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CIMES2018隆重举行创新成果目不暇接(一)刀具篇上
2018-9-12  来源:--  作者: 徐正平 杨 晓

      刀具

       株洲钻石切削刀具股份有限公司

       株洲钻石切削刀具股份有限公司(以下简称:株钻)是国内领先的硬质合金切削刀具综合供应商,集产研销为一体,在刀具行业具有国际竞争力。这家原先从株洲硬质合金集团剥离出来专业制造刀具产品尤其是数控刀具产品的厂家,已越过了做刀具产品供应商的门槛,正在向为用户提供个性化的解决方案转型发展。
老杨走进株钻的展区,他们的市场和产品管理部门向老杨提到最多的就是所谓“解决方案”。在展会上,他们比较充分地展示了针对汽车发动机的缸体、缸盖、曲轴等典型零件的解决方案。
 
  
图1 株钻汽车发动机缸盖的粗精加工面铣刀

       图1是株钻展示的用于铸铁缸体加工的粗精加工面铣刀,粗加工铣刀采用大切深的多刃刀片,目标是提高客户的加工效率;而精加工使用了带精调刀座的铣刀,可实现0.002mm的调节精度,加工表面粗糙度等级非常好。
 
  
图2 株钻带有自主知识产权的铝合金高速铣刀

       铝材料在汽车轻量化的进程中正得到越来越多的应用。株钻为此也开发了针对性的铝合金加工解决方案。图2是株钻的带有自主知识产权的铝合金高速铣刀,其带有三面锯齿的刀座及其调节机构,都是株钻的专利技术。

       株钻介绍,当H级的刀片精度配合高分辨率调节螺钉时,可将铣刀端跳快速调整到0.002mm。而三面锯齿及螺钉多重定位结构,使刀夹及刀体位置能完全固定。并且当刀夹受到较大切削力时,接触锯齿数增多定位面更大,单个锯齿弹性变形减小,保证与静态时尺寸差异极小,同时还具有良好的刀夹防飞能力。
 
  
图3 株钻几款缸盖用金刚石刀具

       对于铝缸盖,超硬的金刚石(PCD)材质的面铣刀盘、钻头、高精度铰刀、镗刀等其他复合刀具都得到广泛应用。PCD刀具可承受极高的切削速度(铣削的线速度800m/min),能显著提升加工效率及加工寿命,同时表面质量也更好。株钻介绍,他们的一款精铰结合面定位销孔的PCD刀具(图3左起第3款),用来替代原有的硬质合金刀具,加工效率提高三倍,寿命较原硬质合金铰刀提高80多倍。
 
  
图4 高速外铣刀及配套刀片方案
       
       图4的连杆轴高速外铣刀和图5的曲轴主轴颈车车拉都是所谓发动机加工的最难的刀具代表。株钻表示,这类刀具的难题对他们来说已并非高不可攀。图4是他们为连杆轴高速外铣刀刀片搭接提供的两套方案,一个铣刀盘的外圆刀片采用双面具有8个切削刃的刀片,经济性高;而另一个外圆刀片和沉割槽刀片寿命大致相同,有利于减少换刀次数。
 
  
图5 曲轴主轴颈车车拉刀盘及刀夹

       对于图5的曲轴主轴颈车车拉,株洲钻石表示,既可以提供曲轴主轴颈车车拉的刀片,也可以提供各种刀夹,还可提供车车拉刀盘,全方面为客户解决后顾之忧。对于像高速外铣车车拉这样的刀具,株钻不但可以提供刀片、刀座、也可以提供刀盘。
由此可见,株钻正在努力助推汽车行业制造,降低成本,竭力为发动机创新提供攻克利器,成为向汽车发动机制造厂提供解决方案的服务商。这也是老杨认为我们中国刀具要走向适应智能化制造必须经过的发展阶段。

       利美特金属加工技术(中国)有限公司
 
  
图6 利美特金工的三种齿轮滚刀

       走到利美特金属加工技术(中国)有限公司(原蓝帜金工)[以下简称:利美特金工]的展台,很难不被他们的齿轮滚刀吸引住眼球。图6自左至右分别是可转位齿轮滚刀UNIFY、可涂层硬质合金齿轮滚刀和滚倒刀具系统。

