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物色最適配的刀具

2022-11-4 來源：伊（yī）斯卡作者：技術經理 Andrei Petrilin

來（lái）自機械加工製造廠商的訴求（qiú）

機（jī）械（xiè）加（jiā）工製（zhì）造廠商期望刀具製造商為特定加工應用提供最佳的刀具解決方案。首先，該（gāi）如何定義特定加（jiā）工（gōng）應用中（zhōng）什麽是最佳刀具？其（qí）次，作為刀具製造商我們該如何滿足機械加（jiā）工製造廠商對刀具的期望？顯然，必須（xū）製定（dìng）標準，以能（néng）提供（gòng）一個強（qiáng）大的解決方案。而在給定的特定應用工況中，選擇最佳刀具的標準（zhǔn）應遵循這一（yī）原則。工藝技術文件通（tōng）常會對加（jiā）工應（yīng）用規定某一種或另一種刀具作為最佳刀具。因此，明確定義（yì）出清晰而明了的最優化標準至關重要。

選（xuǎn）定最優刀具的標準取決於多方麵（miàn）的（de）因素。生產類型（如：短周期、大型零部件、大批量），產品種類，加工材料（liào），機床設備，切削策略方案等都會直接影響機械加工製造商對最高效刀具的選擇。機械（xiè）加工製造商感興趣（qù）的是高性能刀具，這可以（yǐ）通過優（yōu）化刀具幾何形狀（zhuàng）和選用相適配刀具合金牌號來實現。其中（zhōng）所選刀具幾（jǐ）何形狀和合金（jīn）牌號與被加工工件材料的種類息息相關。舉個例子，加工鑄鐵的最優刀具就基本上不（bú）可能是加工高溫（wēn）合金的最佳（jiā）刀具。

機械加工製造商們通（tōng）常會在加工（gōng）不同形狀、不同尺寸的產品時麵臨兩難困境。某個產（chǎn）品輪廓外形可能需要用到（dào）大懸（xuán）伸的刀具加工，但是在通用的加工應用中，刀具的懸伸又（yòu）是（shì）被嚴格控製的，因為大懸伸會大大（dà）降低加工穩定性（xìng），進而極大（dà）地影響（xiǎng）加工性能。

來自（zì）刀具製造商的（de）回應

選擇出最優刀具是所有加工過程中眾多（duō）核心（xīn）問題關鍵因素的（de）一部分，這毫無疑問能極大（dà）地提高機（jī）床的（de）收益率。為（wéi）實現這一目標，需要考量各種相互關聯的因素，諸如機床利用率、合理的工藝規劃、可（kě）靠的工裝（zhuāng）夾具和刀具庫存管理等。所有這些因素都需要得到優化，而選擇適配的刀具被證明是整個環節中不可或缺的重要因素。

1.現代製造能力的特征（zhēng）之一是具有先進製造能力的高性能工程數控機床。新一代設備雖然昂貴，但是縮（suō）短了加（jiā）工時間，從而降（jiàng）低了生產成（chéng）本。理想（xiǎng）的刀具應該是能最大（dà）化生產效率，而且具有合（hé）理且穩定的（de）刀具壽命（mìng）。為了確定適配的加工解決方案，刀具製造商們開發出更（gèng）優（yōu）化的刀具幾何形狀和新的合金牌號，以能在更高金屬去除率（MMR）下實現可靠的各（gè）類（lèi）加（jiā）工應用。我們需要優化相應的刀具幾何參數（shù）和合金牌號，以使得（dé）刀具能高效地加工不同的工程（chéng）材料。

2.縮短機床的停機時間是降低生產成本的另一（yī）途徑。合理的刀路，例如確保刀具的利用率和最小化的（de）輔助時間，能極大地優化解決方案。刀（dāo）具交付的關鍵用“適配（pèi）”替換“最佳”。

3.在完美設定中，理想刀具是在任（rèn）何形狀的工件加工中，在大懸伸（shēn）或小懸伸加工中，刀具性能都不會（huì）受損。刀具定製為尋找最佳的解決方案另辟蹊徑。

4.俗（sú）話說“最好（hǎo）的刀具是你手頭的刀（dāo）具”，大（dà）家可以理解為重（chóng）要的金屬加工原則就（jiù）是易於上手的刀具才是理想的刀具。

5.現代先（xiān）進的機（jī）床集成最佳的加工策略。在數控機床上實際運行前，這些加工策略會先在計算機（jī）輔助工程（chéng）（CAE）中規劃、編程、檢驗和（hé）模擬驗證。因此（cǐ），還需為所選刀具（jù）生成一個對應（yīng）的數（shù）字孿生刀具，以嵌入CAE係統中。

伊斯卡最新解（jiě）決方（fāng）案

伊（yī）斯卡推出的（de）全新（xīn）NEOLOGIQ係列產品中包含各種新（xīn）產品，旨在優化現代金屬切削加工的解決方案。NEOLOGIQ的基本原（yuán）則是通過全新的刀具和刀片的幾何形狀及先進的（de）合金牌號來（lái）達成這一目標。在開發的新刀具中，也包含（hán）眾多（duō）用於瑞士型自（zì）動車床和多任務加工中心的刀具（jù）。

