近年来，“可持续发展”这一关键词成为热议话题，无论是科学研究、研讨会还是行业媒体，都对其有着高度关注。可持续发展的热潮，源于全球对于关键环境问题及气候变化的关注与日俱增，反映了人类秉承“为地球和子孙后代美好未来负责”的理念。因此，从日常生活、商业运作，从城市规划到生产加工等各个领域无不体现着可持续发展的理念。生产加工应该是可持续的，这一点毋庸置疑，得到了广泛认可。由于加工过程会消耗能源、产生废物且污染环境，因此只有采用可持续的生产技术来减轻对环境的负面影响。

图1  LOGIQ-3-CHAM钻带有可换硬质合金头，有3个切削刃

目前，金属加工仍是加工机械零件的主要方式，如何使金属加工可持续发展显得尤为重要。切削刀具直接接触被加工的工件，将其加工成所需的形状，并把不需要的部分处理成金属切屑。简言之，切削刀具是金属加工可持续发展的关键因素之一。

切削刀具如何促进加工的可持续发展

与整个工艺系统中的其他元素（如机床、夹具）相比，尽管刀具的尺寸更小，但它在实现可持续加工的过程中依旧发挥着关键作用。在加工过程中，材料的去除过程是一个能源密集型过程，如果切削刀具的设计是高效能的，便可显著降低能源消耗。

刀具特性带来的影响不容小觑。先进的切削刃几何形状能够最大限度地减小切削力；减振设计可以减轻刀具因振动产生的切削力颤振；优化的涂层工艺可以提高润滑性，减小摩擦力；高效的冷却方式可以减少热量的产生。综上所述，这些刀具特性都能显著减少金属加工对环境的影响。

在大多数情况下，切削刀具是限制机床性能充分发挥和生产效率提高的重要环节之一。因此，刀具确保高效率的特性有助于减少切削时间、机床功耗和温室气体（GHG）的排放。可靠耐用的切削刀具，能够提高刀具寿命，减少刀具或刀片更换的频率，进而缩短由此导致的机床停机时间，最终提高整体加工效率。此外，使用能够实现更高表面粗糙度的切削刀具，可以减少对精加工的需求，进而减少加工余量和废料。这样一来，便达到了提高加工效率和减少材料浪费的双重效果。

因此，“可持续切削刀具”不仅是一个短暂的趋势，而且是一个重要的理念，它正逐渐被大众接受，并成为可持续制造中不可或缺的一项基本要求。即使分析刀具的重点依然在其性能上，但刀具的可持续性已成为现代加工中至关重要的因素。了解切削刀具是如何影响可持续发展的，在很大程度上决定了人们对于现代刀具的需求，并指明了刀具行业的发展方向。

图2 在镗孔时，使用防振杆可以提高性能并降低功耗

伊斯卡刀具如何提高加工可持续性

刀具如何提高加工的可持续性？伊斯卡可换头式刀具的设计理念显然有助于切削材料的可持续利用。

伊斯卡产品线拥有可换硬质合金头的刀具系列，如MULTI-MASTER和SUMOCHAM系列，通过合理使用硬质合金材料，为加工的可持续应用提供了很好的案例。除了节省切削材料外，这两个系列还具有与可持续发展相关的更多优势，如都具有高重复定位精度，可以实现在线零调整时间，更换已磨损刀头无需额外的刀具调整时间，大幅减少机床停机时间。

另外，LOGIQ-3-CHAM系列延续了SUMOCHAM钻孔系列的优势，在其设计上体现了可换头钻孔刀具发展的方向。LOGIQ-3-CHAM与其他钻孔系列的明显不同之处在于，它具有三个切削刃，而非传统的两个刃，这一变化使刀具的进给量及效率提高了50%。此外，这种新设计还减少了能源消耗和温室气体排放，从而带来了可持续发展的优势。例如，在低合金钢的零件上加工直径为16 mm、深度为80 mm的孔。

LOGIQ-3-CHAM钻头的刀具寿命为500个孔，与同行的可换双刃头钻头相比，加工节拍缩短26%，能耗降低19%，因此CO2排放量也减少了19%。

图3 MILLSHRED可转位铣刀的切屑刃型有助于更稳定的铣削过程和更好的断屑效果

刀具的抗振设计对于降低能耗、延长刀具寿命以及提高表面粗糙度等方面起着至关重要的作用。伊斯卡基于多种理论原理提出了阻尼减振解决方案。其中包括特殊设计的阻尼减振机构，如减振镗杆  。同时特殊的抗振切削刃型，也能起到减振抗振的作用。例如，多刃整体硬质合金立铣刀和可换刀头，其切削刃采用变螺旋角和不等齿距的形式；可转位刀片采用锯齿形切削刃，以实现有效的断屑 。此外，这些刀具或刀片具有更好的断屑效果，能够提高加工性能。定位槽减径杆的巧妙设计使其能安装更小尺寸的刀头，扩展了现有刀体的使用范围，而无需购买新的刀体。这不仅减少了原材料的浪费，还有助于减少温室气体的排放。

增材制造（AM）为刀具设计增添了可持续发展的新特点。首先，增材制造技术能生产出与其最终形状轮廓非常贴合的刀体，从而最大限度地减少对精加工的需求，并显著降低刀具材料的消耗；其次，增材制造技术能够以最佳方式生成内冷通道，从而改善冷却液通过刀体到达切削区域的输送。

本文中的示例说明了节能高效、耐用的切削刀具是如何对可持续发展产生技术性重大影响的。这样的刀具不仅有助于减少能源消耗和浪费，而且能够节约成本，便于环境管理。