刀具/刀柄技术：寻求更锋利

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' _: g7 f6 S& T6 `高速加工 (HSM) 和高效加工 (HPM) 在美国的模具制造厂处于上升趋势，而刀具/刀柄制造商通过提供更先进更复杂的刀具站在这个市场的前沿。模具制造商可使用这些技术来专注于缩短交货周期而不牺牲质量这一最优先考虑的事情。 - n7 o: z2 ^. g 这些拔尖制造商中的一部分在谈论这个市场上出现的趋势并解释了如何与你的供应商保持紧密接触，在你的工厂最佳地应用最新的技术，它将提高你的生产率和刀具寿命。 0 u0 k5 I* O' E- Y5 O& d ◆ 今年在刀具/刀柄方面，你所预见的主要进展是什么? 而这些进展通常将如何影响模具制造商、模具设计人员和模具制造工艺? Horn美国公司(Franklin, TN)全国销售经理Duane Drape认为：我们已经（并计划）为更多特殊应用不断提高不同几何角度和材质等级刀具的供应能力。这些进展将使得前进中的各级模具制造商将其模具制造看作是生产运转而非一个个独立的特殊任务。 1 I; q, d1 h4 F9 g) f1 n% C' G. D* {   `9 g/ @- W6 uIngersoll刀具美国公司(Rockford, IL)产品市场经理Konrad Forman认为：最终形状更复杂的模具正催生具有独特断屑性能的刀片的生产。这些独特且功能特殊的刀片与硬质合金刀杆和重金属刀杆结合在一起，在中等和长悬伸应用中提供更好的稳定性。 ' l9 j: t5 o0 b  C' f0 E7 o: o& R Iscar金属公司(Arlington, TX)全国模具产品经理Tom Raun认为：正在用于刀具制造的先进技术使得刀具供应商能提供新型、创新的强度和精度明显更好产品 (例如，我们已经使用先进的压制技术生产能精确装到刀具上的硬质合金刀片。把刀片翻转90度的能力显著提高刀具的强度，允许使用更大的进给量而且提高生产率)。还有，业界将不断看到硬质合金基体和涂层的进展，这些进展能提供更好的刀具寿命并降低成本。 # [; b% T# \6 t, [) p 技术上的任何进步最终将实现降低成本的追求。普通模具加工中的很多技术，其价格很高、时间很长（例如，CAD/CAM、机床），达到这些投资的盈亏平衡点可能是数月或甚至数年。投资这些技术需要认真的考虑。于是乎，我觉得模具制造公司应该在试验和实施刀具新技术方面更积极主动。刀具上的投资能立马见效，通过节约时间和显著降低制造成本，很多情况下可在数小时内达到投资的盈亏平衡点。 6 c$ J7 Q, X6 b- {* n+ d0 o1 m Kennametal公司（Latrobe, PA）工程总监Dirk Kammermeier认为：快速上市是一个大挑战。看到成本是重要的，这是引人注意的，但是成本不是主要的驱动力。随着变化因素数量的逐年增加和响应时间变得越来越短，快速上市是非常重要的。成品零件的公差减小以及表面质量更好也都是主要的市场趋势。这两种趋势都迫使模具公司寻求更先进的切削技术。金属切削加工能获得比EDM加工更快和更光滑的表面。 6 ~4 T  f% L3 e* ~7 zLMT-Fette公司(Cleveland, OH)总裁Brian Nowicki认为：今年将直接影响模具制造商的刀具进展将包含涂层技术的较大进步。这些新涂层将为加工硬材料提供更好的刀具寿命，并在干切削时提供很好的耐热性。还有刀片基体更细的颗粒度方面的进展将为模具制造商带来决定性的优势，如更长的刀具寿命，而更重要的是高度的可预计性。 " |9 @9 Y3 d6 t2 [  \, [; T   O+ N, Q+ o% ZLyndex-Nikken公司(Mundelein, IL)全国销售经理Preben Hansen认为：模具制造商的共同目标是通过使用HSM提高效率和通过在当前市场环境中生产更高质量的模具来体现他们的差异性。刀柄对于动平衡具有明显的影响，并且影响整个刀具系统（由刀柄和刀具组成）取得HSM期望结果的可行性。正确的刀柄选择举将对模具制造商在节约时间和资金方面有很大的影响。