刀具制造商创新开发的精密切削刀具应用

　　为了通过提高效率来达到新的生产水平，除了拥有新型加工机床和训练有素的专业人员以外，还必须采用由刀具制造商创新开发的精密切削刀具。　　

　　近年来，高效切削加工(High Performance Cutting，HPC)一直被视为实现高生产效率的重要途径。通过集中工序、优化刀具以及缩短加工和辅助时间，在切削刀具使用寿命相同或更长的情况下，可以成倍提高切削加工效率。　　

　　然而，在此期间，对特殊加工的需求也在成倍增长，为了使这些场合的加工实现高效率，切削加工技术就必须满足这种需求。高效加工要求使用高可靠性的机床、训练有素的机床操作工人和性能一致的工件材料。因此，对于德国的制造业来说，HPC是一种卓有成效的加工技术。　　

　　适用于加工奥氏体钢的高效切削刀具　　

　　对刀具制造商而言，HPC不仅仅意味着一种好的加工工艺，还必须对高效刀具制造的每个加工环节都予以重视。为了达到新的加工效率水平，刀具的基体材料、几何结构、涂层和表面光洁度都应达到最佳状态。以下这些刀具设计实例表明，在正确的方向上进行的很小改进，都会产生明显的效果。　　

　　在许多企业中，对耐酸蚀的奥氏体不锈钢的钻削加工一直被视为一大难题，使制造商倍受困扰。由于此类钢种在整个制造业中的应用越来越广泛，因此对加工刀具进行技术革新的要求也日益紧迫。传统的改进方法(如改变加工刀具的排屑槽、钻尖的几何参数或对切削刃进行倒棱处理)均收效甚微，因为切屑虽然被折断，但仍然附着在刀槽中不易排出，这是加工奥氏体不锈钢材料的典型特征，即使在冷却液高压喷射的加工条件下依然如此，因此很难保证切削状态的稳定性。　　

　　为了解决这一难题，Kennametal公司采用了分屑的方法，设计了一种全新结构的HPL(M)钻头，其原理是将切屑分解为中心屑和外侧屑，刀具的内切削刃产生一种短而小的中心屑，而外切削刃则形成一些长而薄的外侧屑，这两种形状的切屑在排屑槽中相互紧密地缠绕在一起，能够毫无困难地以很小的摩擦从槽中排出。由于排屑速度显着提高，从而可以采用较大的切削用量。同时，切削过程的可靠性和安全性也大大提高，在钻削加工中大家熟悉的那种难听的噪声显着减小，而且再也不会产生导致刀具折断的切屑阻塞现象。　　

　　加工时间缩短50％－80％　　

　　通过创新HP钻头的钻尖部分几何结构，形成了一个更尖的钻尖，可以省略以往加工中的预定心工序，从而显着缩短加工流程。KC7320是一种专门用于加工奥氏体不锈钢的新型刀具材料，该材料在基体与涂层界面上表现出优异的结合强度。铝含量高的硬质涂层可以减少进入基体的热量，从而可以采用较大的切削用量。涂层的耐氧化性能是提高刀具耐用度的先决条件，而细颗粒硬质合金基体同时也改善了涂层的表面形貌，提高了刃口的稳定性。该钻头的使用效果十分显着，在很多加工场合，钻孔加工时间已比原来缩短了大约50％－80％，同时刀具寿命提高了2～10倍。在叠板上进行孔深达到7倍孔径的钻孔已十分常见。Kennametal，Furth公司已推出了直径范围8－40mm、具有新型几何结构的HPL组合式钻头。这种不会堵屑的整体硬质合金钻头KSEM-HPL(M)刀体的几何结构设计适用于奥氏体不锈钢的加工，如法兰盘(1.4401)的孔加工(孔径18mm，孔深23mm，Vc=85m/min；f=0.2mm/r)。加工结果：与普通钻头相比，钻孔长度为230%，金属切除率增加102%　　

