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| 创新的刀具结构 |
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| 2005-11-9 14:37:16
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现代刀具制造商已从脱离用户、脱离使用、大批量生产千遍一律标准通用刀具进入到面向用户、面向使用、研发新工艺、创新刀具结构的发展新阶段，其显著的特点是刀具结构的创新速度加快。肯纳公司的专家在展览会上告诉我们，该公司2001年的销售额中5年内开发的新产品占17%，而到2004年这个比例上升至45%；现在每1~2周就会有一种新品投放市场。他还说，在推出的新产品中刀片牌号与刀具结构各占50%，可见刀具结构创新在刀具制造商心目中的重要地位。目前，刀具制造商是制造技术体系中切削技术的专业化社会力量，在为制造业的服务过程中获得丰富的创新源泉。
当前新品开发的一个特点是面向制造业的需求。从国内工具展商的展品看，国内的工具行业抓住当前我国能源、交通高速发展的时机，为发电设备、机车、铁路、汽车、石油等工业部门开发了一批高性能刀具。四平兴工刃具有限公司面向发电设备行业的需求，引进数控设备，调整产品结构，开发了汽轮机的叶根槽铣刀、榫槽拉刀等高档刀具。成量工具公司针对不同行业开发了特色的螺纹工具，展品中有汽车行业用的带导向的丝锥，有铁道行业机车提速用的变牙形防松螺母丝锥，有桥梁建设用的预应力丝锥，并开发了配套的板牙、量规；该公司还展出了加工铁轨焊缝的可转位成形铣刀。哈尔滨第一工具有限公司展出的各种可转位成形铣刀，包括铁轨道叉铣刀，石油抽油机专用铣刀，火车挂钓铣刀、模块式曲轴铣刀及机床床身可转位组合铣刀等产品，显示出该公司开发可转位铣刀的强大实力。成都工具研究所工研科技股份有限公司依托该公司开发高精度硬质合金成形刀片成套技术的优势，展出了新开发的加工高强度石油管螺纹的硬质合金梳刀、加工高压锅炉管的扒皮刀、加工高速机车轮毂的可转位刀片、加工曲轴的车拉刀刀片及加工轴承滚道的可转位成形刀片。汉江工具有限责任公司展出了为南京汽轮机厂开发的双切滚刀，以及叶根铣刀、变速箱同步器筒形插齿刀、特形插齿刀等专用刀具。上海工具厂有限公司展出了高精度PCD成形铣刀、HSK整体PCD组合镗刀、波形刃叶根铣刀及整体硬质合金系列刀具。无锡瑞邦工具技术有限公司为加工制冷机散热器孔板开发的内冷却齿冠式硬质合金钻头，采用独特的S刃形和沟槽形状，刀具寿命长达27m。这样的例子不胜枚举，说明我国工具行业在面向用户需求的过程中，新品的开发能力得到发掘。
国外工具工业在刀具结构创新上处在更加前沿的位置，紧跟着制造技术的发展，又推动了制造技术的进步。复合加工是一种新的加工模式，适合多品种单件的生产，工件在一次安装中完成车、铣、钻、攻丝甚至磨削等不同的工序。为了充分发挥这种复合加工机床的效率，要求尽可能减少换刀的时间。山特维克公司展出的用于复合加工机床的小型转塔刀杆，可携带4个切削头，根据加工需要转位换刀，节省了不同工序间的换刀时间，刀杆利用该公司的Capto接柄与机床连接，装夹可靠，为复合加工新技术提供了有力的支撑。又如Mapal公司为加工铝合金变速箱壳体开发的4刃金刚石圆周铣刀，一把刀可加工该零件的9个部位，包括插补铣H8的孔，有很高的加工效率和加工质量。此外，如汽车行业的变速箱淬硬齿轮的加工，采用CBN车刀的以车代磨，不仅提高加工效率，而且减少设备投资。山特维克公司展出的CBN镶块的Safe-lok结构，提高了加工的可靠性。蓝帜集团展出的加工汽车等速万向节球笼的CBN成形铣刀，可加工65HRC，提高了球笼成形面的加工效率和质量。
