可替换刀头的刀具有助提升生产力和降低成本
现代化生产既追求高品质，亦着重高生产力和低生产成本。在车间的加工作业中，需要大量使用各种刀具，而刀具因耗损而要更换和重新装夹、给刀具再磨锋等，往往花费不少时间妨碍了正常的生产，亦构成不菲的开支。采用可替换刀头的刀具，能够提升生产力和降低成本，是值得考虑的方案。
不论是加工中心、车床或专用钻床的加工作业，钻孔的应用应占最多。钻孔工具使用可替换刀尖的概念在上世纪90年代末期出现，并受到市场的接受。这一方式的优点是当钻头的硬质合金刀片出现耗损时，毋须把钻头从夹具或机器轴拆除下来便可换上新的刀片，既简单又快捷。每一个钻头都可适配多种不同直径的刀尖，因此用户不需为每一孔径尺寸购置一个钻头，从而节省了开支。这一概念又导致可换刀片铣刀等的开发，为用户带来同样的利益，亦同样广受欢迎。
可替换刀头的优点
大体而言，应用可替换刀头有以下的好处：
·因为只换硬质合金刀头，因此硬质合金在刀具本体的应用得以减少。
·刀具可以有更长和可预测的使用寿命。
·能减少刀具的库存量，同时减少行政管理。
·免除刀具送往磨锋的来回转折和相关费用，而再磨锋的刀具品质亦比不上新刀具。
·可以减少後备刀具的库存。
·替换刀头时毋须把刀具从夹具拆除，省了重新装夹的时间。
·降低刀具的开支。
可替换刀头的刀具
瑞典公司Seco Tools的Crownloc® 皇冠钻(图1)便是一款可换刀片钻头的高品质系列产品，设计用於以较低的成本加工高品质的孔，可满足高速钻孔加工及其品质要求。它有带镀层的钻杆、大范围的根据不同应用进行优化的皇冠刀头槽型，每把刀柄可替换多种不同直径的刀片，应用范畴包括航太、汽车、发电和医疗器材等方面。只需转换刀片，便可适用以加工不同的材料和得到理想的效果。刀头具有长的刃带、良好的导向和自定心的几何角度，无需钻中心孔工序，保证可做出高品质的孔。
图1 Seco Tools的Crownloc® 皇冠钻可满足高速钻孔加工及其品质要求。
伊斯卡刀具 (Isacar) 的SUMOCHAM 束魔变色龙钻 (图2)提供4种不同的标准可换钻头刀片，可应用於加工中心以及车床。钻头带螺旋内冷却通孔，可夹持不同结构的可换刀头，以加工不同的材料。刀头切削刃锋利，经过抛光的处理排屑槽有流畅的排屑，磨制的第二後角提高了钻头的穿透力，生产率可提高 100%。钻杆依据 DIN 9766 标准设计，钻深1.5xD, 3xD, 5xD, 8xD, 钻杆均带螺旋内冷却孔。刀头高精度的圆柱状夹持部位设计提高了夹持部位的刚性。刀头与钻杆结合的止动面精密磨制，提高了对刀头的定位控制及支撑，确保了刀具的高品质及长寿命。钻杆刀槽有更小内应力的设计，可有效增加刀头更换次数。为了免除刀头从刀槽中脱落，刀槽还设计了轴向止推面，即使在夹持力失效的情况下，刀头也不会脱落。
图2 SUMOCHAM束魔变色龙钻提供4种不同的标准可换钻头刀片。钻头
刀片槽可减少33%的内部应力, 这意味着可大幅增加刀片的更换次数。
日本住友电工 (Sumitomo Electric) 的SMD可换齿冠钻头让用户可以用一个钻杆便可适配5种刀头尺寸，直径由12━30.5 mm。刀头以硬质合金制造，专利的ZX涂层令刀刃有极优越的耐磨力。钻头背部的锯齿设计令组装更准确和有无比的孔精确度 (图3)。SMD可加工多种不同材料，汽车、航天以至石油工业的部件制造都适用。
图3 SMD可换齿冠钻头背部的锯齿设计令组装更准确和有无比的孔精确度。
住友电工去年又推出了刀头更换式刀片CBN新产品，它们分别是可塑性铸铁等难切削铸铁切削用“Coated SUMIBORON BNC500” (图4)和淬火钢连续、弱断续切削用“SUMIBORON BN1000” (图5)。nextpage
