伊斯卡的切斷之路
2023-2-8 來源：伊斯卡 作者：Andrei Petrilin 技術經理
一、顛覆規則，開創先河
早在七十年代，伊斯卡就推出了自夾式（SELF-GRIP）系列切斷刀具，這是伊斯卡原創的凝聚了先進切斷刀具設計理念的系列名稱。根據自夾式（SELF-GRIP）切斷刀具的設計理念，無需機械鎖緊元素，利用刀板的彈性變形即可將壓制硬質合金刀片夾緊在刀板上。當時，其他刀具制造商們也試圖運用相同的原理將刀片夾緊在切斷刀桿上。然而，正是伊斯卡提出的這一可靠又可行的理念，為切斷刀具的加工應用制定了行業標準。（圖1）
圖1–自夾式SELF-GRIP切斷刀
事實證明，自夾式切斷刀SELF-GRIP系列為切斷應用帶來了顛覆性的轉變。在它面世后不久，其他刀具制造商們也陸續推出類似設計的切斷刀。然而，伊斯卡早已確立了其在切斷應用方面的權威地位，并迅速成為行業中無可匹敵的領軍者。這也使得直至今日，每當伊斯卡推出切斷刀總會備受關注，毫無疑問伊斯卡受之無愧。
二、發展之路，不斷求索
在切斷應用中，刀片的夾緊剛性是一個關鍵因素。更小的刀片切寬能更經濟得當地利用工件材料。工件直徑的增加會導致刀板懸伸隨之增加。窄的刀片和刀板寬度會降低刀具的動態加工性能，并最終影響整個加工系統的加工性能。提高夾緊剛性并增加刀具強度，以確保在惡劣加工條件下進行高效切削，這是設計切斷刀時的側重點。
伊斯卡自夾式切斷刀SELF-GRIP的設計理念帶來了突破，激勵著伊斯卡高產的研發工程師時至今日還不斷對它進行完善。“經典版”SELF-GRIP系列刀具現已升級，通過新的幾何形狀的刀片和有效的加工方式實現高效的金屬切斷。伊斯卡切斷刀的演化例證了一個產品合理的發展歷程——通過幾代研發工程師采用高技術含量的解決方案實現產品的升級進化。
精準的高壓冷卻（HPC）具備顯著的競爭優勢，它能夠幫助提高切斷性能：通過降低切削區域的溫度并確保良好的斷屑，進而顯著提高表面光潔度并延長刀具壽命。在加工那些難切削的耐熱高溫合金和奧氏體不銹鋼時，采用高壓冷卻射流能減少甚至免除積屑瘤的產生。可見高壓冷卻在切斷應用中極具優勢。
在薄刀板中實現有效的內冷卻通道是一項有難度的任務。伊斯卡針對這一問題提出了有力的解決方案。其中之一就是在SELF-GRIP系列成功面世幾年之后研發的DO-GRIP系列雙頭切斷刀。DO-GRIP雙頭切斷刀適配刀片，兩端切削刃相扭轉，切削深度不受刀片長度限制。（圖2）
圖2–配有高壓內冷卻通道的DO-GRIP刀板
PENTACUT系列刀具配備五角星形硬質合金刀片，最初計劃用于切斷直徑較小的工件、管材和薄壁零件。這些成本節約型的刀片具有五個可轉位的切削刃，對碳化鎢硬質合金的利用更充分，更經濟。刀片由穿過其中心孔的螺釘鎖緊在定位槽中。當PENTACUT刀片用于大直徑工件時，沿用五角霸王刀片的設計遇到了瓶頸：為了成功完成大直徑加工任務，刀片需要增大尺寸，但實現起來無論是在技術上、還是在制造成本、使用成本上都遭遇阻礙。
終于，伊斯卡推出的PENTA-IQ-GRIP系列刀具給出了答案——該系列切斷刀同樣配備有五個切削刃的可轉位刀片，可用來切斷直徑達40 mm（1.5” 英寸）的工件。得益于創新的燕尾槽定位原理，該刀具使用尺寸相對較小的刀片，可提供高剛性的夾緊，從而顯著延長了刀具壽命，改善了零件的平直度和切斷表面光潔度。此外，PENTA-IQ-GRIP系列刀具還可帶有HPC（高壓冷卻）功能。（圖3）
圖3-五角霸王刀PENTA-IQ-GRIP帶燕尾槽定位夾持結構，高壓冷卻射流沿兩個方向噴射至切削區域
SELF-GRIP的夾緊設計利用了刀板的彈性變形，為改良版刀具的推出奠定了基礎，升級版本將夾緊強度提升到了一個新的高度。自夾式切槽切斷刀TANG-GRIP的功能設計基于對刀片最大支持的原則，以抵消加工作業過程中施加在刀具上的切削力。與SELF-GRIP刀具設計不同的是，作用于刀片定位槽的力的方向發生了變化，因此刀片的支撐依靠定位槽長而牢靠的后側止推面來實現。TANG-GRIP擁有一個強固的止推面，這一點與大多數自夾式切斷刀利用摩擦力進行定位有所不同。這樣的機械設計解決了刀片在退刀過程中脫落的問題。顯著提高的剛性可大幅延長刀具和定位槽的使用壽命。憑借強固的刀片設計和強化的切削刃，TANG-GRIP能夠以極高的進給速度進行切斷，從而將生產率提上一個臺階。（圖4）
圖4–立裝自夾式切斷刀TANG-GRIP系列可實現高剛性的刀片夾緊
盡管如此，該改良版本也具有一定的弊端。提高進給速度會導致切削力的增加。當切削直徑和切削深度變大時，情況會更糟糕——導致刀板產生撓曲，而刀板的撓曲也許會成為影響整個工藝系統的重要因素。利用Y軸切斷是解決該問題的一種方法。刀板會以更適合的方式安裝。Y軸切斷方式在Y軸驅動的多任務機床中很常見，可確保適當的進給，但這種類型的機床尚未普及。
三、持之以恒，終將制勝
與沿X軸的傳統切斷方式相比，沿Y軸切斷利用了切向切削力，顯著提高了刀板的動態加工性能。當沿徑向力方向切斷時，刀板的剛性會降低。對此，伊斯卡高產的研發工程師又一次發明了強大的制勝法寶——推出LOGIQ F-GRIP系列刀具，這一新系列的特點是方形刀板，帶有四個刀片定位槽，可用于安裝刀片。方形刀板既能用于X軸加工，也能用于Y軸加工，設計更均衡，具有高剛性。該刀夾擁有4個定位槽，能夠顯著延長刀具壽命。如果其中一個定位槽損壞，可對刀板輕松地進行轉位操作。方形刀板可被安裝在強化設計的刀座中，分帶有或不帶有高壓冷卻通道兩種方式，以確保裝配后的切斷刀具耐用度高。該系列刀具即使用于切斷直徑較大的工件，其突出的剛性也可在窄切寬下實現高度穩定的高效切斷，同時保證節省原材料。該系列刀具適用于所有類型的車床，無論是否是Y軸驅動。（圖5）
圖5–LOGIQ F-GRIP刀具為切斷作業打開了新的視角
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在切斷刀的領域尋找正確答案的路上，制造商們無一不徘徊在道路的分岔口。伊斯卡用其開創先河的刀具奠定了里程碑，之后推出的眾多新品不斷證明伊斯卡致力于推出先進解決方案，以滿足客戶需求的實力。
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