產品發(fā)展技術公司（PDT）（位于美國伊利諾依州林肯郡）是一家從事包括刀具設計與制造在內的新產品開發(fā)的跨國公司。該公司一直致力于可縮短加工周期、降低生產成本的先進加工策略的探索與研究。PDT公司從成立時起，即開展用表面涂覆TiAlN涂層的機夾式銑刀（使用APKT方形帶臺階結構的刀片）在高進給條件下進行模具加工的創(chuàng)新性技術研究。從2004年8月起，與LMT-Fette美國公司（位于美國俄亥俄州克利夫蘭市）合作開發(fā)了一種牌號為Twincut Vario的高進給機夾式銑刀（使用新型的LC280TT刀片），并進行了將其應用于高效模具加工的工藝試驗研究。

    在最后的工藝試驗研究中，使用新設計制造并進行了多次改進的Vario銑刀以及由此總結出的劈屑加工專利技術，對某型號汽車的排氣接管殼芯盒模具底座進行了加工。該底座外形尺寸為914×711×127mm，工件材料為4140鋼（30HRC）。加工在功率25hp、裝有50號主軸的Makino MCB 1210臥式加工中心上進行。加工中刀具有178mm的懸伸長度。加工試驗結果令人興奮，在保證加工零件達到高精度要求的同時，取得了明顯的經濟效果，機床加工費用由每立方英寸12美元下降至6美元，刀具費用由每立方英寸31美元下降至2美元，總的生產費用從每立方英寸42美元下降至8美元，零件生產成本比原工藝節(jié)約了81.6%。PDT公司的制造工程師Sarullo介紹說，“我們在對模具進行高效加工的工藝試驗中，把加工時間從17小時縮短至5小時。”

    在使用Vario銑刀之前，PDT公司也曾使用過另一家公司生產的刀具。“原來在加工該汽車排氣接管殼芯盒模具底座時，需要更換20個刀片，而使用Vario銑刀則減少到只需使用5個刀片，”Sarullo向用戶介紹Vario LC280TT刀片的優(yōu)點時說，“使用Vario銑刀為公司節(jié)約了大量刀片。原來銑削500立方英寸的鋼件時，使用一個價格昂貴的刀片只能加工0.5小時，就因刀頭上切削溫度過高而使刀片磨損、精度下降，甚至對刀體造成損傷而不得不停止加工。現在使用Vario銑刀可使刀具壽命延長至1小時40分鐘，加上每個刀片有8個切削刃，通過轉位使用，極大地降低了生產成本。”

    PDT公司還在對另一模具底座的加工中，使用一把直徑69mm的Vario銑刀，選用切削速度139.3m/min、主軸轉速640rpm、進給速度3m/min和切深3mm的切削條件進行加工。而此前使用公司過去生產的直徑50.8mm的普通銑刀，則只能選用切削速度122m/min、主軸轉速764rpm、進給速度0.78m/min和切深5.08mm的切削條件進行加工。對比試驗研究表明，使用劈屑加工專利技術和Vario銑刀獨特的23º正前角幾何形狀，可使作用于刀頭上的切削力降低50%，減少刀具磨損和降低切削溫度。

高效劈屑加工技術的主要特點是真正實現了高進給速度切削加工。“這是對Vario刀具的完美應用，是PDT公司成立至今一次最好的質的飛躍。”Sarullo說。因此，它可在加工模具型腔時，使加工時間由過去的17小時縮短至5小時。

Vario銑刀的結構特點

    Twincut Vario高進給銑刀采用了別具一格的刀具幾何形狀（已獲得專利）。刀具設計了兩個軸向和徑向都錯位（錯齒）排列的切削刃，可對零件進行復合加工。根據加工條件和零件尺寸精度要求，刀具的上下（軸向）和左右（徑向）相錯排列的兩個切削刃能各自按照不同的切入角和調整好的切削深度進行高效切削，這將形成寬與高之比僅為以前1/4的切屑截面，使加工中產生的切削力大大減小，從而使刀具的切削性能優(yōu)勢得以充分發(fā)揮。

    當然，這也與獨特的刀體結構設計有關。在已設計好的刀片定位槽內，可將不同材質、有8個切削棱邊的TC280TT刀片安裝成具有不同正前角或負前角的切削刃，以進一步提高Vario銑刀的切削性能。“刀片不會產生裂紋，也不會破裂，”Sarullo介紹說，“即使在斷續(xù)切削中刀具受到很大沖擊的情況下，切削刃也不會破損。LC280TT刀片在切削中表現出罕見的高耐用度，使切削刃始終保持鋒利，不間斷地進行實際上的自由切削（這是切削界一直努力追求的切削方式），即進行超強功能的將金屬‘劈’（形容其速度之快）成破碎狀切屑的加工（‘劈屑’技術由此得名），而不是通常的擠壓、剪切金屬（速度相對較慢）的加工方式。由于它具有獨特的超高切削性能，因而只會產生很小體積的切屑（約為以往的三分之一）。”Sarullo說，“在一般情況下，只需要使用氣吹，即可將小體積的切屑排除干凈，凈化工作場地，提供一個安全的生產環(huán)境。”

過去，PDT公司加工相同零件時，操作者需要認真監(jiān)控主軸的運行狀態(tài)。現在使用Vario銑刀，由于避免了刀具在惡劣工作條件下容易產生的嚴重磨損與破損，將操作者從緊張的工作狀態(tài)中解放了出來，在預計的刀具磨損時間內可以放心去干別的工作。

    LMT-Fette公司的Vario銑刀也解決了以往的銑刀在切削中產生很大噪音和振動的問題。“我們生產車間的隔壁就是三坐標測量機（CMM）工作室。減少干擾對CMM工作室極其重要。”Sarullo說。利用劈屑技術的Vario銑刀能在惡劣的加工條件下有效減小振動，保持安靜的工作環(huán)境。

Vario銑刀的另一個優(yōu)點是在刀具調整好之后，不需要匯編加工程序，即可對零件進行加工，從而減少編程等額外輔助時間。“在一般加工條件下，對切削鋼件的加工狀態(tài)是不可預知的，但我們使用Vario銑刀時，就可以使用同一個加工程序去加工切削條件不完全一致的零件，并能保證良好的加工質量。”Sarullo接著說，“事實上，我們也可以不必考慮加工材料或刀桿長度帶來的加工條件差別。”

    Twincut Vario銑刀和劈屑加工技術可為用戶提供極高的生產效率，大大縮短加工時間，減小刀具和機床磨損，延長刀具使用壽命，降低刀具成本，減少振動和噪音，改善安全生產環(huán)境，為無人化生產提供良好條件，因此是一種極具發(fā)展前景的高效加工新技術。