努力实现这些目标的另一因素是由加工硬材料所固有的振动。振动会引起一系列加工问题，包括刀具磨损、刀具破坏、机床主轴磨损和表面粗糙度差。 2 V% `  X  ~( v* I. dSchunk公司(Morrisville, NC)市场经理Matthias Koch认为：随着短语HSM在我们模具制造界变得越来越平常和随着机床、刀具性能的提高，现在已经集中在刀柄上。刀柄是模具制造商花费最多的资本投资和间接费用之间的分界面。在今日激烈竞争的市场上，生产率是成功的关键，而精密的刀柄将通过跳动量的减少提高刀具寿命，从而提高生产率；通过抑制振动来保护机床的主轴；通过对弹簧夹头的螺母施加额外的扭矩来消除误差。 , \$ ]3 ^; Z9 ~) KSeco-Carboloy公司(Detroit, MI)产品经理Jay Verellen认为：特定的切削刃几何角度和材质等级的进展已经拓宽了模具加工的范围并大幅缩短制造从粗加工到精加工所需的世间，尤其是为HPM、HSM和高进给加工(HFM)等工艺铺平道路。这些工艺和其它加工策略都是现代模具制造中最常见的应用。 & u/ M( E/ }4 _( T- O* m 1 d: A8 a1 b7 _3 o4 WStellram公司(Lavergne, TN)生产管理总监Greg Moreland认为：刀具几何角度和涂层一直在发展，不断取得进步。但是，讲到提高金属切除率的方法，高进给铣削和插铣能大幅提高生产率。在这两种技术中，高进给铣削也许应用得更广泛。这些刀具设计用于高进给和小切深。大多数刀具制造商现在正提供各种版本的高进给刀具。高进给刀具首先用于模具制造，但如今在很多其它行业正变得流行起来。将来会有更多的小直径高进给刀片和高进给整体硬质合金刀具进入市场。插铣是能获得更大生产率的另一领域。但是，这种技术的接受速度已经慢下来了，因为缺少充分利用这种加工方法的CAM软件。然而这已经开始改变了。最近，我们已经在与住要的CAM供应商一起合作把插铣刀加入到他们的软件库中。 ◆ 面对当今的刀具/刀柄，模具制造商的常见挑战是什么？ 有些什么样的推荐解决方案？ * x8 X2 G, ^  n- m Horn美国公司Drape认为：模具制造商今日面对着刀具选择的不断增加；但是，缺少能帮助模具制造商实施这些新刀具的有经验的应用工程师。此外，正确地选择和应用刀具是自动加工的一个重要环节，它将使模具制造商有能力走向国际舞台。现代的模具制造商在考虑他们正要选择的刀具时不仅要看价格，而且还要看性能和一致性。他们需要向他们的刀具供应商请教如何应用和执行新技术。这不是需要速度和进给量之间的关系图，而是要对编程路径作出解释等等。 % _/ [* x6 L, j0 f" P1 | Ingersoll刀具美国公司Forman认为：来自国内和国际模具供应商不断增加的竞争将一直是一个无法更改的事实。为了生存和甚至兴旺发达，你必须与专门从事也许你还未装备的某种工艺的工厂进行合作。有了合作伙伴，过去你在投标时觉得太大或费用太贵的加工可以转包给任一家分包商。必须执行持续的员工培训（最好是一周或两周一次），使你比其他人更快、更灵活。挑选一位对于某一加工或工艺特征有诀窍的员工并让他为其他员工讲解他是如何去做的。让供应商派人来培训如何使用每一种装备、每一件刀具。确保你得到最新的培训、升级你的软件并将其带给工厂内的每个人。 Iscar金属公司Raun认为：挑战包括有时间去紧跟和应用市场上出现的新刀具，并为每个应用对员工进行正确使用刀具（例如，刀具的速度、进给量和正确的编程）的培训。 在今天模具制造商面对的所有挑战中，时间似乎是最关键的。有时间去研究、试验和执行新技术似乎是不可能的。在当今的市场上，模具制造商通常要面对极短的交货周期。由于时间仅仅是刚够完成加工，小型和中型企业哪有时间来紧跟最新的刀具技术？答案通常就是来自供应商的技术支持。当今在市场上领先的刀具制造商能在模具公司需要时提供有帮助的技术人员。与你当地的刀具销售代表保持合作关系，当你需要他们时通常就能给你答案。我并不是说一个人就能对每个应用都很熟悉，但是两个人总比一个人的主意多；而且在如今的信息世界中，通过发电子邮件来得到许多专门从事刀具应用人士的建议通常不用花费很多时间。 