早在70年代,ISCAR就推出了SELF-GRIP系列刀具,这是最初轰动一时的切断刀具设计理念的品牌名称。根据SELF-GRIP刀具的设计理念(图1),无需机械锁紧元素,利用刀板的弹性力即可将压制硬质合金刀片夹紧在刀板上。当时,其他制造商也试图使用相同的原理将刀片夹紧在切断刀上。然而,正是ISCAR提出了一个可靠又可行的理念,为切断刀具的应用树立了标杆。
事实证明,SELF-GRIP系列刀具为切断应用带来了颠覆性的变化。在它面世后不久,其他制造商的类似设计也开始在金属切削市场中涌现。然而,ISCAR早已确立了其在切断应用方面的权威地位,并迅速成为行业中无可匹敌的领导者。这就是为什么时至今日,ISCAR不断推陈出新的切断刀总是备受关注且受之无愧。
在切断应用中,刀片的夹紧刚性是一个关键因素。经济得当地使用工件材料决定了最终的切削宽度会减小。工件直径的增加会导致刀体悬伸的增加。刀片和刀板的宽度狭窄会降低刀具的动态性能,并最终影响整体的工艺性能。提高夹紧刚性并增加刀具强度,以确保在不利的条件下进行有效切削,这是设计切断刀时的侧重点。
ISCAR的SELF-GRIP刀具的理念是一个突破,激励着ISCAR高产的研发工程师时至今日还不断将它进行完善。“经典版”SELF-GRIP系列刀具现已升级,通过新的几何结构和有效的方法实现高效的金属切断。ISCAR切断刀的进化例证了一个产品合理的发展过程——通过几代研发工程师中使用高技术含量的解决方案实现产品的升级进化。
精确的高压冷却(HPC)具备显著的竞争优势,它能够帮助提高切断性能:通过降低切削区的温度并确保良好的断屑,进而显著提高表面光洁度并延长刀具寿命。在加工那些难以切削的耐热高温合金和奥氏体不锈钢时,HPC减少甚至消除了积屑瘤的产生。可见高压冷却在切断应用中极具优势。
在薄刀板中实现有效的内冷却通道是一项困难的任务。ISCAR针对这一问题提出了有力的解决方案。其中之一就是在SELF-GRIP系列成功面世几年之后研发的DO-GRIP系列切断刀。DO-GRIP刀具配备的刀片拥有两个位于相对端的切削刃。基于对双头切削刃进行了扭转设计,切削深度不会被非工作刃所限制。(图2)。
PENTACUT系列刀具配备星形硬质合金刀片,最初计划用于切断直径较小的工件、管材和薄壁零件。这些成本节约型的刀片配备有五个可转位的切削刃,实现了碳化钨的高度经济利用。刀片由穿过其中心孔的螺钉锁紧在刀槽中。当PENTACUT刀片用于大直径工件时,五角刀片的升级进化遇到了瓶颈。为了成功完成这项任务,刀片需要增大尺寸,但实现起来无论是在技术上、还是在花费上都困难重重。
终于,在PENTA-IQ-GRIP系列刀具中找到了答案——该系列切断刀同样配备有五个切削刃的可转位刀片,可用来切断直径达40 mm(1.5”)的工件。得益于创新的燕尾定位原理,该刀具使用尺寸相对较小的刀片,可提供高度刚性的夹紧,从而显著延长了刀具寿命,改善了零件的平直度和切断的表面光洁度。此外,PENTA-IQ-GRIP系列刀具还可带有HPC(高压冷却)(图3)。
SELF-GRIP的夹紧设计利用了刀板的弹性特点,为改良版刀具的推出奠定了基础,该版本将夹紧强度提升到了一个新的高度。TANG-GRIP的功能设计基于对刀片的最大支持的原则,以抵消运转过程中施加在刀具上的切削力。(图4)。与SELF-GRIP刀具设计不同的是,刀槽的方向发生了变化,因此刀片的支撑依靠刀槽长而牢靠的后壁来实现。TANG-GRIP拥有一个坚固的止推面,这一点与大多数自锁紧切断刀利用摩擦力进行定位有所不同。这样的工艺设计解决了刀片在退刀过程中被扯出的问题。显著提高的刚性可大幅延长刀具和刀槽的使用寿命。凭借坚固的刀片设计和强化的切削刃,TANG-GRIP能够以极高的进给速度进行切断,从而将生产率再上一个台阶。
尽管如此,该改良版本也具有一定的弊端。提高进给速度会导致切削力的增加。当切削直径和深度变大时,情况会更糟糕——导致刀板发生偏移,而刀板偏移也许会成为影响整个工艺的重要因素。利用Y轴切断是解决该问题的一种方法。刀板将会以更适合的方式安装。Y轴切断方式在Y轴驱动的多任务机床中很常见,可确保适当的进给,但这种类型的机床并不盛行。
与沿X轴的传统切断方式相比,沿Y轴切断利用了切向切削力,显著提高了刀板的动态性能。当沿径向力方向切断时,刀板的刚性会降低。对此,ISCAR高产的研发工程师又一次发明了强大的制胜法宝——推出LOGIQ F-GRIP系列刀具,这一新系列的特点是方形刀夹,配备四个刀片分别安装在四个定位槽。(图5)。刀夹结合了两种刀板方向(X及Y方向),以保持平衡牢靠。该刀夹拥有4个刀槽,能够显著延长刀具寿命。如果其中一个刀槽损坏,刀夹可以轻松转位。刀夹可通过带有也可不带有内部HPC两种方式被安装在强化设计的刀座中,以确保其被装配成高度耐用的切断刀具。该系列刀具即使用于切断直径较大的工件,其突出的刚性也可在窄切削宽度下实现高度稳定的有效切断,同时保证节省原材料。该系列刀具适用于所有类型的车床,无论是否具有Y轴驱动。
在切断刀的领域寻找正确答案的路上,制造商们无一不徘徊在道路的分岔口。ISCAR用其开创先河的刀具奠定了里程碑,再次证明ISCAR致力于不断推出先进解决方案,以满足客户需求。