可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片（ICI）刀具在齒輪制造過程中起著關(guān)鍵的作用。硬質(zhì)合金刀片刀具具有切削速度快、加工周期短、增強(qiáng)型涂層、采用定制配置、規(guī)格和加工能力多樣化的特點(diǎn)，被廣泛用于精加工和預(yù)磨削應(yīng)用場合。它們繼續(xù)擴(kuò)大其獨(dú)特的性能，并廣泛用于刀具市場。所有這些技術(shù)將在9月10～15 日芝加哥第29屆IMTS展會上展出，屆時(shí)展會觀眾將親眼目睹加工中心工具系統(tǒng)的進(jìn)步，并利用雙頭滾刀和各種降低制造成本的新涂層和材料來提高生產(chǎn)效率。
在IMTS展會上，刀具制造商們將對齒輪技術(shù)發(fā)展進(jìn)行深層次的探討，來自英格索爾、格里森、山特維克、山高刀具公司和Banyan全球科技的與會代表將暢談可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的未來，即隨著制造業(yè)主要關(guān)注縮短加工時(shí)間和提高切削速度，今后應(yīng)減少高速鋼（HSS）刀具的使用。
拓展經(jīng)營業(yè)務(wù)
在銷售模數(shù)5～25的常規(guī)系列可轉(zhuǎn)位刀具的同時(shí)，很多刀具制造商正在向更大和更小規(guī)格的刀具業(yè)務(wù)進(jìn)行拓展。當(dāng)今制造業(yè)必須增加刀具生產(chǎn)系列，在某種程度上來說，是由變化多端的市場細(xì)分引起的。例如：能源、采礦和重工業(yè)領(lǐng)域總是不斷地發(fā)生著變化。為了向這些市場提供工具/工件夾持系統(tǒng)，制造廠已經(jīng)意識到提高靈活性才是硬道理。
“我們通常生產(chǎn)模數(shù)為6以上的硬質(zhì)合金刀片滾刀和銑齒機(jī)，”英格索爾公司負(fù)責(zé)齒輪加工的產(chǎn)品經(jīng)理Frank Berardi說道。 “根據(jù)齒輪和刀具的直徑，我們可以制造更小的產(chǎn)品。 在高端市場，幾乎沒有任何限制。例如：我們已經(jīng)生產(chǎn)出海上石油鉆機(jī)用的模數(shù)達(dá)100的銑齒刀盤?！?/span>
“山高公司能提供模數(shù)1～30的粗加工銑刀、模數(shù)6～24的精加工銑刀以及模數(shù)6～24的齒輪滾刀，”瑞典山高刀具公司輸電部國際應(yīng)用專家Alessandro Manta介紹說。
“盡管我們并未設(shè)定任何極限，但是仍然受到硬質(zhì)合金刀刀片和機(jī)床技術(shù)具體限制的約束。關(guān)于實(shí)際極限，我們可以制造模數(shù)1～50的刀具，”Banyan 全球科技公司主管銷售的副總裁Darryl Witte說道。
山特維克可樂滿的齒輪切削刀具系列的品種比較齊全，涵蓋模數(shù)范圍為4～40?！霸谠撓盗兄?，共有三大不同的類別，”山特維克可樂滿的行業(yè)和應(yīng)用專家Kenneth Accavallo說?！拔覀兊?CoroMill 176全齒形滾刀的模數(shù)范圍4～8；CoroMill 177滾刀的模數(shù)范圍8～18；圓盤銑刀的模數(shù)范圍8～40?！?/span>
“如果模數(shù)不在5～25范圍內(nèi)，那么在可轉(zhuǎn)位刀具的報(bào)價(jià)和設(shè)計(jì)時(shí)，需要大量的調(diào)查研究，”格里森的高級項(xiàng)目經(jīng)理Michael Tennutti說。
小模數(shù)齒輪。英格索爾目前正在開發(fā)模數(shù)范圍4～6的硬質(zhì)合金刀片系列滾刀，計(jì)劃降至模數(shù)3。Berardi 說：“我們認(rèn)為這是一個(gè)很重要的細(xì)分市場，因?yàn)樵谶@個(gè)規(guī)格范圍內(nèi)有大量的齒輪應(yīng)用，因?yàn)辇X廓小，遇到的挑戰(zhàn)就是需要采用堅(jiān)固的設(shè)計(jì)，方便用戶使用。我們最初的原型測試已經(jīng)取得了好的成果，預(yù)期不久將有產(chǎn)品上市?！?/span>
