刀具的两个适用性和一个匹配性(4)

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　　刃口几何形状：刀具刃口的几何参数是决定刃口性能的另一个重要的因素。刀具的几何形状不仅包括前角、后角、断屑槽形，还包括负倒棱、修光刃、钝化、抛光这些细部结构。刀具的切削性能通常是由基体、表面技术、刃口几何形状三者的交互作用形成的，因此刃口的几何形状常常能够弥补刀具基体材料或者是涂层的某些不足。由于刀具的几何形状包含了很多的因素，有些关系还比较复杂，一些对此没有研究的往往不认识其中的奥秘，以为凭借一些新的材料技术或涂层技术就能在技术上战胜对手，这未免将问题看得过于简单。十年前，我刚加入瓦尔特不久，在一个客户那里遇到了一个棘手的问题。这个客户有一个铸钢的零件需要加工，使用的是带刀片的玉米铣刀。当时在瓦尔特中国的一个德国人去作了两次试刀，刀片都被打飞了。客户的刀具消耗量对瓦尔特很有吸引力，瓦尔特通过一些努力后客户的主管工程师同意再给瓦尔特一次机会，但要求瓦尔特首先要把原来没有成功的那把玉米铣刀试下来，否则没有什么可能。压力很大。我首先分析了加工状况。那个铸钢件加工的是一个半封闭的内腔，有一处是三个平面的交汇处。这个地方的工况很是不妙。铸钢件的两个内平面相交处有过渡圆角，而那个地方是三个两两垂直的平面交汇，因此由三个过渡圆角合成了一个实际余量很大的局部区域。德国技师的两次试刀，都是切到这个地方刀片因承受不了过大的局部余量而粉身碎骨。因此，如何对付这一拐角将是我选择刀具的主要考虑。我认为从刀具选择上，德国技师所选的基体材质和涂层都没有什么的异议。WAP35是瓦尔特铣刀材质上韧性非常好的一种，即使改选韧性可能略有改善的WTP35，这种状况也很难有根本性的改变。我把目光移到了几何槽形上。瓦尔特的铣刀片中，有一种槽形的代码是“D51”。其中的“1”样本上的解释是带减振结构。什么样的结构能够减震？我在大学学习的专业是“金属切削刀具设计与制造”，按我所学的切削原理，所谓的减震结构，应该是在刀具上的消振棱。一般刀具技术人员比较熟悉的是负倒棱，对消振棱有所了解的可谓少之又少。负倒棱是在刀具前刀面上靠近切削刃的地方制出一条窄的，前角明显小于主前角(常常为负值)的棱；而消振棱则是在刀具后刀面上制出的一条窄的，后角远远小于刀具主后角(常常为负值)的棱。设计消振棱的主要作用是让消振棱在已经加工完成的工件表面上起“熨烫”的作用，增加阻尼，以此来减轻甚至消除振动。因此，虽然消振棱的主要作用是减振消振，但由于其采用负后角的形式，实际上也增强了切削刃的强度，有利于抵抗由于局部余量增大的切削力。同时，我在使用时还适当降低了切削速度。当时客户该工序使用山特维克可乐满的一款玉米铣刀，切削速度是30m/min左右，而瓦尔特的德国技师却根据样本把切削速度提高许多(第一次超过150m/min，第二次约100m/min)，我认为是没有根据用户的实际条件照搬样本所犯的错误。经过这一槽形的选择和切削参数的调整，试刀成功了。后来客户刀具工程师告诉我这一刀片比他们原来使用的山特维克可乐满的那款刀片寿命高了4倍。我很清楚，就技术水平而言，当时山特维克可乐满的刀片在基体材料和涂层方面决不会输给瓦尔特那么多，而瓦尔特的这种带消振棱的槽形起了关键的作用——至少当时山特维克可乐满不具备带消振棱的铣刀片。我在这里讲述这一故事，是希望各位明白，刀具几何槽形是决定刀具性能的一个非常重要的环节，万万不可等闲视之。

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