近年來(lái)，金屬加工業(yè)發(fā)展迅速桑包，其動(dòng)力來(lái)自于多個(gè)方面湾趾。例如經(jīng)濟(jì)的全球化、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇唯鸭、難加工材料的使用以及對(duì)環(huán)境問(wèn)題的覺(jué)悟等因素嗽测。其結(jié)果是，刀具的最終用戶對(duì)刀具制造商提出持續(xù)改進(jìn)的要求肿孵。金屬加工業(yè)的總趨勢(shì)是發(fā)展更多先進(jìn)的加工工藝唠粥。雖然刀具發(fā)展史上具有劃時(shí)代意義的創(chuàng)造發(fā)明多數(shù)來(lái)自專門(mén)的科研機(jī)構(gòu)，但是直接面對(duì)具體加工挑戰(zhàn)的是廣大的刀具制造商停做。因?yàn)榈毒咧圃焐烫幵陂_(kāi)發(fā)新型刀具材料晤愧、刀具結(jié)構(gòu)和加工方法的第一線大莫。

新材料的加工挑戰(zhàn)

　　粉末金屬零件是一種經(jīng)濟(jì)型的替代方案。使用粉末金屬技術(shù)制成的零件具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)篇瀑。粉末金屬技術(shù)使得被加工的復(fù)雜零件接近最終的尺寸和輪廓厨朗，從而明顯提高加工效率。通常所需要的只是一次精加工看剃。另外淀然，粉末金屬技術(shù)在零件內(nèi)特意留出殘余孔隙度，這對(duì)于自潤(rùn)滑秋豌、減輕重量和消聲等特性非常有利悔琉。某些復(fù)雜零件很難或不能采用傳統(tǒng)鑄造工藝制造，能很容易地使用粉末金屬技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)劲旗“ィ總之，粉末金屬技術(shù)提供了一個(gè)經(jīng)濟(jì)的零件生產(chǎn)方法常孕。那么网赤，加工粉末金屬面對(duì)的挑戰(zhàn)是什么？

　　粉末金屬材料的加工難度常常被低估逐会。由于粉末金屬材料往往是在一種軟的族延、有時(shí)為多孔結(jié)構(gòu)中含有硬顆粒，加工人員常常被材料硬度值所誤導(dǎo)献酗。顆粒硬度高達(dá)HRC70皆刺，而宏觀硬度低到HRC10。硬顆粒和多孔性會(huì)導(dǎo)致刀具切削刃的微觀疲勞凌摄。刀具的切削刃在切入切出時(shí)猶如是在顆粒和顆粒之間以及孔和孔之間穿行羡蛾。反復(fù)的小沖擊導(dǎo)致切削刃上產(chǎn)生小裂紋。這些疲勞裂紋越來(lái)越大锨亏，最終導(dǎo)致切削刃微崩痴怨。這種微崩非常細(xì)微，以致于看上去就像正常的磨損器予。顆粒硬度和宏觀硬度之間的常見(jiàn)偏差意味著加工粉末金屬零件通就像是在加工一個(gè)砂輪

　　粉末金屬零件的獨(dú)特性能和加工特性意味著增加耐磨性的高CBN含量和為了改善切削刃韌性的細(xì)顆粒度是加工的基本要求浪藻。CBN200刀片正是由CBN高含量的極細(xì)顆粒材料構(gòu)成，正好滿足了這些要求乾翔。此外還有一種獨(dú)特的金屬粘合劑爱葵，從而使CBN200成為理想的加工解決方案。它極好的耐磨性和韌性對(duì)于最小化加工成本非常理想反浓。

　　通過(guò)匹配倒角萌丈、寬度和切削刃研磨，我們已經(jīng)強(qiáng)化了切削刃，并因此提高了刀具壽命庭走，改善表面粗糙度和加工公差蕴脯，使客戶獲得更高的生產(chǎn)率和可靠性。這種切削刃設(shè)計(jì)對(duì)于難加工的粉末金屬材料尤其適用荸凸。

　　汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋上的閥座是一個(gè)典型的粉末金屬零件曼沐，閥座孔的精加工用PCBN加工的刀具壽命是5000件，而用硬質(zhì)合金刀具加工的壽命為300件一恃，兩者的壽命相差十幾倍搏贤。PCBN等超硬刀具材料替代硬質(zhì)合金刀具已經(jīng)在越來(lái)越多的應(yīng)用場(chǎng)合成為一種趨勢(shì)。

難加工材料斷屑的挑戰(zhàn)

