中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)工具分會(huì)秘書處

現(xiàn)代金屬切削刀具（以下簡稱金切刀具）追求的主題就是高效率、高精度、高可靠性和高壽命。而面對(duì)以航空航天行業(yè)為代表的機(jī)械加工中難加工材料的廣泛應(yīng)用，針對(duì)難加工材料的新技術(shù)也成為新的熱點(diǎn)；隨著常規(guī)材料加工的刀具技術(shù)日趨成熟，刀具研發(fā)特點(diǎn)更加注重經(jīng)濟(jì)性。從機(jī)械加工行業(yè)角度看，各品牌刀具技術(shù)日趨成熟，產(chǎn)品制造、研發(fā)水準(zhǔn)日益接近，行業(yè)的整體解決方案成為新的競爭熱點(diǎn)；從服務(wù)環(huán)節(jié)發(fā)展看，刀具服務(wù)已經(jīng)從圍繞刀具應(yīng)用服務(wù)延伸到了刀具管理、加工工藝等領(lǐng)域。這些顯著的特征令人印象深刻。

在CIMT2011上，國內(nèi)外金切刀具廠商展出的刀具產(chǎn)品，可謂琳瑯滿目，品種繁多，充分展示了當(dāng)代金切刀具的現(xiàn)狀和發(fā)展。

一、圍繞難加工材料的刀具新技術(shù)成為熱點(diǎn)

現(xiàn)代工業(yè)中，特別在航空工業(yè)領(lǐng)域，難加工材料如復(fù)合材料、高溫合金以及鈦合金，以其獨(dú)特的材料特性正得到越來越廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也因其復(fù)雜的被加工特點(diǎn)，逐漸成為切削技術(shù)的重大挑戰(zhàn)。而在本屆展會(huì)中，針對(duì)一系列難加工材料的加工特點(diǎn)，各大刀具企業(yè)也展示了其在該類材料切削加工領(lǐng)域的最新成果。

1.復(fù)合材料的加工

在現(xiàn)代工業(yè)中，復(fù)合材料正扮演著越來越重要的角色。復(fù)合材料具有極佳的強(qiáng)度重量比，能夠形成復(fù)雜的零件形狀。與鋁合金相比，碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）的抗拉強(qiáng)度通常可高達(dá)14倍以上，而其熱膨脹系數(shù)還不到鋁材的1/19；此外，其剛度可高出5倍以上，重量僅為鋁合金的一半。在某些部件的制造中，復(fù)合材料正逐漸成為航空工業(yè)中鋁合金材料的重要替代品，在未來的汽車行業(yè)中也必將發(fā)揮極其重要的作用。

復(fù)合材料加工導(dǎo)熱性差，使刀具承受大量的切削熱，同時(shí)在加工過程中極易產(chǎn)生大量的毛刺。來自瑞典的山特維克可樂滿（山特維克可樂滿）公司針對(duì)復(fù)合材料的加工特點(diǎn)，開發(fā)出的適合高樹脂或高纖維含量復(fù)合材料加工的CoroMill?R鉆頭系列（見圖1）。該系列鉆頭的鉆尖構(gòu)形降低了起毛、分層和纖維碎裂的危險(xiǎn)，保證了復(fù)合材料孔加工質(zhì)量，能滿足嚴(yán)格的孔公差及表面粗糙度的要求。

圖1 CoroMill?R鉆頭系列

SECO（山高）公司也在本屆展會(huì)中展示了其在復(fù)合材料加工上的不俗實(shí)力。SECO公司推出的最新應(yīng)用于復(fù)合材料加工的JabroTMJC800復(fù)合材料銑刀系列（見圖2），在刀具結(jié)構(gòu)上最大限度地消除了纖維斷裂和脫層，改善了邊緣的表面粗糙度。同時(shí)其涂覆的DURA金剛石涂層，具有極低的表面粗糙度和極高的基體粘著性，有出色的抗熱耐磨性能，是復(fù)合材料加工的理想刀具。

