ISCAR刀具公司技术总监吴江先生

刀具技术作为提高生产效率和加工质量的关键技术之一，在面对汽车制造企业追求高效率、高稳定性以及生产成本的压力下，也呈现出新的发展趋势，刀片材料的构成发生很大变化，刀片的涂层技术得到极大发展，刀具供应商对刀片几何形体更加关注等，使其刀片产品不断得到优化，市场竞争力进一步提升。

AI:随着中国汽车市场竞争愈加激烈，现代汽车制造开始追求生产的高节拍、高效率和高稳定性，这些特点对于刀片制造技术的发展产生了怎样的影响？

吴江先生：现代汽车制造的高效率、高稳定性对切削刀片的技术进步带来了积极的影响。首先，刀片材料的构成发生了很大变化，超硬材料的刀片获得了广泛的应用。如随着汽车制造业大量应用的轻型材料——铝合金、复合材料、塑料等，PCD刀片的应用大量增加；缸体缸孔的半精镗和精镗，缸体与缸盖的结合面的加工中，CBN刀片和陶瓷刀片的应用大量增加。这些超硬材料刀片应用量的增加，不仅满足了高效率的要求，也满足了高稳定性的要求。如用PCD刀片加工铝合金缸盖，切削速度可达7 000m/min，寿命可达上万件；用CBN刀片铣削缸体与缸盖接合面，切削速度可达2 000m/min，寿命可达几千件。

在效率和寿命的双重挑战下，作为切削加工主力的硬质合金刀片的切削性能也得到很大提升，主要体现在刀片硬质合金基体，刀片涂层的成分、涂层的工艺、涂层的结构等方面的极大发展。如开发具有高钴层表层的梯度合金基体，使基体不仅韧性提高而且能防止裂纹的扩展；涂层的成分也从单一的合金元素扩展到多元合金元素的碳化物、氮化物和氧化物等；涂层的结构从单涂层扩展到多涂层、梯度涂层、纳米涂层；涂层的工艺不仅是PVD、CVD和PCVD、MTCVD，还有 α-TEC、Al-TEC等。如现在发动机零件常用的球墨铸铁材料有较低的生产成本和良好的机械性能，但同时它又非常耐磨，采用TiC+TiCN的厚涂层在切削速度300m/min时是有效的，但随着切削速度的增加，TiC涂层和铁发生化学反应并软化，更多的压力作用在抗月牙洼磨损的涂层上，此时用Al2O3的MTCVD涂层就有很高的抗塑性变形和刃口微崩的能力,使刀片允许的切削速度和所能达到的寿命进一步提高。

AI:追求生产的高节拍、高效率，汽车制造企业的最终目的还是为了降低制造成本。鉴于此，刀具供应商在关注材料和涂层技术这类影响刀具品质因素的同时，还在哪些方面对刀片产品进行了优化，以帮助客户节省更多成本？

吴江先生：伴随着刀片材料的不断发展,在高效、稳定和成本的压力下，刀具供应商对刀片几何形体给切削带来的影响有了更深入的认识。通过增加每片刀片的可用刃数，成本会随之降低；根据不同的被加工材料，针对性的优化切削刃的刃区形式和几何参数对切削效率、加工稳定性及刀片寿命都带来较大的影响。如铣削灰铸铁、球墨铸铁和高密度球墨铸铁，因其有不同的加工特性，刀片的几何形体也有所差异。灰铸铁含有网状硬组织，表现为脆性大，加工时刀片易产生崩刃，刀片刃口就要进行钝化或倒棱处理。球墨铸铁和高密度球墨铸铁有一定塑性，可产生铁屑，但刀具切出时，工件容易产生“翻边”，导致刀片损坏，刀片刃口的处理就需兼顾锋利和强度等。尤其在现代汽车制造中，判断刀具寿命的依据是多方面的，工件的尺寸精度、表面质量、位置公差、机床的状况及切削温度等都会作为依据，这就使得我们必需考虑到刀片的方方面面。如铸铁缸体比较容易崩边，而崩边的量有一定的要求，大了就必需换刀片，因此，刀片以什么样的角度切出也是要考虑的。还有刀片切削的过渡刃、修光刃及双前角等的应用，都有了更丰富的内容。