　　鈦合金是眾人皆知的不良導(dǎo)熱體桨檬，也就是說(shuō)高溫保持在切削點(diǎn)上匿胎，導(dǎo)致能產(chǎn)生焊接、粘結(jié)和擴(kuò)散等合金化傾向阴迹，切削刃會(huì)很快被損壞佩艇。鈦合金的切削特性是產(chǎn)生一種薄的高速切屑年粟，它很難被折斷成可控制的碎屑俭疤。通常，這種切屑將使傳統(tǒng)的冷卻傳輸系統(tǒng)偏移缔俄，導(dǎo)致切削點(diǎn)缺乏冷卻液弛秋，并損壞零件。使用大正前角且切削刃鋒利的傳統(tǒng)刀具可以使這些影響最小化俐载，但是生成的長(zhǎng)切屑很難控制蟹略。

　　為響應(yīng)航空工業(yè)對(duì)改善鈦合金切削性能的需求，山高開(kāi)發(fā)了Jetstream刀具遏佣。在解決把冷卻液精確地傳送到切削區(qū)這個(gè)老大難問(wèn)題上挖炬，它是一種革命性的新方案。

　　Jetstream刀具的工作原理是把集中的冷卻液高壓射流以高速直達(dá)接近切削刃的最佳位置状婶。這種冷卻液的射流把切屑抬離前刀面意敛，改善切屑控制和刀具壽命，并能提高所應(yīng)用的切削參數(shù)膛虫，而且不僅僅適用于航空材料草姻。Jetstream刀具已經(jīng)被證明對(duì)幾乎所有的材料組有效，而且冷卻液壓力的選擇范圍寬稍刀。

　　從切削區(qū)高效地散熱是影響刀具性能的最重要的因素之一撩独。使用冷卻液來(lái)散熱的好處是清晰明了，直到現(xiàn)在冷卻液還簡(jiǎn)單地被用在沖洗該區(qū)域赔绒。要讓冷卻液能真正地有效匠凤，它應(yīng)該能把熱量從切削區(qū)迅速帶走，而定向的冷卻液流將冷卻液精確地送到需要的地方就會(huì)有效得多。

　　為了使刀片有效地工作枯悲，工件和刀片兩者都需要達(dá)到某一溫度水平督阿。熱量太多的話，刀具壽命將縮短埂伺；熱量不足的話畴制，切屑將不能正常形成。當(dāng)切屑形成時(shí)夭掸，它所含的熱量需要被帶走译快。不能迅速帶走熱量導(dǎo)致一種延展性好的切屑，柔性好且不能折斷呢烦，而其自身的不斷卷曲使操作工操作起來(lái)十分不便攻内。

　　Jetstream刀具對(duì)于從切削區(qū)帶走熱量非常有效，使得切屑迅速冷卻闻蛀，切屑的硬化使其變脆匪傍。由此得到的切屑易于折斷并能從切削區(qū)移除。

　　憑借Jetstream刀具觉痛，山高清楚了直接將冷卻液傳輸?shù)降毒?工件接觸面這一理念的重要性役衡。它用最小量的冷卻液，提供有效的冷卻薪棒，也使得切屑脆到足以更容易地折斷手蝎，從而允許提高切削速度并延長(zhǎng)刀具壽命（歸因于減少加工硬化和溝槽磨損）。更不用說(shuō)消除了停機(jī)時(shí)間和與纏結(jié)的長(zhǎng)切屑相關(guān)的零件損壞俐芯。

　　在山高的試驗(yàn)中棵介，普通刀具以40m/min的切削速度、0.25 mm/rev的進(jìn)給量和2mm的切削深度來(lái)生產(chǎn)Ti6Al4V零件吧史，加工節(jié)拍為5min邮辽。而使用Jetstream刀具，可以把切削速度提高到80m/min贸营，并將加工節(jié)拍縮短到3min吨述，生產(chǎn)率提高了40%。

加工效率的挑戰(zhàn)

　　時(shí)代在變莽使，日益增長(zhǎng)的效率競(jìng)爭(zhēng)要求有越來(lái)越高效的加工方法厚较。高進(jìn)給銑削是保持公司處于領(lǐng)先地位的關(guān)鍵。

　　高進(jìn)給銑削實(shí)際上是一個(gè)為高金屬切削率開(kāi)發(fā)的粗加工方法港苗，用以提高生率和節(jié)約加工時(shí)間蚤岗。把較淺的切削深度（不超過(guò)2mm）和大的切削圓弧半徑或者小的主偏角相結(jié)合，將切削力的方向朝著軸向的機(jī)床主軸陌贪。

　　這種銑削方法能夠取得比傳統(tǒng)方法快3倍的加工速度变硬。它并沒(méi)有在切削時(shí)采用更大的切深（將縮短刀具壽命）氢熏，而是從反方向進(jìn)行。它把淺的切削深度和高的每齒進(jìn)給量成對(duì)使用粱宝，保護(hù)了刀具仲蔼。并且獲得比普通加工更高的金屬切除率。

　　這種方法具有很多優(yōu)勢(shì)玖膨。例如些搅，切削力在軸線方向上指向機(jī)床主軸；減少振動(dòng)并進(jìn)而延長(zhǎng)刀具壽命赛邢；高進(jìn)給銑削（HFM）方法利用較小的主偏角乏呐；使得徑向切削力最小化而軸向切削力最大化；減少振動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)并獲得穩(wěn)定的加工剥悟；當(dāng)處于大懸伸加工時(shí)灵寺，這個(gè)方法甚至又能提高切削參數(shù)。

