【機床商務(wù)網(wǎng)欄目 名企在線】“多任務(wù)、產(chǎn)量、效率 — 這些都是出色的加工理念，”美國計算機程序師兼作家Ellen Ullman如此表示。“但是，這些原則能夠滋養(yǎng)人的思維和想象力嗎？”對于機加工車間而言，答案是肯定的 — 他們正在進行多樣化加工，希望進入新的產(chǎn)品領(lǐng)域以提升自身力，但是，他們在這樣做的同時又必須處理更廣泛的難加工材料。在本文中，山特維克可樂滿整體圓柄刀具業(yè)務(wù)部門首席研發(fā)工程師、Gaetano Massimo Pittalà博士闡釋了為何說山特維克可樂滿的CoroMill® Dura整體硬質(zhì)合金立銑刀能夠幫助制造商以出色的產(chǎn)量和效率進行多樣化加工。
 

　　根據(jù)麥肯錫公司 (McKinsey and Company)的報告：“新冠危機、后疫情時代的經(jīng)濟影響以及正在爆發(fā)的烏克蘭沖突已經(jīng)暴露出當今全球供應(yīng)鏈的弱點。”為了在這個充滿不確定性的時代贏得力，制造商們正在努力進行多樣化加工，以求維系生存。例如，山特維克可樂滿的一個美國客戶已經(jīng)從機械工程領(lǐng)域進入了諸如航空航天、國防和醫(yī)療等其他行業(yè)，而其中沒有一個客戶或行業(yè)的業(yè)務(wù)能夠超過山特維克可樂滿總業(yè)務(wù)的25%。
 

在如今這樣一個充滿不確定性的時代，制造商們正在嘗試多樣化加工，以求維系生存。
 

　　在此類案例中，多樣化加工意味著生產(chǎn)新的、以前不為人所熟悉的小公差零件。然而，挑戰(zhàn)不止于此。根據(jù)麥肯錫公司的另一份報告：“如果只是適時交付品質(zhì)合格的低成本產(chǎn)品，已經(jīng)不夠了。”該報告還指出：“現(xiàn)在企業(yè)需要構(gòu)建耐抗的網(wǎng)絡(luò)，要能夠抵御沖擊，要具備敏捷性以靈活回應(yīng)嚴苛客戶的需求與快速變化的市場”，且實現(xiàn)這一點的同時要保證“環(huán)境和社會的可持續(xù)發(fā)展”。
 

　　而另一方面，多樣化加工也意味著加工更廣泛的難加工材料，如鋁、鈦和Inconel合金。那么機加工車間如何戰(zhàn)勝這些挑戰(zhàn)同時實現(xiàn)麥肯錫公司報告中所列舉的目標呢？答案就在：更出色的刀具，以及機床。
 

　　消除振動
 

　　首先，讓我們更詳細地了解加工挑戰(zhàn)。The International Journal of Advanced Manufacturing Technology (《國際先進制造技術(shù)雜志》) 中一篇文章對難加工材料的加工系統(tǒng)參數(shù)有如下分析：“在鈦金屬的銑削過程中，工件和切削刀具之間更易發(fā)生振動 (自激振動，即：顫動)”，此外諸如鋁及Inconel合金等難加工材料也是如此。
 

　　加工過程的振動會導(dǎo)致若干負面影響。具體包括：零件表面質(zhì)量降低；切削刃的磨損增加；切削刀具的磨損形式難以預(yù)料。振動會對整體加工安全性造成負面影響且可能導(dǎo)致能耗和成本的增多以及零件精度的下降。
 

　　顯然，在因?qū)嵤┒鄻踊瘧?zhàn)略而需要處理難加工材料的工廠，上述問題更加嚴重。那么，能夠怎么辦呢？這是山特維克可樂滿研發(fā)團隊面臨的挑戰(zhàn)：生產(chǎn)出能夠消除振動同時通用于各種應(yīng)用和材料的完整的整體硬質(zhì)合金立銑刀系列。這個系列必須易于使用，且生產(chǎn)率和刀具壽命要優(yōu)于競爭對手的刀具。
 

　　為此，山特維克可樂滿研制出CoroMill® Dura。該系列由若干整體硬質(zhì)合金立銑刀構(gòu)成，包括不同長度、直徑和設(shè)計的整體硬質(zhì)合金立銑刀，分別配有兩個、三個、四個、五個及七個排屑槽。此外，該系列倚賴于山特維克可樂滿的一項全新專利技術(shù)：WhisperKutTM，作用是大幅消除諧波，同時減少顫動和振動。
 

　　WhisperKutTM技術(shù)以其非對稱變螺旋角式設(shè)計而聞名。有一點早已為人熟知：經(jīng)過優(yōu)化的排屑槽間隔以及關(guān)乎立銑刀設(shè)計的其他方面能夠大幅減少加工過程的振動和顫動。但是，有了WhisperKutTM技術(shù)，每一個排屑槽都指向不同的螺旋角度 (相對于其余所有排屑槽)，這就實現(xiàn)了出色的穩(wěn)定性且有效消除了振動。由于所有排屑槽彼此間的距離都不相等，所以減少了常規(guī)立銑刀通常都會產(chǎn)生的典型問題：持續(xù)不斷的振動。
 

　　鑒于此，配有WhisperKutTM技術(shù)的CoroMill® Dura整體硬質(zhì)合金立銑刀旨在通用于所有刀具方案。該立銑刀可用于零件加工過程所需要的所有工序，包括粗加工、精加工、半精加工和坡走銑。但是雖說如此，仍然有必要評估CoroMill® Dura在生產(chǎn)率和刀具壽命方面是否優(yōu)于競爭對手的銑削刀具。
 

　　通用性能
 

　　接下來通過側(cè)面銑削工序評估了CoroMill® Dura的性能，并與競爭對手的硬質(zhì)合金立銑刀進行對比。首先加工DIN 42CrMo4鉻鉬鋼ISO P工件，然后加工AISI 304不銹鋼ISO M工件。
 

　　DIN 42CrMo4工件具備95 kg/mm2的極限抗拉強度 (UTS) 且洛氏硬度 (HRC) 值高達39。刀具直徑 (D) 為12.7毫米 (mm)，帶縮頸，這代表：從刀具尖端到刀柄的距離為33至40毫米。
 

　　每一把刀具的性能評估都包括如下測量：從工件去除的材料總量 (cm3)。為了實現(xiàn)最大的去除率 (MRR)，刀具采用如下參數(shù)：切削速度 (vc) 150/60 m/min，每齒進給 (fz) 0.04至0.1 毫米/齒，軸向切削深度 (ap) 1 x D，徑向切深 (ae) 0.5 x D。該刀具可運行最長60分鐘，且應(yīng)用了冷卻液。
 

　　山特維克可樂滿的CoroMill® Dura系列整體硬質(zhì)合金立銑刀專為消除振動而設(shè)計。
 

　　AISI 304工件也應(yīng)用了不同切削參數(shù)，包括vc 80/40 m/min、fz 0.05毫米/齒、ap 1 x D以及ae 0.5 x D。同樣，刀具也最長運行了60分鐘并應(yīng)用了冷卻液。
 

　　最終，對于DIN 42CrMo4工件的側(cè)面銑削，CoroMill® Dura的性能比競爭對手的整體硬質(zhì)合金立銑刀提升了25%多；而對于AISI 304的側(cè)面銑削，性能的提升達到20%多。此外，山特維克可樂滿還把CoroMill® Dura的性能與自己品牌的前代刀具進行了對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：新一代刀具在整體競爭力、價格和性能方面均更勝一籌。