AI:随着新技术、新工艺、新材料的不断涌现，刀片产品的每一次技术革新都将为用户带来效率的提升。在汽车制造领域发动机产品的生产加工中，对刀具的精度、稳定性等要求颇高。在此，请您结合贵公司的技术优势谈谈贵企业刀片产品在发动机制造中的使用特点？

吴江先生：ISCAR（中国）是非常幸运的，她以ISCAR为主体，集合了IMC金属切削集团中为汽车工业提供专业汽车刀具的厂商，如在汽车发动机零部件铣削和镗削领域著名的INGERSOLL、法国枪钻专业供应商OUTITEC、德国铰刀专业供应商HORNUNG，孔加工复合刀具专业供应商WERTEC和铝合金刀具专业供应商IT.TE.DI等。各个专业领域专家的组合,不仅可以为中国的汽车工业提供全方位、高水平的刀片产品，更注重为用户提供汽车零部件加工全面的解决方案和先进的切削理念。在发动机制造中，INGERSOLL开发出了V-MAX刀片，它是一种通用性极强的刀片，可用于各种铣削和镗削中，双向V字型的形状，双正前角，每片8个有效切削刃，使这款刀片在市场中备受欢迎。ISCAR的16MILL刀片ONMU 0806，为双面八边形16个切削刃；INGERSOLLD的双面六边形刀片HNCF0905ANN，其主副切削刃之间的过渡刃经过防磨损扩展处理，可有12个左切削刃，12个右切削刃，切削刃可达24个，这些多刃刀片无疑大大降低了发动机加工的成本。

在刀片材质方面，2007年，伊斯卡通过束魔（SUMO）涂层技术，全面提升了产品的切削性能。束魔（SUMO）技术的革新始于伊斯卡特种涂层技术，其目的是强化刀片的切削刃，提供更光滑的切削表面，减小摩擦力，延长刀具使用寿命。很快束魔技术刀片在发动机加工中得到应用，如束魔技术5005刀片材质适用于加工球墨铸铁，5010则是加工灰铸铁的首选。束魔技术PVD铣刀片利用创新的涂层后处理技术，具有更高的强度和刀具寿命。束魔变色龙钻头特有的高精度卡紧机构，消除了刀片所承受的塑性变形，不仅使装卡更加便利，刀具寿命也大幅提高。束魔变色龙钻头可换头设计和先进的束魔技术涂层完美结合的ICP、ICM和ICS等硬质合金刀头已很好的应用于连杆、缸体缸盖的加工。ISCAR利用α-TEC（MTCVD Al2O3）、Al-TEC（PVD AlTiN）和DO-TEC(MTCVD Al2O3+PVD TiAlN)技术开发的新一代硬质合金涂层刀片完全升级了原有的刀片等级，使刀片的寿命、稳定性和切削加工的效率大幅度提高。

AI:刀具技术是提高生产效率和加工质量、降低制造成本的关键技术之一。针对贵公司的产品系列，请您举例来谈谈贵公司刀片产品的技术革新所带来的切削性能提升的具体表现？

吴江先生：ISCAR在汽车工业有很多创新的刀片产品，如INGERSOLL专用于汽车工业的精铣平面的大圆弧修光刃刀片就是高效、高精、低成本和通用性完美结合的典型范例：该刀片用于像6FEE这样的精铣刀上，独特的立装刀片结构，具有很高的强度。铣刀刀片有两组，圆周组完成主切削任务，端面组完成修光作用。加长的修光刃L，使该刀具在每转进给f=15mm时也能轻松地加工出Ra1.6以上的光洁度，显然比通常高光洁度表面的加工用短切削刃小进给的概念有更高的效率。该修光刀片切削刃相对工件表面为一大R的圆弧刃,令修光刃非常方便地与工件表面平行，并保证切削时应有的接触长度，这样刀片受力受热均匀，寿命得到很大提高。在机床与刀具都存在制造公差的前提下，INGERSOLL采用了巧妙的荣获专利的微调机构，不仅可以轻松调整刀片修光刃与工件表面的平行度，还可以根据具体情况调整修光刃接触工件的长度和位置，以得到最佳切削状态，从而实现大进给精切。