面对新材料挑战的刀具包
材料科学的发展不断为汽车制造业注入新的活力，近年来新的及改进的工件材料不断推出。在这些材料当中，尤为引人注目的是汽车制造业里用于减轻发动机重量的高硅铝合金、份量轻而强度高的球墨铸铁和合金钢以及使用寿命更长的可广泛替代普通碳钢的双相不锈钢。
冶金技术的每一次飞跃都在推出性能提高、重量减轻以及使用寿命更长的新型工件材料，同时，也带来了材料可加工性难度的增加及不可预计的刀具磨损形式的出现等问题。
面对这些问题，刀具制造商针对特定的工件材料定制了刀具包。就拿车削刀具包为例，这种刀具包通常是由一组针对目标工件材料的能够提供高效切削的不同刀具材质等级和断屑槽组合而成。这种刀具包一般是预先根据标准产品或供应商的要求进行组合的。在每个具体案例里，工具包重要的支撑要素是针对具体应用的详细指导文献。
刀具包的优点
山高刀具公司针对高温合金加工的刀具包是一个很好的例子。它所包含的先进的刀具材质等级和断屑槽是特别针对高温合金和钛合金加工而研制开发的，因此不推荐用于其他工件材料的加工。同时，这个刀具包还为用户提供了独立而且完整的应用操作指南。大量生产实践表明，正确使用高温合金加工的专用刀具，其刀具使用寿命比原先使用效果最好的刀具还会提高约100%。
对用户而言，使用刀具包的最大优点就是“针对性强”。几乎在任何一种车削工况下，针对特别的工件材料组别，刀具包具备了提供最优化性能所需的所有刀具材质等级和断屑槽形式。详细的应用指导将告知用户：
● 这种材料的加工性能系数是多少；
● 刀具在设计上是怎样考虑工件材料加工特性的；
● 如何使用这些刀具才能发挥最大的效率。
与较早的针对通用车削的核心刀片包相类似，针对特定材料组的专用车削刀具包对于有效避免刀具选择错误和应用场合不当等现象的发生发挥了重要作用。与最好的标准刀具相比，刀具包的使用至少能够将生产效率提高30%。同时，针对特定材料组优化了的专用刀具包是专门针对整个应用范围研发并进行过全面测试的，省去了既耗时、效率又低下的刀具选择环节，成为刀具采购商选择刀具的重要依据。
减少库存的需求进一步体现了车削刀具包的优势，专用刀具包的有效使用能够将库存问题和应用场合不当现象降到最小化。例如，山高刀具公司针对高温合金加工的刀具包实际上能覆盖100%的应用场合，这个刀具包在满足加工需要的同时还能降低库存，客户不需再添加任何额外的刀具。
球墨铸铁是当今汽车工业里最值得关注的一种新型的难加工的工件材料。十年前，汽车制造商几乎清一色地使用灰铸铁进行加工。随着当前强调减轻重量对于提高燃烧经济性的作用，灰铸铁零件正在被强度更高而重量更轻的球墨铸铁广泛替代。与其他高强度、低密度的新材料相类似，球墨铸铁有其难加工的特性，并要求使用专用的刀具方案。
山高刀具公司的TX150刀具材质等级就是针对球墨铸铁的有效解决方案，能够覆盖80%的球墨铸铁的车削加工。与先前最好的刀片材质相比较，刀具的寿命能够提高30%～500%。作为车削刀具包，它包含了所有需要的刀片槽形和独立的应用手册。对于客户而言，TX150车削刀具包提供了针对高速切削的刀具材质等级。nextpage
强度更高而且重量更轻的另一组汽车工件材料是淬硬合金钢。这种材料的精加工传统上采用磨削，这是因为使用硬质合金刀片进行加工受到了限制，切削速度低、刀具寿命较差。现在，使用以PCBN（聚晶立方氮化硼）刀片为特征的车削刀具包来完成这些硬车削加工，能够将加工节拍提高5～10倍，同时刀具寿命也会增加5～100倍，与磨削相比能够获得可观的成本节约。
技术的突破
首先，光学显微学和电镜扫描等技术的发展及应用使得刀具供应商现在能够更好地了解有关加工不锈钢、球墨铸铁和高硅铝合金等工件材料的刀具磨损情况和破坏机理。此外，刀具供应商与用户的“团队协作”也变得更加紧密了，使得刀具供应商对刀具磨损机理的研究得以更加深入。
在5年前，刀具公司的技术人员在汽车厂进行试验会被看作是“不方便的”事情。随着时间的推移人们才真正认识到，只有刀具制造商和用户展开紧密地合作才能在新型难加工材料方面取得真正的进步，现在这已成为双方的共识。今天的汽车制造商和其它制造商更希望刀具公司能够成为他们的“亲密伙伴”，以帮助他们更好地解决在生产中遇到的难题。对此，刀具供应商现在已经作出了响应。例如，现在山高刀具公司不只是在客户现场进行试验，还经常会将客户提供的材料在自己的设备上进行多目标测试。其理由十分简单，只有对刀具失效机理了解得足够清楚，才能设计出性能更好的刀片。
由于硬质合金刀具材料本身的发展，今天的刀具加工效率也得到了提高。因为更好的质量控制技术使得制造过程中的缺陷最小化。此外，诸如富钴区、更好的烧结方法和包括珩磨在内的刃口修磨技术的改进等也大大提高了刀具的可靠性，使得刀具在保持或提高耐磨性以及更大正前角的条件下具有更好的韧性。而这些槽形在5～10年前是根本不可能获得的，因为当时的硬质合金太脆、不抗崩。相反，今天韧性更好的硬质合金能使用很大的正前角，即使是最难加工的新材料也能获得理想的金属切除率和刀具使用寿命。
应用前景
目前，车削刀具包所占据的整个车刀的销售份额是很可观的。随着新的更难加工的工件材料的不断涌现，这个份额还将不断扩大。
从世界范围来看，强度更高、重量更轻的零件和全新行业的出现促使了对新型加工材料和专用刀具发展的需求。
对专用刀具有着大量需求的还有OEM制造商，他们需求越来越多的能够改善新材料加工性能的新型刀片材质等级和槽形。同时，机床制造商也需要适合高强度钢主轴加工的全新刀片材质等级和槽形。此外，小型零件供应商对专用刀具的需求量也是非常可观的。这些企业可能根本就无法确定他的机床设备哪天会加工何种材料的工件。而车削刀具包的使用，则可以满足今天加工钢件、明天加工铸铁，甚至是加工木料和塑料工件的生产需求。刀具包的应用则使用户忽略了选择刀具而带来的麻烦。
在刀具公司看来，满足专用刀具包增长的需求所面临的主要问题来在于投资的力度和创新的技巧。而现如今，刀具更明确的针对性与市场分割情况则为刀具公司提供了新的机遇。对于山高刀具公司和其他拥有全系列的刀具供应商来说，击败竞争对手的挑战主要是依靠开发加工新型难加工件材料的高性能刀具而给予对手重击。对于刀具供应商，这意味着正确定位的市场业务将得到快速的增长，同时作为用户的最佳选择，也具有更大的竞争优势。
作者：西部车床，如若转载，请注明出处：https://www.lathe.cc/2022/02/2525.html