當模具制造與工業4.0相碰撞

　　加工材料、加工形狀和加工策略是模具制造的三大顯著特征，對切削刀具需求有重大影響。伊斯卡認爲，隻有基于這些特征的全盤刀具開發理念，并結合對受工業4.0啓發的數字化發展的集成，才能爲模具行業帶來成功的解決方案。
　　挑戰性工件材料
　　模具行業的主要零部件材料通常是淬硬鋼。工件硬度是影響刀具牌号和切削幾何形狀的主要因素。對模具磨損或損壞的各種修複方法包括對損壞表面進行焊接、熱噴塗、激光處理等。對這些表面的進一步加工則需要使用切削刀具來去除既有堅硬又有較軟材料層的部分。這種切削條件會大大縮短刀具的使用壽命，爲此需要刀具制造商盡力來平衡和确保其必要的耐用性。
　　複雜的形狀
　　模具通常都有複雜的外形。3D輪廓是一個模具組的典型加工表面，能夠有效加工3D表面是對切削刀具的一個首要要求。刀具制造商需要提供加工形狀精度和表面光潔度所需參數的刀具，并确保在一次操作中完成工件形狀或特定曲面加工所需的相宜刀具壽命水平。
　　加工
　　制造模具涉及多種加工工藝：車削、銑削、鑽孔、鉸孔等，以銑削爲首。這些模具行業的特定屬性是以非旋轉零件爲主，加工表面形狀複雜，必須生産加工去除大量材料的型腔，等等，使得銑刀成爲這一領域的重頭刀具。
　　因其需要不斷提高新産品的生産率，模具行業往往成爲先進加工方法的首用者：如高速銑削(HSM)和大進給銑削(HFM)，并需開發出高效加工策略。
　　先進方法和技術的采納對刀具産生了極大的影響，也對刀具制造商提出了新的要求。多年來，提出的要求越來越嚴苛。如今的模具制造商代表了最嚴格的刀具消費群體之一，并希望刀具制造商對此産業趨勢做出回應。
　　伊斯卡，作爲一家領軍的刀具生産商，多年以來與模具行業保持成功合作。通過推出新産品和升級現有産品，不斷提升其模具制造解決方案，同時提供複雜的刀具項目和相關咨詢。
　　刀具牌号
　　在模具制造中，可轉位玉米(也稱爲長刃)銑刀通常用于型腔和寬槽的粗加工。刀具在高負載條件下作業時，可轉位刀片的牌号是提高刀具壽命的關鍵因素。不久前，伊斯卡推出了IC845，一種硬質合金牌号，其特點是采用新的韌性硬質合金基體及SUMO  TEC後處理技術的新型PVD納米塗層。該牌号是專爲在大沖擊載荷下進行切削而設計的。使用IC845制成的刀片壽命更長，進而也提高了安裝該刀片的玉米銑刀和槽銑刀的性能。
　　伊斯卡向整體硬質合金立銑刀系列增添了IC702硬質合金牌号，旨在高效加工淬硬材料(硬度≤HRC65)。
　　技術前沿的仿形銑削
　　在加工複雜表面時，真正的主力軍是夾持圓刀片的銑刀和球頭銑刀。伊斯卡爲模具制造商提供以下設計的刀具：可轉位刀片式銑刀，可換刀頭式立銑刀和整體硬質合金立銑刀。根據工件硬度從低到高分布的差異，刀具的公稱尺寸、精度、裝夾方式(刀杆式或心軸式)和應用範圍都有所不同。
　　中小企業在模具制造業中占很大比例。對于這些制造商來說，刀具的通用性(多功能性)是其刀具選擇的一大要素。
　　伊斯卡新近的LOGIQ系列推出了一款專門針對該挑戰性市場的新産品——TOR6MILL系列可轉位式銑刀。TOR6MILL銑刀可裝夾四種不同幾何形狀的刀片。通過在刀體上匹配相對應的刀片可将其轉變爲圓角銑刀、90°主偏角銑刀、45°主偏角銑刀或大進給銑刀。該刀具可用于加工3D曲面、方肩、平面、倒角或用于大進給粗銑加工。
　　創新技術
　　經驗證，大進給銑削和高速銑削可顯著提高加工效率，同時能減少手動操作，從而大幅縮短生産制造周期。二十世紀九十年代，模具行業在很大程度上憑借及時引入這些高效方法，成功地填補了急劇增加的生産需求。
　　大進給銑削
　　如今，刀具生産商們基本都能爲客戶提供大量的大進給(也稱爲快速進給或FF)銑刀以供做出選擇，而伊斯卡所提供的選擇範圍看上去是最廣泛的。伊斯卡的标準大進給銑削系列包括十數種不同刀具系列，它們的設計理念(可轉位式、整體式、可換頭式)、公稱直徑、切削幾何形狀、安裝方法和适用性(面銑、型腔銑、深腔銑)都各不相同。這種多樣化的範圍便于模具制造商能夠根據自己的需求選擇最佳刀具。
