现代金属切削与数控刀具

现代金属切削与数控刀具成都千木数控刀具有限公司总经理

王虹预祝大家成功自我介绍：王虹1980年－1997年：成都量具刃具总厂，先后任数控刀具分厂工程师、技术科长、数控车间主任、数控刀具研究所副所长、厂长1997年－2007年：成都英格数控刀具模具有限公司，森泰英格（成都）数控刀具有限公司，董事总经理十年；2007年4月－至今：成都千木数控刀具有限公司，总经理从事金属切削加工、数控刀具设计、工艺、制造、数控加工和金属切削、管理等工作28年国家职业技能鉴定委员会数控专业委员会专家第二届、第三届中国刀具协会常务理事中国工艺师协会理事tel028－82666924email:wh@

WWW.kilowood.com引子在当今现代金属切削当中，利用现代数控加工技术、现代金属切削理念和手法、硬质合金可转位刀具取代传统的高速钢刀具，再配以合理的加工方法，可以帮助我们提升效率，降低成本系统思考，提升效率是非常重要的下面一个简单的案例可以供大家参考案例1工件情况概述：某航机集团机加厂，在R140圆上有6处R7（槽宽14）扇形45度深18.1mm弧形槽，工件材料40Cr，硬度28HRC，在立式加工中心上加工。原加工方案：刀具为特殊定制φ14mm高速钢键槽立铣刀，分层铣削切削深度2mm，Vc＝18M/分，刀具转速400，走刀40mm/分，金属去除量1.15CM3/min加工一个槽平铣需要13分钟，完成6个槽加工至少需要90分钟（包括往下扎刀时间）刀具每把50元，每一把刀具加工5件工件刀具就报废；，平均加工一件刀具消耗费用10元；案例1新工艺方案：刀具：可转位立铣刀，φ14有效刃长20（刃部尽可能短），柄部直径为φ32削平柄（ISO3338-2:1985，柄部尽可能粗），配APKT1003PDER-UMCPM25刀片加工方法采用：切削深度0－3mm陂走连续铣削切削用量：Vc＝132M/分，刀具转速3000转/min，走刀300mm/min，金属去除量6.31CM3/min加工一个槽需时间2.2分钟，完成整个工件加工需要15分钟，提升效率6倍刀具价格180元，一个刀片价格为41元，可以加工100件零件，每件零件刀具耗损费用0.41元（可转位刀具，仅换刀片）案例1案例特点：刀具改变：用可转位立铣刀取代传统的高速钢立铣刀加工方法改变：采用陂走铣削方法代替传统的键槽分层铣削方法效率提升：加工时间从90分钟降低到15分钟刀具消耗成本降低：每件工件加工刀具消耗费用从10元降低到0.4元产品表面质量更好案例2：加工有色金属—99.99%无氧铜一家电器生产军工厂，有一轴类零件直径30mm，99.99%无氧铜，硬度很低，不易断屑；原方案：设备和刀具：计划用16台旧车床改造成简易数控车,S1000，f100焊接合金刀具，Vc＝95m/分，f=0.1mm/转，由于转速低不断屑，加工表面质量极差完成生产纲领任务需两班制，生产工人32人设备投入128万元（8万元/台）生产工人月工资48000元（1500元/人.月）电力消耗：16×6KW案例2：加工有色金属—99.99%无氧铜改进方案：设备：2台全功能数控车，S4000,f800刀具：可转位车刀，配专门加工有色金属的刀片CCGT09T308－NMWKT20，

Vc＝380m/分，f=0.2mm/转产品质量：“从来没有干过如此漂亮的活”完成同样生产纲领：因为单机效率是以前的8倍，两班制，生产工人4人。设备投入98万元（49万元/台），生产工人月工资需8000元（2000元/人.月）刀具一次投入仅1000元，月消耗不足200元电力消耗：2×8KW现代金属切削与数控刀具1、现代制造技术与CNC制造系统概述2、现代金属切削与数控刀具刀具材料、刀具使用、刀具结构、切削参数、理念、数控加工效率与流程再造3、现代数控刀具应用技术简介

1、现代金属切削与CNC制造系统

21世纪机械制造业CNC制造系统和切削刀具20世纪制造业的回顾从手工作坊到机械工厂从单件小批到大量生产

21世纪机械制造业任何一个强大的国家都必须具有包括金属切削加工在内的强大制造业基础生产制造业是我国国民经济的基础，其增加值大约占我国国内总值的40%以上振兴制造业是启动我国经济新高潮。现代金属切削与CNC制造系统现代制造技术包括:材料、工艺、设计、制造、管理等方面的新兴技术从传统制造工艺发展而来并与计算机、信息化、自动化、新材料和现代管理技术相结合现代制造技术的应用是中国制造业发展的脊梁，制造企业将从“现代制造”中领略现代制造技术带来的飞跃

