CIMES2018隆重舉行創新成果目不暇接（一）刀具篇上
2018-9-12 來源：-- 作者： 徐正平 楊 曉
刀具
株洲鉆石切削刀具股份有限公司
株洲鉆石切削刀具股份有限公司（以下簡稱：株鉆）是國內領先的硬質合金切削刀具綜合供應商，集產研銷為一體，在刀具行業具有國際競爭力。這家原先從株洲硬質合金集團剝離出來專業制造刀具產品尤其是數控刀具產品的廠家，已越過了做刀具產品供應商的門檻，正在向為用戶提供個性化的解決方案轉型發展。
老楊走進株鉆的展區，他們的市場和產品管理部門向老楊提到最多的就是所謂“解決方案”。在展會上，他們比較充分地展示了針對汽車發動機的缸體、缸蓋、曲軸等典型零件的解決方案。
圖1 株鉆汽車發動機缸蓋的粗精加工面銑刀
圖1是株鉆展示的用于鑄鐵缸體加工的粗精加工面銑刀，粗加工銑刀采用大切深的多刃刀片，目標是提高客戶的加工效率；而精加工使用了帶精調刀座的銑刀，可實現0.002mm的調節精度，加工表面粗糙度等級非常好。
圖2 株鉆帶有自主知識產權的鋁合金高速銑刀
鋁材料在汽車輕量化的進程中正得到越來越多的應用。株鉆為此也開發了針對性的鋁合金加工解決方案。圖2是株鉆的帶有自主知識產權的鋁合金高速銑刀，其帶有三面鋸齒的刀座及其調節機構，都是株鉆的專利技術。
株鉆介紹，當H級的刀片精度配合高分辨率調節螺釘時，可將銑刀端跳快速調整到0.002mm。而三面鋸齒及螺釘多重定位結構，使刀夾及刀體位置能完全固定。并且當刀夾受到較大切削力時，接觸鋸齒數增多定位面更大，單個鋸齒彈性變形減小，保證與靜態時尺寸差異極小，同時還具有良好的刀夾防飛能力。
圖3 株鉆幾款缸蓋用金剛石刀具
對于鋁缸蓋，超硬的金剛石（PCD）材質的面銑刀盤、鉆頭、高精度鉸刀、鏜刀等其他復合刀具都得到廣泛應用。PCD刀具可承受極高的切削速度（銑削的線速度800m/min），能顯著提升加工效率及加工壽命，同時表面質量也更好。株鉆介紹，他們的一款精鉸結合面定位銷孔的PCD刀具（圖3左起第3款），用來替代原有的硬質合金刀具，加工效率提高三倍，壽命較原硬質合金鉸刀提高80多倍。
圖4 高速外銑刀及配套刀片方案
圖4的連桿軸高速外銑刀和圖5的曲軸主軸頸車車拉都是所謂發動機加工的最難的刀具代表。株鉆表示，這類刀具的難題對他們來說已并非高不可攀。圖4是他們為連桿軸高速外銑刀刀片搭接提供的兩套方案，一個銑刀盤的外圓刀片采用雙面具有8個切削刃的刀片，經濟性高；而另一個外圓刀片和沉割槽刀片壽命大致相同，有利于減少換刀次數。
圖5 曲軸主軸頸車車拉刀盤及刀夾
對于圖5的曲軸主軸頸車車拉，株洲鉆石表示，既可以提供曲軸主軸頸車車拉的刀片，也可以提供各種刀夾，還可提供車車拉刀盤，全方面為客戶解決后顧之憂。對于像高速外銑車車拉這樣的刀具，株鉆不但可以提供刀片、刀座、也可以提供刀盤。
由此可見，株鉆正在努力助推汽車行業制造，降低成本，竭力為發動機創新提供攻克利器，成為向汽車發動機制造廠提供解決方案的服務商。這也是老楊認為我們中國刀具要走向適應智能化制造必須經過的發展階段。
利美特金屬加工技術（中國）有限公司
圖6 利美特金工的三種齒輪滾刀
走到利美特金屬加工技術（中國）有限公司（原藍幟金工）[以下簡稱：利美特金工]的展臺，很難不被他們的齒輪滾刀吸引住眼球。圖6自左至右分別是可轉位齒輪滾刀UNIFY、可涂層硬質合金齒輪滾刀和滾倒刀具系統。
