伊斯卡為汽車行業高效切削刀具探索研發路線圖
2019-2-13 來源：伊斯卡 作者：-
對當今的汽車OEM制造商而言，開發人工智能應用程序和車輛的自動駕駛算法并不是他們所面臨的唯一挑戰。消費者對新型高配汽車的消費需求正在不斷增加。各國政府和國際權威機構必須相應地推動新的立法和法規，以適應新的發展。環保機構也需要與發展保持同步，來為這些復雜的汽車制造技術和規范制定相關標準。這一切的影響將傳遞到產業鏈的終端，甚至影響汽車價格。
消費者都希望汽車OEM制造商為車輛配備最先進的裝置以提高汽車性能；當然也希望這一切都必須是可承受的價格。
為了在確保質量的前提下實現這一復雜目標并降低最終價格，汽車零部件OEM制造商們一直在研究如何降低生產成本，這也是汽車總制造成本中最重要的部分。全球切削刀具制造商們一直都在努力尋求降低生產成本的有效方法，伊斯卡通過大量的實驗研究和數據分析，建議先將總目標分為兩個小目標：一個是通過實施工藝效率措施來提高生產車間的生產率；一個是通過改進切削刀具的構架來降低單件成本（CPU）。
1．提高生產率
金屬切削過程可分為兩種狀態，一種為刀具對工件余量部分進行材料切除；另一種為刀具處于空刀狀態，這一狀態包括進刀、退刀及換刀。
1.1.切削加工參數
合適的切削條件意味著對切削加工中至關重要的切削參數。切削刀具供應商基于對微觀層面金屬切削加工過程的豐富經驗及深刻理解，給出了他們所推薦的切削參數。
為了滿足這些需求，伊斯卡開發了伊斯卡在線專家選刀系統ITA，這是一套在線查詢軟件。當用戶輸入所預期的工作參數和限制條件時，就能為每項作業取得適合的加工解決方案。該軟件可為用戶提供切削的最佳解決方案，如推薦刀具（包括切削深度、切削寬度和進刀次數）、切削數據、功率要求以及每種方案的生產率。
所有的參數最終都以金屬去除率（MRR）體現出來，其值越高則表示生產率越高。用戶可以通過數據庫優化，以更優化的技術及切削參數對產品進行加工，從而在獲得更高生產率的同時，盡可能最大化加工效率，最小化廢品率。
1.2.空刀
在大批量生產中，切削過程中的空刀不可忽視，因為空刀占用的時間也是有成本代價的。為解決這一問題，伊斯卡建議制造商們審視技術工藝并利用組合刀具這一方式來減少退刀和換刀。
1.3.組合刀具
在現代全方位解決方案中大量組合刀具的運用，對實現生產優化意義重大。每種組合刀具的設計都要考慮到加工中心的技術參數，例如最大切削直徑，主軸的轉速限制和主軸電機功率等等。
圖1為伊斯卡所設計的組合刀具，可用于加工鑄鐵轉向節。該組合刀具復合了鉆孔、前倒角、后倒角、方肩銑和底部方肩銑的加工能力。通過使用該組合刀具，可顯著縮短加工周期，幫助用戶將切削加工的時間減少60%。
圖2,3,4為一系列的伊斯卡組合刀具：
圖2：PRE-THREAD DCNT（M8-M24）為帶倒角刀片的可轉位鉆頭，主要用于加工螺紋底孔
圖3：MULTI-MASTER MM EDF為帶三個有效齒的可換頭式硬質合金刀頭，用于上下倒角加工
圖4：SSB-LN15-R / L為盤式雙面刃開槽刀具，立裝夾持銑刀片LNKX 1506
奧氏體耐熱鑄鋼被認為是渦輪機殼體的最佳材料。渦輪增壓器的工作溫度為1000℃左右。在這一持續的工作溫度下，該材料具有優異的耐高溫性能和強度。
2.降低單件成本（CPU）
單件成本是汽車OEM制造商的盈虧一覽結算線，而切削刀具成本則代表在設定單件成本參數時的可變成本因子。
雖然刀具價格會對最終產品成本產生影響，但其本身并沒有被視為計算零件成本的重要參數，但是如下等式所示，“每刀片切削刃數”代表著裝夾可轉位刀片的刀具中的一項重要參數。此等式計算出了刀片價格總體而言對單件成本的影響，并詮釋了刀具上的消耗品（即刀片）的不同參量之間的關系。概念很明確：“每刀片切削刃數”是分式的分母，更多的切削刃數能降低單件成本。
等式：可以通過這個基礎的等式來理解單件成本（CPU）的計算原理。并可通過一些附加參數對該等式進行升級，例如刀具壽命、刀具成本等。
金屬切削領域的領軍企業應用這一概念開發多刃刀片，如伊斯卡開發了一系列具有多個切削刃的新產品，其中包括銑刀HELIQMILL，該系列刀片具有三個螺旋切削刃，由廣為人知的HELI2000系列演變而來。HELIIQMILL HM90 ADCT 1505 HELI2000平裝刀片帶有兩個螺旋切削刃，經設計復合集成了第三個切削刃，就得到了平裝三角形刀片HM390 TDKT 1907 HELIIQMILL，該刀片具有三個螺旋切削刃（圖5），但是價格保持在同一水平。
該等式中的“每切削刃壽命”參量與單件成本（CPU）為反比關系，即當該值變大時可大大降低單件成本（CPU）有效值。
經年累月沉淀下大量的知識產權，穩定可靠的刀片生產工藝，恰當的切削刃口處理方法和嚴格的質量控制體系，以上這些不僅是保持競爭力和新材料研發的關鍵所在，而且是達成此多目標任務的不可或缺的組成部分。
3.用全新刀具迎接挑戰
汽車零部件OEM制造商們和金屬切削刀具供應商們之間關于渦輪增壓器的協同合作為這一戰略目標的達成提供了非常有價值的參考，雙方都為優化和穩定渦輪機殼體生產工藝做出了相當大的努力。在以往的生產中，最常用的原材料是DIN 1.4848鋼，一種奧氏體耐熱鑄鋼，但鑒于成本壓力和更合理化的需求，制造商們不得不轉而選擇其它更便宜的新材料：奧氏體耐熱鑄鋼DIN 1.4837和DIN 1.4826，這是兩種更難加工的材料。
行業領頭的金屬切削刀具供應商們需要為這一新的挑戰任務找到合適的解決方案。伊斯卡公司通過研制出全新的刀片牌號MS32，結合合理的切削刃設計及刃口處理生產制造刀具，使得刀具切削參數更高，最大化刀片、刀具壽命。刀體平裝夾持帶8個螺旋切削刃的刀片S845 SNHU 13 MS32（圖6）。這一全新且專業的用于渦輪機殼體的生產制造的銑刀一經問世，就使得汽車零部件OEM制造商們及終端市場受益。
4.步入正軌
這一進展展示出刀具供應商與汽車零部件OEM制造商的合作模式是怎樣促成新刀具的研發之路的；以及伊斯卡是怎樣將其大量的智力資源用于創生出精巧且高度契合的組合刀具以提高生產率并降低單件成本。無論是汽車購買者還是汽車零部件OEM制造商都因此步入汽車價格能持續降低的軌道，同時還能收獲更優的汽車性能。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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