图4 “Coated SUMIBORON BNC500”适用於可塑性铸铁等难切削铸铁的切削。
图5 适合淬火钢连续、弱断续切削用的“SUMIBORON BN1000”。
“Coated SUMIBORON BNC500”通过采用新开发的高纯度TiC（碳化钛）系粘合材料，在使韧性和耐磨损性大幅提高CBN烧结体上涂抹耐热性优良的陶瓷膜，进一步提高耐磨损性。“Coated SUMIBORON” 在切削可塑性铸铁等难切削材料时可应对切削速度400m/min以上的高速加工和Ra＝0.4μm、IT6级的高精度加工，能大大提高加工效率和精度，并发挥稳定的长寿命。
无陶瓷膜涂层、初期成本低的“SUMIBORON BN1000” 通过采用高纯度TiCN （碳氮化钛）陶瓷粘合材料，CBN烧结体的耐热性和韧性均得到大幅提高。特别是在耐磨损性方面，显示了在SUMIBORON系列中最优良的性能。在淬火钢的切削中，可以最大0.2 mm的切入量实现每分钟300 m的高速连续加工。因韧性的大幅提高，刀头的耐损耗性也大幅提高。和该公司的原有产品相比，可发挥出约2倍的耐损耗性，能控制刀头的突发性损耗。因此，在从淬火钢的高速连续加工到弱断续加工的广泛领域内，均可实现稳定的长寿命。通过和“SUMIBORONBN2000”的搭配，可覆盖淬火钢的连续加工～中断续加工。
山特维克可乐满 (Sandvik Coromant) 的CoroMill® 316 (图6)是一款可换头式的立铣刀，它专为满足10-20mm的刀具直径而设计，提供有多种不同的槽形，应用范围包括从钢件（ISO P）和耐热合金（ISO S）的所有材料，有更长且可预测的刀具寿命。具有平衡式设计，因此能够使用相对高的主轴转速。高速和多齿顶尖头相结合的设计能够使用很高的进给率和切削速度。
图6 CoroMill®其他316是专为满足10-20mm的刀具直径而设计的可换头式立铣刀。
CoroMill316配备独特高性能刀具接口的“分离式刀具”立铣系统，在不需要移除刀柄和对切削刃进行进一步预设的情况下，可以在机床上轻松更换刀头，换头时间仅需几秒钟。只需要轻轻地旋拧一个键，就能轻易地定位和拧紧可换式刀头。这功能来自位於顶部的刀头和刀柄之间专利设计的独特接口 (图7)，它能够为精密精加工工序到高精度全槽粗加工提供足够的刚性，令加工更稳定、更安全。简单快捷的换刀程式有利缩短停机时间，使生产效率实现最大化。刀柄上可安装各种切削头，保证了可换头铣削系统的操作通用性。
图7 CoroMill® 316的可换头式介面具有已获专利的螺纹
形状，且专为提供高精度和最高的弯曲强度而设计。由於采
用正面接触，因此可确保最佳的稳定性；另外其制造公差极
英格索尓 (Ingersoll Cutting Tools) 亦有可更换刀尖的产品，例如具有可更换尖端的“QwikTwist”钻头，和“ChipSurfer” 系列铣削系统。由於可以方便地在机床上换出可更换的刀尖，不用拆除装夹而刀柄保持在原位，从而不必重新测量刀具的偏移量，因而节省了时间。
另一产品QwikReam是一高速的铰刀系统，与传统的系统相比，进给速度据称可高出30倍以上，因此对於大规模生产的工业至为有利。当要加工的工件数量庞大时，可节省很多加工时间和人力。QwikReam有可更换的硬貭合金铰刀头，适合9.5~32 mm孔径公差的范围。独特设计的卡口式锁紧机构，令刀头的更换快速和连接更牢固，亦免除了再装夹的程式。一个刀柄可适用於多个不同孔径和不同类型的刀刃。铰刀内设有冷却液孔，提供高效率的润滑和令刀有更长的寿命。铰刀头是以带TiAlN PVD涂层的IN2005级材料制造，有极强的抗裂和耐磨能力，可以应付多种不同工件材料和加工状况。
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