利美特的UNIFY滾刀將刀夾和刀體設計成一體式，在同等模數情況下，外徑可以做得更小，可適用于較小的機床，其技術創新點表現在：相對于傳統的錯齒結構的鑲片類滾刀，UNIFY的精度更高。可涂層硬質合金齒輪滾刀CARBIDELINE-H將硬質合金刀條焊接于高速鋼刀體的高精度滾刀，是整體鋼件刀體與硬質合金刀刃的完美結合。與整體硬質合金和鑲刀片滾刀相比,價格便宜而加工效率與之相當，與整體高速鋼滾刀相比，雖然價格稍高但最終刀具壽命遠遠超于整體高速鋼類滾刀，以性價比高勝出。滾刀-倒角組合刀可取代原有的剃齒工藝，同時倒角加工效率比原工藝提高30%，而且省去了倒角機的投入，大大降低了生產成本和設備的投資。
圖7 利美特金工的兩種模塊式切削絲錐
利美特金工的兩種模塊化絲錐也是非常與眾不同的產品。
模塊式切削絲錐Xchange結合使用了耐磨性硬質合金螺紋絲錐頭和具有高韌性的鋼制刀桿，二者通過放射狀的多個三角棱結合。這種放射狀的接口依靠形狀的約束，不會發生打滑現象，對于傳遞扭矩而言非常有效。與高速鋼刀具相比, 使用鋼刀桿和硬質合金絲錐頭的組合能達到兩倍的切削速度，因此節拍時間和與此相關的機器費用大幅下降, 有利于高效生產，這對于降低加工成本很有幫助。
另一種模塊化的絲錐是不帶容屑槽的結構，應用于擠壓絲錐，如圖7b)所示。與帶容屑槽的模塊化切削絲錐的接口類似，絲錐頭與刀桿也通過放射狀的多個三角棱結合。由于所有的三角棱都是長齒，它不但不會發生打滑現象，而且更有利于傳遞較高的扭矩。
圖8 雙頭可換刀片式仿形銑刀Copy Max 2
圖8是利美特的Copy Max 2雙頭可換刀片式仿形銑刀。一般的可換頭，精加工球頭銑刀都不可轉位，而利美特金工的Copy Max 2帶有兩個全功能切削刃：當第一個切削刃磨損時，刀片可以轉位并重復使用，且和第一個切削刃具有相同的刀具使用壽命。非使用中的切削刃并不參與定位和夾緊，而是有位于2側圓弧刃后方的專門的裝夾定位面來承擔定位和夾緊，刃口不會被碰傷。
贛州澳克泰工具技術有限公司
同樣是國產硬質合金刀具商，擁有世界一流的硬質合金刀具生產技術，產品廣泛應用于石油、電力、鋼鐵、數控機床等領域。
圖9 澳克泰的不銹鋼材質車刀片
展會上，澳克泰的工作人員向老楊重點介紹了他們的三款產品。
第一款是用于不銹鋼車削的刀片。這款由不銹鋼專用基體和納米涂層的刀片材質被命名為AP301M，這樣的基材和涂層，經表面光順處理能使切削阻力變小而且不易發生積屑瘤；在斷屑槽型方面他們推出了3種用于負型刀片的槽型MB2、MC3和MC4（圖9左上自左至右）分別用于精加工、半精加工和粗加工，而在正型刀片上則推出了PB1和PC2，分別用于精加工和半精加工。
圖10 澳克泰的AFM45-XN系列銑刀
第二款是AFM45-XN系列銑刀，分為螺釘壓緊的梳齒系列和楔塊壓緊的密齒系列。這種45度主偏角的銑刀是徑向力和軸向力相對平衡的結構，負型的7邊形刀片具有14個可用的切削刃口。既有經濟型的燒結刀片，也有高精度的周邊磨削刀片，兩種刀片都可以帶有修光刃，而刀片材質則有帶有CVD涂層（AC301P和AC301K）或帶有PVD涂層（AP301U、AP351U、 AP401U和AP351K）可供選擇。
圖11 90°主偏角雙面銑刀ASM90-WN08銑刀
第三款是純的雙面銑刀ASM90-WN08銑刀。澳克泰介紹說，他們的ASM90-WN08銑刀是真正的90°主偏角，有疏齒、密齒和超密三種齒距（其中超密只推薦在短屑類材料及小余量銑削時應用），有芯軸套式、圓柱柄、側固式和模塊式多種接口，刀盤表面鍍鎳，美觀且耐腐蝕，耐磨損，大部分直徑的銑刀盤還帶有內冷卻系統；而刀片是凸三角形的負型刀片，每個刀片帶有6個有效刃口，無論是FM2、MM3、MM4和MR2四種槽型中的哪一種都帶有短修光刃（另外還可選專用長修光刃刀片），可以獲得較高的粗糙度。刀片材質則與AFM45-XN系列銑刀一樣，有2種帶有CVD涂層和4種帶有PVD涂層的刀片可供選擇。
