山西省自由切削階梯端銑刀研究取得新進展

從山西省科技廳了解到，由中北大學和太原工具廠共同設計和二手刀片研制的自由切削階梯端銑刀，具有刀尖等直徑不等高和刀尖等高不等直徑的特點，基於端銑刀階梯齒不同組別切削刃的切削部位不同，實現了刀片同一切削刃換位使用，提高了刀片的使用壽命。且刀體可采用標准刀體，與傳統端銑刀刀體通用。

經采用YT15、YG8刀片切削調質鋼和鑄鐵材質工件的試驗表明：切削效率提高一倍以上，刀具耐用度提高50%-60%，銑削力降低30%，現已在太原第一機床廠等單位成功轉化應用。


隨著現代加工制造業的迅速發展，設備更新換代速度越來越快，特別是重型機械、造船（如航母）、水電等設備制造中，要在短時間內增加產值、創造利潤，必須充分挖掘刀具的潛力。

自由切削階梯端銑刀的成功研制和應用，適應了高速切削技術的發展，為機械制造領域大余量、不均勻鑄鍛件的高效平面銑削加工提供了新的途徑，且在節能、降噪，實現綠銑刀色制造等方面具有重要的推動作用。

非標倒角銑刀提升球閥加工效率

現代社會離不開石油和天然氣。切削工具人們用管路將這些物質從生產廠輸送給客戶。其中數百萬千米長的管道遍及全球。如果要中斷介質流動(例如維護工作)，“閥門龍頭”必須關閉嚴實。使用高壓球閥，就可以臨時關閉管路，這種高壓球閥正是RMA管道設備最重要的產品之一。

　　在二十世紀六十年代末，該創立之初只是一家“作坊式”工廠，是其他的供應商。隨著飛速成長，它在二十世紀七十年代末開始研制自己的管件，包括球閥。現在，RMA管道設備是世界領先的系統供應商之一，其主營業務包括研制各種油氣、水和地區制熱用管件、家用供應技術、測量和控制技術以及根據客戶具體要求定制的零件。RMA在全球共有員工約500名，在德國有兩家工廠。萊瑙總廠和行政中心共有員工200名。他們在德國凱爾有一個配套工廠，並且在波蘭、英國、法國、美國、巴林和俄羅斯分別有一個工廠。

每只球閥的核心部件是中通閥芯，中通閥芯裝在一個閥體內，並可在其中轉動。但是，用於管線中的這些閥芯尺寸比我們一般用的水龍頭的閥芯尺寸大得多。截止球閥的尺寸範圍為DN 25~DN 1400毫米。RMA制造車間項目主管Hans-Jürgen Mann?hardt說：“我們的萊瑙總廠制造DN 300以下的產品，凱爾廠制造更大尺寸的產品。”這不僅包括閥芯、還使用閥體生產的壓床、總裝、塗覆防腐聚氨酯(PU)塑料塗層和銑刀最終試漏：RMA的所有高壓球閥在出廠後便可隨時待命使用。

閥芯本身由粗加工過的鍛鋼制造而成，通過閥芯的流速已經得到認可。在RMA車間裡，有30台全自動化的車床和5台加工中心，承擔把毛坯件生產成品閥芯的全部任務。除了車削和磨削外，還要制作後續工藝所需要的切口，包括在閥芯上下方的配合。使用對裝配很重要的凹槽，讓閥芯在閥體內轉動，可打銑床夾具開或關閉閥門。相互配合鑽石刀片並與閥芯一起插入閥體的塑料件和金屬座圈確保封閉嚴實，無泄漏。在壓力高達40巴時，塑料還能起到密封作用，但是超過40巴後，需要使用金屬密封件。

於是，在轉動時閥芯不會與任何部分發生意外碰撞，在上述配合面的兩側另外銑制一道圓倒角，這就是需要圖賓根的刀具專家參與的地方。外徑為484毫米的DN 300閥芯在臥式加工中心上的總加工時間為一小時。到現在為止，倒角需要10道工序，加工時間為10分30秒，每側5分15秒。迄今，該工序采用其他品牌的倒角銑刀完成，該銑刀有三個刀片但只有一組齒。

