漫谈金属加工的高效刀具

　　高效、高精度、高稳定性和低成本这“三高一低”一直是金属加工企业孜孜以求的方向。要实现这个目标，高效刀具的应用必不可少。提到高效刀具，很多技术人员想到的就是大切深、快进给和高线速度。的确，切削三要素的不断提高，反映出高效刀具的发展和业内对它的广泛认可。然而如何应用高效刀具却是一个值得探讨的话题。

　　首先，什么才是高效刀具？脱离精度、稳定性和成本而去片面追求高加工速度算不算高效？

　　欧洲的刀具厂商在向中国客户介绍他们的产品时一直灌输这样一种理念：在通常的金属加工行业中，刀具成本只占制造成本的3%~4%，冷却润滑液占10%~12%，其余基本上被管理成本、设备折旧、能源消耗和人工成本等瓜分。因此，一味压低刀具价格是没有太大意义的；最大极限地使用高效刀具，能最大限度地减少以上各项成本，即使分摊到每个零件的刀具费用略有提高。这种观点基本正确，但所谓高效刀具，只是相对而言，须视使用环境及场合而定，适合的才是高效的。

　　1.高效刀具不仅仅是高速刀具

　　德国某著名设备制造商和某刀具商为国内一位客户组建了一条生产线，加工材质为HT250的发动机缸盖。由于该客户对生产节拍要求极高，设备商不得不努力提高每把刀具的切削参数。以涂层整体硬质合金内冷直槽钻为例，线速度高达280m/min，其结果是其中三四款钻头加工10个左右的工件便会折断，现场工人不得不停机换刀，费时、费工、费成本，如此高速欲速不达。

　　欧美人普遍人高马大，机床和刀具的设计及应用理念崇尚“肌肉”型，在刀具的高速度、大切深的应用上挥洒自如；日本资源缺乏，人口众多，态度严谨，做事精巧，其机床及刀具更适合小切深、快进给。一般来说，将欧美系列的高效刀具按日系刀具的参数使用有时不能彰显其性能优势，只显得价高；而将日系高效刀具按欧美的参数使用有时不能体现价格优势，略显得娇柔。

　　2.高效刀具需要对应合适的加工对象

　　高效刀具不是万能的，要在合适的场合下有针对性地使用才能发挥其效率。CBN材质越来越广泛地被用在淬火钢、铸铁和烧结合金的高效切削中。住友的BN700加工HT250线速度可达2000m/min，BNC160在加工HRC62的淬火钢时线速度推荐为220m/min，在发动机缸体缸盖（灰铸铁）的平面精铣及齿轮淬火后硬车的工序应用中表现非凡。有客户曾尝试用CBN刀片以300m/min的线速度精加工硬度HRC30左右的调质钢，结果并不理想，因为目前的CBN材质还不太适合用来加工HRC42以下的钢材；在这种状况下用涂层金属陶瓷刀片更能体现出高效率。

　　3.高效刀具需要对应合适的设备

　　俗话说“人中吕布，马中赤兔”，合适的匹配才能相得益彰。就如上面提到的BNC160硬车HRC62淬火钢的例子，其对工艺系统的刚性和机床的功率的要求就很高。设若工艺系统刚性不够，则刀刃由于振颤而易崩损，需频繁换刀尖；机床的功率不够，则“啃”不动工件，更罔谈高效加工了。再举一例，钻孔深度可超过30倍直径的整体硬质合金麻花钻正越来越多地替换枪钻加工曲轴油孔，此种钻头大多是双倍棱带（double margins），带内冷水孔，采用内冷却或MQL的方式都可以，每分钟进给量可以达到同样直径枪钻的2~3倍。此种钻头对设备有专门的要求，枪钻机上使用时和枪钻的使用条件一样；在MC机床上使用时，对机床重复定位精度要求高，要求机床或附件能支持中心出水，主轴转速由变频电机控制，Z轴进给由伺服电机控制。普通机床或精度不高的机床不宜使用。

　　4.高效刀具的应用呼唤业务熟练的工人和严格的工艺管理

　　同样的一杆枪，在狙击手手中能弹无虚发，在没有训练过的人手中或许就是百发百误。高效加工是在机床、夹具、刀具、冷却液、工件和检具等状况都满足要求时才能实现的，任何一项的不足都会导致不良情况的出现。如果连加工出来的零件都不合要求，就谈不上刀具的高效切削。因此，加强对员工的业务培训和严格执行合理的工艺文件，是充分发挥高效刀具性能的有力保障。

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