在可轉(zhuǎn)位刀片工具系統(tǒng)局限于模數(shù)3左右的同時(shí)，英格索爾正在提供較小規(guī)格的其他解決方案?！拔覀円呀?jīng)有ChipSurfer銑刀生產(chǎn)線，銑刀配有可更換的硬質(zhì)合金刀頭，被磨削成了成品花鍵漸開線尺寸，”Berardi說。 “我們在加工16/32 NDP及以下的小花鍵時(shí)，已經(jīng)非常成功?！?/span>
“山特維克可樂滿正計(jì)劃在明年推出模數(shù)3、模數(shù)9和模數(shù)10，”Accavallo 說道。 “整個(gè)產(chǎn)品系列將涵蓋模數(shù)3～10。另外，通過InvoMilling方法的創(chuàng)新，采用五軸機(jī)床和標(biāo)準(zhǔn)刀具生產(chǎn)齒輪，我們將能提供更加齊全的產(chǎn)品系列。 采用小的可轉(zhuǎn)位工具系統(tǒng)，確實(shí)難以加工模數(shù)小于2.5或徑節(jié)約為10的齒輪。 山特維克可樂滿正在研發(fā)能夠銑出較小花鍵和齒條的產(chǎn)品，但是目前的滾刀產(chǎn)品還有所限制?！?/span>
Banyan公司一直在進(jìn)行小齒距切削的論述。
“我們已經(jīng)有銑單齒和多齒花鍵的成熟解決方案，并且正在開發(fā)一種密齒可轉(zhuǎn)位滾銑的革命性方法，”Witte 說?！捌?，我們只有銑花鍵的刀具，沒有滾銑可轉(zhuǎn)位花鍵的滾刀。在今后幾年里，幾乎每家刀具提供商都會推出一些模數(shù)為1以下的齒輪解決方案。重點(diǎn)討論公差和精度問題，因?yàn)楦?xì)的齒輪的公差范圍更加小，并且可轉(zhuǎn)位刀具同樣有重復(fù)性和極小公差極限問題，與齒形無關(guān)?！?/span>
格里森公司沒有過多的較小模數(shù)系列的開發(fā)計(jì)劃。 “目前，用于較小模數(shù)的刀片尺寸范圍受到刀片規(guī)格、需鎖緊及定位刀片的孔等因素的限制。 很多開發(fā)計(jì)劃都由可轉(zhuǎn)位刀具開發(fā)轉(zhuǎn)向至整體刀具方案，”Tennutti 說道。 “目前，市場上有小尺寸的刀具出售，這些刀具能將硬質(zhì)合金刀片旋入刀體接桿內(nèi)，用于螺紋銑削和加工漸開線花鍵。”
“小于6的模數(shù)通常需要高質(zhì)量的直接表面處理，使用可轉(zhuǎn)位刀具很難達(dá)到要求，”Manta 說。 “我們將始終面對質(zhì)量問題，但是，要想比整體刀具做得更好，并且由于小尺寸刀具的性價(jià)比問題，確實(shí)并非易事?！?/span>
大模數(shù)齒輪?！按簖X輪始終是我們開發(fā)可轉(zhuǎn)位齒輪工具生產(chǎn)線的重中之重，”Berardi說。 主要是因?yàn)榇簖X輪刀具更加容易適合可轉(zhuǎn)位工具系統(tǒng)的應(yīng)用。 對于大齒輪來說，整體硬質(zhì)合金通常成本過高，因此如果可行往往選擇使用可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金的解決方案。 大齒輪用可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金代替高速鋼（HSS），可以大大地提高生產(chǎn)效率。
Berardi介紹說：“在一次案例研究中：帶181個(gè)齒、模數(shù)為20的超大直徑齒輪，客戶用高速鋼滾刀通過兩次走刀完成齒輪加工，加工時(shí)間共花了70個(gè)小時(shí)。使用英格索爾可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片精加工滾刀僅花了六個(gè)小時(shí)就完成了兩次走刀的精加工工序……共節(jié)約了64個(gè)小時(shí)，簡直是不可思議，并且AGMA 10的質(zhì)量與高速鋼一樣或者更優(yōu)。英格索爾一直關(guān)注采礦、重工、造船、鐵路和油氣行業(yè)的急劇增長?！拔覀兙哂袨轱L(fēng)電行業(yè)提供刀具的悠久歷史，雖然近幾年的增長放緩，但是這仍然是一個(gè)很重要的客戶領(lǐng)域，”Berardi補(bǔ)充說道。