       利美特的UNIFY滚刀将刀夹和刀体设计成一体式,在同等模数情况下,外径可以做得更小,可适用于较小的机床,其技术创新点表现在:相对于传统的错齿结构的镶片类滚刀,UNIFY的精度更高。可涂层硬质合金齿轮滚刀CARBIDELINE-H将硬质合金刀条焊接于高速钢刀体的高精度滚刀,是整体钢件刀体与硬质合金刀刃的完美结合。与整体硬质合金和镶刀片滚刀相比,价格便宜而加工效率与之相当,与整体高速钢滚刀相比,虽然价格稍高但最终刀具寿命远远超于整体高速钢类滚刀,以性价比高胜出。滚刀-倒角组合刀可取代原有的剃齿工艺,同时倒角加工效率比原工艺提高30%,而且省去了倒角机的投入,大大降低了生产成本和设备的投资。
 
  
图7 利美特金工的两种模块式切削丝锥

       利美特金工的两种模块化丝锥也是非常与众不同的产品。
 
      模块式切削丝锥Xchange结合使用了耐磨性硬质合金螺纹丝锥头和具有高韧性的钢制刀杆,二者通过放射状的多个三角棱结合。这种放射状的接口依靠形状的约束,不会发生打滑现象,对于传递扭矩而言非常有效。与高速钢刀具相比, 使用钢刀杆和硬质合金丝锥头的组合能达到两倍的切削速度,因此节拍时间和与此相关的机器费用大幅下降, 有利于高效生产,这对于降低加工成本很有帮助。
另一种模块化的丝锥是不带容屑槽的结构,应用于挤压丝锥,如图7b)所示。与带容屑槽的模块化切削丝锥的接口类似,丝锥头与刀杆也通过放射状的多个三角棱结合。由于所有的三角棱都是长齿,它不但不会发生打滑现象,而且更有利于传递较高的扭矩。
 
  
图8 双头可换刀片式仿形铣刀Copy Max 2

       图8是利美特的Copy Max 2双头可换刀片式仿形铣刀。一般的可换头,精加工球头铣刀都不可转位,而利美特金工的Copy Max 2带有两个全功能切削刃:当第一个切削刃磨损时,刀片可以转位并重复使用,且和第一个切削刃具有相同的刀具使用寿命。非使用中的切削刃并不参与定位和夹紧,而是有位于2侧圆弧刃后方的专门的装夹定位面来承担定位和夹紧,刃口不会被碰伤。

       赣州澳克泰工具技术有限公司

       同样是国产硬质合金刀具商,拥有世界一流的硬质合金刀具生产技术,产品广泛应用于石油、电力、钢铁、数控机床等领域。
 
  
图9 澳克泰的不锈钢材质车刀片

       展会上,澳克泰的工作人员向老杨重点介绍了他们的三款产品。

       第一款是用于不锈钢车削的刀片。这款由不锈钢专用基体和纳米涂层的刀片材质被命名为AP301M,这样的基材和涂层,经表面光顺处理能使切削阻力变小而且不易发生积屑瘤;在断屑槽型方面他们推出了3种用于负型刀片的槽型MB2、MC3和MC4(图9左上自左至右)分别用于精加工、半精加工和粗加工,而在正型刀片上则推出了PB1和PC2,分别用于精加工和半精加工。
 
  
图10 澳克泰的AFM45-XN系列铣刀

       第二款是AFM45-XN系列铣刀,分为螺钉压紧的梳齿系列和楔块压紧的密齿系列。这种45度主偏角的铣刀是径向力和轴向力相对平衡的结构,负型的7边形刀片具有14个可用的切削刃口。既有经济型的烧结刀片,也有高精度的周边磨削刀片,两种刀片都可以带有修光刃,而刀片材质则有带有CVD涂层(AC301P和AC301K)或带有PVD涂层(AP301U、AP351U、 AP401U和AP351K)可供选择。
图11 90°主偏角双面铣刀ASM90-WN08铣刀

       第三款是纯的双面铣刀ASM90-WN08铣刀。澳克泰介绍说,他们的ASM90-WN08铣刀是真正的90°主偏角,有疏齿、密齿和超密三种齿距(其中超密只推荐在短屑类材料及小余量铣削时应用),有芯轴套式、圆柱柄、侧固式和模块式多种接口,刀盘表面镀镍,美观且耐腐蚀,耐磨损,大部分直径的铣刀盘还带有内冷却系统;而刀片是凸三角形的负型刀片,每个刀片带有6个有效刃口,无论是FM2、MM3、MM4和MR2四种槽型中的哪一种都带有短修光刃(另外还可选专用长修光刃刀片),可以获得较高的粗糙度。刀片材质则与AFM45-XN系列铣刀一样,有2种带有CVD涂层和4种带有PVD涂层的刀片可供选择。

