可执行多种切削任务的多功能刀具介绍

用于切削沟槽的刀具被认为只能加工沟槽或切断零件。但是在适当的条件下，通过对刀具的设计、材料和涂层等方面的改进，可以使其变成能够执行多种切削任务的多功能刀具。

大部分的车削操作加工，往往要求编程员和工程师考虑到这个范围以外的事情。其中，需要考虑的一件事就是如何将每一把刀具变成多功能刀具。例如，可以将中心钻和定位钻改为倒角工具；也可以将某些螺纹铣刀转变为很好的端面铣刀，使沟槽切削刀具有除加工沟槽之外更多的切削功能。很显然，沟槽切削刀具对沟槽的切削加工最为理想，但是从节约潜在的调试时间和加工周期考虑，将这些刀具应用于其他的加工操作是非常值得的。

图1 在合适的条件下，可将沟槽切削刀具作为一种外径加工工具，
这对机加工作业来说是一件很有意义的事情

在车削加工零件的外径时，为了使刀具能够执行多种加工任务，有两种方法是值得考虑的：第一种方法是对沟槽切削刀具进行加工处理，使其成为一把单点外径加工刀具，这对机加工作业来说是一件很有意义的事情（图1）；第二种方法是将刀具制造成能够在一次走刀过程中完成多种加工任务的工具（图2）。

图2 对执行多种任务存在不同的看法，这涉及到刀具的制造问题，
要求刀具能够在一次切削过程中完成多项切削任务

明显的优势

沟槽主要有三种类型外径沟槽、内径沟槽和表面沟槽，了解这一点是十分重要的。主要为切削外径沟槽而设计的刀具是这三类刀具中加工步幅最大的刀具，可以对工件进行双向大力度的切削加工。位于Indiana州Fort Wayne市的切槽刀具制造商ThinBit 公司在设计其Groove-N-Turn沟槽车刀系列时就已经考虑到了这个问题，其他刀具制造商也提供了具有类似功能的刀具。所有这些刀具的设计都允许用户从零件的表面和外径加工，然后变换到沟槽加工，从而缩短了零件的加工周期。在加工多种短期性系列零件产品的车间中，由于这类零件的几何形状中带有沟槽，因此采用切槽刀作为多功能切削刀具，既可以缩短刀具的调试时间，也可以减少CAM软件库中的刀具数量。采用这种方法的另一个优点，是可以减少刀具库中的碳化物硬质合金刀片的库存。由于只需要购置少量的沟槽刀片就可以适应不断增加的工作量，因此对于较小的车间来说，也许可以从数量减少中看到其某些优点。

即使沟槽具有足够的宽度，但采用切槽刀显然比使用其他传统的加工方法具有更多的优点。加工这种沟槽，如果不采用切槽刀，那么至少要使用两种其他刀，多则四种。采用两种或四种刀的方法时，要求沟槽底部的偏移量互相匹配并完美地混合。相反，切槽刀的对称式方肩设计，允许切削左右两边的侧壁和沟槽的底部，且只需一套偏置刀具即可。这种方法编程、控制和调节比较容易，即使是相对比较狭窄的切槽刀（宽0.060 in，1in=25.4mm），也能够以这种方式快速加工较大的部位。

另一种方法就是制造一种多切削刃的切槽刀来完成多种加工任务，可以在一次走刀过程中完成多项加工作业。按照传统习惯，刀具制造商可使用EDM线切割机床或工具磨床来加工制造这些刀具，刀具的材料为高速钢或实心的碳化物硬质合金毛坯。这些刀具的工作性能良好，但问题是随着这些刀具切削量的增大，其磨损的速度比其他的刀具更快；而且这类刀具也要求比单点刀具具有更大的刚性和强度，因此获得最好的表面粗糙度可能是其所面临的一大挑战。此外，断裂的刀具必须立即从生产现场清理出去，而且全部表面必须重新加工。这就要求将刀具先从机床上卸下来，然后安装替换刀具。采用碳化物硬质合金刀具是一大进步，其性能优于高速钢刀具，但这种碳化物硬质合金刀具的表面没有涂层，在EDM加工中，可能会因为钴的损耗而削弱其加工性能。

开发新刀具

为了使这种概念成为现代化理念，ThinBit公司开发了Design-A-Groove系列多功能和一次走刀的切槽刀，这种刀具将模块式设计与标准化碳化物硬质合金刀片组合在一起。用户提供其所需刀具类型的相关信息，该公司根据用户所需制造这类刀具。采用镶刀片的刀具，其所要求的强度较低，但却能够比传统刀具加工出更高的表面质量。而且，采用镶刀片可以保证刀具磨损较快的局部区域单独更换，这就可以让机床上的刀具保留在原来所在的位置，只需简单地更换镶刀片后，就可使机床继续运行。这个概念为选用不同等级的碳化物合金刀具提供了条件，以便改变断屑器的几何形状，解决切屑成形问题，而通过EDM线切割机床或采用工具磨床来切削毛坯件是无法做到这一点的。