21世纪机械制造业先进制造技术的核心和基础优质、高效、低耗、清洁、无污染工艺低成本更快捷的交货期使新产品和新技术的发展有了史无前例的发展速度和空间——CNC制造系统的诞生高性能高品质21世纪制造业对产品制造的要求CNC制造系统柔性制造单元——加工中心、数控车床、数控镗铣床、数控专机…数控刀具——数控刀具已经从传统的车、铣、镗、铰刀演变成为一个工具和切削刀具系统软件:控制系统、CAD/CAM软件

CNC制造系统先进的加工工艺：工序集中原则和不断提高的切削用量现代生产准备的理念：减少准终时间，高效率的生产准备环境：无污染,低能耗，干式切削新的刀具管理模式：计算机辅助刀具管理甚至专业的刀具管理公司高效率低成本的加工方法：最大限度的降低产品制造综合成本

21世纪机械制造业在整个21世纪现代制造业中,金属切削加工仍是机械制造业的主导方法，切削加工（含磨削）不仅占其90%以上的份额刀具消耗费用占制造成本的2-5%柔性制造单元和专机设备系统的效率和能力，在很大程度上取决于所采用的刀具和工具辅助系统的技术水平和应用水平

21世纪的制造业

目前，加工中心在金属切削机床的产值超过20％以上；

在未来的十年中,超过50%的制造业的加工需求可能将由加工中心来完成。世界机床市场的变化根据美国Gardner公司公布的数据：中国机床消耗依然连续连续6年增幅大于20%，位居世界第一中国消费额占据世界机床产值的21%以上，也就是说中国消费了世界机床产值的1/5虽然中国的机床消费额连续6年位居第一，但是人均机床消费只有9.96美元，远低于人均消费最高的瑞士(16.39美元)。全球机械加工工业市场,

机床市场和切削刀具工业

中国的数控机床消费市场连续几年以39.8%的速度在增长工具的消耗量增长量将远远大于机床的增长主要发展趋势是——高效率的数控刀具取代低效率的传统刀具全球机械加工工业市场,

机床市场和切削刀具工业

中国正在变成世界的加工中心，世界的大加工厂，已经不可逆转打造制造业强国，制造业的效率问题、成本问题、精度问题正在成为社会的、政府的、甚至股民们的关注焦点数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备世界各国信息产业、生物产业、航空、航天等国防工业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对市场的适应能力和竞争能力。CNC制造系统数控车床加工中心数控铣床数控专机数控加工工艺、程序控制、工装、工具系统、高效率刀具、冷却方式、切削液、对刀仪

……高精度高可靠性的产品数控工具系统车削工具系统7:24工具锥柄（SK、BT、JT、CAT…)7：24－ABS模块式工具锥柄与可转位刀具、超硬刀具、复合定制刀具等组合，在加工中心上采用工序集中的原则加工高精度、一致性好、品质稳定的产品HSK高速空心短圆锥模块式工具系统高效率高精度工序集中机床精度刀具精度夹具精度机动时间65%~85%辅助时间数控分度多面体加工交换工作台数控加工现代金属切削与CNC制造系统中国正在成为世界的制造业大国，但决不是制造业强国：2003年劳动生产率美国83986美元/人；日本70234美元/人；韩国是34651美元/人；我国是1913美元/人；是美国的2.27％,日本的2.72%,韩国的5.5%;2000年－2005年中国的劳动生产率增幅为63.4%,增速位居世界之首现代金属切削与CNC制造系统如何提高我国制造业的效率？数控刀具和围绕着刀具技术的进步，给我们现代制造业带来了什么？最近几年中国经济增长由技术密集型和资本密集型生产所带动，也带动了劳动生产率的提高很大程度上是因为高效率的数控机床使用高素质人才是劳动生产率提高一大原因数控机床、加工中心、数控刀具、现代切削应用技术等CNC制造系统，正在为推动中国生产力的发展起着决定性的作用2、现代金属切削与数控刀具刀具材料的变化与金属切削效率刀具结构的变化－高速化发展的趋势刀具使用－数控刀具应用技术刀具供应理念的演变数控加工效率与流程再造切削工具材料与加工效率

不同种类的切削工具材料都有所进步，切削工具材料从单一的高速工具钢发展到包括HSS、硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、聚晶立方氮化硼(PCBN)和聚晶金刚石(PCD)等多样化。

现代金属切削刀具材料从碳素工具钢、高速钢发展到硬质合金、立方氮化硼、聚晶金刚石等超硬刀具材料使切削速度从每分钟几米飚升到数千米随着数控机床和难加工材料的不断发展，刀具可以实现的切削速度越来越高要实现高速切削、干切削、硬切削必须有好的刀具材料在影响金属切削发展的诸多因素中，刀具材料起着决定性作用。

切削工具材料和加工效率

硬质材料－超硬材料－高速钢材料

高速钢

硬质合金、陶瓷PCD、CBN选择趋势从工具的种类来看,硬质合金工具的产值增长居首，其次是金刚石和CBN工具高速工具钢(HSS)

