不断创新的刀具技术新标准0分切刀片
文章来源：华奎机械网 | 2022-09-07
不断创新的刀具技术新标准
不断创新的刀具技术新标准 2011： 刀具技术正在迅猛发展，以满足不断变化的需求和应对来自工件材质的更严峻挑战。今天的加工车间需要以不同的视角来重新审视刀具。
在满足各种需求的情况下，采用先进的刀具可提高车间的加工能力，如图1所示的这种刀具，是来自Diamond Innovations公司的硬质材料车削用刀具。刀具技术发展迅猛，因此正确地选刀可以使工艺发生本质上的转变。在金属加工行业，除了采用先进的技术之外，没有其他任何选择。今后对机加工的需求将十分庞大，只有采用先进的技术才能满足这种庞大的需求。
图1先进的切削刀具可以提高加工车间的工作效率图中为Diamond Innovations公司的硬质材料车削刀具
Sandvik Coromant公司的航天开发部项目经理Chris Mills先生以航天工业为例指出：在今后20上、以及应该从一开始就考虑刀具的问题。
提高机床的工作效率
不要只选择使用寿命较长或速度较高的刀具。创新的刀具也可以改变工艺，并可扩大机床的加工范围。
CoroTurn HP刀具将焦点集中在高压冷却液的流向上，其冷却液的喷射点集中在刀刃的上方。实践证明，采用这种方式喷射冷却液可使刀具的使用寿命提高50%，速度提高20%。
为什么机加工车间在正常使用的情况下会选择更换刀具呢?最通常的理由是他们希望延长刀具的使用寿命。如果新的刀具在现有的工艺过程中能工作更长的时间，那么它就有可能为加工车间节约更多的资金，包括替代刀具费用和多次换刀所需的劳务费用。
为了提高机床的加工速度，很多具有创新意识的机加工车间会尝试使用新型的刀具。如果新刀具在高速加工过程中起到了很好的作用，并大幅度提高了金属去除率，那么该刀具可为加工车间节约更多的资金。也就是说，该刀具可以更有效地提高加工车间的生产率，允许它每一班能够加工更多的零件。
在工艺方面的这两大改进——使用寿命和加工速度的提高，表明其投资可获得回报，这一点也使很多加工车间更有理由采用高性能的刀具。
然而，通过刀具来寻求提高工艺水平的脚步不应该在这里停止，它还具有很大的潜力节约更多的资金。因此，加工车间应千方百计地寻求各种方法，提高它们的加工能力，因为先进的刀具不但能够延伸加工工艺，而且还可以促使工艺进一步完善。
Precision Dormer公司的产品经理Andrew Hunter先生针对刀具的转换问题列举了一个例子，这个例子看起来似乎非常简单，但他特别提到了精密钻削加工技术的现状。
Andrew Hunter先生说，当今许多孔加工应用领域中，再也不需要铰孔这道工序。钻削加工可以比过去任何时候都能够达到更高的质量标准，让车间具有更大的潜力，而要达到这一目的，只需通过钻削加工这一道工序就可以达到必要的孔加工精度和质量要求。在许多加工车间内，虽然人们对采用中心钻、钻头和铰刀的孔加工工艺可能非常熟悉，却很难忽略这一工艺程序所需的费用。
Precision Dormer公司经常为加工车间提供咨询服务，并说明在什么地方可不必使用铰刀加工。如果钻头切削参数的变化大体上相当于车间目前已经在使用的参数，那么就可以加工出符合质量的孔。如果不是这样，那么Precision Dormer公司可以帮助车间很快地寻找和评价另一种加工性能更好的钻头。即使新刀具的价格稍微高一点，其增加的费用与其节约的费用相比也可以说是微不足道的，因为在加工工艺中再也不需要使用不必要的刀具，从而也省去和解决了在加工周期中所不需要的刀具更换问题。
Sandvik Coromant公司的业务拓展经理Bill Tisdall先生一直从事新设计刀具的测试和优化工作。他认为其实有很多方法都可以通过刀具的发展来提高生产率。他迫切要求加工车间思考如何正确使用刀具，以发挥其潜在优势。
1.利用机床的特点
您的刀具是否能发挥全部潜能以使机床每天都提高加工水平?一般在机床的加工中，最流行的是使用高压冷却液。现在，还很少有加工车间会让他们的刀具全面利用70bar(1bar=0.1MPa)压力的冷却液来供机床使用。
Sandvik Coromant公司的CoroTurn HP刀具可通过这个压力提高功效，将高压冷却液精确地集中喷射到刀具正上方的刀刃上，CoroTurn HP刀柄可使高压冷却流转变成一个楔形，使切屑向上翘曲而被切削液冲走。在难加工材料——Inconel 718材料的加工中，使用此方法，可以将刀具的使用寿命提高50%，或使速度增加20%。
2.减少安装时间
由Sandvik Coromant公司提供的Coromant Capto系统是车削加工中快速换刀系统的工业标准。它可允许快速换刀或使新工件加工用的刀具快速进行锁紧定位，无需调节刀具的位置或重新设置刀具的偏置度。同样的Coromant Capto概念也已应用于旋转式刀具中，由此新铣刀或钻头的使用或更换也变得极为方便，锁紧定位快速，不会延长任何更换时间。
