刀具新规则5:从工艺设计一开始就需要考虑切削刀具
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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。

上一部份:刀具新规则4:关注加工成本支出的最大源头

山特维克可乐满负责机床投资的产品经理Jim Grimes指出,选择采用何种刀具固然重要,而在何时选择刀具同样非常重要。考虑采用高效刀具的最佳时机是在对任何新的工件或新的加工任务进行工艺分析和设计的开始阶段。为了完成新的加工任务,你将采用何种切削刀具?这一问题与“你将采用何种机床”的问题同样重要。
当然,在选定最合适的加工机床之前,还无法确定所使用的切削刀具。对于某些工件而言,在开始阶段,可能并不清楚是用加工中心还是用车床来加工更为合理,因此,在此时就决定购买何种刀具显然为时尚早。但是,加工车间往往会犯与此相反的错误,它们首先买来加工机床,然后再考虑应该配置何种刀具。这种做法所冒的风险几乎与未确定机床就先购买刀具的风险一样大,因为一旦购买了机床,加工车间就可能将自己锁定在由机床技术参数和功能特点所限定的范围之内,从而使其不可能再采用能发挥最大加工优势的高效刀具。换句话说,如果不同时考虑刀具和机床,加工车间也许就会剥夺自己本来有可能实现的节约加工成本的许多机会。实际上,加工车间甚至可能会在机床上花费更多冤枉钱,因为通过选用正确的刀具,车间就有可能购买载荷较小或价格较低的机床。
以下是为何应在一开始就考虑切削刀具的几点更为特殊的理由:

1 优化工艺参数

预先知道你将采用哪些刀具来加工某一种或某一类新的工件,你就可以清楚地了解,每一种刀具采用什么样的主轴转速、进给率、功率和扭矩最理想。了解了工艺参数的范围,加工车间就能选择能够精确提供这些工艺参数的机床。
此外,较早确定了刀具加工需求的车间可能会发现,仅有一种刀具需要较高的扭矩或功率,也就是说,只需要对一种刀具进行性能妥协,就可以实现购买功率小得多、价格也便宜得多的机床的目的。

2 确定机床功能

某些机床功能特点对于充分利用某些类型的高效刀具必不可少。例如,某些用于车一铣机床的复杂刀具要求机床必须具备B轴定位功能,而加工车间可能不希望今后再在机床上加装这种功能。
一个更能说明问题的例子是前述山特维克可乐满的CoroTurn HP刀具。为了提高切削速度、延长刀具寿命,该刀具采用精确对准加工部位的高压冷却液流形成水楔效应,将切屑“托起”并排出切削区。但如果机床本身不具备高压冷却功能,就无法实现CoroTurn HP刀具的这种优势。

图9 模块化快换刀具(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)

3 合并刀库存刀位置

模块化刀具(图9)可以在同一个刀体上快速更换不同的铣削刀头和钻削刀头,从而无需在每次换刀后都对刀具重新进行测量。如果加工车间预先知道将要采用这种模块化刀具,就可以选用一种刀库中存放刀具位置较少的加工中心。这样,可以将大部分存刀位置留给机床经常使用的常用刀具,而只需利用少量的模块化刀体,就能满足选用所有其他只周禺尔才会使用的刀具的需求。

4 合并加工工序

有些加工车间甚至可以考虑利用先进刀具来削减原来需要额外购置的机床。例如,为了加工至关重要的深孔,可能需要采用分序加工方式,为此,车间可能需要专门购置高刚性镗床,因为用于完成其余加工任务的车床或加工中心无法提供深孔加工所需要的稳定性。不过,采用阻尼刀具又如何呢?山特维克可乐满公司已经开发出了采用内部阻尼技术的镗杆,它能抵消刚性较差的机床在加工中所产生的振动。如果采用这种刀具,就无需再购置高刚性镗床进行分序加工。
并不是所有的加工车间都非常清楚诸如阻尼镗杆这样的刀具技术创新,但这些先进刀具确确实实存在。经验丰富的刀具供应商应该准确地知道何时应用这些刀具。需要重复强调的是,刀具供应商应.尽早参与到工艺分析与设计之中!机床技术正在不断发展,但刀具技术的发展速度甚至更快。前述的阻尼镗杆、金刚石刀具以及其他许多例子都表明,你正在考虑购买的新机床或许能够完成比你想象的更多的加工任务。充分利用当今不断涌现的先进刀具,可以使你的新机床(或原有机床)发挥最大效用。

英文原文

  • Consider the Cutting Tool from the Very Beginning
  • 本文作者:张宪(编译)
    原载:《工具展望》2009年第3期
    上载于:2010-12-23 17:58:01

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