　　伊斯卡洞察到采用大進給銑刀是提高生産率的重要手段，通過引進新産品系列和升級現有産品系列持續推動大進給銑刀的發展。不出所料，其在最新的LOGIQ刀具系列就推出了先進的大進給銑刀。
　　NAN3FEED和MICRO3FEED，是伊斯卡最新推出的兩款可轉位大進給銑刀，直徑範圍爲8-16mm(.315-.625英寸)。盡管一直以來整體硬質合金立銑刀在這一直徑區域占據着主導地位，但伊斯卡的專家認爲，憑借可轉位刀片概念在粗銑加工方面的優勢，将使該系列産品成爲替換整體硬質合金設計的高性價比替代品。
　　LOGIQ4FEED系列快速進給銑刀的特點是“骨型”雙面刀片。這種獨特的刀片外形提供了四個切削刃，令人印象深刻的坡走銑加工能力定義了該系列的主要用途：高效粗銑型腔，尤其是深腔。該銑刀适用于加工硬度≤HRC50的工件。
　　高速銑削
　　爲了擴大高速銑削産品的應用範圍，伊斯卡開發了直徑爲2-20mm(.250-.750英寸)的多齒整體硬質合金立銑刀，用于高速精銑加工和半精銑加工。該立銑刀采用超細晶粒的IC902硬質合金牌号制成，可加工淬硬材料，切削長徑比高達6xD。銑刀最高轉速可達20,000轉/分鍾。通過擺線銑技術和高金屬去除率(MRR)，整體硬質合金立銑刀在槽銑和開放式型腔銑方面的粗加工能力已獲得了模具制造商的青睐。
　　變形金剛立銑刀系列
　　爲産品定制模具的需求是導緻模具制造經常爲小批量生産甚至單件生産的主要因素，這也是爲何模具企業多爲中小企業的原因。對于這些制造商而言，刀具的有效利用和對庫存進行良好運營管理是至關重要的。然而，定制化通常意味着需要專門的刀具結構才能加工難以觸達的零件區域。并非庫存的所有刀具都能勝任此類加工，而特殊設計的定制化刀具也遠非最佳方案。
　　采用伊斯卡的變形金剛MULTI-MASTER系列可換頭式組合刀具可以有效克服這些困難。
　　根據MULTI-MASTER這一概念，刀頭适合安裝在不同的刀體(刀杆)上，刀杆也可以搭載不同的刀頭。針對不同的加工應用，刀頭形狀、切削幾何形狀和尺寸的設計因3D曲面銑、方肩銑、槽銑、倒角和孔加工等而有所不同。圓柱直柄和帶錐頸的刀柄有多個尺寸可适應于不同懸伸量的需要;其設計可确保直接夾持于刀柄、卡簧或機床主軸上。
　　MULTI-MASTER系列擁有豐富多樣的刀頭、刀杆、縮徑杆、延長杆，可以裝配出超過40,000種刀具。因爲更換磨損的刀頭時無需額外的安裝步驟，MULTI-MASTER系列完全滿足  “無需對刀”這一重要原則的要求。無需将刀具從機床取下即可在機更換刀頭，這大大縮減了停機時間。以上特點使得MULTI-MASTER系列在模具行業非常受歡迎。
　　數字化刀具集成
　　模具制造的小批量特性及對加工形狀的高精度要求，使得規格上的任何偏差都會成爲緻命弱點，即使是一個微小的錯誤也會威脅到整個産品的質量。在工業4.0發展的推動下，現代制造業的數字化爲模具制造商提供了克服這一障礙的有效工具——加工工藝的計算機建模。這确保了生産加工策略的實施，刀具路徑和切削數據優化，并防止可能發生的碰撞。
　　伊斯卡通過在其電子樣本(E-CATA)中加入銑刀組件選項，擴展了其數字化領域，其中包含可訪問的、精确的數字化預加工刀具數據。基于ISO  13399标準創建的刀具裝配數字表達，有助于在軟件系統之間進行刀具信息的準确傳送。将該新功能集成到模具制造商的CAD/CAM系統中，可以防止在車間加工過程中出現錯誤，而規劃多個裝配組件的能力爲用戶節省了時間和成本。伊斯卡計劃擴展其工業4.0數據驅動産品，爲模具制造商打通連接現代化制造的數字和虛拟世界。
　　結語
　　我們身邊的很多産品都是用模具制造的，且大家對這些産品的需求仍在不斷增長。各工業領域的發展對模具制造産生了巨大影響，如模具消費的主力軍之一汽車工業。對模具的更多要求也就意味着對加工刀具的要求也将達到一個新的水平。伊斯卡認爲刀具制造商應預見這些需求，并據此提供必要的解決方案。