從CIMT2011看金切刀具的發(fā)展（下）

中國機床工具工業(yè)協(xié)會工具分會秘書處

三、高效、高精度、高壽命仍然是刀具研發(fā)追求的主題

效率、精度以及刀具壽命，一直以來都是刀具發(fā)展的追求方向。無論是來自于材質(zhì)上的革新，還是來自于結(jié)構(gòu)上的改進，其根本目的都無法避開這一主要方向。本屆展會上刀具企業(yè)所帶來的新技術(shù)、新產(chǎn)品，也無不體現(xiàn)了這一特點。

1.冷卻液應(yīng)用技術(shù)日趨成熟

從切削環(huán)境上來看，冷卻液應(yīng)用技術(shù)的廣泛與成熟，大大提高了刀具的壽命與切削效率，保證了加工精度。Kennametal公司的BEYOND系列新產(chǎn)品——BEYOND BLAST（見圖14），通過在銑削刀具和刀片的結(jié)合部位開冷卻液槽，使得冷卻液通過刀片直接輸送到與工件的接觸部位，精準(zhǔn)的冷卻方式保證了加工中的潤滑性，具有更好的切屑控制，大大降低了切削溫度。與傳統(tǒng)的冷卻液輸送系統(tǒng)相比，BEYOND BLAST的使用壽命延長可達(dá)300%。

圖14 肯納BEYOND BLAST噴水效果（左）和BEYOND BLAST系列冷卻槽刀片（右）

而在小零件加工方面，切屑纏繞一直是影響加工效率、工件表面質(zhì)量的最大問題。瑞典山特維克可樂滿公司運用冷卻液噴射技術(shù)在小零件加工上獲得新的突破。在其用于縱切機床的QS快換式刀柄（見圖15）系統(tǒng)基礎(chǔ)上，結(jié)合了最新的高精度冷卻孔系統(tǒng)。在小零件加工中，該冷卻系統(tǒng)能夠保證冷卻液的精確傳送，在10bar的壓力下也可以顯著改善斷屑能力，保證加工效率與工件表面質(zhì)量。

圖15 新增精確冷卻空孔的QS快換式縱切刀具

2.大切深、大進給刀具提升加工效率

圖16 HELIDO890 FSN雙面螺旋刃系列銑刀

作為提高加工效率的基本手段，提高金屬去除率對刀具提出了更高的要求。在切削速度不斷提升的今天，開發(fā)大切深、大進給的刀具產(chǎn)品，無疑是最大程度開發(fā)刀具切削效率的不二途徑。ISCAR公司的HELIDO雙面螺旋刃系列銑刀（見圖16）。以HELIDO 890 FSN為例，楔形定位槽設(shè)計使得刀片固定更為可靠，最大切深可達(dá)10mm，大前角設(shè)計結(jié)合該公司的SUMO TEC合金牌號，在保證高加工表面質(zhì)量前提下切入切出更為輕快，效率提高200%以上。

株洲鉆石在大切深、大進給刀具的開發(fā)上也投入了極大的精力。其中一款分屑齒銑刀SPMX150512-PR（見圖17），運用刀片本身的分屑齒設(shè)計，排屑能力可提高2～3倍，高效切削時可以降低和分散切削力、抑制振刀，基本可實現(xiàn)滿刃切削。該公司的重切刀具還有FMD03、FME04、FMP03系列重切銑刀，立裝刀槽結(jié)合雙正前角設(shè)計的LNKT-系列刀片，在大切深重載加工環(huán)境下，能夠有效地降低切削力，極大地保證加工效率。

圖17 株洲鉆石 “黑旋風(fēng)”系列分屑齒銑刀

3.高效鉆削產(chǎn)品

在高效鉆削刀具方面，如WALTER公司在深孔加工領(lǐng)域推出的4刃帶WALTER TIEEX XD整體硬質(zhì)合金涂層鉆頭，4個刃帶確保高鉆孔質(zhì)量，獨特設(shè)計的拋光排屑槽保證了切屑的可靠排出，在鉆孔深達(dá)70×D條件下無需退刀，可加工多種材料。與單刃槍鉆相比，生產(chǎn)效率提高達(dá)10倍。

從國內(nèi)產(chǎn)品的發(fā)展來看，株洲鉆石還推出了1588SL系列深孔鉆（見圖18）。此款深孔鉆采用優(yōu)化的槽型設(shè)計，采用變芯厚結(jié)構(gòu)，獨特的鉆尖設(shè)計使得深孔加工更加平穩(wěn)，雙導(dǎo)向刃帶的設(shè)計使得該款鉆頭獲得了較好的導(dǎo)向性，剛性更為優(yōu)異。

4.產(chǎn)品精度越來越高

圖18 1588SL深孔鉆導(dǎo)向和內(nèi)冷結(jié)構(gòu)