高速工具钢(HSS)是高韧性的刀具材料其他材料不能制作的各种复杂几何形状和尺寸的锋利切削刀具刀具材料－高速钢高速钢自1900年面世至2000年2000年以后硬质合金已成为高速钢的“天敌”，正在持续不断地侵蚀着高速钢刀具的市场份额主要用于螺纹刀具、拉削刀具等对韧性要求较高的刀具高速钢分为四大类－通用高速钢(HSS)－高性能高速钢(HSS-E)－粉末高速钢(HSS-PM)－低合金高速钢(DH)

刀具材料－高速钢通用高速钢(HSS)

以W18Cr4V为代表的HSS曾辉煌过一个世纪市场份额已由上世纪90年代的60%～70%下降到目前的20%～30%；由于HSS的强韧性和较高的耐磨性、红硬性等优异性能，在丝锥、拉刀等刀具领域阵地在逐年减少。

刀具材料－高速钢高性能高速钢(HSS-E)HSS-E是指在HSS成分基础上加入Co、Al等合金元素，并适当增加含碳量，以提高耐热性、耐磨性的钢种。这类钢的红硬性比较高，经625℃×4h后硬度仍保持60HRC以上，刀具的耐用度为HSS刀具的1.5～3倍。以M35、M42为代表的HSS-E产量逐年在增加，501是我国自产的高性能高速钢，在成形铣刀、立铣刀等方面应用十分普遍，在复杂刀具方面应用也比较成功由于数控机床、加工中心、高难加工材料发展迅速，HSS-E刀具材料亦逐步增加。刀具材料－高速钢粉末高速钢(HSS-PM)和冶炼高速钢相比，HSS-PM力学性能有显著的提高。在硬度相同的条件下，后者的强度比前者高20%～30%，韧性提高1.5～2倍，在国外应用十分普遍我国的HSS-PM与世界有较大差距，但必将会有一个长足的进步低合金高速钢(DH)

主要用于成套麻花钻出口及低速切削工具的需要，301、F205、D101等多种牌号的DH；硬度达不到63HRC

超硬刀具材料（PCD、CBN）随着高速加工理念被人们普遍接受,CBN和金刚石切削刀具的全球需求量预计:1998年的5%2005年提高到11%超硬刀具材料（PCD、CBN）超硬材料是指以金刚石为代表的具有很高硬度物质的总称。金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性等性能，在有色金属和非金属加工中得到广泛的应用，尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，如轿车发动机缸体、缸盖、变速箱和各种活塞等的加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具。超硬刀具材料（PCD、CBN）立方氮化硼(CBN)立方氮化硼是氮化硼的同素异构体，其结构与金刚石相似，硬度高达8000～9000HV，耐热度达1400℃，耐磨性好近年来开发的多晶立方氮化硼(PCBN)是在高温高压下将微细的CBN颗粒通过结合相烧结在一起的多晶材料，既能胜任淬硬钢(45~65HRC)、轴承钢(60~64HRC)、高速钢(63~66HRC)、冷硬铸铁的粗车和精车，又能胜任高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其他难加工材料的高速切削加工。

硬质材料——硬质合金、金属陶瓷和陶瓷刀具材料

硬质合金、陶瓷材料广泛使用于各种切削速度和进刀量需求的加工工业领域在2000年,许多刀具制造商都发现硬质合金刀具的需求量的增长超过40%以上如今，硬质合金材料已经成为刀具制造和金属切削中的首选材料涂层技术与刀具材料同步发展化学涂层CVD物理涂层PVD

如今几乎75%的硬质合金刀具为涂层刀具,其中

CVD涂层约80%.涂层技术与刀具材料同步发展最外层涂覆TiN，可降低与切屑的摩擦；第2层涂覆Al2O3，可提高刀具的抗粘附和抗前面磨损性能；第3层涂覆TiCN，可提高抗后面磨损和抗前面磨损性能。刀具表面涂覆多层镀膜后，硬度可达2500～3000HV，耐热性也得到很大改善，切削温度即使达到850～900℃的高温，刀具材料仍不会被氧化，且保持良好的硬度。镀膜多层化还可提高韧性，使刀具表层的裂纹很难扩展到内部，因此，可有效防止崩刃的产生。当代CVD涂层的特点是多层涂层。其涂层结构包括TiCN、TiC、TiN、ZrCN和Al2O3。从5μm到20μm厚度的涂层刀具，以及用于高硬度材料工件加工的单层涂层厚度不超过0.2微米的多层涂层合金刀具。

切削工具材料和涂层技术

PVD物理涂层技术使在金属陶瓷和硬质合金基体上的涂层厚度为2µm到5µm的硬质涂层已经进入了商业化。典型的商业化涂层方式包括TiN、TiCN、TiAlN、CrN、TiB2,还有诸如TiN-TiAlN的多层涂层。PVD涂层工艺具有的独特优势是:可以给锐利的切削刃面提供超细晶粒、平滑、低摩擦、和防止高温热裂的涂层表面。切削工具材料和涂层技术

