ISCAR：增強競爭力從不斷優化產品開始

核心提示：刀具技術作為提高生產效率和加工質量的關鍵技術之一，在面對汽車制造企業追求高效率、高穩定性以及生產成本的壓力下，也呈現出新的發展趨勢，刀片材料的構成發生很大變化，刀片的涂層技術得到極大發展，刀具供應商對刀片幾何形體更加關注等，使其刀片產品不斷得到優化，市場競爭力進一步提升。
——訪ISCAR刀具公司技術總監吳江先生

　　刀具技術作為提高生產效率和加工質量的關鍵技術之一，在面對汽車制造企業追求高效率、高穩定性以及生產成本的壓力下，也呈現出新的發展趨勢，刀片材料的構成發生很大變化，刀片的涂層技術得到極大發展，刀具供應商對刀片幾何形體更加關注等，使其刀片產品不斷得到優化，市場競爭力進一步提升。

　　記者：隨著中國汽車市場競爭愈加激烈，現代汽車制造開始追求生產的高節拍、高效率和高穩定性，這些特點對于刀片制造技術的發展產生了怎樣的影響？

　　吳江：現代汽車制造的高效率、高穩定性對切削刀片的技術進步帶來了積極的影響。首先，刀片材料的構成發生了很大變化，超硬材料的刀片獲得了廣泛的應用。如隨著汽車制造業大量應用的輕型材料——鋁合金、復合材料、塑料等，PCD刀片的應用大量增加；缸體缸孔的半精鏜和精鏜，缸體與缸蓋的結合面的加工中，CBN刀片和陶瓷刀片的應用大量增加。這些超硬材料刀片應用量的增加，不僅滿足了高效率的要求，也滿足了高穩定性的要求。如用PCD刀片加工鋁合金缸蓋，切削速度可達7 000m/min，壽命可達上萬件；用CBN刀片銑削缸體與缸蓋接合面，切削速度可達2 000m/min，壽命可達幾千件。

　　在效率和壽命的雙重挑戰下，作為切削加工主力的硬質合金刀片的切削性能也得到很大提升，主要體現在刀片硬質合金基體，刀片涂層的成分、涂層的工藝、涂層的結構等方面的極大發展。如開發具有高鈷層表層的梯度合金基體，使基體不僅韌性提高而且能防止裂紋的擴展；涂層的成分也從單一的合金元素擴展到多元合金元素的碳化物、氮化物和氧化物等；涂層的結構從單涂層擴展到多涂層、梯度涂層、納米涂層；涂層的工藝不僅是PVD、CVD和PCVD、MTCVD，還有α-TEC、Al-TEC等。如現在發動機零件常用的球墨鑄鐵材料有較低的生產成本和良好的機械性能，但同時它又非常耐磨，采用TiC+TiCN的厚涂層在切削速度300m/min時是有效的，但隨著切削速度的增加，TiC涂層和鐵發生化學反應并軟化，更多的壓力作用在抗月牙洼磨損的涂層上，此時用Al2O3的MTCVD涂層就有很高的抗塑性變形和刃口微崩的能力,使刀片允許的切削速度和所能達到的壽命進一步提高。

　　記者：追求生產的高節拍、高效率，汽車制造企業的*終目的還是為了降低制造成本。鑒于此，刀具供應商在關注材料和涂層技術這類影響刀具品質因素的同時，還在哪些方面對刀片產品進行了優化，以幫助客戶節省更多成本？

　　吳江：伴隨著刀片材料的不斷發展，在高效、穩定和成本的壓力下，刀具供應商對刀片幾何形體給切削帶來的影響有了更深入的認識。通過增加每片刀片的可用刃數，成本會隨之降低；根據不同的被加工材料，針對性的優化切削刃的刃區形式和幾何參數對切削效率、加工穩定性及刀片壽命都帶來較大的影響。如銑削灰鑄鐵、球墨鑄鐵和高密度球墨鑄鐵，因其有不同的加工特性，刀片的幾何形體也有所差異�；诣T鐵含有網狀硬組織，表現為脆性大，加工時刀片易產生崩刃，刀片刃口就要進行鈍化或倒棱處理。球墨鑄鐵和高密度球墨鑄鐵有一定塑性，可產生鐵屑，但刀具切出時，工件容易產生“翻邊”，導致刀片損壞，刀片刃口的處理就需兼顧鋒利和強度等。尤其在現代汽車制造中，判斷刀具壽命的依據是多方面的，工件的尺寸精度、表面質量、位置公差、機床的狀況及切削溫度等都會作為依據，這就使得我們必需考慮到刀片的方方面面。如鑄鐵缸體比較容易崩邊，而崩邊的量有一定的要求，大了就必需換刀片，因此，刀片以什么樣的角度切出也是要考慮的。還有刀片切削的過渡刃、修光刃及雙前角等的應用，都有了更豐富的內容。

