用小直徑可轉(zhuǎn)位刀具替換整體硬質(zhì)合金刀具

■ 伊斯卡公司可轉(zhuǎn)位銑刀技術經(jīng)理 Andrei Petrilin

長期以來，整體硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)刀具主控著直徑＜20mm的刀具市場。人們對整體硬質(zhì)合金刀具產(chǎn)生這一由來已久的認知，往往出于為刀具的可靠性做出保險的選擇?？赊D(zhuǎn)位刀具的制造商們甚至沒有能成功地滲入占領這一整體硬質(zhì)合金刀具的堡壘。

下面列舉人們在做出選擇時考慮的兩個重要因素：其一，從獲取高精度加工的角度來看，整體硬質(zhì)合金刀具比可轉(zhuǎn)位刀具更有優(yōu)勢，直徑越小，整體硬質(zhì)合金刀具的優(yōu)勢就越明顯。然而，隨著整體硬質(zhì)合金刀具直徑的減小，刀具精度（如跳動精度）降低，這將對刀具壽命帶來顯著的負面影響。其二，可轉(zhuǎn)位刀具由可轉(zhuǎn)位刀體、可轉(zhuǎn)位刀片以及裝配用機械夾緊部件組成，夾緊螺釘或楔塊之類的夾緊部件用以確保刀片安置于刀體定位槽內(nèi)。意欲縮減刀具直徑，減小裝配組件尺寸很有必要。然而，緊固零部件尺寸的縮小會導致其強度減弱，使得刀具不能承受常規(guī)切削參數(shù)下的切削載荷。這會嚴重限制刀具的應用范圍，進而使得刀具整體裝配結(jié)構變?nèi)跎踔潦А?/p>

事實上，相比于可轉(zhuǎn)位刀具的概念，小直徑整體硬質(zhì)合金刀具的價格往往更高，這使大家進一步意識到小直徑范圍內(nèi)可轉(zhuǎn)位刀具的重要性。

提供可轉(zhuǎn)位刀具作為選擇

在上述直徑范圍內(nèi)使用可轉(zhuǎn)位刀具有幾個顯著的優(yōu)勢，這在用戶眼里非常具有吸引力。在許多案例中，特別是粗加工切削刃失效時，采用可轉(zhuǎn)位刀具時僅需對刀片進行簡單的轉(zhuǎn)位操作，非常經(jīng)濟合算；而采用整體硬質(zhì)合金刀具時則需用全新的刀具替換已報廢的刀具。采用可轉(zhuǎn)位刀具還帶來額外的好處，那就是免除了對失效的整體硬質(zhì)合金刀具進行既浪費時間也浪費資源的重磨及重涂層操作。

刀具制造商們迎接來自整體硬質(zhì)合金刀具概念的挑戰(zhàn)并取得了顯著的進展，開發(fā)出基于可靠設計且具有商業(yè)化可行性的小直徑可轉(zhuǎn)位刀具。在這一方向的努力已經(jīng)有了成果，夾持可轉(zhuǎn)位刀頭或可轉(zhuǎn)位刀片的銑刀及鉆頭已能用于替代整體硬質(zhì)合金刀具。

頗具競爭力的性能

可換硬質(zhì)合金刀頭式刀具的推出昭示著關注焦點的轉(zhuǎn)變。例如，伊斯卡就推出了兩種基于這一理念的刀具，那就是變形金剛立銑刀（MULTI-MASTER）系列及變色龍鉆（CHAMDRILL）系列。

新式刀具憑借其性能及精度特性在功能上能與整體硬質(zhì)合金刀具設計相匹敵。這類系列的共性是，一個刀頭能裝夾于不同的刀體；反之一個刀體能裝夾不同的刀頭，有助于生成豐富多樣的裝配組合，促成刀具庫存件數(shù)的減少。

另一重要的設計——“快換刀頭，無停機時間”，也是可換頭式刀具的特征之一，因無需浪費時間在重新裝夾調(diào)試刀具上，能實現(xiàn)刀體夾持于機床主軸上就能在機更換失效的刀頭。這能消減加工周期，并進而降低生產(chǎn)成本。與此相反，當整體硬質(zhì)合金銑刀或鉆頭失效，新一輪的刀具裝卸周期則不可避免。

另外，這一概念確保繼承了整體硬質(zhì)合金刀具的所有相關優(yōu)點。在所探討的直徑范圍內(nèi)，“可換刀頭式”硬質(zhì)合金刀具憑借其原理在刀具設計方面具有更明顯的優(yōu)勢和特點。變形金剛立銑刀系列（MULTI-MASTER）最小直徑為5mm；束魔變色龍鉆（SUMOCHAM）最小直徑為6mm；變形金剛立銑刀還能用于加工沉頭螺釘孔，中心鉆最小直徑為1mm。

LOGIQ系列帶來全新的視角

伊斯卡全新邏輯·智勝LOGIQ系列推出了小規(guī)格的可轉(zhuǎn)位旋轉(zhuǎn)刀具。公司推出好幾個系列的名義直徑不大于20mm的刀具。接下來扼要地回顧這些系列以更清晰地理解這些新式刀具是否能打破整體硬質(zhì)合金刀具的壁壘。

最讓人感興趣的是新系列可轉(zhuǎn)位銑刀，直徑范圍為8～16mm。這些系列推薦用于方肩銑或大進給銑削。具有幾個共性的特點：夾持帶3個切削刃的三角形刀片，緊固刀片的機械部件為夾緊螺釘。然而，看上去相似的結(jié)果卻來自于不同的設計思路。HELI3MILL及MICRO3FEED系列銑刀直徑范圍為10～16mm，采用了經(jīng)典的刀片鎖緊設計，即夾緊螺釘通過刀片中心孔對刀片進行夾緊；而NANMILL及NANFEED系列銑刀直徑范圍為8～10mm，采用了以下概念的夾緊方式。在如此小的直徑范圍內(nèi)，如前所提及的過刀片中心孔夾緊螺釘，無法提供可被接受可實操的解決方案。在新的概念中，螺釘置放于刀片前刀面上方，夾緊螺釘頭充當了楔塊的角色（見圖1）。這提供了可靠的剛性夾緊，刀片因無中心孔的結(jié)構而均質(zhì)耐用，使得刀片轉(zhuǎn)位簡捷。

按預計，這些系列將用于緊湊部件的制造，不同工業(yè)領域如模具工業(yè)的小尺寸型腔銑、挖槽加工以及小型零部件的銑削加工，也用于小型零部件的生產(chǎn)制造。

圖 1

小改變帶來大沖擊

1mm的改變是多還是微不足道？對于小直徑范圍內(nèi)的可轉(zhuǎn)位刀具而言，這將帶來大大的不同。伊斯卡最新推出直徑為5 m m的束魔變色龍鉆（SUMOCHAM）刀頭，標志著為可換頭式鉆頭應用范圍帶來了重大的進步（見圖2）。

圖 2

在小直徑范圍內(nèi)，可換頭式刀具能提供高精度及高性能的優(yōu)勢，使得其成為傳統(tǒng)整體硬質(zhì)合金刀具的有力競爭對手?？赊D(zhuǎn)位刀具正在切入金屬切削實踐領域，值得大家關注。