陶瓷刀具是最有发展潜力的刀具之一，目前已引起世界工具界的重视。也有了重要意义的发展常规的Al2O3白色陶瓷刀具已被超细微粒的Al2O3-TiCN黑色陶瓷所取代。其高强度与高抗磨损性适用于硬度高达60HRC的铸铁、合金钢、工具钢和不锈钢的车削和镗削精加工。陶瓷刀具在工业发达的德国，约70%加工铸件的工序是由陶瓷刀具来完成的，而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具总量的8%~10%由于数控机床、高效无污染切削、被加工材料硬等因素，迫使刀具材料必须更新换代陶瓷刀具正是顺乎潮流，不断改革创新，在Al2O3陶瓷基体中添加20%~30%的SiC晶液制成晶须增韧陶瓷材料，SiC晶须的作用犹如钢筋混凝土中的钢筋，它能成为阻挡或改变裂纹扩展方向的障碍物，使刀具的韧性大幅度提高，是一种很有发展前途的刀具材料陶瓷刀具为了提高纯氧化铝陶瓷的韧性，加入含量小于10%的金属，构成所谓金属陶瓷，这类刀具材料具有强大的生命力，正以强劲势头向前发展，也许将来会自成一系，成为刀具材料家族新成员。陶瓷刀具的主要原料是Al2O3、SiO2、碳化物等，它们是地壳中最富足的资源，发展此类刀具不存在原料来源问题因此，开发应用陶瓷刀具有重要的战略意义和深远的历史意义。切削工具材料和涂层技术

PVDTiN涂层已经为这些工具的耐磨性的更进一步的提高做出了贡献。碳化硅强化Al2O3陶瓷的发展,使得高速加工镍基合金已成为现实。

纯Si3N4基陶瓷所具有的高热导率和坚韧性使用于铸铁

(发动机气缸，刹车鼓，刹车)的高速加工。CVDAl2O3涂层使

Si3N4基陶瓷可应用于加工灰口韧性铸铁。

切削工具材料和涂层技术

作为强化Al2O3金属陶瓷的补充刀具材料,硅铝氧氮聚合材料彻底更新了镍基合金加工的生产力。例如:以1000(米/分钟)的切削速度加工高温合金材料718鉻镍合金和PH不锈钢就是一个硅铝氧氮聚合材料作为刀具材料的有力佐证。

硬质合金涂层刀片和刀具

焊接CBN刀片整面CBN刀片PCBN2005-09-14

超硬刀具材料使用案例－加工刹车盘，材料为GG25铸铁与陶瓷刀具相比，CBN刀具的耐用度更长、切削速度更高、节拍时间更短陶瓷刀具的切削速度为1200m/min，而CBN刀具为4000m/min陶瓷刀具的耐用度为150件，而CBN刀具为1500

件CBN刀具的成本是陶瓷刀具的5～10倍，但采用了正方形整体CBN可转位刀片，每个刀片可使用8个切削刃，提高了CBN刀具的经济性。

切削工具材料和涂层技术

如今的超耐磨切削刀具，金刚石刀具用于有色金属,CBN刀具用于黑色金属的高速切削和磨削已成为大量的典范；尽管其刀具采购成本高于传统工具的20到50倍，但因其至少具有比其它刀具长100倍的使用寿命,采用此类超耐磨刀具也是相当合算的。

切削工具材料和涂层技术2006年美国刀具消耗中刀片的材料消耗分别是硬质合金占76.7%,陶瓷刀片6.7%,金属陶瓷刀片4.7%,CBN和PCD等超硬刀片8.8％，其它刀片占3.1%2003年全世界金属切削刀具(不包括锯削刀具)消费总额达到约110亿美元其中刀片和刀杆占48%(52.8亿美元)高速钢刀具占36%(39.6亿美元)整体或焊接硬质合金刀具占16%(17.6亿美元)刀具材料与切削效率

加工有色金属和非金属材料（铸铝合金、锻造铝合金、镁合金、铜及铜合金、锌锡合金、塑料、木材和层压板）刀具材料：PCD、HSS、硬质合金等Vcmax=8000m/min

加工黑色金属材料铸铁、钢、耐热合金钢、不绣钢等PCBN:Vc=400-1100m/min陶瓷:Vc=250-620m/minTiC(N)基:Vc=250-600m/min涂层硬质合金,超细晶粒硬质合金:Vc=160-400m/minHSS:Vc=25-32m/min

高速化发展新趋势

和刀具动平衡目前高速加工中心进给速度最高可达80m/min，空运行速度可达X轴150m/min，Y轴120m/m,Z轴100m/min目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60000r/min加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3小时，在普通铣床加工需8小时。由于机构各组件分工的专业化，在专业主轴厂的开发下，主轴高速化日益普及过去只用于汽车工业高速化的机种（每分钟1.5万转以上的机种），现在已成为必备的机械产品要件。

