伊斯卡在刀（dāo）片卷（juàn）屑（xiè）槽設計上的最新建樹--切屑成型建模幫（bāng）助伊斯卡工程師們優化刀片卷屑槽形狀設計-刀具網-數控機床市場網

您現在的位置：刀具（jù）網> 技術前沿>伊斯卡在刀片卷屑槽設計上的最新建樹--切屑成型建模幫助伊斯卡工程師們優化刀片卷屑槽形狀設計

伊斯卡在（zài）刀片卷屑槽設計上的最新建樹--切屑成型建模幫助伊斯卡工程師們優化刀片卷屑槽形狀設計（jì）

2019-5-27 來源：伊斯卡技術經理作者： Andrei Petrilin

設計可轉位刀（dāo）片前刀麵的工（gōng）程（chéng）師需要相當水平的工程技能：與金屬切削原（yuán）理以及切屑成型（xíng）過（guò）程（chéng）相關（guān）的知識；理解不同被加工材料特定的特征；了知（zhī）粉末冶金原理以及製造燒（shāo）結產品的限製（zhì）；受過（guò）適用於刀具設計的（de）培訓並具有相關設（shè）計經驗。刀片前刀麵決定了刀具（jù）的（de）切削幾何形（xíng）狀，乃至刀具的全體切削（xuē）性能（切削能力），對刀片前刀麵進行最優化（huà）的成型設計是刀片設計的關鍵所在。

多年來，切削刀具製造商的技術選（xuǎn）擇在很大程度（dù）上（shàng）決定了刀片前刀麵形狀。例如，最早期的可轉位刀具所夾持的刀片前刀麵是平的。而想要在車削加工中將長（zhǎng）切屑打斷，往往需要在刀體上額外安裝一個高於刀片的凸起部（bù）件。在某些刀具設計中，即便是卡固刀片的上壓爪也扮演著斷屑槽的角色。麵（miàn）對平前刀麵車刀片的另（lìng）一常見解決方案是通過磨削在刀片前刀麵形成卷屑凹窩。凹窩促使切屑折卷為螺旋狀切屑，進而折斷為更小的切屑段。以上兩種（zhǒng）方式都是在特定的時間情境下迫不得已（yǐ）得出的，但他們離完美尚遠。

工件成為了切屑流向上的天然屏障，有（yǒu）時（shí）也會導致切（qiē）屑折斷。切屑引起工件的嚴重磨損，顯著降低刀具壽命。凹窩的形狀與尺寸嚴重依賴於砂輪，這大大降低了凹窩形狀的可能性。然而主要的問題是從長遠的試（shì）驗來看，完全有必要（yào）研發出能在加工各種被加工材（cái）料時確保具有穩定加（jiā）工性能的斷屑槽。在某種程度上而言，斷屑槽的設計更像是（shì）不斷試驗不斷試錯的過程。

粉末冶金技（jì）術的進步極大地（dì）改善了這一狀況，帶來了新的機器設備及（jí）基於計算（suàn）機的控製，顯著提高了一係列工藝過程的穩定性及可靠性。燒（shāo）結（jié）硬質合金產品的技術促成刀片前刀麵具有多種多樣的形狀（zhuàng），打破了刀片斷屑麵對凹窩或對凸起部件的依賴。前刀麵看上去可以具有（yǒu）凹麵與（yǔ）凸麵的結合，局部凸起等（děng）等（děng）特（tè）點。這樣複雜的幾何形狀設計使得能提供必要的切屑成（chéng）型，有效的切屑控製。當今的可轉位刀片前刀麵（miàn）依然具（jù）有與此（cǐ）相同的表麵肌理這一特征。

1.CAD帶來的衝擊

為切（qiē）削刀具（jù）研發部門(R&D)引進計算（suàn）機輔助設（shè）計CAD係統，對刀片前刀麵形狀設計帶來不小的（de）衝擊。CAD為刀具設計工程師們提（tí）供了強（qiáng）大的工（gōng）具，在刀（dāo）片設計中能用於3D建模、工程技術以及分析可能出現的製約因素，當然，還用於設（shè）計（jì）刀片的前刀麵。最先進的產品燒結技術與前沿的CAD係統以及最新式的CNC數控機（jī）床（chuáng）的結合，標誌著切（qiē）削刀具行業的巨大飛（fēi）躍。它不僅使得生產製造各式各樣具有複雜幾何形狀的刀片成為可能，還大大縮短了設（shè）計（jì）過程。