       北京星虎科技发展有限公司

       北京星虎科技展出了代理的台湾震虎的刀具,主要介绍的是400PLUS整体硬质合金抗振铣刀。400PLUS铣刀系列是一款刃口不等分和不等螺旋角设计的刀具,当不等分齿与不等螺旋角设计运用在切削刀具上,可显著减少切削振动、降低工件表面毛刺产生、分散切削阻力、提供更连续的切削力,使刀具寿命延长。
同时,他们所使用的涂层种类是氮化铝钛硼(AlTiBN),比AlTiN或TiN有更好的耐磨性,大大提升刀具使用寿命、达到高效切削及精加工的表面品质,节省使用成本。
 
  
图12 台湾震虎400PLUS整体硬质合金抗振铣刀

       在研发过程中,不追随国外大厂刀具设计的思路,而是运用科学的实验数据,找出最佳的切削角度搭配,让刀具表现出最佳切削效能。在切削实验时,不论国产品牌,还是国际著名品牌与之做性能比较,400PLUS系列刀具效能表现都突出优异。
为了让使用者在加工时能更快速准确掌握尺寸,震虎公司将刀具公差标示于刀具柄部,并提升到纳米级精度,以世界领先的高精度尺寸±2μm内作为可靠值,让使用者可以清楚与便利的对切削刀具信息掌握更彻底,更能维持加工产品的稳定性。

       黛杰工业株式会社
图13 平底冠齿钻

       图13是黛杰展出的一款钻尖角为180°的平底冠齿钻。它被用来应对从零部件加工到其他广泛加工领域的钻平底孔加工。大直径的整体式钻头价格不容小觑,因此,黛杰研发了大直径平底冠齿钻,大幅节省刀具成本。

       这款平底冠齿钻也可用在倾斜面、交差孔等不稳定加工环境中而无需分步进给。同时,采用波浪式刃型,有效降低切削阻力,可轻松应对预硬钢、不锈钢等被加工材料。它采用独特的内冷方式,有效加工深度为直径的1.5倍。

图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,图14全家图。MQT型与传统的可换式刀头相比,刀体精度提升一个级别,使用标配H级刀片时,外径制造精度达到-0.02~-0.05mm。90°直壁、87°、85°斜度三种互换刀体配以XPHW(T)鼓形刀片,不仅可以采用大步距切削大幅提高加工精度和加工效率,而且可轻松应对从90°垂直直壁到80°之内所有角度的倾斜面加工要求。特别是针对日益增多的五轴高速加工,其带斜度刀体与鼓形刀片的结合给出了完美的解决方案。
刀片材质有应对一般钢、预硬钢、不锈钢、铸铁等广泛被加工材料用的PVD涂层材质(JC8118)及可提升加工表面光洁度用的金属陶瓷材质(CX75)。另外,与标准品QM快魔王一样可共用YPHW型刀片,进一步突显出它的多功能性。

       北京沃尔德金刚石工具股份有限公司
图15 北京沃尔德的可转位钢铝复合刀体金刚石铣刀

       北京沃尔德重点介绍了可转位钢铝复合刀体金刚石铣刀。

       老杨认为该铣刀最重要的特征是刀片具有2个可用的刀尖。以前看到的大部分金刚石刀片铣刀,无论是刀片上焊金刚石刀片还是刀座上直接焊金刚石刀片,基本都属于可换但不可转位。沃尔德的刀片在结构上将定位面与调节面分离,如果客户没有好的调刀能力,可以直接依靠刀片与刀体的定位面贴合,也能保证相对较高的端面跳动水平(0.02mm),从而使刀片仍然可以有较长的使用寿命。但如果客户能将刀片跳动调整到合适水平(0.002mm,实际这不很难),刀具寿命将有更大的提高。

       沃尔德的冷却液喷淋板能使切削液很好地直接输送到切削区域,从而改善铝合金加工的表面质量。另外,刀盘底部有连接铝刀体和钢刀体的螺钉,请用户切勿擅动。
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