從CIMT2011看金切刀具的發展（下）

中國機床工具工業協會工具分會秘書處

三、高效、高精度、高壽命仍然是刀具研發追求的主題

效率、精度以及刀具壽命，一直以來都是刀具發展的追求方向。無論是來自于材質上的革新，還是來自于結構上的改進，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所帶來的新技術、新產品，也無不體現了這一特點。

1.冷卻液應用技術日趨成熟

從切削環境上來看，冷卻液應用技術的廣泛與成熟，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系列新產品——BEYOND BLAST（見圖14），通過在銑削刀具和刀片的結合部位開冷卻液槽，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。與傳統的冷卻液輸送系統相比，BEYOND BLAST的使用壽命延長可達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）系統基礎上，結合了最新的高精度冷卻孔系統。在小零件加工中，該冷卻系統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，開發大切深、大進給的刀具產品，無疑是最大程度開發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，楔形定位槽設計使得刀片固定更為可靠，最大切深可達10mm，大前角設計結合該公司的SUMO TEC合金牌號，在保證高加工表面質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，立裝刀槽結合雙正前角設計的LNKT-系列刀片，在大切深重載加工環境下，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”系列分屑齒銑刀

3.高效鉆削產品

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

從國內產品的發展來看，株洲鉆石還推出了1588SL系列深孔鉆（見圖18）。此款深孔鉆采用優化的槽型設計，采用變芯厚結構，獨特的鉆尖設計使得深孔加工更加平穩，雙導向刃帶的設計使得該款鉆頭獲得了較好的導向性，剛性更為優異。

4.產品精度越來越高

圖18 1588SL深孔鉆導向和內冷結構

使用高精度的加工工具，不僅是加工質量的保證，也是減少工序數量、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高精度整體硬質合金鉆頭（見圖19），鉆徑制造公差僅為±0.003mm，結合高精度熱裝刀柄或液壓刀柄，可以一次性鉆出IT7孔，節省了傳統加工中鉆頭和鉸刀結合的加工方式，真正做到了在縮短加工節拍、節省加工成本的同時保證了加工精度。

圖19 FEEDMAXTMSD265A高精度整體硬質合金鉆頭

山特維克可樂滿公司在模具行業推廣的銑刀系列CoroMill 216F（見圖20），采用硬質合金刀桿，在高進給速度時仍然能保持良好的剛性與穩定性，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量穩定、誤差極小的良好表面。

圖20 CoroMill 216F精銑球頭刀

5.CBN材質研發品種豐富

在硬質合金產品新牌號方面，SECO公司黃金甲、WALTER公司銀虎、ISCAR公司束魔技術、Kennametal公司Beyond，以及株洲鉆石的黑金剛系列產品，均處于市場推廣或成熟應用階段。但在超硬材料的研發，特別是CBN牌號的開發上，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合金產品無可比擬的優勢，同時在常規材料的加工中，CBN刀具也以其高速、高壽命、高通用性等特點，受到刀具企業與用戶越來越多的青睞。

除了前文所提及的SECO公司應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，硬質合金材料正出現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展已經走入了一個新的紀元，必定在不久的將來，成為機械加工行業極其重要的工具材料。

四、刀具品牌強化機械加工行業整體解決能力

在日益激烈的競爭環境下，各刀具企業在產品的設計與開發上體現了各自的特點與優勢，也在產品的生產水平上日趨接近。從產品而言，隨著近年來日韓刀具的發展與完善， “十二五”規劃導向，以及國內對高檔數控切削刀具的日益重視，傳統以歐美企業為絕對主導地位的刀具產品市場格局正在發生變化。在更加多元化的市場需求下，特定行業的整體解決能力最大程度地凸顯了刀具開發與生產企業的價值。隨著風電、核電、微電子等新興行業的迅猛發展，以及汽車、航空、鐵路等行業加工工藝的鮮明特點，行業解決方案正向刀具供應者提出更加專業化、個性化的要求。

在航空工業零件加工中，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雜的加工工藝與專業化要求。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、非標刀具設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加工解決方案上大放異彩。

隨著近十年的飛速發展，特別是在以承擔國家“高檔數控機床與基礎制造裝備”重大項目的背景下，株洲鉆石在行業刀具的開發與應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，株洲鉆石通過近年來在研發力量上的大量投入，開發了一系列最新產品，改變了以往單一加工的模式，正式邁入了行業整體解決方案的競爭梯隊。例如在汽車零部件制造行業，該公司在汽車發動機、剎車盤、曲軸、輪轂的加工上展現了強勁的實力。該公司開發的非標CRS-SS12-D60-M628-01大尺寸三面刃刀盤，應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節。而1588SL標準系列深孔鉆的出現，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品系列。

圖22 株洲鉆石應用于汽車行業的系列新品

五、刀具服務延伸化

與很多行業的發展歷程一樣，刀具行業發展至今，已經從早期單純的刀具制造與銷售角色，轉變為集刀具生產、研發、銷售、技術支持、配套服務等多種功能于一體的綜合性行業。切削加工從簡單的刀具生產、銷售，向各個方向延伸，很多公司在切削理論上的研究達到了全新的層次，一些企業在電子商務、物流、技術支持上體現了更為個性化的優勢。

圖23 DMG Virtual Machine模擬加工系統

山特維克可樂滿公司的最新刀具應用軟件通過DMG Virtual Machine模擬加工系統（見圖23），以模型的形式展現零件的形狀、機床類型等，然后根據加工的工藝，為其安排加工節拍、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。而AutoTAS5.0刀具信息管理系統，是一款為客戶解決一系列生產、刀具管理、采購、編程人員的協作關系的軟件，最終的結構形式以報表的形式體現給管理團隊。真實實現企業刀具的規范化管理，同時也為生產提供幫助。

在切削應用軟件方面，ISCAR公司的伊斯卡刀具顧問（ITA）應用軟件（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25種刀具推薦方案。咨詢結果包括刀具和刀片的詳細信息、切削條件、加工功率、金屬去除率和切削時間。

圖24 ISCAR ITA切削刀具顧問應用軟件

六、結束語

從人類的第一件石器的誕生開始，對加工效率、加工質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世紀中葉以來，飛速發展的能源、信息、材料技術，推動了社會翻天覆地的變革，更為加工工具和制造技術帶來了前所未有的機遇和挑戰。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，為我們呈現的不單是一項項技術或者一件件產品，而更多的是工具從業者無限的想象力與創造力。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苛的加工挑戰，致力于為客戶提供最為完美的解決方案。 （全文完）