切削刀具設計與生產（chǎn）製造水平的整體提升大大降低了對刀片檢測的需求。然而，通過切削加工試驗對具有新型幾何形狀的刀片進行（háng）切削性能的研究所（suǒ）需的時間仍（réng）相（xiàng）當長。切削試驗考驗著所有的可轉位刀片設計，而並不僅僅是車削。對於銑削刀片而言，前刀麵形狀設（shè）計主要從切（qiē）屑成型的角度考慮；銑削是斷續切削的過（guò）程，因此（cǐ）並無斷屑的困難。銑刀片前刀麵設計的是卷屑槽（cáo）；而車刀片前刀麵設（shè）計的是斷屑槽（cáo）。說得更明確（què）一些，車刀片的前刀麵設計也主要關注於切屑成型，然而其必須也能斷屑。從幾何的視（shì）角來看，每一可轉位刀片的前刀麵（miàn）都是凹麵區域與凸麵區域（yù）的（de）結合（hé）體。

2. 3D建模帶來的衝擊

科學研究、大量的試驗（yàn）、對金屬切削（xuē）領域沉澱的信息的分析，結合計算機技（jì）術的重大進步，為切削（xuē）刀具領域提供了強大的新式設計工具，即切屑成型的三維建模。第（dì）一個簡化的切屑（xiè）成型模型基於經驗與計算數據，存在嚴重的誤差。隨著進一步（bù）的發展，基於有限元法FEM，將切削過程建模係統整體提高至全新的水平。今天，切削（xuē）刀具設計工程（chéng）師們使用先進的軟（ruǎn）件，該軟件能實現無限接近於實際切削（xuē）狀況的切屑成型仿真。盡管該軟件仍然不能取代切削試驗，卻對可轉位刀片的（de）有效設計做出突出貢（gòng）獻，重點是，刀片的前刀麵設計。

3.為加工作業適配相應形狀的刀片

伊斯（sī）卡，切削刀具領域的領軍（jun1）公司，已實施了建模實踐（jiàn），使得即便是在設計階段，研發部門的工程師們就已能決定刀片的哪種幾何形狀適（shì）合（hé）於哪種應用。

3.1.CNMG車削刀片（piàn）

在車刀片CNMG 120404-F3P的設計中，人（rén）們發現（xiàn）模擬切削運（yùn）動在刀片前端麵的形狀設計上（shàng）很有用(圖1)。複雜（zá）圖案的設計並不是研發團隊炫技之舉，事實上，建模被證實在實現團隊確保最佳切削性能的目標上是非常有用的工具。

3.2.ICG刀頭，用於束魔變色（sè）龍鑽(SUMOCHAM)

鑽削難加工材料奧氏體不鏽鋼及雙相不鏽（xiù）鋼（ISO M材料組）時存在困難，特別是鑽深很大（dà）時。為提高這（zhè）類材料的鑽削加工性能，伊斯卡研（yán）發出帶分屑槽的硬質合金刀頭ICG。刀頭直徑範圍為14-25.9mm。刀頭裝夾於標準束（shù）魔變色龍鑽杆（SUMOCHAM）上（shàng），提供高品質的（de）鑽孔加工，最大鑽深達12xD。刀頭切削刃上設計有分屑槽，特別（bié）的卷屑設計確（què）保具有出色的切屑控製性能，在深腔鑽削應用（yòng）中的排屑（xiè）問題就這樣被輕（qīng）易地（dì）解決了。

在（zài）卷屑槽作用於切屑成（chéng）型的過程中（zhōng），切屑流建模是流程中重要的一步，也是決定（dìng）設（shè）計方案是否成功所不可分割的一部分(圖2)。

3.3.NANMILL銑刀

在最新的“LOGIQ”係列中，伊斯卡（kǎ）發布（bù）了一係列新型性能提升的（de）切削刀具係列，並推出一係列小直徑可轉位銑刀（直徑小於20mm）。盡管這一直徑範圍一直以來被認為（wéi）更適合於整體硬質（zhì）合（hé）金刀具（jù），新（xīn）的可（kě）轉位銑刀作為取而代之的刀具依然表現出吸引力及成本優勢。

直徑（jìng）範圍為8-16mm的可轉位銑刀NANMILL係列集新設計概念於一體：夾緊螺釘位於刀片前端麵，螺釘頭扮演著夾緊楔塊的作用。然而，為防（fáng）止（zhǐ）螺（luó）釘端頭與生成的切屑（xiè）之間產（chǎn）生任何形式（shì）的接觸（這是這（zhè）款設計所潛（qián）在（zài）的結果），刀片卷屑槽還需額外（wài）解決這一難題。卷屑過程的建模是成功解決這一問題的關鍵所在(圖3)。

切屑成型（xíng）仿真已成為有效塑造刀片前（qián）刀麵的有用的工（gōng）具（jù）。關於建模進一步（bù）的進展應該是為刀具設計工程師們帶來更接近於優化的卷屑槽形狀，能顯著提高設（shè）計刀（dāo）具的品（pǐn）質。

投稿箱：
如果您有機床行業、企業（yè）相關新聞稿件發表，或進行資訊（xùn）合作，歡迎聯係（xì）本網編輯部，郵箱（xiāng）：skjcsc@vip.sina.com

更多相關信息

名企推薦

業（yè）界視點

| 更多

行業（yè）數據

| 更多

博文選萃

| 更多

數（shù）控（kòng）機床