銑刀速度提升，大受歡迎

“我們一直很滿意所用刀具的加工性能，但是有一鑽石刀片點是我想要更高的效率，也就是是時間。我認為，一道工序超過十分鐘確實太長，”Hans-Jürgen 銑刀Mann?hardt說。“因此，銑床夾具我決定與現場服務人員討論這個問題。”多年來，德國應用工程師Michael Benz一直為RMA提供支持切削工具。期二手刀片間，他在現場提出並實施了多種刀具解決方案，並與客戶通力合作。在緊急情況下，他甚至能通宵達旦地工作。

討論後，奔馳在他下一次拜訪期間，與車間主任Mann?hardt一起花了大量時間，對倒角的加工任務進行書面整理，並擬出了初始解決方案途徑大綱：“目的非常明確，就是要達到更高的金屬去除率。我們一起直接在機床上進行測量，以便考慮現有的刀杆、刀具尺寸和夾具，並避免輪廓干涉。”

在與Hans-Jürgen Mann?hardt進行全面深入交談後，顧問隨後擬出了第一份大綱：一種不采用任何附加接口的整體式刀具，結構盡量緊湊，性能盡可能穩定。Michael Benz說：舊的刀具太長，振動會對性能有不利影響。”於是，該設計被送往位於法蘭克福的本土技術部進行開發。在這裡，協同生產部檢查了刀具制造的可行性，並確定了刀片座的數量和結構。

專用玉米銑刀

結果是，倒角銑刀的銑削角度45°，三組銑床夾具銑削刃口和四排刀片(型號為F2001-6515665)，作為定制刀具。“在我的腦海裡已經有了玉米銑刀的想法，”Mann?hardt說。“

但是，由於閥芯倒角要求的角度原因，這類刀具還銑刀不能作為標准型號，只能用作定制解決方鑽石刀片案，例如目前為我們實施的方案一樣。”其性能如何?結果很明顯。現在，倒角銑削只需4道加工工序，總時間6分30秒(以前是10分30秒)，單側所耗時間為3分15秒(以前是5分15秒)。這相當於時間節省將近40%。

一個最令人印像深刻但員工還不十分滿意的結果是：“從我們最初的討論，直到6周切削工具後當RMA開始測試時，起初會發生刀片斷裂，令我們倍感頭痛。主要問題是選擇正確的切削刀具材二手刀片料，”Benz說，“最後，我們決定采用我們“堅不可摧”的韌性極佳的材質 WSP45S，這種材質是我們解決問題的能手。它驗證了團隊作為RMA的一個成功案例：刀片斷裂再也沒有發生過。

自由切削階梯端銑刀科技成果取得應用

由中北大學和太原工具廠共同設計和研制的自銑刀由切削階梯端銑刀，具有刀尖等直徑不等高和刀尖等高不等直徑的特點，基於端銑刀階梯齒不同組別切削刃的切削部位不同，實現了刀片同一切削刃換位使用，提高了刀片的使用壽命。且刀體可采用標准刀體，與傳統端銑刀刀體通用。

經采用YT15、YG8刀片切削調質鋼和鑄鐵材質工件的試驗表明：切削效率提高一倍以上，刀具耐用度提銑床夾具高50%-60%，銑削力降低30%，現已在太原第一機床廠等鑽石刀片單位成功轉化應用。

自由切削階梯端銑刀的成功研制和應切削工具用，適應了高速切削技術的發展，為機械制造領域大余量、不均勻鑄鍛件的二手刀片高效平面銑削加工提供了新的途徑，且在節能、降噪，實現綠色制造等方面具有重要的推動作用。

森泰英格推出模塊式鏜刀和可轉位銑刀

森泰英格在CIMT 2013的展台按產品類二手刀片別設計，展出了涵蓋車削、銑削、鏜削及鑽削所需的可轉位刀具和刀片、整體硬質合金刀具，7：24、HSK、TMG21模塊式和整體式工具系統，其中升級版的模塊式鏜刀和可轉位銑刀展示台設在展區顯要位置。據森泰英格劉總介紹，這兩類產品是今年英格主推的重頭產品。

