【機床商務網欄目 科技動態】刀片的破裂對生產能力造成的影響將是難以估量的(尤其是在近期訂單量增長了一倍之多的重壓下)。McGill Machine Works公司的生產協調員Rich Bauer在一次粗銑加工過程中，就遭遇了這一情景。不過，通過對設備重新裝配的切削刀具，如今Ingersoll公司的生產能力已實現了80%的增長，并且該刀具的使用壽命是原刀具的8倍，Bauer表示。
 

　　Bauer所在的機械裝備車間共擁有10名員工。該車間每天運行22h，每周5天，而Bauer的主要工作是對高鉻鋼材料進行粗銑加工，制成D-2鍛件，用作釘槍機構上的易磨損零件。經過粗加工后的矩形成品零件尺寸為：2.5in(1in=25.4mm)長，1.25in寬，0.350in厚(窄處為0.194in)。在粗加工中，通過面銑和方肩端銑的方式對原材料進行銑削，使其重量減少了一多半。這一操作時間占據了整個機械加工流程的80%。隨后進行鉆孔、開槽，終將其車成圓角，來消除存在應力集中的交角。接著對該零件進行熱處理，使之達到60～62HRC，并涂敷氧化物涂層。
 

　　圖1  McGill Machine Works使用Ingersoll公司制造的新型Di-Pos Hexa平面銑刀，對存在操作難度的D-2存貨進行了重新裝配，從而改善了粗銑加工操作。刀具壽命得到了延長，生產能力提升了80%，運行過程中的噪聲水平降低，并且也不會因為切削液造成臟亂現象
 

　　盡管Bauer初使用的是專門為高鉻鋼設計的刀片，在他看來，能夠在5個此類刀片碎裂之前將其取出來，就已經是足夠幸運的了。他嘗試降低材料去除率，然而這作用不大。他說，當使用Kia vx 500數控立式加工中心來加工零件時，需要耗費51min才能完成整個粗加工流程。其中，該設備采用的是直徑為2 in的四節錐角式平面銑刀(采用合成的冷卻液)，并且設置為625sfm、10in/min和切削深度0.050in。在這些條件下，每4～5個刀片中，就會有一個出現碎裂。增加切削深度會導致切屑堵塞。加工過程通常會產生重擊噪聲，以及粉末狀的切屑——這是硬質零件機械加工的特點。
 

　　“工具的損毀是我們所面臨的主要挑戰，但同時我們也在尋求提高生產能力。”Bauer說道。促成上述變化的是一封來自Ingersoll公司的宣傳電郵：其中介紹了該公司新制造的Di-Pos Hexa平面銑刀。在與現場代表Jarett Johnson進行嘗試性的溝通后，Bauer獲得了一個新工具，以及隨附的推薦參數和對停止使用冷卻液的建議。
 

　　圖2  這種由Ingersoll公司制造的Di-Pos Hexa易切式平面銑刀，在金屬的堅硬表面下進行切削，產生均勻一致的切屑，并且將工具和工件在機械加工中產生的切削熱帶走。其上的先進涂層減小了摩擦力，并且為刀片基層提供了隔熱保護
 

　　Bauer說他沒法立刻抽身去試驗這種新型刀具，但當他在隨后的幾天內采用了隨附的參數后，他決定一試。盡管來自Quality Tools and Abrasives的經銷商Johnson和Mike Toleman試圖提供幫助，但Bauer認為重新裝配并不難，因此不需要手把手的輔導。
 

　　在試驗中，他采用了Johnson推薦的參數，并且按照他的提議停止了對冷卻液的使用。對于直徑為2in的六節錐角式Di-Pos Hexa刀具，其具體設置為：500sfm、40in/min和切削深度0.075in。這類刀具的運轉周期僅為28min，并且刀片的壽命延長到了先前的6倍之久。同時，表面修整也得到了改善，并控制在了30～60微英寸的規范水平內。在提高材料去除率的同時，主軸負載儀也很少再超過50%的水平，并且運行過程中的噪聲水平也有所降低。所形成的切屑呈現均勻一致的C型，表明這是一種充分的易切式操作。
 

　　“在堅硬的材料上進行干式處理看起來似乎是不可能的，但切削液往往會產生熱沖擊，這會對現有的高性能刀片的涂層造成損傷。”Johnson說道，“此外，Di-Pos Hexa刀具在運行時的溫度很低，因此初無需使用切削液。”

 

　　在進行了數次試驗后，Bauer減少了進料，試圖令表面修整精度達到25微英寸的水平(此時的設置為20in/min，其他參數保持不變)。這一變動使周期延長至39min，但仍然要比之前縮短了25%。刀具壽命同樣也得到了提升，現如今，車間使用的一件刀具，其壽命相當于之前所采用的八件刀具之久，這成為了McGill公司在該項加工流程中的標準參數?，F今，刀具碎裂的難題已被攻克。該公司采用了一種側面磨損的故障模式，為加工流程提供更多保障。
 

　　“由于縮短了用于工具維修的停機時間，因此工序時間得到了極大地改善。”Bauer說道，“我們能夠使用一套刀具來完整地運行一次以上的輪班，并且期間不會發生刀片破裂的事故。”他估測，對刀具的重新裝配可以在每年為McGill公司總共節省大約10000美元的成本費用。
 

　　除了Di-Pos Hexa刀具材料的加熱硬化性能以外，還有幾個關鍵性的因素可以用來解釋其在D-2上的出色表現。“首先，刀片同時具有軸向和徑向的前削度，切削動作更傾向于劈裂，而非刮削。因此，這會產生切削力和熱量。”Johnson說道。

 

　　第二個因素是，刀片表面的先進涂層減小了摩擦力，并且為刀片基層提供了隔熱保護，使其免受機械加工產生的熱量的影響。“當切屑從切削區域甩落時，該涂層將機械加工產生的熱量轉移到了切屑上，從而冷卻了工具和工件。在對上百次的使用進行統計后，證實了該涂層一般能夠將刀片性能提升35%，即便所處理的是硬質材料。”Johnson說道。
 

　　Di-Pos Hexa刀具還包括其他特點，比如刀具上的刀片較厚，溝槽較大，這就使其能夠實現0.230in的切削深度，并且不會造成切屑堵塞。Johnson說道：“在處理易于加熱硬化的材料時，諸如D-2，尤其需要注意增加其切削深度。無論你是否意識到，只有當切削刃到達硬化材料的表面下方，并且進入內層更柔軟的材料中時，你所進行的操作才稱得上是對硬質零件的機械加工。”
 

　　McGill公司是使用由Ingersoll公司生產的Di-Pos Hexa刀具的用戶。這家主營工具加工設備的公司近引入了這一刀具，用于方肩銑削和主動斜坡修整操作。盡管刀片是雙面的，但其切削刃同時具有軸向和徑向的前削度。
 

　　為了維護車間的良好運行，經銷商Quality Tools and Abrasives公司在現場設置了一臺自動售貨機，其內存放了在公司內使用的各種類型的刀片。在McGill公司購買的刀片中，產自Ingersoll公司的刀片大約占據了3/4。
 

　　(原標題：重新裝配改善粗銑加工操作)