨大机制"。通过利用人工智能进行预测性维护，企业可以准确预警部件故障，自动订购替换部件，从而确保生产线的稳定运行。因此，预防性维护变得有针对性和高效，同时确保几乎无缝的正常运行时间。
Boland 指出，随着多机器自动化系统的普及，任何停机时间都变得无法忍受。因此，能够全天候快速响应的服务与支持将成为企业竞争的关键。为了实现这一目标，企业可以利用远程和预测诊断技术来减少现场服务人员的必要性。
无论未来会发生什么，肯定都会很有趣。如果Boland的判断有误，你可以随时依靠你的爱犬。
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