　　銑削刀具在幾何角度的設計、基體材料、表面防鏽處理乃至加工工藝都進行了進一步優化。根據刀片的設計特點，量身研制銑削刀具，經過反復分析和切削試驗，使刀片的性能和壽命發揮到極致。刀片螺釘等配件全部采用瑞士SFS原裝銑刀進口，極大地提高了銑削刀具的安裝可靠性和綜合性能。針對鋁合金的高速和高精度加工，還專門設計了鋁合金基體銑刀刀盤，並發揮英格在工具系統設計與制造能力方面的優勢，將工具系統與銑刀做成一體，提高了銑削刀具的性能，為客戶降低了成本。

　　今年展出的銑刀系列新品有兩個：一是去年11月新開發的雙面銑刀，對於傳統銑刀來說，切削輕快與刀具強度是相矛盾的，而這款銑刀很好地解決這一問題。二是玉米棒銑刀，采用大前角刀片全功效設計，降低了刀具切削抗力，在工程機械行業加工弱剛性結構件應用場合深受歡迎。

　　森泰英格生產的鏜削刀具采用國外先進加工理念，可為客戶設計定制各種非標組合鏜刀。設計生產的各種抗振鏜杆可有效解決深孔加工的難題。粗鏜杆采用高強度連接方式，加入人性化設計，使用更方便；精鏜刀采用了自主創新的全新結構，其調整精度高、剛性強，使用穩定可靠。

　　據悉，該刀具所配刀片基本都在歐洲生產，其槽型設計、基體材質和塗層工藝均達到或接近國外一流品牌水平，品質得到充分保證。 

新型鋸片銑刀F5055 切斷時削鐵如泥

配合 Walter Cut SX 切槽系統，推出切削工具采用Blaxx? (黑鋒俠)，設計的新型鋸片銑刀F5055。它具有已上市的BlaxxTM。(黑鋒俠)系列銑刀的極其堅固和精確的結構方式，以及不同尋常的性能和工藝可靠性。 

在新的 Walter Cut SX 切槽系統中，刀片嚴絲合縫地自夾緊，因此切削力被良好地引導到刀具中。靈活的夾緊指可自動卸載或全力夾緊。刀片被端端正正地牢牢夾緊，工藝可靠性因此銑刀特別出色。刀片穩定性幾乎沒有任 何損失。

新鋸片銑刀同樣需要這套夾緊系統的特性。的研發人員以切槽系統為基礎，設計出Blaxx? (黑鋒俠) 鋸片銑刀F5055。Blaxx? (黑鋒俠) 代表了極其堅固同時極其精確的結構方式以及不同尋常的性能和工藝可靠性。以F5055 刀體為代表，Walter Cut SX 夾緊系統恰恰可以提銑床夾具供這些特點。即便轉速再鑽石刀片高，也不會撼動極度牢固的夾緊系統。再加上銑刀體的徑向和軸向跳動極低，因此可以將振動降到最低水平。

除了刀體的特性，Tiger•tec? Silver 切削材質的特性也不容小覷。F5055 使用的切削材質是Blaxx? – powered by Tiger•tec? Silver！鋸片銑刀所裝備的刀片與目前切削材質為WSM33S 和WSP43S 的切槽刀具一樣。總共可提供三種槽型：穩定型CE4 適用於中高進給量，應用時切屑成形極佳；通用型CF5 適用於大多數材料和中低進給量；易切削型CF6 適用於良好的加工條件、低進給量或加工非鐵金屬。因為Walter Cut SX 和F5055 使用同樣的刀片，所以兩種刀具系統的用戶可以降低刀具成本和庫存成本。提供直徑從63 至250 mm、切削刃寬度從2。0 至4。0 mm 的F5055。刀具憑借刀片的通用性能而廣泛適用於所有鑄鐵、鋼件或不鏽鋼的加工。此外，由於也可以加工難切削的材料，因此特別適合需要大量高品質工件和高工藝可靠性刀具的航空航天業領域的切削加工企業。 