6 d' m7 Z& j# B2 v6 u& f6 ` 3 `/ }2 E# k3 R0 c4 r2 ?! e让员工参加行业展览会/讲座或安排刀具公司定期在当地或厂内培训，使编程员、操作工保持最新的信息并通常能为公司提高生产率激发很多新的想法。 0 B. i- T8 m5 c- `5 {: [Kennametal公司Kammermeier认为：我们已经开发了新的刀具系统和材质等级来支持模具界的这两种住要趋势：减小公差和改善表面粗糙度。 摆线形的刀片在增加切削深度的前提下提高切削长度并降低径向切削力。一种基于超细颗粒材料且涂层非常薄的新材质等级提供极佳的切削刃稳定性，这对锋利的切削刃是很重要的。 LMT-Fette 公司Nowicki认为：模具制造商最大的挑战之一是如何使他们的刀具产出最大。虽然在目前的市场条件下每件刀具成本最低的吸引力最大，但这对生产率起到非常大的反作用并提高加工的总成本。每立方英寸材料切除的实际成本才是真正重要的。正确应用高性能刀具能使模具加工的成本更低、时间更短。你的刀具供应商将拥有高性能的模具加工刀具和模具加工的经验，他们能提出建议并演示如何使高效的刀具降低生产成本。 # x6 ]! `. d% W6 F+ VLyndex-Nikken公司Hansen认为：我们已经开发了专注于解决模具制造界振动问题的刀柄技术。当减少了多数刀柄的六角螺母和外缘上分布的槽生成的气流时，新系统消除了与高速旋转相关的噪音。额外的好处包括更长的刀具寿命、优异的表面粗糙度和主轴更少的磨损（因此提高主轴的寿命）。展望将来，我们的工程师正在开发使模具制造商更具竞争力的新型刀柄，使它们推动硬切削或提高其轻载加工的能力。 Schunk公司Koch认为：当加工复杂模具时，刀具的后角一直是一个恼人的问题。过去的方案是采购消除刀杆后角问题的非标刀具或购买较小圆角的夹持系统（降低精度和刀具寿命）。开发的热套技术有助于最小化刀杆的直径，但热套是麻烦且危险的。 8 l0 A/ D; a- J' ] . p! }7 T0 R6 A  K& OSeco-Carboloy公司Verellen认为：挑战包括加工硬度达HRC48及以上的材料，这要求特殊的刀具性能，最明显的是需要更细的硬质合金颗粒。一般而言，细颗粒硬质合金约含9~10%的钴，颗粒度大约是8 (m。相比之下，当加工更硬的材料时，颗粒度需要降低到接近5(m ，钴的含量不超过8%。为了能承受通常发生于难加工材料加工时的变形和快速的后刀面磨损，这是必须的。采用先进技术的涂层提高耐磨性并使这些材质等级更适用于每个加工。 切削刃的几何形状也随应用和材料的不同而变化。对于更硬的材料，应更需要保护切削刃。诸如直压和金属注射模 (MIM) 的硬质合金刀片等效果显著的开发，使得刀具制造商能加工复杂外形、不同的刀尖圆角和精确的刃口修磨。 Stellram公司Moreland认为：所有模具制造商面临的基本挑战是为了维持竞争力而不断地提高他们的生产率。对于刀具，提高金属切除率或采用无人看管加工来节省劳力的方法是两种可行的途径。在AMBA较早的一份调查中，揭示了虽然很多模具制造商具备无人看管或自动加工的能力，但仅有很少百分比的模具制造商正在利用这种机遇。在这些环境中，刀具必须有一致和可预计的性能。刀具制造商不断地改进刀具材料的基体和涂层以达到这种结果。 花一些时间仔细检查你目前正在使用的刀具和刀柄，确保为你的资金付出得到最佳的性能和一致性。通过与你的刀具供应商紧密合作，你能在厂内获得最新的技术并了解如何正确使用这些装备来获得最大的精度、更长的刀具寿命、更高的生产率和最佳的表面粗糙度。 ) Q4 J' X, q% l& Y% Z模具制造商最大的挑战之一是如何使他们的刀具产出最大。虽然在目前的市场条件下每件刀具成本最低的吸引力最大，但这对生产率起到非常大的反作用并提高加工的总成本。每立方英寸材料切除的实际成本才是真正重要的。 . N6 R8 K( ~$ v6 x9 Q; ^; D 5 q) R0 q2 M4 _4 u1 I+ Y模具制造商的共同目标是通过使用HSM提高效率和通过在当前市场环境中生产更高质量的模具来体现他们的差异性。