为了应对不断变化的生产需求和越来越具有挑战性的工件材料，切削刀具技术正在快速发展。当今的机械加工厂需要以一种与过去不同的方式来看待它们的切削刀具以及刀具供应商。
引言
在金属切削行业，除了采用先进技术以外别无选择。未来的加工需求越来越大，只有采用先进加工技术才能满足这些需求。
山特维克可乐满公司负责航空刀具开发的项目经理Chris Mills指出，以航空制造业为例，为了满足该行业今后20年的制造需求，需要将制造加工能力在现有基础上增加2倍。如何才能做到这一点呢？能否在加工工艺保持现有水平的情况下简单地将加工机床的数量增加2倍呢？这几乎是不可能的。增加现有技术水平机床的数量就意味着要增加同样比例的机床操作工人，这是难以想象的，因为如今的机械加工厂很难雇用到足够的合格工人来操作机床。因此，加工能力增加2倍的需求必须通过技术进步来满足，即利用现有数量的切削加工人员来完成更多的工作量。
那么，这些技术进步又从何而来呢？机床当然包括在内，它们的速度越来越快，精度也越来越高。但是，工件本身并非是以同样的渐进方式在发展，它们基本上是在不停地变化。如今，被加工工件不仅在精度、交货期和质量上要求越来越高，而且越来越多地采用许多加工车间以前从未遇到过的难加工材料来制造。这些材料包括钛合金、镍基合金和蠕墨铸铁（CGI），此外还包括各种工程复合材料（在越来越多的应用场合，复合材料正在取代金属材料）。换句话说，如今工件发展的速度和力度都超过了用于切削它们的机床。为了弥补机床与工件之间存在的差距，并使加工能力赶上加工需求，在如今的金属切削行业，最重要的技术进步将来自切削刀具。
切削刀具——以及刀具供应商——的作用正在发生越来越快的变化，超过了加工流程中的任何其他要素。事实上，切削刀具的变化如此之大，以至于任何锐意进取的机械加工厂现在都需要重新评估其有关切削刀具的观念。它们不仅需要研究如何选用特定的刀具，而且需要重新审视影响整个车间刀具应用的基本理念。在这些核心理念中，有些在今天已经陈旧过时，因为切削刀具的规则已经发生了变化。
最近，有三家与切削刀具相关的公司提供了一些有关当今的机械加工厂需要如何以不同方式来思考刀具应用问题的精辟见解。这些公司包括：①金刚石创新公司（Diamond Innovations）：具有世界领先水平的立方氮化硼（CBN）和聚晶金刚石（PCD）刀具材料供应商；②精密多马公司（Precision Dormer）：由两家提供高效钻削刀具和螺纹加工刀具的公司组成的联合体；③山特维克可乐满公司（Sandvik Coromant）：世界排名第一的金属切削刀具供应商。
这些公司的工程专家们列举了一系列在当今影响切削刀具特性和应用的要素，其中的一些要素包括：
（1）具有挑战性的工件材料。包括替代金属的材料和难加工合金材料。其中有些材料的可加工性还不到钢的1/4，并且有些材料的价格可高达每磅数百美元。
（2）日益复杂的工件几何形状。例如，薄壁工件和复杂形状的航空零部件。
（3）大型尺寸工件。尤其是对涡轮机和各种重型机械零件的需求日益增大。这些工件很高的每件成本对加工提出了很高要求。
（4）日益特殊的质量和性能要求。例如，对被加工航空零件表面抗疲劳强度的要求。
目前，这些要素正促使一些领先的加工车间以新的方式来考虑它们的刀具应用。上述三家刀具供应商特别提出了以下5条刀具新规则，机械加工车间和加工厂在考虑它们的刀具应用技术以及刀具供应商时，必须遵循这些规则。
规则1：用你的机床完成更多加工任务
加工车间将一种刀具改换为另一种不同刀具的最常见理由是提高刀具寿命。如果新的刀具在现有工艺中能获得更长的使用寿命，就可以为车间节约加工成本，包括换刀成本和与更多的换刀操作相关的人工成本。
追求更高生产效率的加工车间还会为了提高加工速度而采用新的刀具。如果一种新的刀具可以胜任速度更快的加工工艺，从而大幅提高金属切除率，它就能以一种更为显着的方式为车间节约加工成本。也就是说，刀具能通过使每个生产班次加工出更多的工件，而有效提高车间的生产能力。
提高刀具寿命和加工速度这两种工艺改进措施代表了重要的投资回报方式，以及采用高效刀具的重要理由。但是，对利用刀具改进工艺的各种方式的探索不应该就此止步，因为刀具还具有更大的潜力，可以实现更多的成本节约。致力于提高其生产能力的加工车间需要努力探索各种不同的方式，使先进刀具不仅能拓展或加快现有的加工工艺，而且还能变革加工工艺。