螺紋銑刀使用價傎及加工方法

傳統的螺紋加工方法主要為采用螺紋車刀車削螺紋或采鑽石刀片用絲錐、板牙手工攻絲及套扣。隨著數控加工技術的發展，尤其是三軸聯動數控加工系統的出現，使更先進的螺銑刀紋加工方式——螺紋的數控銑削銑床夾具得以實現。

螺紋銑削加工與傳統螺紋加工方式相比，在加工精度、加工效率方面具有極大優勢，且加工時不受螺紋結構和螺紋旋向的限制，如一把螺紋銑刀可加工多種不同旋向的內、外螺紋。對於不允許有過渡扣或退刀槽結構的螺紋，采用傳統的車削方法或絲錐、板牙很難加工，但采用數控銑削卻十分容易實現。

此外，螺紋銑刀的耐用度是絲錐的十多切削工具倍甚至數十倍，而二手刀片且在數控銑削螺紋過程中，對螺紋直徑尺寸的調整極為方便。

的防振降噪可轉位銑刀

金屬加工中的振動及噪音一直都銑床夾具是困擾制造商們的問題。在加工中，應遠離導致加工表面質量差、精度低、刀具壽命低和加速機床設備關鍵部件磨損的振動，為降低這些負面影響，制造商不得不使用昂貴的防振刀柄裝置或減小切削參數，最終導致產品成本上升，生產率降低。

在金屬加工中，每種可能減振的方法都是提高加工性能的重要因素。通過調整各種工藝技術措施有助於達成此目標，如更改工件夾持方式、采用夾持剛性更高的夾具或采用具有減振性能的刀柄等。在大多數情況下，操作者最直接的反應是減小切削參數，然而這樣會降低生產率。事實上，用戶對於刀具供應商的要求是在大多數加工應用中確保穩定的加工。在銑削加工中，衝擊載荷及切屑銑刀厚度的周期性變化是既定的，為自激振動，因此，銑削加工的防振非常重要。

盡管刀具制造商不斷探索合適的解決方案，但可能的設計方案卻往往受到限制。目前，大多數刀具制造商仍然采用傳統的基礎設計理念，如提高銑削刀具自身的剛性及強度，或使刀具的刃口切削更加輕快，減少切削抗力。這些方式有效地改善了銑削振動的趨勢，而采用其他新穎的設計方式也能夠起到降低切削振動的效果，如不等齒距的設計（不等齒距角度）。對於整體硬質合金立銑刀而言，不等螺旋角顯著提高了其防振性鑽石刀片，如的防振降噪立銑刀（CHATTERFREE）系列。另外，帶分屑功能的切削刃在幫助降低振動方面具有明顯的優勢及效力，如的粗加工波形刃切削工具立銑刀（SOLIDSHRED）系列。結合上述防振設計元素的立銑刀加工的表現更加出色，如精加工波形刃立銑刀（FINISHRED）系列的EC-H5M-CFR。

將上述規則應用於可轉位銑刀時總是會遭遇困境，制造出了具有分屑功能的切削刃，如風火輪銑刀（MILLSHRED）系列，但要制造出帶有不同軸向正前角的可轉位銑刀卻受到各種設計因素的制約。不等軸向前角需改變刀片定位槽設計以改變刀片刃傾角，而正確的設計需確保刀具有合適的後角。因此，這種方法不能實現。

銑刀片HM90 ADCT 1505 。。。-CF設計新穎，可夾持於HELI2000系列的標准銑刀體，轉換方法從根本上解決問題。典型的平裝可轉位銑刀片基於其刀片中心線旋轉對稱，一般而言，刀片中心線也是安裝沉孔中心線。新刀片挑戰了此經典結構，銑刀片HM90 ADCT 1505 。。。-CF帶有兩個螺旋切削刃，切削刃與基准面的刃傾角不等。因此，當刀片夾持於銑刀體時，其切削刃可產生不同的刃傾角。由此可得到類似於帶不等螺旋角的整體硬質合金立銑刀的減振效應，並在銑削加工過程中有效減振。

