伊斯卡的切斷之路
2023-2-8 來源：伊斯卡 作者：Andrei Petrilin 技術(shù)經(jīng)理
一、顛覆規(guī)則，開創(chuàng)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(chuàng)的凝聚了先進(jìn)切斷刀具設(shè)計理念的系列名稱。根據(jù)自夾式（SELF-GRIP）切斷刀具的設(shè)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(zhì)合金刀片夾緊在刀板上。當(dāng)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(yīng)用制定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。（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(yīng)用帶來了顛覆性的轉(zhuǎn)變。在它面世后不久，其他刀具制造商們也陸續(xù)推出類似設(shè)計的切斷刀。然而，伊斯卡早已確立了其在切斷應(yīng)用方面的權(quán)威地位，并迅速成為行業(yè)中無可匹敵的領(lǐng)軍者。這也使得直至今日，每當(dāng)伊斯卡推出切斷刀總會備受關(guān)注，毫無疑問伊斯卡受之無愧。
二、發(fā)展之路，不斷求索
在切斷應(yīng)用中，刀片的夾緊剛性是一個關(guān)鍵因素。更小的刀片切寬能更經(jīng)濟得當(dāng)?shù)乩霉ぜ牧稀９ぜ睆降脑黾訒?dǎo)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(tài)加工性能，并最終影響整個加工系統(tǒng)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(jìn)行高效切削，這是設(shè)計切斷刀時的側(cè)重點。
伊斯卡自夾式切斷刀SELF-GRIP的設(shè)計理念帶來了突破，激勵著伊斯卡高產(chǎn)的研發(fā)工程師時至今日還不斷對它進(jìn)行完善。“經(jīng)典版”SELF-GRIP系列刀具現(xiàn)已升級，通過新的幾何形狀的刀片和有效的加工方式實現(xiàn)高效的金屬切斷。伊斯卡切斷刀的演化例證了一個產(chǎn)品合理的發(fā)展歷程——通過幾代研發(fā)工程師采用高技術(shù)含量的解決方案實現(xiàn)產(chǎn)品的升級進(jìn)化。
精準(zhǔn)的高壓冷卻（HPC）具備顯著的競爭優(yōu)勢，它能夠幫助提高切斷性能：通過降低切削區(qū)域的溫度并確保良好的斷屑，進(jìn)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(chǎn)生。可見高壓冷卻在切斷應(yīng)用中極具優(yōu)勢。
在薄刀板中實現(xiàn)有效的內(nèi)冷卻通道是一項有難度的任務(wù)。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(fā)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(zhuǎn)，切削深度不受刀片長度限制。（圖2）
圖2–配有高壓內(nèi)冷卻通道的DO-GRIP刀板
PENTACUT系列刀具配備五角星形硬質(zhì)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(jié)約型的刀片具有五個可轉(zhuǎn)位的切削刃，對碳化鎢硬質(zhì)合金的利用更充分，更經(jīng)濟。刀片由穿過其中心孔的螺釘鎖緊在定位槽中。當(dāng)PENTACUT刀片用于大直徑工件時，沿用五角霸王刀片的設(shè)計遇到了瓶頸：為了成功完成大直徑加工任務(wù)，刀片需要增大尺寸，但實現(xiàn)起來無論是在技術(shù)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(zhuǎn)位刀片，可用來切斷直徑達(dá)40 mm（1.5” 英寸）的工件。得益于創(chuàng)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(jié)構(gòu)，高壓冷卻射流沿兩個方向噴射至切削區(qū)域
SELF-GRIP的夾緊設(shè)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(chǔ)，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(shè)計基于對刀片最大支持的原則，以抵消加工作業(yè)過程中施加在刀具上的切削力。與SELF-GRIP刀具設(shè)計不同的是，作用于刀片定位槽的力的方向發(fā)生了變化，因此刀片的支撐依靠定位槽長而牢靠的后側(cè)止推面來實現(xiàn)。TANG-GRIP擁有一個強固的止推面，這一點與大多數(shù)自夾式切斷刀利用摩擦力進(jìn)行定位有所不同。這樣的機械設(shè)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(shè)計和強化的切削刃，TANG-GRIP能夠以極高的進(jìn)給速度進(jìn)行切斷，從而將生產(chǎn)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(xiàn)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(jìn)給速度會導(dǎo)致切削力的增加。當(dāng)切削直徑和切削深度變大時，情況會更糟糕——導(dǎo)致刀板產(chǎn)生撓曲，而刀板的撓曲也許會成為影響整個工藝系統(tǒng)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(qū)動的多任務(wù)機床中很常見，可確保適當(dāng)?shù)倪M(jìn)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(tǒng)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(tài)加工性能。當(dāng)沿徑向力方向切斷時，刀板的剛性會降低。對此，伊斯卡高產(chǎn)的研發(fā)工程師又一次發(fā)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(shè)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(jìn)行轉(zhuǎn)位操作。方形刀板可被安裝在強化設(shè)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(xiàn)高度穩(wěn)定的高效切斷，同時保證節(jié)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(qū)動。（圖5）
圖5–LOGIQ F-GRIP刀具為切斷作業(yè)打開了新的視角
https://1316573134.vod2.myqcloud.com/a8db676bvodsh1316573134/582d2917243791579333091673/OasGJAqnqKUA.mp4
在切斷刀的領(lǐng)域?qū)ふ艺_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(chuàng)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(jìn)解決方案，以滿足客戶需求的實力。
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