不惧逆境，提升耐抗力 —— CoroMill® Dura整体硬质合金立铣刀助力制造商实现多样化加工
【机床商务网栏目 名企在线】“多任务、产量、效率 — 这些都是出色的加工理念，”美国计算机程序师兼作家Ellen Ullman如此表示。“但是，这些原则能够滋养人的思维和想象力吗？”对于机加工车间而言，答案是肯定的 — 他们正在进行多样化加工，希望进入新的产品领域以提升自身力，但是，他们在这样做的同时又必须处理更广泛的难加工材料。在本文中，山特维克可乐满整体圆柄刀具业务部门首席研发工程师、Gaetano Massimo Pittalà博士阐释了为何说山特维克可乐满的CoroMill® Dura整体硬质合金立铣刀能够帮助制造商以出色的产量和效率进行多样化加工。
根据麦肯锡公司 (McKinsey and Company)的报告：“新冠危机、后疫情时代的经济影响以及正在爆发的乌克兰冲突已经暴露出当今全球供应链的弱点。”为了在这个充满不确定性的时代赢得力，制造商们正在努力进行多样化加工，以求维系生存。例如，山特维克可乐满的一个美国客户已经从机械工程领域进入了诸如航空航天、国防和医疗等其他行业，而其中没有一个客户或行业的业务能够超过山特维克可乐满总业务的25%。
在如今这样一个充满不确定性的时代，制造商们正在尝试多样化加工，以求维系生存。
在此类案例中，多样化加工意味着生产新的、以前不为人所熟悉的小公差零件。然而，挑战不止于此。根据麦肯锡公司的另一份报告：“如果只是适时交付品质合格的低成本产品，已经不够了。”该报告还指出：“现在企业需要构建耐抗的网络，要能够抵御冲击，要具备敏捷性以灵活回应严苛客户的需求与快速变化的市场”，且实现这一点的同时要保证“环境和社会的可持续发展”。
而另一方面，多样化加工也意味着加工更广泛的难加工材料，如铝、钛和Inconel合金。那么机加工车间如何战胜这些挑战同时实现麦肯锡公司报告中所列举的目标呢？答案就在：更出色的刀具，以及机床。
消除振动
首先，让我们更详细地了解加工挑战。The International Journal of Advanced Manufacturing Technology (《国际先进制造技术杂志》) 中一篇文章对难加工材料的加工系统参数有如下分析：“在钛金属的铣削过程中，工件和切削刀具之间更易发生振动 (自激振动，即：颤动)”，此外诸如铝及Inconel合金等难加工材料也是如此。
加工过程的振动会导致若干负面影响。具体包括：零件表面质量降低；切削刃的磨损增加；切削刀具的磨损形式难以预料。振动会对整体加工安全性造成负面影响且可能导致能耗和成本的增多以及零件精度的下降。
显然，在因实施多样化战略而需要处理难加工材料的工厂，上述问题更加严重。那么，能够怎么办呢？这是山特维克可乐满研发团队面临的挑战：生产出能够消除振动同时通用于各种应用和材料的完整的整体硬质合金立铣刀系列。这个系列必须易于使用，且生产率和刀具寿命要优于竞争对手的刀具。
为此，山特维克可乐满研制出CoroMill® Dura。该系列由若干整体硬质合金立铣刀构成，包括不同长度、直径和设计的整体硬质合金立铣刀，分别配有两个、三个、四个、五个及七个排屑槽。此外，该系列倚赖于山特维克可乐满的一项全新专利技术：WhisperKutTM，作用是大幅消除谐波，同时减少颤动和振动。
WhisperKutTM技术以其非对称变螺旋角式设计而闻名。有一点早已为人熟知：经过优化的排屑槽间隔以及关乎立铣刀设计的其他方面能够大幅减少加工过程的振动和颤动。但是，有了WhisperKutTM技术，每一个排屑槽都指向不同的螺旋角度 (相对于其余所有排屑槽)，这就实现了出色的稳定性且有效消除了振动。由于所有排屑槽彼此间的距离都不相等，所以减少了常规立铣刀通常都会产生的典型问题：持续不断的振动。
鉴于此，配有WhisperKutTM技术的CoroMill® Dura整体硬质合金立铣刀旨在通用于所有刀具方案。该立铣刀可用于零件加工过程所需要的所有工序，包括粗加工、精加工、半精加工和坡走铣。但是虽说如此，仍然有必要评估CoroMill® Dura在生产率和刀具寿命方面是否优于竞争对手的铣削刀具。
通用性能
接下来通过侧面铣削工序评估了CoroMill® Dura的性能，并与竞争对手的硬质合金立铣刀进行对比。首先加工DIN 42CrMo4铬钼钢ISO P工件，然后加工AISI 304不锈钢ISO M工件。
DIN 42CrMo4工件具备95 kg/mm2的极限抗拉强度 (UTS) 且洛氏硬度 (HRC) 值高达39。刀具直径 (D) 为12.7毫米 (mm)，带缩颈，这代表：从刀具尖端到刀柄的距离为33至40毫米。
每一把刀具的性能评估都包括如下测量：从工件去除的材料总量 (cm3)。为了实现最大的去除率 (MRR)，刀具采用如下参数：切削速度 (vc) 150/60 m/min，每齿进给 (fz) 0.04至0.1 毫米/齿，轴向切削深度 (ap) 1 x D，径向切深 (ae) 0.5 x D。该刀具可运行最长60分钟，且应用了冷却液。
山特维克可乐满的CoroMill® Dura系列整体硬质合金立铣刀专为消除振动而设计。
AISI 304工件也应用了不同切削参数，包括vc 80/40 m/min、fz 0.05毫米/齿、ap 1 x D以及ae 0.5 x D。同样，刀具也最长运行了60分钟并应用了冷却液。
最终，对于DIN 42CrMo4工件的侧面铣削，CoroMill® Dura的性能比竞争对手的整体硬质合金立铣刀提升了25%多；而对于AISI 304的侧面铣削，性能的提升达到20%多。此外，山特维克可乐满还把CoroMill® Dura的性能与自己品牌的前代刀具进行了对比，结果发现：新一代刀具在整体竞争力、价格和性能方面均更胜一筹。
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