最新的HIGH QLINE(IQ)系列刀具給出了令人感興趣的解決方案。作為一款非對稱的可轉位銑刀片，該刀片為金屬加工中的防振降噪開啟了新機遇，以全新的視角設計出防振降噪銑刀片。值得注意的是，新款非對稱銑刀片適用於二手刀片現有標准銑刀體。其特點可確保在如銑刀懸伸大、加工薄壁零件、工件夾持剛性不足等情況下大幅提高方肩銑刀的加工性能。刀片壽命提高15%～20%，消耗機床功率降低10%，有的加工場合甚至更高。

防振降噪可轉位銑刀的應用效果

在金屬加工中，每種可能減振的方法都是提高加工銑刀性能的重要因素。通過調整各種工藝技術措施有助於達成此目標，如更改工件夾持方式，采用夾持剛性更高的夾具，采用具有減振性能的刀柄，等等。只要有過加工中產生振動的經驗，應該能很快理解。在大多數情況下，操作者最直接的反應是減小切削參數，然而這樣操作會降低生產率。事實上，用戶對於刀具供應商有著合理的要求，那就是在大多數加工應用中確保穩定的加工，生產率不會大幅下降。在銑削加工中，衝擊載荷及切屑厚度的周期性變化是既定的，為自激振動。因此，銑削加工的防振是非常重要的。

盡管刀具制造商為此而探索合適的解決方案，但是可能的設計方案卻往往受到限制。目前，大多數刀具制造商仍然采用傳統的基礎設計理念，如提高銑削刀具自身的剛性及強度，或者使刀具的刃口切削更加輕快，減少切削抗力。當然，這些方式有效地改善了銑削振動的趨勢。然而，也有一些其他新穎的設計方式能夠起到降低切削振動的效果。如不等齒距的設計（不等齒距角度）就給出了不錯的結果。對於整體硬質合金立銑刀而言，不等螺旋角顯著提高了其防振性；比如的防振降噪立銑刀（CHATTERFREE）系列。另外，帶分屑功能的切削刃在幫助降低振動方面具有明確的優勢及效力；比如的粗加工波形刃立銑刀（SOLIDSHRED）系列。此外，結合了上述防振設計元素的立銑刀加工表現更加出色；比如精加工波形刃立銑刀（FINISHRED）系列的ΕＣ-Ｈ5Μ-CFR。

然而在將上述規則應用於可轉位銑刀時總是會遭遇困境。制造出具有分屑功能的切削刃通向可預見的成功，正如大受歡迎的風火輪銑刀（MILLSHRED）系列。但是，制造出帶有不同軸向正前角銑床夾具的可轉位銑刀卻受到各種設計因素的制約。不等軸向前角需改變刀片定位槽設計以改變刀片刃傾角，這顯然受到現實制約，因為正確的設計需鑽石刀片確保刀具有合適的後角。很顯然，這條路走不通，需另想辦法。

銑刀片HM90 ADCT 1505 ……-CF設計新穎，可夾持於HELI2000系列的標准銑刀體，轉換方法從根本上解決問題。典型的平裝可轉位銑刀片基於其刀片中心線旋轉對稱；一般而言，刀片中心線也是安裝沉孔中心線。而新刀片挑戰了此經典結構。銑刀片HM90 ADCT 1505 切削工具……-CF帶有兩個螺旋切削刃，但切削刃與基准面的刃傾角是不等的。因此，當刀片夾持於銑刀體，其切削刃可產生不同的刃傾角。由此可收獲類似於帶不等螺旋角的整體硬質合金立銑刀的減振效應，在銑削加工過程中有效減振。

值得注意的是，新款非對稱銑刀片適用於現有標准銑刀體。此特點確保在加工系統剛性不足時能大幅提高方肩銑刀的加工性能，如銑刀懸伸大，薄壁零件二手刀片，工件夾持剛性不足時，等等。結果是，刀片壽命提高15-20%；消耗機床功率降低10%，有的加工場合甚至更高。