北京星虎科技發展有限公司
北京星虎科技展出了代理的臺灣震虎的刀具，主要介紹的是400PLUS整體硬質合金抗振銑刀。400PLUS銑刀系列是一款刃口不等分和不等螺旋角設計的刀具，當不等分齒與不等螺旋角設計運用在切削刀具上，可顯著減少切削振動、降低工件表面毛刺產生、分散切削阻力、提供更連續的切削力，使刀具壽命延長。
同時，他們所使用的涂層種類是氮化鋁鈦硼（AlTiBN），比AlTiN或TiN有更好的耐磨性，大大提升刀具使用壽命、達到高效切削及精加工的表面品質，節省使用成本。
圖12 臺灣震虎400PLUS整體硬質合金抗振銑刀
在研發過程中，不追隨國外大廠刀具設計的思路，而是運用科學的實驗數據，找出最佳的切削角度搭配，讓刀具表現出最佳切削效能。在切削實驗時，不論國產品牌，還是國際著名品牌與之做性能比較，400PLUS系列刀具效能表現都突出優異。
為了讓使用者在加工時能更快速準確掌握尺寸，震虎公司將刀具公差標示于刀具柄部，并提升到納米級精度，以世界領先的高精度尺寸±2μm內作為可靠值，讓使用者可以清楚與便利的對切削刀具信息掌握更徹底，更能維持加工產品的穩定性。
黛杰工業株式會社
圖13 平底冠齒鉆
圖13是黛杰展出的一款鉆尖角為180°的平底冠齒鉆。它被用來應對從零部件加工到其他廣泛加工領域的鉆平底孔加工。大直徑的整體式鉆頭價格不容小覷，因此，黛杰研發了大直徑平底冠齒鉆，大幅節省刀具成本。
這款平底冠齒鉆也可用在傾斜面、交差孔等不穩定加工環境中而無需分步進給。同時，采用波浪式刃型，有效降低切削阻力，可輕松應對預硬鋼、不銹鋼等被加工材料。它采用獨特的內冷方式，有效加工深度為直徑的1.5倍。
圖14 QM快魔王的高精度版MQT型
黛杰QM快魔王系列又增加了高精度版的MQT型，圖14全家圖。MQT型與傳統的可換式刀頭相比，刀體精度提升一個級別，使用標配H級刀片時，外徑制造精度達到－0.02～－0.05mm。90°直壁、87°、85°斜度三種互換刀體配以XPHW(T)鼓形刀片，不僅可以采用大步距切削大幅提高加工精度和加工效率，而且可輕松應對從90°垂直直壁到80°之內所有角度的傾斜面加工要求。特別是針對日益增多的五軸高速加工，其帶斜度刀體與鼓形刀片的結合給出了完美的解決方案。
刀片材質有應對一般鋼、預硬鋼、不銹鋼、鑄鐵等廣泛被加工材料用的PVD涂層材質（JC8118）及可提升加工表面光潔度用的金屬陶瓷材質（CX75）。另外，與標準品QM快魔王一樣可共用YPHW型刀片，進一步突顯出它的多功能性。
北京沃爾德金剛石工具股份有限公司
圖15 北京沃爾德的可轉位鋼鋁復合刀體金剛石銑刀
北京沃爾德重點介紹了可轉位鋼鋁復合刀體金剛石銑刀。
老楊認為該銑刀最重要的特征是刀片具有2個可用的刀尖。以前看到的大部分金剛石刀片銑刀，無論是刀片上焊金剛石刀片還是刀座上直接焊金剛石刀片，基本都屬于可換但不可轉位。沃爾德的刀片在結構上將定位面與調節面分離，如果客戶沒有好的調刀能力，可以直接依靠刀片與刀體的定位面貼合，也能保證相對較高的端面跳動水平（0.02mm），從而使刀片仍然可以有較長的使用壽命。但如果客戶能將刀片跳動調整到合適水平（0.002mm，實際這不很難），刀具壽命將有更大的提高。
沃爾德的冷卻液噴淋板能使切削液很好地直接輸送到切削區域，從而改善鋁合金加工的表面質量。另外，刀盤底部有連接鋁刀體和鋼刀體的螺釘，請用戶切勿擅動。
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