图2在瑞士式车床上采用Sandvik Coromant公司的QS系统以后，可迅速并自动地锁紧定位。有一家使用瑞士式车床的公司，在采用该系统以后，每。而表则将各项费用所占的百分比转换成了美元和美分。由于机加工和劳动力费用所占的比例是如此之大，因此采用更快速的切削加工，可以为节约大量的资金提供非常好的机会，即使在刀具成本费用提高的情况下也是如此
Diamond Innovations公司的产品加工部经理Jim Graham先生说，这是一种必然的发展趋势。PCD和CBN材料的发展使这些材料的应用方式不断增加，使刀具的品种更加丰富多彩、成本效益不断提高。同时，这些刀具的加工速度和使用寿命也在继续提高，使其加工工艺达到了碳化物硬质合金刀具从未达到过的性能水平。
事实上，金刚石及其相关的刀具满足了之前提到的“提高机床的工作效率”和“满足应用专业技术的需求”。由于刀具的使用寿命延长、切削参数提高，从而提升了刀具的加工能力，减少了刀具更换的频率，使机床能够以更高的速度加工生产零件。同时，在刀具中融入了更多的专业技术解决方案，进一步满足了各应用领域的需求。以下列举一些具体应用实例：
1.高性能零件的加工
在汽车零部件生产中，汽车发动机向更高性能发展的同时，也促进了材料向更加难以加工的方向发展。例如，进气阀和排气阀的气门座圈越来越多地采用特殊的合金制成。其他的发动机零件也开始采用高密度石墨铸铁(CGI)。对日益增加的普通铸铁零件的需求也产生了很大的影响，因为新的铸铁要比经过时效处理后的铸铁更难以加工。实践证明，在汽车制造领域所面临的这类挑战，采用CBN刀具是最好的解决办法。
然而，在航空航天业的生产中，采用复杂的刀具也许是提高生产率的一个极好机会。新型的飞机设计将对钛合金、包括钛合金复合材料加工的零件提出更高的需求。由于其需求量是如此之大，以至于加工车间无法采用现有的加工工艺来满足这一需求。为了提高生产能力，许多加工车间将不得不提高他们的生产速度来加速零件的加工。如果应用得当，金刚石刀具和金刚石涂层可以使这些车间以更高的速度加工钛合金零件。
2.复合材料的钻削加工
金刚石刀具在航空航天领域的另一个应用也许超越了理论上的“金属加工”，因为它涉及到复合材料，而且用这类材料制造的零件已开始越来越多地代替某些金属零件。从事钻削加工专业的Precision Dormer公司发现复合材料的加工也是一个十分关键的领域，采用金刚石刀具以及其他高性能刀具可以大大提高生产效率。
Gary Kirchoff先生是该公司的产品经理，负责复合材料相关的刀具生产。他谨慎地解释说，并不是每一种钻削工艺都具有让金刚石刀具良好工作所必需的刚性、稳定性和较低的径向跳动误差。该公司继续不断地开发适合于各种复合材料加工设备的钻头设计，其设备范围包括从手工进给的钻削加工单元到最复杂的数控机床。
然而，当金刚石涂层刀具或PCD刀具应用于复合材料的钻削加工时，其成本和生产率方面的提高也是很惊人的。因为碳化物硬质合金刀具在加工研磨性很强的复合材料时，其磨损速度很快，而金刚石刀具的使用寿命则要比前者高好几倍。它的加工速度是如此之高，因此对需要加工很多孔径的工件来说，加工每一个零件，即可节约很多时间。事实上，同样的金刚石刀具可以继续钻削加工某些金属材料，可让金刚石刀具有效地加工复合材料/铝合金组件或复合材料/钛合金叠层材料。
然而，并不是每一种金属或每一种材料都适合制作PCD、CBN或金刚石涂层刀具。除了加工航空航天业应用的复合材料之外，其他合适的材料还包括钛金属、铝金属和硬质钢材。当然，所使用的机床也必须非常合适，因为这类刀具需要较高的速度。速度较低的机床可能无法发挥这类刀具应有的潜能。同时，对机床的刚性也有一定的要求，尽管其刚性要求并不是像许多人想象的那么高。近几年来，这些刀具材料的韧性已有相当大的改进。
另外，金刚石刀具及其相关的刀具产品特别适合于长时间的切削加工和大批量的生产。其原因非常简单，因为刀具的寿命大大提高。该刀具的使用寿命可以达到如此之长，因此加工车间可以尽情地发挥刀具的有效寿命进行切削加工。
图7利用模块化刀具，加工车间就无需在加工中心的刀库中设置过多位置
那么使用者如何知道自己的加工车间是否已经获利?Graham先生说，航空航天领域钛金属的一个加工实例可以给我们一点启示。简单地说，可以与车间所面临的需求进行比较，看一看车间的生产能力局限于哪些地方。在加工零件过程中，你所采用的工艺必须能适应更多的订货要求或达到更高的产量，通过提高速度，采用CBN和PCD刀具就可以让你实现这些生产率目标，而不必购置新的机床。(end)