圖2 JabroTMJC800復(fù)合材料銑刀系列

2.鈦合金、高溫合金的加工

在航空結(jié)構(gòu)材料上，鈦合金、高溫合金的應(yīng)用也越來越廣泛。鈦合金比強(qiáng)度高、熱強(qiáng)度高、有較好的抗腐蝕性能、導(dǎo)熱系數(shù)低、低溫性能好。鈦合金的規(guī)模化生產(chǎn)量以每年8%的速度增長，其大規(guī)模替代鋁合金材料的趨勢已經(jīng)呈現(xiàn)。而高溫合金在600°C以上的高溫條件下，仍能保持良好的強(qiáng)度、疲勞性能及斷裂韌性，已成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等耐熱部件的首選材料。但鈦合金、高溫合金在被加工性能上表現(xiàn)為切削溫度高、切削力大、冷硬現(xiàn)象嚴(yán)重，這些性能都給切削刀具帶來了極大的挑戰(zhàn)。

在高溫合金、鈦合金的加工方面，SECO公司適合加工高溫合金的超硬刀具（牌號(hào)CBN170）是世界上首款陶瓷晶須強(qiáng)化的PCBN材質(zhì)，可用以滿足鎳基高溫合金零件精加工表面粗糙度、公差和切削長度的苛刻要求，大幅提升了高溫合金加工的刀具壽命。

SECO公司的JHP780整體硬質(zhì)合金立銑刀擁有不等齒距的排屑空間，有效地避免了加工振動(dòng)，同時(shí)采用了雙重芯部技術(shù)（見圖3），在增大容屑空間的同時(shí)可承受更強(qiáng)的切削力，增強(qiáng)了刀具的抗變形能力。

圖3 JHP780雙重芯部技術(shù)

山特維克可樂滿（山特維克可樂滿）公司的Coromill?R690鈦銑削用新型螺旋銑刀（見圖4），每一個(gè)刀座都有高壓冷卻（HPC）裝置，相對(duì)于普通的冷卻，HPC技術(shù)的應(yīng)用能夠使刀片壽命延長近一倍，有效地避免了切屑熔接。采用類似結(jié)構(gòu)還有日本MITSUBISHI（三菱）公司的鈦合金銑削新品VFX系列螺旋銑刀，粗加工鈦合金的最大排屑率可達(dá)400cm3/min。

圖4 Coromill?R690鈦銑削用新型螺旋銑刀

3.常規(guī)材料加工刀具設(shè)計(jì)更注重經(jīng)濟(jì)性

在后經(jīng)濟(jì)危機(jī)時(shí)代，隨著常規(guī)工業(yè)產(chǎn)品加工附加值的不斷緊縮，降低耗材成本也成為了機(jī)械加工企業(yè)迫在眉睫的需求。從本屆展會(huì)的刀具展品來看，增加單片刀片切削刃數(shù)量、開發(fā)可換頭式刀具，已經(jīng)成為減小刀庫容量、降低加工成本的主流選擇。

在刀具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，各公司產(chǎn)品發(fā)展方向之一即是增加銑削刀片的可用切削刃，以達(dá)到降低單刃成本的目的。如SECO公司推出的DOUBLE OCTOMILL“雙面王”銑削刀片（見圖5），擁有16個(gè)可用于粗、精加工的切削刃，經(jīng)濟(jì)性極佳,特殊的定位銷設(shè)計(jì)（見圖6），在軸向和徑向上極好地保證了重復(fù)定位精度。而同樣旨在為客戶提供高經(jīng)濟(jì)性銑削刀具的，來自國內(nèi)的刀具企業(yè)株洲鉆石切削刀具股份有限公司，也同時(shí)推出了擁有16刃的FMA07“颶風(fēng)”系列面銑刀（見圖7）。

圖5 SECO DOUBLE OCTOMILL“雙面王”

圖6 DOUBLE OCTOMILL“雙面王”定位銷設(shè)計(jì)

圖7 株洲鉆石FMA07“颶風(fēng)”系列銑削刀具

圖8 SECO AWUARE 6魔方方肩銑刀

異于傳統(tǒng)的兩刃、四刃的方肩銑削刀具，SECO公司的SECO AWUARE 6魔方刀具（見圖8），采用了一款三角形的數(shù)控刀片，雙面共有6個(gè)可用切削刃。無獨(dú)有偶，TaeguTec公司也展出了六刃經(jīng)濟(jì)型方肩銑刀。在高經(jīng)濟(jì)性銑刀的發(fā)展道路上，在保證加工效率與質(zhì)量的前提下，多切削刃無疑將是一大發(fā)展亮點(diǎn)。