动平衡切削刀具和工具系统刀柄应具有优良的动平衡性，在高精加工中，尤其对高速切削更为重要但无论哪一种工具系统的动平衡都不是绝对平衡的刀柄或整体刀具的不均衡是很难消除的，首先是消除不平衡的大部分，之后把装在主轴上的刀具修正到满足要求的状态另一方面，我们用试验的方法开始观察，在不同切削速度条件下，由不平衡而产生的一种力的情况，并判断该力对切削加工的最大影响动平衡切削刀具和工具系统为高精高速切削加工所设计的刀柄，则必须制订出高水平的动平衡指标高速加工的使用者要求经过动平衡的切削刀具以便减少调整刀具平衡的时间，延长刀具使用寿命,改进被加工零件的精度以及增加主轴轴承的寿命。F－离心力,F=m

2rm－不平衡质量

－角速度r－不平衡质量m所在半径

mOr动平衡的必要性离心力与转速的平方成正比离心力影响机床振动使主轴损伤导致表面粗糙度下降,主轴寿命减短主轴轴承由于振动带来的损伤远远大于磨损带来的损伤;在高精加工中，刀柄应具有优良的动平衡性，尤其对高速切削更为重要。可以肯定，刀具越长，不平衡的问题就越严重。动平衡性平衡的必要性(镗孔)平衡的镗刀未平衡的镗刀工件材料：铝镗孔直径：50mm刀具转速:5,000r/min结果:平衡和未平衡的刀具,孔的圆度误差不变刀具转速:10,000r/min结果:平衡和未平衡的刀具,孔的圆度误差高5µm从1.25μm到6.3μm平衡的必要性(铣削)刀具：面铣刀工件材料：铝合金切削参数：N=12,000r/minF=5500mm/minap=3.6mmae=19mm同样的切削参数产生不一样的切削效果未经平衡的铣刀经平衡的铣刀孔加工刀具－跨入高速钻孔、镗孔加工

新时期

钻削、镗削工具系统也在不断的改进和发展。高速切削钻头的材料以陶瓷涂层硬质合金为主在各种涂层钻头中，陶瓷涂层硬质合金钻头特别重视耐磨性、耐热性及润滑性，其涂层工艺也采取多层涂覆方式，如利用TiAlN、TiN、TiCN等复合氮化物形成复合涂层结构。钻头的切削条件总的趋势是高速化，随着被加工材料的不同，切削速度已可分别达到200～300m/min,转速可以达到12000－40000r/min高速钻头切削是一种高速大进给量的发展趋势孔加工刀具－跨入高速钻孔、镗孔加工

新时期

可更换钻头合金刀片已成趋势因钻尖磨损后钻头无需从刀架上卸下也可更换切削刃现在市场已可以提供直径小到0.5英寸的这类钻头，工具制造商正在制造直径为0.25英寸的此类钻头传统的普通高速钢钻头正在被慢慢取代不重磨钻头已经成为现实孔加工刀具－跨入高速钻孔、镗孔加工

新时期

0.5微米调整机构的高速精密微调镗刀随着加工中心主轴的高速化，已可采用镗削工具对孔进行高速精密加工据报道，目前在铝合金材料上进行φ40mm左右的镗削加工时，切削速度已可提高到1500m/min，转速12000r/min以上在用CBN烧结体作切削刃加工钢材、铸铁及高硬度钢时，也可采用这样的切削速度孔加工刀具－跨入高速钻孔、镗孔加工

新时期

预计，今后镗削加工的高速化将会迅速普及推广为了实现镗削加工的高速化和高精度化，必须注意刀齿振动对加工表面粗糙度和工具寿命的影响为了防止加工精度和工具寿命下降，所选用的加工中心必须配备动平衡性能优异的主轴，所选镗削刀具也必须具有很高的动平衡特性。高效铣削刀具—可转位立铣刀用经过特殊设计的螺旋刃铣刀片制作成可转位立铣刀，可以使刀片轻松地逐渐切入工件，就像切纸机刀片剪切纸片一样采用最先进的螺旋刃刀片，可以减小冲击力、节省功率消耗并保护高速低耗低耗加工中心的低刚性结构高效铣削刀具—玉米铣刀对于高的金属去除率的钛金属类加工，新开发的重切削立铣刀可安装多达72个可转位刀片。这种刀具在设计上通过各个刀片的搭接提供各种变化多样的刀具螺旋角和轴向刃倾角度。这种变化扰乱了切削加工时的共振从而可以无共振地进行深度的铣削加工。陶瓷可转位铣刀，以铣代磨－案例－模具修复用磨削方法来修复模具，使这些冲压件制造商耗费了太多的时间。他想应该用先进的切削工具来修理模具。为此，建议采用可转位立铣刀来修复模具，刀片采用Greenleaf公司生产的WG-300型晶须增强陶瓷(该材料以氧化铝陶瓷为基体，并以碳化硅晶体来增强，通常称为晶须增强)。Brown推荐的立铣刀直径为25.4mm，装有两个RNGN-32T2A型刀片（俗称牛鼻刀），Vc＝152.4m/min，进给量355.6mm/min，铣刀工作速度极快。由于规定的切削深度较浅(0.762mm)，所以负前角的圆刀片双面可转位16次之多。然而Brown还补充说：“若切削深度增加到2.54mm，转位次数就要减少，进给量也要降低”。陶瓷可转位铣刀，以铣代磨－案例－模具修复以铣代磨大大节约了加工时间。工长Kraus说：“过去采用磨削要花费4个小时，现用陶瓷刀铣削只需20分钟。加工出的模具，其光洁度可达镜面Brown指出，镶WG-300型陶瓷刀片的立铣刀工作时承受了断续切削载荷，但刀片只出现正常的后刀面磨损。除非工作时间过长，否则不会产生崩刃。陶瓷刀片虽然价格较贵，每片为25加拿大元(下同)，但能转位16次，每个切削刃只花费1.6元，这个费用比该公司用过的硬质合金刀片还要便宜。PrecisionResouce公司曾试用过整体硬质合金立铣刀修理模具，但修理一个模具要消耗价值60元的立铣刀3把，共计180元。而用陶瓷刀片可转位立铣刀，仅需转位一次，成本仅3元，效果十分显著。高速化需要的工具系统结构

