與在其他主要工業(yè)國家有所不同，整體硬質(zhì)合金刀具是我國生產(chǎn)量和使用量最大的刀具品種之一。由于以手機(jī)為代表的3C產(chǎn)品在我國生產(chǎn)和供應(yīng)量巨大，使得這類刀具的市場需求量非常大，隨之也帶來了產(chǎn)能迅速擴(kuò)張。
近年來，我國整體硬質(zhì)合金棒料年消耗量近一萬噸，主要用于制造和生產(chǎn)這類刀具。除3C行業(yè)用量較大外，整體硬質(zhì)合金刀具還應(yīng)用于模具、汽車、航空航天、工程機(jī)械和通用機(jī)械等行業(yè)。
CIMT2021展會(huì)上，展示整體硬質(zhì)合金刀具產(chǎn)品的展商比較多，如境外的瓦爾特、伊斯卡、歐士機(jī)（OSG）、三菱等，境內(nèi)的廈門金鷺、株鉆、國宏、阿斯圖、阿諾、上工、勁鋒、耐力、埃特法斯等。以下就整體硬質(zhì)合金刀具的幾個(gè)系列進(jìn)行評(píng)述。
一、整體硬質(zhì)合金銑刀
本次展出的整體硬質(zhì)合金銑刀產(chǎn)品具有以下特點(diǎn)：
1. 結(jié)構(gòu)
這次展出的多種銑刀大都采用不等齒距結(jié)構(gòu)，同時(shí)出現(xiàn)了不等導(dǎo)程、不等槽前角、不等容屑槽前角、不等齒隙角等結(jié)構(gòu)。銑刀采用這種結(jié)構(gòu)，不僅可以在加工過程中降低產(chǎn)生共振的可能性，還能提高刀具壽命和工件的表面精度。
2. 涂層
本次展出的各類銑刀，不少采用的是新涂層（至少以前這些涂層用得不多，現(xiàn)大量出現(xiàn)），如納米藍(lán)（氮化硅）、AlTiNSi、TiAlNSi、AlCrN、DCL彩色涂層以及這些涂層的復(fù)合涂層。
其中，DCL彩色涂層可以加工鋁合金、銅合金等非鐵類材料；AlCrN涂層可以加工高溫合金、鈦合金、不銹鋼等難加工材料；納米藍(lán)、TiAlNSi、AlTiNSi涂層可以加工硬度在HRC45-70的硬材料。
這次展會(huì)上，歐士機(jī)（OSG）新推出銅電極加工用DLC涂層硬質(zhì)合金銑刀（AE-LNBD-N），能夠加工出無毛刺的精美銅電極，在保證良好加工表面精度的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)無毛刺的光潔加工邊緣。這種DLC涂層是OSG針對(duì)加工中耐溶著情況而研發(fā)的一款涂層，于2020年獲得日本專利。新款涂層具有表面光潔度高、摩擦系數(shù)低、高耐磨損性和耐溶著性的特點(diǎn)，能應(yīng)對(duì)非鐵加工中材料易溶著的加工難點(diǎn)。
AE-LNBD-N采用DLC涂層中的厚涂層—DLC-IGUSS涂層，除具有DLC涂層都有的特點(diǎn)（表面粗糙度優(yōu)異、耐溶著性好）外，還可以抑制刃尖磨損，實(shí)現(xiàn)工具的高耐久性和良好的加工精度。球頭部位采用特殊設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)高品質(zhì)加工；采用適合銅合金加工的鋒利切削刃形狀，球頭R角精度高，在半徑0.2mm及以下型號(hào)中，公差帶為±0.002mm；在圓弧半徑為0.2-1.5mm的型號(hào)中，公差帶為±0.003mm；在圓弧半徑1.5mm以上的型號(hào)中，公差帶為±0.004mm。
由于有高品質(zhì)的后刃面，其加工粗糙度優(yōu)于其他公司產(chǎn)品。在加工時(shí)，刀具的倒錐形狀與加工面接觸為點(diǎn)狀接觸，可以有效抑制振動(dòng)和防止崩刃，并且能夠提高加工表面精度。優(yōu)異的柄部精度，對(duì)應(yīng)H4公差（0/-0.004mm）。在紫銅加工案例中，加工2480m之后，AE-LNBD-N的球頭部后刃面磨損情況良好，無明顯磨損，且可以在加工中一直保持穩(wěn)定狀態(tài)，刀具壽命優(yōu)秀。在銅鎢合金材料加工中，刀具磨損情況穩(wěn)定，磨損寬度僅約為以往產(chǎn)品的一半。