　　采用較小的切深和更快的每齒進(jìn)給量進(jìn)行加工区岗，每分鐘可以去除超過(guò)1000cm3的工件材料略板。事實(shí)上，有時(shí)進(jìn)給速度可以提高到常規(guī)值的10倍慈缔。而且即使它是一種粗加工方法叮称，仍能獲得接近成品的外形。這使得用戶能跳過(guò)半精加工并直接進(jìn)行最終的精加工胀糜。給每臺(tái)機(jī)床生產(chǎn)更多零件的可能性颅拦。

　　HFM方法對(duì)于型腔銑削非常有效蒂誉，尤其是模具加工教藻。除了型腔銑削，它還可用于平面銑削右锨、螺旋插補(bǔ)銑削和插銑等加工方法括堤。HFM方法已經(jīng)被更多的機(jī)加工領(lǐng)域所采用，刀具制造商還在提高加工經(jīng)濟(jì)性方面進(jìn)行探索绍移。除了最常見(jiàn)的三角形刀片沛专，有4個(gè)切削刃的方刀片也已用于高進(jìn)給銑刀。

加工經(jīng)濟(jì)性的挑戰(zhàn)

　　方肩銑削在銑削加工領(lǐng)域占有很大份額啤盯。無(wú)論加工中遇到怎樣的困難讯翎，用戶都希望獲得一種既能提高生產(chǎn)率又能降低單件成本的經(jīng)濟(jì)刀具的解決方案。多切削刃刀具已經(jīng)存在抬而，但是用戶還在尋求能夠提供最低每刃成本的刀具最勤。

　　方肩銑削的經(jīng)濟(jì)性還體現(xiàn)在以下方面。用戶希望第一次就實(shí)現(xiàn)真正的90°直壁墓老，不必動(dòng)用費(fèi)錢(qián)耗時(shí)的另一個(gè)銑削加工坚矢。有些多刃刀具噪聲很大，振動(dòng)劇烈，因此其表面粗糙度的效果不甚理想翁纵。需要低噪聲丽信、低振動(dòng)的銑削刀具，而且必須采用較小的公差刀片（周邊磨削）和刀片座沐恨∥镏遥客戶需要高精度的刀具來(lái)實(shí)現(xiàn)最佳質(zhì)量的表面粗糙度。減少不同刀具的庫(kù)存量有助于提高利潤(rùn)狡忙×椒迹客戶需要可用于多種不同加工（包括平面銑削）的方肩銑刀。事實(shí)上去枷，客戶希望得到一種用于普通加工的可靠怖辆、經(jīng)濟(jì)高效、首選的解決方案删顶。

　　山高刀具公司的Square-6產(chǎn)品是一款采用三角形刀片的獨(dú)特方肩銑刀竖螃。每個(gè)刀片有2個(gè)切削刃的Turbo旋風(fēng)銑刀是一款最常見(jiàn)的方肩銑刀，它切削輕快逗余，加工效率高特咆。美中不足的是刀片的有效切削刃數(shù)量少，在談及經(jīng)濟(jì)性時(shí)缺乏優(yōu)勢(shì)录粱。Square-6有6個(gè)切削刃腻格，因此每個(gè)切削刃的成本低，非常經(jīng)濟(jì)啥繁。刀片座的軸向前角為負(fù)菜职，但是刀片上的正角切削刃能保證切削前角為正，因此可以確保高性能头熏。Square-6具備3種不同刀片幾何角度和3種不同的齒距睬漩，這使得其能在廣泛的材料、加工和工況下都能提供同樣的高性能转挽。 90°的主偏角確保只需一次加工就能得到真正的90°方肩漫诬，從而節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間。帶涂層的刀體具有更長(zhǎng)的刀具壽命届审。預(yù)硬的刀體和周邊精磨的刀片具有更好的精度胀垃，可靠性更高，也能夠提高所加工零件的精確度和公差噪旭。

　　三角形的方肩銑刀刀片有6個(gè)切削刃据滑，增加了刀體的制造難度。常見(jiàn)的Turbo旋風(fēng)銑刀片和方刀片都是單面刀片帅维，分別由2個(gè)和4個(gè)切削刃速袁。而Square-6的刀片是雙面的协固，對(duì)刀桿上刀片座的設(shè)計(jì)、制造提出更高的要求绳匀。但隨著制造技術(shù)的進(jìn)步芋忿，其加工也不成為一個(gè)難題。所以疾棵，隨著制造技術(shù)的不斷進(jìn)步戈钢，類似于Square-6這種注重經(jīng)濟(jì)性的產(chǎn)品將會(huì)不斷出現(xiàn)。

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