物色最適配的刀具
2022-11-4 來源：伊斯卡 作者：技術(shù)經(jīng)理 Andrei Petrilin
來自機械加工制造廠商的訴求
機械加工制造廠商期望刀具制造商為特定加工應(yīng)用提供最佳的刀具解決方案。首先，該如何定義特定加工應(yīng)用中什么是最佳刀具？其次，作為刀具制造商我們該如何滿足機械加工制造廠商對刀具的期望？顯然，必須制定標(biāo)準(zhǔn)，以能提供一個強大的解決方案。而在給定的特定應(yīng)用工況中，選擇最佳刀具的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)遵循這一原則。工藝技術(shù)文件通常會對加工應(yīng)用規(guī)定某一種或另一種刀具作為最佳刀具。因此，明確定義出清晰而明了的最優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。
選定最優(yōu)刀具的標(biāo)準(zhǔn)取決于多方面的因素。生產(chǎn)類型（如：短周期、大型零部件、大批量），產(chǎn)品種類，加工材料，機床設(shè)備，切削策略方案等都會直接影響機械加工制造商對最高效刀具的選擇。機械加工制造商感興趣的是高性能刀具，這可以通過優(yōu)化刀具幾何形狀和選用相適配刀具合金牌號來實現(xiàn)。其中所選刀具幾何形狀和合金牌號與被加工工件材料的種類息息相關(guān)。舉個例子，加工鑄鐵的最優(yōu)刀具就基本上不可能是加工高溫合金的最佳刀具。
機械加工制造商們通常會在加工不同形狀、不同尺寸的產(chǎn)品時面臨兩難困境。某個產(chǎn)品輪廓外形可能需要用到大懸伸的刀具加工，但是在通用的加工應(yīng)用中，刀具的懸伸又是被嚴(yán)格控制的，因為大懸伸會大大降低加工穩(wěn)定性，進而極大地影響加工性能。
來自刀具制造商的回應(yīng)
選擇出最優(yōu)刀具是所有加工過程中眾多核心問題關(guān)鍵因素的一部分 ，這毫無疑問能極大地提高機床的收益率。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，需要考量各種相互關(guān)聯(lián)的因素，諸如機床利用率、合理的工藝規(guī)劃、可靠的工裝夾具和刀具庫存管理等。所有這些因素都需要得到優(yōu)化，而選擇適配的刀具被證明是整個環(huán)節(jié)中不可或缺的重要因素。
1.現(xiàn)代制造能力的特征之一是具有先進制造能力的高性能工程數(shù)控機床。新一代設(shè)備雖然昂貴，但是縮短了加工時間，從而降低了生產(chǎn)成本。理想的刀具應(yīng)該是能最大化生產(chǎn)效率，而且具有合理且穩(wěn)定的刀具壽命。為了確定適配的加工解決方案，刀具制造商們開發(fā)出更優(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(xiàn)可靠的各類加工應(yīng)用。我們需要優(yōu)化相應(yīng)的刀具幾何參數(shù)和合金牌號，以使得刀具能高效地加工不同的工程材料。
2.縮短機床的停機時間是降低生產(chǎn)成本的另一途徑。合理的刀路，例如確保刀具的利用率和最小化的輔助時間，能極大地優(yōu)化解決方案。刀具交付的關(guān)鍵用“適配”替換“最佳”。
3.在完美設(shè)定中，理想刀具是在任何形狀的工件加工中，在大懸伸或小懸伸加工中，刀具性能都不會受損。刀具定制為尋找最佳的解決方案另辟蹊徑。
4.俗話說“最好的刀具是你手頭的刀具”，大家可以理解為重要的金屬加工原則就是易于上手的刀具才是理想的刀具。
5.現(xiàn)代先進的機床集成最佳的加工策略。在數(shù)控機床上實際運行前，這些加工策略會先在計算機輔助工程（CAE）中規(guī)劃、編程、檢驗和模擬驗證。因此，還需為所選刀具生成一個對應(yīng)的數(shù)字孿生刀具，以嵌入CAE系統(tǒng)中。
伊斯卡最新解決方案