使用高精度的加工工具，不僅是加工質(zhì)量的保證，也是減少工序數(shù)量、增加加工效率、減少刀具成本的重要舉措。SECO公司在孔加工刀具上推出的最新FEEDMAXTMSD265A高精度整體硬質(zhì)合金鉆頭（見圖19），鉆徑制造公差僅為±0.003mm，結(jié)合高精度熱裝刀柄或液壓刀柄，可以一次性鉆出IT7孔，節(jié)省了傳統(tǒng)加工中鉆頭和鉸刀結(jié)合的加工方式，真正做到了在縮短加工節(jié)拍、節(jié)省加工成本的同時保證了加工精度。

圖19 FEEDMAXTMSD265A高精度整體硬質(zhì)合金鉆頭

山特維克可樂滿公司在模具行業(yè)推廣的銑刀系列CoroMill 216F（見圖20），采用硬質(zhì)合金刀桿，在高進給速度時仍然能保持良好的剛性與穩(wěn)定性，可用于模具鋼的高速精加工。配合該公司H類材料加工牌號GC1010，可加工硬度高達(dá)63HRC的工件材料。在汽車模具的長時間加工中，這款銑刀能夠獲得質(zhì)量穩(wěn)定、誤差極小的良好表面。

圖20 CoroMill 216F精銑球頭刀

5.CBN材質(zhì)研發(fā)品種豐富

在硬質(zhì)合金產(chǎn)品新牌號方面，SECO公司黃金甲、WALTER公司銀虎、ISCAR公司束魔技術(shù)、Kennametal公司Beyond，以及株洲鉆石的黑金剛系列產(chǎn)品，均處于市場推廣或成熟應(yīng)用階段。但在超硬材料的研發(fā)，特別是CBN牌號的開發(fā)上，很多公司都投入了較大的精力。作為一種硬度超高、耐用度極高的刀具材料，CBN在H類材料的加工上有著硬質(zhì)合金產(chǎn)品無可比擬的優(yōu)勢，同時在常規(guī)材料的加工中，CBN刀具也以其高速、高壽命、高通用性等特點，受到刀具企業(yè)與用戶越來越多的青睞。

除了前文所提及的SECO公司應(yīng)用于高溫合金的首款晶須增韌型超硬刀具CBN170，還有SUMITOMO（住友）公司推出的一系列CBN新牌號，其中有用于球墨鑄鐵高速加工的涂層CBN材質(zhì)BNC500，鑄鐵/難加工材料高速加工用BN7000，以及淬火鋼加工專用的BN1000和BN2000系列產(chǎn)品。此外，還有山特維克可樂滿公司的CB7035，MITSUBISHI公司推出的BCB8020等。

隨著換刀頻次、被加工材料等對切削刀具提出的更深層次的要求，硬質(zhì)合金材料正出現(xiàn)越來越多的加工盲點，而如聚晶金剛石、立方氮化硼等超硬材料的發(fā)展已經(jīng)走入了一個新的紀(jì)元，必定在不久的將來，成為機械加工行業(yè)極其重要的工具材料。

四、刀具品牌強化機械加工行業(yè)整體解決能力

在日益激烈的競爭環(huán)境下，各刀具企業(yè)在產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)上體現(xiàn)了各自的特點與優(yōu)勢，也在產(chǎn)品的生產(chǎn)水平上日趨接近。從產(chǎn)品而言，隨著近年來日韓刀具的發(fā)展與完善， “十二五”規(guī)劃導(dǎo)向，以及國內(nèi)對高檔數(shù)控切削刀具的日益重視，傳統(tǒng)以歐美企業(yè)為絕對主導(dǎo)地位的刀具產(chǎn)品市場格局正在發(fā)生變化。在更加多元化的市場需求下，特定行業(yè)的整體解決能力最大程度地凸顯了刀具開發(fā)與生產(chǎn)企業(yè)的價值。隨著風(fēng)電、核電、微電子等新興行業(yè)的迅猛發(fā)展，以及汽車、航空、鐵路等行業(yè)加工工藝的鮮明特點，行業(yè)解決方案正向刀具供應(yīng)者提出更加專業(yè)化、個性化的要求。

在航空工業(yè)零件加工中，加工難點不僅僅局限于航空材料的難加工性，而很大一部分來自于零件復(fù)雜的加工工藝與專業(yè)化要求。在航空零件的加工上，ISCAR公司展示了其不可小覷的實力。在一款飛機框架零件的加工中，ISCAR提出的 “交鑰匙工程”方案（見圖21），展示了其在航空零件加工、非標(biāo)刀具設(shè)計與制造方面的不俗實力。

圖21 ISCAR航空零件加工 “交鑰匙工程”