　　記者：隨著新技術、新工藝、新材料的不斷涌現，刀片產品的每一次技術革新都將為用戶帶來效率的提升。在汽車制造領域發動機產品的生產加工中，對刀具的精度、穩定性等要求頗高。在此，請您結合貴公司的技術優勢談談貴企業刀片產品在發動機制造中的使用特點？

　吳江：ISCAR（中國）是非常幸運的，她以ISCAR為主體，集合了IMC金屬切削集團中為汽車工業提供專業汽車刀具的廠商，如在汽車發動機零部件銑削和鏜削領域著名的INGERSOLL、法國槍鉆專業供應商OUTITEC、德國鉸刀專業供應商HORNUNG，孔加工復合刀具專業供應商WERTEC和鋁合金刀具專業供應商IT.TE.DI等。各個專業領域專家的組合,不僅可以為中國的汽車工業提供全方位、高水平的刀片產品，更注重為用戶提供汽車零部件加工全面的解決方案和先進的切削理念。在發動機制造中，INGERSOLL開發出了V-MAX刀片，它是一種通用性極強的刀片，可用于各種銑削和鏜削中，雙向V字型的形狀，雙正前角，每片8個有效切削刃，使這款刀片在市場中備受歡迎。ISCAR的16MILL刀片ONMU 0806，為雙面八邊形16個切削刃；INGERSOLLD的雙面六邊形刀片HNCF0905ANN，其主副切削刃之間的過渡刃經過防磨損擴展處理，可有12個左切削刃，12個右切削刃，切削刃可達24個，這些多刃刀片無疑大大降低了發動機加工的成本。

　　在刀片材質方面，2007年，伊斯卡通過束魔（SUMO）涂層技術，全面提升了產品的切削性能。束魔（SUMO）技術的革新始于伊斯卡特種涂層技術，其目的是強化刀片的切削刃，提供更光滑的切削表面，減小摩擦力，延長刀具使用壽命。很快束魔技術刀片在發動機加工中得到應用，如束魔技術5005刀片材質適用于加工球墨鑄鐵，5010則是加工灰鑄鐵的*。束魔技術PVD銑刀片利用創新的涂層后處理技術，具有更高的強度和刀具壽命。束魔變色龍鉆頭特有的高精度卡緊機構，消除了刀片所承受的塑性變形，不僅使裝卡更加便利，刀具壽命也大幅提高。束魔變色龍鉆頭可換頭設計和先進的束魔技術涂層*結合的ICP、ICM和ICS等硬質合金刀頭已很好的應用于連桿、缸體缸蓋的加工。ISCAR利用α-TEC（MTCVD Al2O3）、Al-TEC（PVD AlTiN）和DO-TEC(MTCVD Al2O3+PVD TiAlN)技術開發的新一代硬質合金涂層刀片完全升級了原有的刀片等級，使刀片的壽命、穩定性和切削加工的效率大幅度提高。

　　記者：刀具技術是提高生產效率和加工質量、降低制造成本的關鍵技術之一。針對貴公司的產品系列，請您舉例來談談貴公司刀片產品的技術革新所帶來的切削性能提升的具體表現？

　　吳江：ISCAR在汽車工業有很多創新的刀片產品，如INGERSOLL專用于汽車工業的精銑平面的大圓弧修光刃刀片就是高效、高精、低成本和通用性*結合的典型范例：該刀片用于像6FEE這樣的精銑刀上，獨特的立裝刀片結構，具有很高的強度。銑刀刀片有兩組，圓周組完成主切削任務，端面組完成修光作用。加長的修光刃L，使該刀具在每轉進給f=15mm時也能輕松地加工出Ra1.6以上的光潔度，顯然比通常高光潔度表面的加工用短切削刃小進給的概念有更高的效率。該修光刀片切削刃相對工件表面為一大R的圓弧刃,令修光刃非常方便地與工件表面平行，并保證切削時應有的接觸長度，這樣刀片受力受熱均勻，壽命得到很大提高。在機床與刀具都存在制造公差的前提下，INGERSOLL采用了巧妙的榮獲專利的微調機構，不僅可以輕松調整刀片修光刃與工件表面的平行度，還可以根據具體情況調整修光刃接觸工件的長度和位置，以得到*佳切削狀態，從而實現大進給精切。