“國家和地方施行的減免生產(chǎn)稅計(jì)劃推動了風(fēng)能市場內(nèi)外增長模式，已經(jīng)不再是什么秘密。采礦業(yè)、農(nóng)業(yè)和其他能源業(yè)在我們的業(yè)務(wù)增長過程中起了很重要的作用，這些行業(yè)仍是我們今明兩年的重點(diǎn)，”Banyan公司的Witte補(bǔ)充說道。
涂層/材料技術(shù)
除了不斷開發(fā)新的刀具型號外，切削刀具技術(shù)還在新涂層和材料領(lǐng)域取得了進(jìn)步，這會幫助降低制造成本。山特維克正在為齒輪銑削不斷開發(fā)優(yōu)化的材質(zhì)?！拔覀兊哪繕?biāo)就是找到可運(yùn)用更高切削速度和／或較長刀具壽命的基體和涂層，從而最終幫助我們的用戶降低制造成本。”Accavallo說。
格里森公司的Tennutti 同意這種說法，他指出：“這些刀片使用了涂層以后，每次轉(zhuǎn)位都可生產(chǎn)出更多的產(chǎn)品。這些涂層在以較高速度運(yùn)行時(shí)，能耐受高溫，刀片的使用壽命也越長。目前，正在使用更先進(jìn)的涂層，即AlCroNite涂層。未來涂層的發(fā)展必將不斷增強(qiáng)刀片的性能?！?/span>
“對于山高刀具公司而言，涂層是主要的投資之一，Duratomic涂層是我們最具有成就感的產(chǎn)品之一。 Duratomic涂層已經(jīng)改變了市場的格局，開發(fā)這種產(chǎn)品具有深遠(yuǎn)的意義，”Manta補(bǔ)充說。
“涂層技術(shù)在不斷地進(jìn)步，看來在幾十年內(nèi)不會停滯不前。 最令人關(guān)注的技術(shù)是通過采用新的PVD技術(shù)改善涂層的粘結(jié)性，”Witte說。
英格索爾的Berardi 介紹說：“由于我們正在采用的涂層具有經(jīng)過PVD（物理氣相沉積）處理的氧化保護(hù)層，其耐磨料磨損性、耐熱性和耐化學(xué)腐蝕性與通過高溫CVD（化學(xué)氣相沉積）處理的涂層相似，通過使用低溫PVD處理，使刀片的韌性更高、耐磨性更好。另外，涂層前后的表面處理明顯改善了刀具的性能。不管是通過改善涂層的粘結(jié)性、減少裂源位置、降低摩擦力，還是通過使工件的表面更光滑，不同的表面處理的方式都為提高生產(chǎn)效率貢獻(xiàn)頗多?！?/span>
訂制刀片的配置
雖然標(biāo)準(zhǔn)的切削刀具已經(jīng)能夠生產(chǎn)出符合要求的產(chǎn)品，但是很多公司仍在不斷創(chuàng)新訂制工具系統(tǒng)解決方案，以期在同行中脫穎而出。英格索爾的Berardi 說：“訂制刀片已經(jīng)成為英格索爾的一大亮點(diǎn)，通過我們悠久的發(fā)展歷史，我們已經(jīng)積累了很多創(chuàng)新的刀片設(shè)計(jì)，包括用于切向安裝的刀片，使可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的齒輪工具系統(tǒng)成為首選可能。我們將一如既往地將重點(diǎn)放在槽形開發(fā)上，如同我們注重材質(zhì)開發(fā)一樣。我們認(rèn)為它們在關(guān)乎刀片的性能、與零件質(zhì)量和刀具壽命相關(guān)的整個(gè)刀具方面都同等重要。”
Tennutti說：“刀片的輪廓可做成在現(xiàn)有整體滾刀或銑削中心上使用的任何形狀。使用這些刀片能夠加工出帶齒底沉割的齒廓、全齒頂圓角、半修頂或曲線形輪廓等。很明顯，與目前的高速鋼切削刀具相比，沒有任何限制。因此，使用硬質(zhì)合金刀片的最大好處是能夠運(yùn)用更高的切削速度，從而大大減少了切削循環(huán)時(shí)間?！?/span>
山特維克的Accavallo介紹說：“山特維克采用現(xiàn)代的刀片制造技術(shù)和刀具制造工藝，完全能夠制造和測量具有小公差的齒輪工具。這樣，在保持齒輪質(zhì)量的同時(shí)，還可以運(yùn)用更高的切削速度和進(jìn)給率。較小的公差可以允許更少的磨削余量，從而提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)降低了整體生產(chǎn)成本。”