　　新型几何结构设计　　

　　当加工较大直径的孔时，上述的分屑结构十分有效，但该结构很少应用于孔径较小的场合。由于使用条件不同，便出现了一种新型几何结构设计方案，即Y-Tech钻头。该钻头突出的特点是采用了非均匀分布的容屑槽和导向棱带。这种设计的构思是基于：在加工耐腐蚀的不锈钢时，会形成很大的切削力，因切削刃不对称而形成的径向作用力会引起钻头弯曲。Y-Tech钻头的径向作用力通过较宽的钻头导向棱带作用于孔壁上。带有导向棱带的刀刃位置十分精确，使切削力的分布近乎完美，从而保证了钻头始终沿与轴线平行的方向进给。略为凹陷的主切削刃以及专门为加工粘性金属而设计的特殊容屑槽，将产生的卷得很紧的螺旋卷屑快速排出。　　

　　Y-Tech钻头的切削过程十分平稳，可以减缓通常决定钻头寿命的转角处切削刃磨损。针对特殊加工而开发的转角几何形状进一步保护了极易受损的转角处切削刃，通过这些技术手段，除了使孔加工的质量显着提高外，还延长了钻头寿命。　　

　　HPC工具系统　　

　　HPC不仅着眼于减少加工过程的机动时间，同时也包括缩短加工过程中的辅助时间。现在，复合加工机床在生产中的使用越来越多，这是因为生产的批量变得越来越小。使用传统机床时，装卸工件和调整的人工费用成本昂贵，因此，只有在对质量有特别要求的个别情况下才会使用。　　

　　在复合加工机床上进行加工时，需要频繁更换切削刀具，根据机床的功能，换刀时间一般需要数秒钟，有的甚至长于加工时间Kennametal公司开发了一种适用于复合加工机床的多头工具系统(Multistation Tooling System)，它们可与HSK、KM或Capto刀柄联结。在KM25上，最多可以安装6个独立的刀具单元。只要工具系统主轴旋转一个角度，即可在短时间内迅速完成钻孔、端面加工或成形加工。这种方式使更换加工刀具的时间大大缩短，从而显着提高了生产效率。此外，KM25还可以更换其切削头，因为切削头在工具系统的第三层上，且制造精度很高，因此更换十分容易，并能保证精度而无需试切。更换完毕后，给CNC系统一个较小的修正系数，机床即可重新运行。这种工具系统充分体现了“节省时间就是提高效率”的道理。　　

　　多头工具系统被设计成各种不同的型式。其中，轴向布置方式特别适合切削深度较小的加工，且占用刀库的空间最少。尤其应注意这种结构型式的细微之处，每个切削头柄部的轴线与工具系统主柄的轴线通常成5°－10°的倾斜角度，从而可避免刀具的重切。应用多头工具系统还可以提高刀库的容积率，无需增加投资扩大刀库容量。　　

　　加工深腔用插铣刀　　

　　一种新推出的深腔插铣刀则完全采用了另外一种设计，显示了HPC的多样性。用插铣刀加工深腔时，排屑是一大难点。加工中，部分切屑会沉积在工件的型腔内，导致切屑可能多次反复进入切削过程，使部分切削刃负担加重，磨损加快，难以实现无人化加工。　　

　　Kennametal公司推出的Z－轴铣刀(已申请专利)具有在插铣刀上十分少见的设计特点，排屑槽的出口部位被铣出一些V型槽，切屑流经V型槽后，最初的径向排屑变为轴向排屑，使切屑能快速而无阻碍地排出，只残留少量切屑在模具型腔中，从而使为清除残留切屑而中断加工过程的现象大为减少。铣削时间短、质量高是这款铣刀的主要特点。

声明：本网站所收集的部分公开资料来源于互联网，转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传，对此类作品本站仅提供交流平台，不为其版权负责。如果您发现网站上所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容，以保证您的权益！联系电话：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。