传统的7：24工具系统对于高速加工具有局限性制造商对HSK工具系统支持高速机械加工的运用越来越感兴趣虽然这种工具系统最初十分昂贵，但HSK似乎能够提高系统的刚性和稳定性以及在高速加工时的产品精度,并缩短刀具更换的时间工具供应商正在不断地改进HSK工具系统,以适应机床主轴转速达到60,000转/分刀具质量与精度在20年前,CNC机床达到25微米的精度被视为极限。如今机床制造精度接近原来精度值的1/10已经不困难。与此同时,SPC控制和在线检测对解决被加工零件质量的一致性起到了很好的控制作用。在零部件装配时不再需要根据零件的加工误差进行分组选配。刀具质量与精度据报道高精密机床及被其加工的精密产品在过去的20年中对驱动美国生产力的提高起到了决定性的作用虽然很多因素对于加工精度的重大改进有重大的贡献但是在进一步提升制造业的精度水平中，传统的刀具精度和结构已经远远不能满足现代加工的需求刀具的设计和结构发生着变化刀具设计应用了切削仿真技术，预先计算出实际切削时的切削力和切屑的温度；刀具结构也向着提升切削系统刚性、降低切削力，避免产生系统共振的角度发展。切削工具制造商和服务

在近年来不断出现一些综合切削工具供应商在更多的注重发展其核心业务的同时世界先进的工具供应商的经营理念是积极地为顾客的生产效率提高提供优质服务切削工具制造商和服务

产品是解决顾客问题的方案，包括知识和服务，具有多样化、个性化和多变的特点通过提供服务来扩大自己的业务范围，增加其核心竞争力刀具服务和管理刀具服务和管理公司大规模出现由于现代金属切削技术和刀具技术的迅猛发展，刀具应用技术日益专业化所以有许多制造厂将自己的刀具准备、刀具管理、采购和仓储、新开发刀具试验、应用及工程化等各个服务模块交给专门的刀具管理公司进行，以达到提高生产率，减少刀具总费用和所需资金，减少刀具供应商的数目，降低加工成本等目标。现代刀具新理念－刀具管理公司制造厂以产品价值量乘以刀具耗费率向刀具公司结算专业的刀具管理公司刀具管理处于一个动态变化过程，刀具采购、刀具贮存、运输、交换；分配与调度；监控与修磨、调整；刀具信息管理；现场技术服务等均由刀具管理公司完成刀具监测技术、计算机辅助刀具管理系统、先进的专业化、社会化刀具管理和经营模式已经成为一种新潮。

中国造刀具－包容、希望、成长在刀具应用和管理理念上上海通用汽车集团采用了刀具管理公司新筹建的上海电气核电设备有限公司在其主设备生产能力提升项目中，为了提升加工效率和降低采购成本，集中精力搞好主业，大胆尝试采用刀具总包商的办法，对于其包括重型切削用的60刀柄等和重型数控车刀等刀具选型、应用、技术培训和数控刀具管理，统统交给刀具总包商进行。现代金属切削刀具刀具材料与结构－硬质、超硬材料、涂层刀片（刀具）、可转位刀具，好钢用在刀刃上刀具制造－微米级别的刀具制造精度，刀具前刀面表面粗糙度达到镜面刀具的正确使用－现代刀具应用技术刀具动平衡－高速加工是一个系统工程刀具供应商理念－提供加工方案和技术服务，工程配套，降低成本刀具综合应用理念－系统工程的概念刀具制造商与顾客、机床在新项目的合作中，在竞标阶段就与有关合作伙伴保持密切接触，落实一些关键技术并分析加工工艺和刀具应用对产品成本的影响例如：零件如何装夹以保持加工的稳定性，刀具如何分布，应采用什么样的加工策略以及是否需要专用刀具，等等；全部加工工艺及柔性程度还取决于客户是否要求24小时运转。刀具综合应用理念－系统工程的概念制造业要求成本不断降低的压力逼迫着世界各地的汽车供应商和其它大批量零配件生产商仔细地计算着零件成本为了能满足世界上这一部分客户的要求，机床制造商和刀具制造商都更加紧密合作，而不是停留在单一的刀具选用、采购和配套因为要改造一个已有的工艺或半途参与项目的合作，需要付出的代价更大刀具综合应用理念－系统工程的概念