三菱綜合材料展出的VFC立銑刀系列采用IMPACT MIRACLE涂層與新超細(xì)微粒硬質(zhì)合金，適用于一般零件、模具加工及精加工，可實(shí)現(xiàn)高精度、高效率、高速及長壽命，涵蓋通用直角型、大螺旋角高效型及精加工球頭型主流常用尺寸。材質(zhì)沿用涂層單相納米結(jié)晶涂層技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的涂層硬度和耐熱性。
瓦爾特公司推出了兩種專門用于精加工的整體和可換頭整體硬質(zhì)合金新型弧線銑刀。與粗加工中的動(dòng)態(tài)銑削一樣，這兩款弧線鼓形銑刀在精加工中可以很好地發(fā)揮CAM先進(jìn)技術(shù)的潛力。得益于刃口形狀采用更大的圓弧且齒數(shù)更多，該組合可大幅節(jié)省加工時(shí)間。在半精加工和精加工中，全新的刃口形狀可以實(shí)現(xiàn)極高的步距，并且能夠滿足精加工中對(duì)更高表面質(zhì)量的要求。
住友公司展出了帶有“豆形”內(nèi)冷卻孔的MDM整體硬質(zhì)合金鉆頭。據(jù)介紹，豆形孔（BeanJet Cooling）的運(yùn)用源于流體解析技術(shù)，豆形的凹面有助于切削液向整個(gè)主切削刃分流，這樣就能有效地冷卻鉆尖，從而大幅度減少因鉆尖處的切屑粘連而引起鉆尖的破損。
勁鋒公司展出的硬質(zhì)合金雙芯徑銑刀采用雙芯徑設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了刀具的可靠性，可承受更大的切削阻力，減少刀具變形。U型槽設(shè)計(jì)可以最大限度增加容屑空間，避免加工中出現(xiàn)崩齒現(xiàn)象，適用于模具鋼、鈦合金、高溫合金、沉淀硬化不銹鋼等各種難加工材料。產(chǎn)品有兩種槽型：淺槽設(shè)計(jì)增強(qiáng)了穩(wěn)定性，可承受更強(qiáng)的切削力，并減少刀具變形；深槽設(shè)計(jì)增大了排屑槽空間，可實(shí)現(xiàn)出色的排屑能力。
廈門金鷺整體銑刀新品包括針對(duì)不銹鋼加工的us260系列、針對(duì)高強(qiáng)度不銹鋼加工系列以及特別突出的SS600系列。在鋁合金高速高效的加工刀具系列中，鋁合金高速銑削加工sa300dst刀具帶內(nèi)冷卻孔，適用于精加工的專用刀具系列以及適合側(cè)壁精加工的長刃刀具，可以完美解決航空鋁合金加工問題，滿足客戶需求。
阿斯圖展出的MM高效率不銹鋼銑刀，集粗精加工于一體。全不等分設(shè)計(jì)，高效率切削時(shí)每個(gè)刃的切削震動(dòng)頻率均不同，可實(shí)現(xiàn)無震動(dòng)高效率切削，主要用于不銹鋼以及高溫合金加工。小圓弧+雙直線后角設(shè)計(jì)，在提高加工面粗糙度的同時(shí)可以延長加工壽命。特殊設(shè)計(jì)的雙直線后角使得在切削不銹鋼時(shí)可以減小切削阻力。變化的槽前角與大切削量相匹配，實(shí)現(xiàn)高效率切削，而特殊槽形設(shè)計(jì)可以使鐵屑順暢排出。
二、整體硬質(zhì)合金鉆頭及階梯鉆
對(duì)于整體硬質(zhì)合金鉆頭及階梯鉆，各個(gè)制造廠家都會(huì)根據(jù)自己的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)不同的加工材料設(shè)計(jì)出獨(dú)特的鉆尖，并根據(jù)客戶要求設(shè)計(jì)出不同L/D的刀具。
國宏展出的圓柱柄內(nèi)冷鉆頭，直徑D=17.5mm，加工深度可達(dá)70mm，例如用戶加工材料為Q345B、硬度為HRC23的工件時(shí)，在n=1750、f=0.4mm/r加工條件下，鉆頭可在不修磨的情況下加工68m，取得了較好的加工效果。