作為刀具行業(yè)巨頭，山特維克可樂滿公司在航空航天零件的加工方面一直落后于肯納甚至ISCAR。為此，山特維克可樂滿公司近年來在航空航天零件的整體加工方案上投入了大量的精力，推出一系列航空盤軸類零件加工方案，使得其在提供航空行業(yè)加工解決方案上大放異彩。

隨著近十年的飛速發(fā)展，特別是在以承擔(dān)國家“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”重大項目的背景下，株洲鉆石在行業(yè)刀具的開發(fā)與應(yīng)用上也邁上了一個新的臺階。在模具制造、汽車零部件制造、重型加工、航空航天等行業(yè)，株洲鉆石通過近年來在研發(fā)力量上的大量投入，開發(fā)了一系列最新產(chǎn)品，改變了以往單一加工的模式，正式邁入了行業(yè)整體解決方案的競爭梯隊。例如在汽車零部件制造行業(yè)，該公司在汽車發(fā)動機、剎車盤、曲軸、輪轂的加工上展現(xiàn)了強勁的實力。該公司開發(fā)的非標(biāo)CRS-SS12-D60-M628-01大尺寸三面刃刀盤，應(yīng)用于汽車曲軸軸頸的加工，解決了曲軸配套加工中的重要環(huán)節(jié)。而1588SL標(biāo)準(zhǔn)系列深孔鉆的出現(xiàn)，也成為株洲鉆石在汽車缸蓋的整體加工放案的亮點（見圖22）。而在模具加工中，相繼推出BMR04精銑球頭刀、PM系列高性能整體銑刀、 “靈狐”系列可換頭刀具，完善了公司從大型汽車模具到精密電子模具的粗精加工的產(chǎn)品系列。

圖22 株洲鉆石應(yīng)用于汽車行業(yè)的系列新品

五、刀具服務(wù)延伸化

與很多行業(yè)的發(fā)展歷程一樣，刀具行業(yè)發(fā)展至今，已經(jīng)從早期單純的刀具制造與銷售角色，轉(zhuǎn)變?yōu)榧毒呱a(chǎn)、研發(fā)、銷售、技術(shù)支持、配套服務(wù)等多種功能于一體的綜合性行業(yè)。切削加工從簡單的刀具生產(chǎn)、銷售，向各個方向延伸，很多公司在切削理論上的研究達(dá)到了全新的層次，一些企業(yè)在電子商務(wù)、物流、技術(shù)支持上體現(xiàn)了更為個性化的優(yōu)勢。

圖23 DMG Virtual Machine模擬加工系統(tǒng)

山特維克可樂滿公司的最新刀具應(yīng)用軟件通過DMG Virtual Machine模擬加工系統(tǒng)（見圖23），以模型的形式展現(xiàn)零件的形狀、機床類型等，然后根據(jù)加工的工藝，為其安排加工節(jié)拍、加工方式演示，可為客戶更為直觀地反饋加工中零件的形狀和加工狀態(tài)。而AutoTAS5.0刀具信息管理系統(tǒng)，是一款為客戶解決一系列生產(chǎn)、刀具管理、采購、編程人員的協(xié)作關(guān)系的軟件，最終的結(jié)構(gòu)形式以報表的形式體現(xiàn)給管理團隊。真實實現(xiàn)企業(yè)刀具的規(guī)范化管理，同時也為生產(chǎn)提供幫助。

在切削應(yīng)用軟件方面，ISCAR公司的伊斯卡刀具顧問（ITA）應(yīng)用軟件（見圖24），考慮了切削條件、機床功率、金屬去除率和切削時間，可以提供三種最佳刀具選擇方案，并且可以針對每種加工查詢顯示多達(dá)25種刀具推薦方案。咨詢結(jié)果包括刀具和刀片的詳細(xì)信息、切削條件、加工功率、金屬去除率和切削時間。

圖24 ISCAR ITA切削刀具顧問應(yīng)用軟件

六、結(jié)束語

從人類的第一件石器的誕生開始，對加工效率、加工質(zhì)量孜孜不倦的追求就成為了萬年歷史長河中永恒的話題。而自20世紀(jì)中葉以來，飛速發(fā)展的能源、信息、材料技術(shù)，推動了社會翻天覆地的變革，更為加工工具和制造技術(shù)帶來了前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。作為世界上最具影響力的國際機床展之一，CIMT2011上展出的系列刀具展品，為我們呈現(xiàn)的不單是一項項技術(shù)或者一件件產(chǎn)品，而更多的是工具從業(yè)者無限的想象力與創(chuàng)造力。正是來自于這種源動力，才讓我們以飽滿的熱情面對日益嚴(yán)苛的加工挑戰(zhàn)，致力于為客戶提供最為完美的解決方案。 （全文完）