鉴于CBN刀具的经济性在很大程度上取决于工件材料的均匀性，为了用CBN刀具代替陶瓷和合金刀具以提高加工效率和降低成本，还建议顾客改善工件材料铸造质量不均匀的问题，可以使新的生产线设备利用率达到98%，有效使用度达到85%，更好地发挥刀具制造商的作用。与陶瓷刀具相比，CBN刀具的耐用度更长、切削速度更高、节拍时间更短；陶瓷刀具的切削速度为1200m/min，而CBN刀具为4000m/min；同样的刹车盘零件加工，陶瓷刀具的耐用度为150件，而CBN刀具为1500

件。刀具综合应用理念－系统工程的概念，在现代金属切削中地位凸现生产率增加+30%403020100-10-20-30-40导致结果工件成本降低-19%403020100-10-20-30-40刀具寿命增加+30%工件成本降低-1%导致结果+30%-1%+30%-19%生产费用成本(设备/人工)

78-82%

材料成本14-18%刀具成本2-6%100%工件成本提高生产效率是降低生产成本的主要途径正确地使用切削参数切削用量与成本合理的切削用量不仅是效率，更加是影响刀具寿命、切削是否能够正常进行的关键例如：直径16的可转位铣刀刀片APKT1003PDR切深2mm，1）s4500，f2000（Vc=226m/min,Fz=0.2mm/z)2）s2000，f500（Vc=100m/min,Fz=0.1mm/z)3）s1000，f100（Vc=50m/min,Fz=0.05mm/z)状态完全不一样，包括效率、表面质量、振动等切削参数增加+20%403020100-10-20-30-40导致结果工件成本降低-15%正确地使用切削参数的案例正确地使用切削参数的案例正确地使用切削参数的案例正确地使用采用加工方法先面后孔，刀刀见屑，而且降低刀具磨损粗加工追求最大金属去处率：每分钟切削掉的切屑多少降低振动：减小切削力、增加系统刚性、调整切削参数综合考虑一旦选择了合适的刀具，就一定要充分加以利用切削大多数钢材的规则是：快速切削、干切削、热切削提高主轴转速和进给率，可以引起材料的塑性化效应，降低切削力，提升刀具寿命，同时提高了生产率将刀具供应商推荐的切削参数（进给量和切削速度）仅仅作为起点，在此基础上Try，进一步提高找到最佳状态并固化正确地使用刀具模块化镗刀结构：模块化钢质刀柄取代硬质合金镗杆，一个优势是能够较好地吸收冲击力降低机床功率消耗的刀具：对机床功率需求较小的刀具除了可以节约能源以外（这一点如今比过去显得尤为重要），通常其使用寿命更长，对机床主轴和导轨造成的磨损和拉伤更轻，此外引起的振动也更小刀具切削力减小10％很可能会使刀具寿命提高50％一个很好的实例就是所需扭矩较小的镗刀允许使用较长的镗杆而不会损失加工精度。正确地使用刀具选择正确的工具系统，保证系统刚性和足够的夹持力（工具系统的正确选择非常重要）刀具的成功应用，最重要的决定因素则是“振动”通常，减小或消除振动的关键在于切削力的控制，以使其成为加工系统中最稳定、最刚性的要素。因此，对于提出的每一个改变刀具配置的加工方案，都必须验证其振动控制方法，这对于延长刀具寿命、保护机床主轴和改善加工表面光洁度非常关键增强切削系统刚性，尽可能选短刀具，粗刀柄；