作為縮短線下?lián)Q刀時(shí)間、節(jié)省企業(yè)刀具采購成本的重要技術(shù)，可換頭式刀具的開發(fā)也在近幾年成為刀具研發(fā)的熱點(diǎn)。株洲鉆石首次推出了應(yīng)用于模具、汽車、能源、航空等多產(chǎn)業(yè)的 “靈狐”系列可換頭產(chǎn)品（見圖9），通過高精度全螺紋曲線面接觸，將重復(fù)裝卸跳動(dòng)控制在0.02mm之內(nèi)，使用一個(gè)刀桿即可完成產(chǎn)品粗加工到精加工的全過程。WALTER公司的模塊式整體硬質(zhì)合金刀具系統(tǒng)ConeFitTM，更是集合了整體硬質(zhì)合金粗加工、精加工、三維輪廓和型面加工等多種功能。

圖9 株洲鉆石 “靈狐”系列可換頭式銑刀

車刀方面，MITSUBISHI的GY系列新型槽加工車削刀具，采用橫向、前面、上面三個(gè)方向的TRILOCK鎖緊機(jī)構(gòu)（見圖10），使模塊式槽刀鎖緊剛性大幅提高，通過多種刀柄與模塊的組合，可以實(shí)現(xiàn)各種加工方式，實(shí)現(xiàn)了刀具的最大集約。

圖10 采用三向鎖緊的 TRI-LOCK鎖緊機(jī)構(gòu)

在孔加工領(lǐng)域，MAPAL公司推出了一款TTD可換頭式鉆頭（見圖11），通過更換帶內(nèi)冷孔的鉆尖，可以重復(fù)使用昂貴的內(nèi)冷鉆桿，從而達(dá)到降低損耗、節(jié)約成本的目的。

二、刀柄和接口技術(shù)向著可靠性、可調(diào)節(jié)性、高精度發(fā)展

作為機(jī)床與切削刀具的連接紐帶，刀柄及接口技術(shù)一直是機(jī)械加工刀具最為重要的組成部分之一，刀柄的剛性、精度，也直接影響加工質(zhì)量的好壞，以及切削刀具乃至機(jī)床的使用壽命。

美國Kennametal公司推出了最新的接口裝置KM4X（見圖12），能夠提供最大的剛性，這種高過盈量+高夾緊力的聯(lián)結(jié)方式，保證了從低到高的主軸轉(zhuǎn)速下系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

圖12 KM4X接口系統(tǒng)

德國的專業(yè)工具系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)Schunk(雄克)公司的新一代TENDO E compact多功能液壓刀柄，其扭矩高達(dá)900Nm（φ20mm），回轉(zhuǎn)精度可保持在0.003mm以內(nèi)，在保證回轉(zhuǎn)精度的同時(shí)，可以滿足傳統(tǒng)ER彈簧夾頭刀柄、熱縮刀柄所無法達(dá)到的大切削量加工，也可用于鉸、鉆、倒角、攻絲等多種工藝加工。

在減振刀柄的開發(fā)上，推出了一種獨(dú)特的Steadyline減振系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)減振組件安裝在Steadyline面銑刀柄前部。減振組件可以抑制由切削刀具傳動(dòng)至刀柄的振動(dòng)，防止振動(dòng)沿刀柄傳播，從而減小刀具的彎曲。基于該項(xiàng)技術(shù)開發(fā)的刀柄，可執(zhí)行典型的長懸伸加工，以獲得更理想的表面粗糙度和生產(chǎn)效率。

SECO公司在刀柄技術(shù)上的另一個(gè)亮點(diǎn)，是其推出的AXIASETTM長度可調(diào)式面銑刀柄（見圖13）。AXIASET是一種配有長度調(diào)節(jié)環(huán)的面銑刀柄，可在±1.5mm范圍內(nèi)簡捷、可靠地調(diào)節(jié)Z軸長度。該款刀柄的剛性與整體式面銑刀柄幾乎不相上下，調(diào)節(jié)精度高達(dá)20μm，相比于傳統(tǒng)的主軸備選解決方案，具有高效率和經(jīng)濟(jì)性。 （待續(xù)）

圖13 AXIASETTM長度可調(diào)式面銑刀柄