模具工业是快速发展的新兴工业，有着显著的加工工艺特色，近年来，很多创新的刀具都是围绕着模具加工而开发的，如插铣刀、每齿进给量3.5mm的小吃深大进给铣刀、模具加工的工具系统等，现已成为大宗展品。此次，有美国MILLSTAR、ISCAR、株洲钻石等公司分别展出的圆角铣刀，兼有球头铣刀和平头铣刀的优点，但避免了球头铣刀刀片在中心处切削速度为零的缺点，改善了平头铣刀尖角处的强度和散热条件，相当于两把球头铣刀在同时工作，大大加快了走刀的步距，而且获得较小的粗糙度，机夹式圆角铣刀，也有整体式的圆角铣刀。
从展出的众多的创新刀具中一个共的特点是，都出自于对切削理论的科学应用。有的刀具加大前角，降低切削力，收到很好的效果。山高公司的Quattromill平面铣刀，刀片槽是10°正前角，加上正前角的刀片，安装后最大有效前角高达35°，显著降低切削力和功率消耗，也扩大刀具的应用范围。如Walter公司的Xtra.tec钻头，是机夹刀片硬质合金钻头，较大的前角，较短的横刃，以及对刀体(槽)表面的硬化处理和可靠的定位装夹方式，使钻削轻快，排屑畅通，加上应用了该公司的Quartec的材质和Tiger.tec的涂层技术，据称可提高切削效率100%。该系列的台肩铣刀、面铣刀的可转位刀片都有较大的前角。改变切削图形，也可降低切削力。山特维克公司的CoroDrill 880浅孔钻，开发了台阶形的中心刀片与4方形的外周刀片，工作时两个刃的切削图形相互搭接，形成分屑的效果，从而降低切削力，提高进给速度；钻头切削负荷的分配还顾及到径向力的平衡，加上外周刀片很小的副偏角，产生修光作用，这样，在高进给率时仍能获得较好的尺寸精度和表面质量。ISCAR公司的风火轮铣刀配置的齿形刀片与圆刀片比较也具有分屑的效果，不仅降低切削力，而且细小的切屑有利排屑。为了避免切削加工中的振动，各公司各显神通，日立公司的四刃圆角铣刀，两个被称为副刃的外径略小于铣刀的公称尺寸，使四刃处在椭圆形的截形上，副刃与端刃连接的“圆”弧也是椭圆的一部分；切削时主刃与副刃分别切下不同长度、厚度的切屑，改变了切削力的周期性，抑制了刀具的振动，可提高铣刀每齿进给量(0.5~0.7mm/z)，实现高效加工。
总之，刀具创新有着非常广阔的天地，即使是最常见的麻花钻，在刀具制造商眼里仍然有巨大的开发潜力和创新空间。Mapal公司展出了一把8棱带的麻花钻，在麻花钻的钻背上又开出了三条槽，形成三个新的棱带，每个棱带在端头形成切削刃，这样，该麻花钻除了原有的二个钻削刃外，又新增四个扩孔的切削刃和两个铰孔的切削刃，成为一把钻、扩、铰复合刀具，H7的梢孔一次走刀完成。此次展会上有多家公司展出了可钻削20D、30D孔深的整体硬质合金麻花钻，加工钢制曲轴，20D或30D的深孔一次走刀“一气呵成”，内冷却的结构，特殊槽形和光滑的表面、修磨的钻尖、细颗粒的材质、光滑的涂层表面，创造了提高切削效率15倍的优异效果，在麻花钻上做成了大文章。
在现代刀具发展及创新的过程中，数控工具磨床的快速发展功不可没。随着我国制造业对高档刀具需求量的迅速增加，工具行业大力调整产品结构，使高档的数控工具磨床在我国的销售量大幅度上升。在此次展览会上，国外著名的数控工具磨床制造商均有产品参展，如WALTER、ANCA、EWAG等公司。瑞士Rollomatic公司展出的620XS工具磨床，在原有磨削整体硬质合金刀具功能的基础上，增加磨削可转位刀片的附件，可高精度磨削硬质合金可转位成形刀片，扩大了机床的使用范围。意大利SAMPUTENSILI公司展出的S400GS剃齿刀磨床，是该公司的第三代剃齿刀磨床产品，配置直线电机传动，在保证精度不变的条件下，循环时间可减少50%，并自动在线测量齿形、齿距、齿向误差，可把需要修正的值反馈给CNC系统，提高了刃磨的精度和效率。美国的NORMAC公司展出了适合大批量生产的GT77CNC高速螺纹磨床，每小时可生产M12丝锥110件，机床采用机械式凸轮铲梢，工作可靠。德国的Vollmer公司展出了QWD760/750型线电极金刚石工具磨床，该机床配置有CAD-CAM系统和专家系统。美国Star公司展出的ETG+型号为经济型5轴CNC工具磨床，除了常规的功能以外，还具备刃磨超长刀具的能力，可磨削最长达21英寸的刀具。
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