1.不鏽（xiù）鋼和有色金屬材（cái）料是醫療器械和手表工業裏小（xiǎo）零件（jiàn）的常用材料。中小型瑞士型自動車床通常用於（yú）大批量的零件生產（chǎn）。新一代伊斯卡（kǎ）ISO標準菱形車刀片專用（yòng）於該領域。精磨及拋光處理後的刀片在加工中能有效降低切削力，顯著減小加工中的（de）摩擦力。伊（yī）斯卡提供兩種刀片槽型，用於精加工、半精加工及粗（cū）加工。刀（dāo）片的幾何設計（jì）側重於防止加工中積屑（xiè）瘤的產生，進而能延長刀具使用壽命。（圖1）

圖1 用於微小零件車削生產（chǎn）的磨製拋光的ISO標準菱形（xíng）刀片

2.伊斯卡新開發了兩種硬（yìng）質合金牌號（hào），專用（yòng）於不（bú）同工程機械材（cái）料的高效（xiào）銑削。IC716用於加（jiā）工鈦合金。其特點是（shì）采用高韌性和高抗熱裂性的（de）硬質合金作為基體，施以高硬度陶瓷材料（liào）進行PVD塗層，生成高質量刀具表（biǎo）麵。IC5600用於加工鋼件。該牌號采（cǎi）用亞（yà）微米級晶粒的硬質合金（jīn）基體（tǐ），施以多層（céng）中溫化學氣相沉積塗層（MT CVD）塗（tú）層及後處（chù）理工藝。這樣（yàng）的組合極大地提高了IC5600牌（pái）號的耐磨性及抗熱（rè）衝擊性，並能有效提高切削速度及金屬去除率（MRR）。

3.機床工業的發展使（shǐ）得沿Y軸進行車削的加工方（fāng）式越（yuè）來越普及。該加工方式的切削過程異常（cháng）平穩，且生成的長切屑在重力（lì）作用下向下（xià）排屑十分順暢。因此，金屬加工（gōng）行業迫切需要專為Y軸車削方式設計的專（zhuān）用刀具。伊斯卡最（zuì）重要（yào）的新產品（pǐn）係列之一是NEO-Y-SWISS整體式車刀係列。（圖2）

圖2 采用Y軸車（chē）削策略的NEO-Y-SWISS車刀

4.模塊化（huà）刀具基於標準組件，如刀座（zuò）、刀（dāo）頭（tóu）、刀（dāo）柄、延（yán）長杆、縮徑杆等進行組合（hé），這也（yě）是為各種不同的應用需求找到最佳刀具的有效方法。伊斯卡的新型模塊化快換刀（dāo）頭NEOSWISS係列產品的顯著特點是由多種刀頭組合構成（chéng），刀（dāo）頭安裝可轉位刀片，用於（yú）在瑞士型自動車床上進行車削、切槽、切斷和螺紋（wén）加工等。該係（xì）列產品能在數控（kòng）機床的（de）緊湊的（de）作業空間內快速（sù）而方（fāng）便地更換刀頭及刀片。（圖3）

圖3 NEOSWISS，用於車削、切槽、切斷和螺紋加工的模塊（kuài）化快換刀頭係統

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5.緊跟現代機械（xiè）加工新時代的步伐，伊斯卡還推出了可換頭式旋轉類刀具，如變（biàn）形金剛立銑刀刀頭（MULTI-MASTER）及（jí）變色龍鑽刀頭(CHAM-IQ-DIRLL)。這些模塊化刀具係列可快換刀頭，具有“無（wú）需對刀”的特點，不需要對刀及調整數控程序的參（cān）數設置。這既減少了機床的停機時間（jiān），又確保了機床加工的高重複定位精度（dù）。伊斯卡刀（dāo）具係列的模塊化設計理念，使得定製刀具（jù）配置變得非常趁手。

6.伊斯卡數字化選刀係統在功能上有（yǒu）很大（dà）的改進。3D和2D刀具圖展示，刀具裝配、先進（jìn）的電（diàn）子樣本及附加應用的軟件（jiàn）構成了虛擬刀具環境。伊斯卡在（zài）線專家選刀係統（tǒng）（NEOITA）能夠為特定的加工作業搜索並擇選出最佳刀具。基於工（gōng）程（chéng）分析和專家庫（kù）信息，該係統能使用合適的切削參數生成一套（tào）有效而完整的解決方案，計算金屬去除率（MRR）、切削功率等，並允許直接訪問產品電子樣本、刀片磨損指南等。

我們已經將伊斯卡在線專家選刀（dāo）係統（NEOITA）引入智能手（shǒu）機。基於雲（yún）技術，可全天候24/7，多語種使用NEOITA。（圖4）

圖4 NEOITA，伊斯卡在（zài）線專家選（xuǎn）刀係統

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