Banyan公司的Witte說：“在工藝改善的計(jì)算中，訂制機(jī)床和工具系統(tǒng)永遠(yuǎn)占主導(dǎo)因素，在制造業(yè)的平衡處于不斷變化之時(shí)，很多工具制造商正加緊進(jìn)入穩(wěn)定的齒輪市場，其中有幾家經(jīng)過專門挑選的具有齒輪背景的廠家，他們掌握齒輪輪齒的專門技術(shù)，以便設(shè)計(jì)出最佳的齒輪加工解決方案。這些解決方案主要圍繞著訂制零件，有些客戶十年前就開始使用訂制解決方案，有些客戶正在使用較新的方法和經(jīng)過改進(jìn)的解決方案，目的都是借此大大降低成本、提高效率和加工精度?！?/span>
方興未艾的新技術(shù)
在IMTS展會上，很可能會展出未來可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀具的一些亮點(diǎn)。工具系統(tǒng)/工件夾持系統(tǒng)將再次亮相芝加哥展會，成為主打產(chǎn)品，并且所有的參展方都計(jì)劃展出其最新的產(chǎn)品/設(shè)備。
“未來可轉(zhuǎn)位刀具的趨勢可能會從使用單一型式的可轉(zhuǎn)位刀片向多種型式的刀片發(fā)展。這些刀片可有多種刀片型式，并且具有轉(zhuǎn)位的功能。這在進(jìn)行較小模數(shù)齒條類銑削和使用較小齒距模數(shù)滾刀時(shí)占有優(yōu)勢?！备窭锷镜腡ennutti 說道。
“由于大多數(shù)情況是滾銑多齒大模數(shù)齒輪，所以多頭螺紋滾刀很占優(yōu)勢。當(dāng)今，多頭螺紋可轉(zhuǎn)位滾刀在該行業(yè)占有一席之地。我們期望看到客戶對這些滾刀有更多興趣，我們將在IMTS上展出雙頭滾刀供大家點(diǎn)評，”他補(bǔ)充說。
山特維克介紹說，InvoMillling和uP-Gear技術(shù)將齒輪生產(chǎn)提升到一個(gè)全新的水平，采用這些方法，制造商省時(shí)又省錢。憑借uP-Gear技術(shù)，機(jī)床成本已不再高于傳統(tǒng)五軸機(jī)床的成本，且刀具成本也比使用專用弧齒錐齒輪加工刀具低。最重要的是，與立銑刀銑削工藝相比，加工時(shí)間極大地縮短了。同樣，使用標(biāo)準(zhǔn)或類標(biāo)準(zhǔn)工具系統(tǒng)情況下，InvoMilling技術(shù)在確保高生產(chǎn)效率和低成本的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了很高的加工靈活性。這些方法可替代現(xiàn)有的解決方案，最令人關(guān)注的是，這將對今后的可轉(zhuǎn)位切削刀具產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。”Accavallo 說。
Accavallo 補(bǔ)充說道：“在IMTS展會上，山特維克將展出一款新產(chǎn)品 —— CoroMill 172，可在多任務(wù)機(jī)床、加工中心和車削中心上加工齒輪和花鍵。在山特維克可樂滿的“Smart Hub”睿智一角，可以看到滾銑機(jī)床的整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)線，例如滾刀、粗加工圓盤銑刀、半精加工圓盤銑刀和精加工圓盤銑刀?！?/span>
Witte說：“我們正在開發(fā)可轉(zhuǎn)位滾刀生產(chǎn)線。計(jì)劃在IMTS上發(fā)布前期方案，Banyan公司的可轉(zhuǎn)位滾刀與眾不同，并且由生產(chǎn)齒輪應(yīng)用的齒輪工程師開發(fā)。我們也看到了成組刀具（雙聯(lián)刀具和三聯(lián)刀具）的巨大推動作用，并將展出我們用于中等齒距零件的最新技術(shù)?！?/span>
“我們將展出我們的滾刀、銑齒機(jī)和成型機(jī)的擴(kuò)展產(chǎn)品系列，并且還會推出一些令人驚喜的新產(chǎn)品和解決方案?！庇⒏袼鳡柕腂erardi 說。
Manta表示，山高刀具公司也要在IMTS展會上展出首個(gè)雙頭滾刀。IMTS展會還將給參展公司提供一次重點(diǎn)介紹其新的以及成熟的切削刀具解決方案的機(jī)會?！翱赊D(zhuǎn)位硬質(zhì)合金解決方案繼續(xù)在該市場占據(jù)一席之地。今后，我們將針對高度專業(yè)化的切削刀具行業(yè)努力開發(fā)更多產(chǎn)品，幫助我們的客戶提高競爭實(shí)力?！?/span>