伊斯卡推出的全新NEOLOGIQ系列產(chǎn)品中包含各種新產(chǎn)品，旨在優(yōu)化現(xiàn)代金屬切削加工的解決方案。NEOLOGIQ的基本原則是通過全新的刀具和刀片的幾何形狀及先進的合金牌號來達(dá)成這一目標(biāo)。在開發(fā)的新刀具中，也包含眾多用于瑞士型自動車床和多任務(wù)加工中心的刀具。
1.不銹鋼和有色金屬材料是醫(yī)療器械和手表工業(yè)里小零件的常用材料。中小型瑞士型自動車床通常用于大批量的零件生產(chǎn)。新一代伊斯卡ISO標(biāo)準(zhǔn)菱形車刀片專用于該領(lǐng)域。精磨及拋光處理后的刀片在加工中能有效降低切削力，顯著減小加工中的摩擦力。伊斯卡提供兩種刀片槽型，用于精加工、半精加工及粗加工。刀片的幾何設(shè)計側(cè)重于防止加工中積屑瘤的產(chǎn)生，進而能延長刀具使用壽命。（圖1）
圖1 用于微小零件車削生產(chǎn)的磨制拋光的ISO標(biāo)準(zhǔn)菱形刀片
2.伊斯卡新開發(fā)了兩種硬質(zhì)合金牌號，專用于不同工程機械材料的高效銑削。IC716用于加工鈦合金。其特點是采用高韌性和高抗熱裂性的硬質(zhì)合金作為基體，施以高硬度陶瓷材料進行PVD涂層，生成高質(zhì)量刀具表面。IC5600用于加工鋼件。該牌號采用亞微米級晶粒的硬質(zhì)合金基體，施以多層中溫化學(xué)氣相沉積涂層（MT CVD）涂層及后處理工藝。這樣的組合極大地提高了IC5600牌號的耐磨性及抗熱沖擊性，并能有效提高切削速度及金屬去除率（MRR）。
3.機床工業(yè)的發(fā)展使得沿Y軸進行車削的加工方式越來越普及。該加工方式的切削過程異常平穩(wěn)，且生成的長切屑在重力作用下向下排屑十分順暢。因此，金屬加工行業(yè)迫切需要專為Y軸車削方式設(shè)計的專用刀具。伊斯卡最重要的新產(chǎn)品系列之一是NEO-Y-SWISS整體式車刀系列。（圖2）
圖2 采用Y軸車削策略的NEO-Y-SWISS車刀
4.模塊化刀具基于標(biāo)準(zhǔn)組件，如刀座、刀頭、刀柄、延長桿、縮徑桿等進行組合，這也是為各種不同的應(yīng)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頭NEOSWISS系列產(chǎn)品的顯著特點是由多種刀頭組合構(gòu)成，刀頭安裝可轉(zhuǎn)位刀片，用于在瑞士型自動車床上進行車削、切槽、切斷和螺紋加工等。該系列產(chǎn)品能在數(shù)控機床的緊湊的作業(yè)空間內(nèi)快速而方便地更換刀頭及刀片。（圖3）
圖3 NEOSWISS，用于車削、切槽、切斷和螺紋加工的模塊化快換刀頭系統(tǒng)
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5.緊跟現(xiàn)代機械加工新時代的步伐，伊斯卡還推出了可換頭式旋轉(zhuǎn)類刀具，如變形金剛立銑刀刀頭（MULTI-MASTER）及變色龍鉆刀頭(CHAM-IQ-DIRLL)。這些模塊化刀具系列可快換刀頭，具有“無需對刀”的特點，不需要對刀及調(diào)整數(shù)控程序的參數(shù)設(shè)置。這既減少了機床的停機時間，又確保了機床加工的高重復(fù)定位精度。伊斯卡刀具系列的模塊化設(shè)計理念，使得定制刀具配置變得非常趁手。
6.伊斯卡數(shù)字化選刀系統(tǒng)在功能上有很大的改進。3D和2D刀具圖展示，刀具裝配、先進的電子樣本及附加應(yīng)用的軟件構(gòu)成了虛擬刀具環(huán)境。伊斯卡在線專家選刀系統(tǒng)（NEOITA）能夠為特定的加工作業(yè)搜索并擇選出最佳刀具。基于工程分析和專家?guī)煨畔ⅲ撓到y(tǒng)能使用合適的切削參數(shù)生成一套有效而完整的解決方案，計算金屬去除率（MRR）、切削功率等，并允許直接訪問產(chǎn)品電子樣本、刀片磨損指南等。
我們已經(jīng)將伊斯卡在線專家選刀系統(tǒng)（NEOITA）引入智能手機。基于云技術(shù)，可全天候24/7，多語種使用NEOITA。（圖4）
圖4 NEOITA，伊斯卡在線專家選刀系統(tǒng)
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