阿斯圖最新推出MM-E系列不銹鋼專用鉆頭，采用適合不銹鋼鉆頭的超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金材質(zhì)，兼?zhèn)淞己玫哪湍バ院晚g性；直主切削刃，以大圓弧順滑過渡；直進(jìn)刀角，可調(diào)橫刃設(shè)計(jì)。單韌帶支撐設(shè)計(jì)，減少材料回縮產(chǎn)生的磨擦阻力，從而提高加工效率。最新研發(fā)的不銹鋼專用的NC涂層，耐磨層+耐熱層+微細(xì)顆粒硬質(zhì)合金基體，兼?zhèn)淞己玫哪湍バ?、熱穩(wěn)定性和光潔度，適用于不銹鋼、高溫合金等難加工材料。
埃特法斯展出的硬質(zhì)合金鉆頭具有內(nèi)冷及非內(nèi)冷結(jié)構(gòu)，規(guī)格范圍有3D、5D、8D、20D及更長的50D。獨(dú)特的鉆尖設(shè)計(jì)帶來更好的定心能力，能實(shí)現(xiàn)充分的斷屑效果。與傳統(tǒng)刀刃相比，更鋒利的新型切削刃采用高拋光表面處理，降低了摩擦系數(shù)、切削阻力和扭矩，提高了機(jī)床效率，可減少能耗，延長刀具和設(shè)備壽命。
三、加工碳纖維以及蜂窩用的銑刀
國宏工具、上工等多個(gè)廠家均生產(chǎn)有碳纖維以及蜂窩加工用銑刀。
如下圖所示，左1和左2為銑削加工碳纖維外形的銑刀。該銑刀采用金剛石涂層，一般為三螺旋狀，為粗銑刀。精銑刀一般使用焊接金剛石銑刀。左圖3是在碳纖維板上進(jìn)行孔加工的鉆頭。一般來說，該鉆頭的鉆尖角為90度，鉆頭橫刃較小，采用金剛石涂層。
右圖為加工蜂窩材料的刀具。它需要與超聲波發(fā)生器、超聲波刀柄配合使用。使用時(shí)，超聲波發(fā)生器發(fā)射出頻率為10000余Hz的超聲波，通過數(shù)據(jù)線傳到超聲波刀柄，刀柄接收到超聲波后會(huì)發(fā)出超聲波，使刀柄和刀具一起發(fā)出微小震動(dòng)，同時(shí)依靠刀具的X、Y或XY方向的移動(dòng)，達(dá)到切削蜂窩材料的目的。
四、整體硬質(zhì)合金成型銑刀
成型銑刀是根據(jù)客戶需要，將銑刀的刃口型線設(shè)計(jì)成客戶所需要的形狀。通過加工使工件達(dá)到客戶所需要的尺寸，所以成型銑刀設(shè)計(jì)制造也是一個(gè)公司實(shí)力的表現(xiàn)。下圖是國宏所設(shè)計(jì)的成型銑刀，其中一部分是為汽輪機(jī)行業(yè)設(shè)計(jì)的葉根銑刀。
五、整體硬質(zhì)合金螺紋刀具
勁鋒公司展出的整體硬質(zhì)合金螺紋銑刀采用了具有良好耐磨性和韌性的材料，能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、一次成型的內(nèi)外螺紋加工，加工效率高。有針對(duì)軟材料和硬材料加工的兩種涂層，厚度4-6μm。刃數(shù)可達(dá)4-8刃，被加工螺紋尺寸穩(wěn)定。螺紋銑削精度高，切削條件限制少。
六、3C行業(yè)用刀具
受3C行業(yè)近年來市場活躍的影響，很多廠家紛紛開始涉足3C刀具的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和制造，3C刀具成為行業(yè)應(yīng)用的一大熱點(diǎn)。廈門金鷺展出的3C行業(yè)解決方案受到觀眾關(guān)注。
國宏在3C刀具市場的銷量較大，某用戶使用國宏?6R1銑刀（總長55mm、刃長10mm、柄徑?8、齒數(shù)Z=4）加工材質(zhì)為316L的手機(jī)殼。如下圖夾位1、2、4位是端銑，3位為側(cè)銑，可加工手機(jī)殼零件達(dá)116個(gè)，客戶對(duì)該刀具產(chǎn)品的壽命感到滿意。加工切削參數(shù)見下表。
深圳金洲展出了目前可量產(chǎn)的全球最小直徑鉆頭，直徑僅為0.01mm。據(jù)介紹，還能夠在超微鉆頭上做出螺旋槽，呈現(xiàn)猶如“針尖繡花”的絕技。