一寸短一寸强正确地使用刀具合理的刀片夹紧力在刀片转位后固紧夹持螺钉时，需要准确测量所施加的扭矩值，而不能仅凭猜测草率从事。夹持力不足可能引起刀片振颤或难以保持要求的加工精度；夹持力过大则可能造成刀片或刀槽发生碎裂。为了消除施加夹持力的不确定性，最简单的方法就是采用扭矩扳手来固紧螺钉，这种扳手在夹持力达到设定水平值可自动显示信号采用组合加工方式：将多个加工过程合而为一可以提高加工效率、降低加工成本，而且能缩短或省略以前各个分离加工过程所需的加工时间及换刀时间。现代金属切削发展趋势生产需求：高速、高效、高精度产品需求：新材料、轻质金属高强度、新性能、新技术、新形状、超高精度、快捷交货加工方法：高速切削、高速磨削、柔性加工、干式切削、硬切削、微精加工、镜面加工、智能加工对刀具的要求：高硬度、耐热性、长寿命、切削刃锋利、良好的热传导性、高精度现代切削刀具的现状和发展态势高硬度、高耐磨性、高寿命:多种复合材料.超细/毫微结晶超硬材料加上多元化、复合化、纳米化的涂层技术,延长刀具使用寿命100倍以上;高速：高速HSK和其它包括7:24在内的工具系统，转速nmax=60000RPM高速铣削：nmax=42000RPM,Vc=8000M/min，带动平衡环高速可调可转位小孔镗刀，nmax=20000RPM现代切削刀具的现状和发展态势高效率：粗加工实现高效率，金属切屑去除量高达5000CM3/min高精度:工具系统、切削刀具制造精度和调节精度可达0.0005-0.005mm。系统思考:用整个系统方法的提升取代仅限于刀具的改进来获取更高的效率、加工精度和更低的制造成本做顾客生产力提高的伙伴现代金属切削刀具——数控刀具整体合金刀具超硬材料现代金属切削刀具“数控刀具”涂层技术可转位刀具超硬刀具可转位刀片工具辅助系统合理配比机床和刀具的投入

工具刀柄整个CNC系统投入的10%甚至更多切削刀具

现代金属切削、数控加工与流程再造现代金属切削理念，CNC系统保障——流程再造——理念的挑战1）降低辅助时间已经成为提高效率的关键事实上大多数数控加工净加工时间仅占5075%的降低准备时间的方法只需要少量的，甚至不需要成本。经验表明：流程上的改变占所有改进的50%。不要一开始用投资的方法来解决问题，先想想流程上有没有解决办法。

生产准备的时间标准21世纪：提出“0”分钟准终时间80年代世界一流水平：90年代世界一流水平：数十分钟100”orLess小于等于100秒生产准备的两种时间类型内部时间指在进行生产准备时设备处于停止运转的状态内部时间外部时间指在进行生产准备时设备处于保持运转的状态外部时间目标：第一，将内部时间改变为外部时间；第二，尽可能的降低两种时间。OEE

设备完全使用率OEE:OverallEffectivenessofequipmentOEE=D/A%A：设备在计划内总的可用时间B：实际操作时间停机C：真实操时间作速度损失D：净时间质量设备故障生产准备空转和短暂停顿参数不佳返工报废监视加工钳工装卡编程找东西其它送检技术协调在线测量培训开会改善项目统计表

改善内容责任人计划完成日期实际完成日期现代金属切削、数控刀具与流程再造2）改变传统的工时考核办法，灰领对白领的挑战也许是新工艺新技术推广更重要的关键因素与传统加工相比较，现代金属切削效率的提升不是20％，而是百分之几百发达国家技术工人构成比例：高级技工35％以上，中级技工50％，初级占15％中国：高级技工4％，中级技工36％，初级占60％中、高级数控技工的待遇是年薪5－10万元重要考虑的是几十甚至几百万元一台的设备的小时产出比关于加工中心、数控车床人员培养1）数控应用工程师（基础年薪

万元以上）2）编程和调机员（基础年薪

万元以上）3）非标刀具加工员（多人一机）（基础年薪

万元以上）4）操作员（一人多机）（年薪

万元）数控应用工程师岗位要求综合利用数控刀具、数控软件等数控切削系统、保障质量提升效率针对被加工对象、机床、使用的切削刀具等制定相关标准参与公司产品结构设计和工艺设计参与数控加工工装设计参与公司技术改造和产能计算售前售中售后技术服务:服务对象包括公司内外编程和调机员编制加工程序，方便传导到机床上，机外编程，模拟加工试验并固化各种切削参数，制定切削参数标准编制程序清单、刀具清单提前准备下一个产品加工：准备刀具、程序、工装、检具对首件产品质量负责收集汇总已经成功的加工程序培训操作人员，指导其正常工作为操作员带来方便。。。。关于加工中心、数控车床人员

－操作员基本技能：铣工技术、检测技术、数控基本操作技能、机械识图等要求：完成班任务，保证质量，完成加工培训时间：1－3个月关于加工中心、数控车床人员

－综合加工人员根据产品结构图纸，自行编程、调试、加工、检测，完成非标刀具制造利用局部开发的相关标准提前介入产品设计自行编程、调程、刀具准备、工装调整等现代金属切削、数控加工与流程再造在现代金属切削应用技术上，中国出现了严重的人才断档引进了一流的设备，使用了一流的刀具，以几十分之一的效率，加工出三流的产品缘由中国没有培养一流的数控操作技术工人、现代切削工艺工程师和刀具技术应用工程师根据劳动部统计，每年缺少几十万人次的数控技工；低挡的普工不少，优质技工太缺加强人才培养注重细节、细节、再细节从硬件、软件、环境、理念到方法进行现代加工流程再造现代金属切削与数控刀具数控刀具及其