（1）改变钻削工艺
Precision Dormer公司的产品经理Andrew Hunter列举了一个看似简单，实际上被严重忽视了的改进加工刀具的例证。他明确分析了当今精密钻削加工技术的现状。他指出，如今在许多孔加工中，已经不再需要使用铰刀。现在能以更高的成本效益制造出比过去质量标准更高的钻头，从而有可能使加工车间仅仅通过钻削工序就能达到所需要的孔加工精度和质量要求。但是，在许多加工车间，打定心孔→钻孔→铰孔的传统孔加工工序已经习惯成自然，以至于很难认识到这种工序流程正是不必要的加工成本的来源。
Precision Dormer公司经常向加工车间提出建议，某些铰削工序可能完全没有必要。通过改变切削参数，采用与车间已在使用的大致相当的钻头，就可能加工出符合质量要求的孔。如果达不到质量要求，该公司可以帮助车间快速搜寻和评估可能性能更佳的其它钻头。即使这种新钻头的价格稍贵一些，但与在孔加工中省去了不必要的刀具以及换刀时间所节约的成本相比，新钻头增加的成本就显得微不足道了。
（2）其他工艺变革
山特维克可乐满公司产品开发专家Bill Tisdall参与了该公司大部分新型刀具设计的测试与改进工作。他认为，通过其他各种方式对刀具技术进行根本性变革，可以显着提高生产率。他敦促加工车间认真考虑一下采用正确的刀具可以带来以下这些潜在的益处：
①充分利用机床性能
你所采用的刀具技术是否能使如今正变得越来越常见的机床技术进步得到充分而有效的发挥？
日益常见的机床技术进步的一个重要例证就是在最新式的机床上，已开始流行高压冷却技术。而只有极少数加工车间使用的刀具能够使如今的机床已有可能提供的70巴高压冷却液的技术优势获得充分利用。山特维克可乐满的CoroTurn HP刀具就能充分利用高压冷却的优势。通过将高压冷却液流精确地聚集于车刀切削刃上方的一点，该刀具能将冷却液流转化为一个水楔，从而加快排屑速度，在加工难加工材料（如Inconel 718高温合金）时，刀具寿命可以提高50％，切削速度可以提高20％。
②缩短装刀时间
山特维克可乐满公司开发的Coromant Capto刀柄系统已成为一种车削加工快换刀具的行业标准。利用Capto刀柄，可以实现更换的刀具或另一种新刀被快速锁紧到位，而不必调整刀具位置或重设刀具偏置量。同样的Coromant Capto技术理念也可以应用于旋转刀具，因此，新的或用于替换的铣削和钻削刀具也能快速更换和锁紧到位，而不会因为换刀而造成任何耽搁。
QS系统是该公司开发的另一种可缩短装刀时间的工具系统，主要应用于瑞士式车床。使用QS系统，刀具可以快速滑进和滑出，自动定心并锁紧到位。据一个瑞士式车削加工车间计算，一台瑞士式车床每年通过用QS系统缩短装刀时间就可以节约10万美元。基于这一结果，该车间的老板在其余的瑞士式车床上都配备了同样的工具系统。
③实现无人值守加工
除了刀具寿命和切削速度以外，还应该考虑和评估所用刀具的可靠性。许多车间还没有充分认识可提供高水平性能一致性的刀具所具有的潜在价值。
为什么刀具性能的一致性具有很高的价值？因为它能将加工过程转化为潜在盈利性最高的无人值守加工方式——通过将操作工人从机床上充分解放出来，使他们可以去操作额外的机床、检测工件或从事一些与“5S”或其它精益制造相关的工作，与此同时，机床仍能保持正常运转。山特维克可乐满公司将其称为“绿灯生产”。如果加工车间或加工厂能够有把握地预测出需要更换刀具的确切时间，那么它们就能放心地以这种无人值守方式运行其加工流程，而无需操作者时刻守在机床旁照看加工。
山特维克可乐满的GC1125和GC1515是专门为“绿灯生产”而设计的刀具新牌号。这些刀片的可靠性来自于涂层与基体之间的良好平衡。基体稍微有点软，以提高刀具的韧性和性能一致性，同时，涂层的成分又能提供所需要的耐磨性。这些刀具还具有非常锋利的切削刃，这是“绿灯生产”的另一个重要特点。锋利的切削刃有助于消除毛刺，而消除毛刺对于长时间无人值守加工特别重要，因为采用这种加工方式的车间不希望在加工完成后，大批工件还必须等待进行去毛刺加工。
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