图1  这一专用阶梯式钻头替代了三种刀具，不需要铣削加工的调试设置，腾出了足够的刀位，从而可以让一个工件在一台多功能车床上完成全部加工

Bradshaw Medical公司十分重视其车削加工中心上使用的高性能刀具。“惊人的价格”不应该成为其不这么做的理由。然而，在某一情况下，该加工车间发现了一个既可以限制刀具费用，同时又可以提高生产率的方法。

Bradshaw Medical公司是一家制造外科手术刀的生产企业，坐落在威斯康星洲的Kenosha市。然而在该公司的生产车间中，其生产效率最高的铣削工具并不是铣刀，而是一种阶梯式复合钻头。实际上该钻头不能进行铣削加工，但对于铣削加工操作来说，它一直是一种非常强大的加工工具。

事实上，该钻头甚至也不是旋转工作的，而是固定在Bradshaw公司Mazak Quick Turn多功能车床的中心线上，通过工件的旋转，在零件的中心处，钻削加工出多个直径的阶梯式孔径。因为在过去，加工同样的孔径需要使用三把刀具，分别用于中心钻孔、普通钻孔和最后绞孔，而采用新型刀具以后，可使机床转塔腾出两个刀位。于是，该加工车间在这两个刀位上安装了两把铣刀，现在该车间能够充分发挥活动刀具的功能优势和利用马扎克机床Y轴的运动来执行这一零件的铣削加工，使其能够在车削加工的同时，只通过一次调试装卡就可完成全部加工。这意味着该零件再也不需要送到加工中心的旋转刀具上进行加工。过去，由于零件还需要在加工中心上调试设置，因此该公司的某些加工需求还不得不额外地求助外协加工，现在，外包的压力已大为减小。

图2  经过改造的镶刀片钻头类似于图中所示的刀具，为该车间提供了一个可提高成本效益的方法，有效地将高性能刀具应用于生产工艺之中

生产部经理Rich Czekalski先生说，在一开始的时候，他反对采用标价高达150美元的专用钻头，但现在由于转塔刀位所带来的一切固有利益，这一价格似乎也更趋于合理化了。

Bradshaw公司的生产人员一直在以这样的一种方式寻求各种车削加工中心的生产工艺，即探索其他各种方法，以节约刀具的使用量，即使这样做可能会增加一些费用。要想在这些机床的任何一台机床上实现最高价值，不管是多功能机床还是其他机床，其关键是要使其有限的转塔工位能够发挥其最大的价值。要达到这样的目的往往涉及到使用更加多样化的或高性能的刀具，但Czekalski先生说，现在车间工作人员的素质和公司的管理水平越来越高，因此对使用高价值的刀具不再畏首畏尾。虽然当一把刀具在内部改造的情况下，车间发现，虚构的想象力可以使它切削得更快，既能够稳定地固定在刀具的工位上，同时又能够经济而有效地使用这一刀具。

恐惧因素

Bradshaw Medical公司的加工车间已经成为一个更为有效的生产部门，因为公司本身正在迅速地发展壮大。这个公司已有三年的生产历史，现总计有70名雇员和14台CNC机床。到2010年底，该公司将成为一个新的大型的生产企业，但目前该公司只能被限制在越来越狭窄的现有区域内从事生产。新的机床可能需要按照该公司的需求进行配置，目前的车间生产面积是无法适应新要求的。因此，现在的唯一选择，实际上只能利用其现有的机床来提高其生产率。

图3  Scott Wise先生正在从该车间的其中一台马扎克机床上卸下一个已经完成加工的零件

车间在提高机床加工能力方面所经历的第一次经验是使用由Walter Titex公司提供的高性能钻头，以降低加工周期和巩固刀具的工位。这一刀具提高了钻削加工的速度，节省了两把刀具的工位，因为不再需要中心钻孔和绞孔操作。然而，与车间过去使用的高速钢刀具相比，该钻头的价格显得很高，给人们造成了一定的心理障碍。

Czekalski先生说：“没有一个人想要成为令人讨厌的家伙，使一把价值35美元的刀具报废。”

现在，车间对使用这一刀具和使用价格高得多的其它高性能刀具积累了丰富的经验。通过对工艺的精密调节，找到了最佳参数，因此刀具运行正常，没有发生任何事故，而且，现在的车间已经达到了更高的加工速度。当初的恐惧心理再也没有理由继续存在下去了。

一种能够进行端面车削加工、钻削加工、镗孔和OD外径加工的多功能刀具，甚至可从单一车削加工中心的工位上发挥出更高的价值。由于这一刀具的多功能特性，因此只要使用这一把刀具，车间就能够对一个特定编号的工件完成90%的加工。

图4  这种多功能刀具可从单一车床的刀具位置上进行端面车削、钻孔、镗孔和外圆车削等加工作业

要求钻头直径再缩小一点

本文开头所示的那种加工件是一个限制扭距的外科手术刀把手。在该不锈钢零件上，有一个加工要求极为严格的通孔，其直径为0.5in（1in=2.54cm），长4in。该车间原先采用HSS高速钢刀具加工这一长度与直径之比为8：1的通孔。如果切屑被深埋于深孔之中，就会造成切削力的急剧上升，而HSS高速钢刀具的柔和性可避免刀具突然发生断裂的风险。然而，其切削速度缓慢。

要提高切削速度，需要采用碳化物硬质合金刀具，但具有韧性和能够可靠加工深孔的高性能整体硬质合金刀具，其价格将是很昂贵的。Czekalski先生说，事实上，全尺寸的钻头再加上导向钻头，其总费用金额将会达到几百美元以上。

一种更加经济的解决方案是采用可更换的碳化物硬质合金钻头，而钻体则采用钢制结构，但要加工这么深的小孔，很难找到这样的刀具，在达到这一要求方面，住友公司可以提供直径达13.5mm的钻头。然而，Bradshaw公司所需要的刀具却是直径为13mm的钻头。

因此，Bradshaw公司向该公司咨询：该车间能否改变刀体本身的尺寸？对于采用不同尺寸的专用镶刀片，住友公司能否提供技术支持？

坐落在威斯康星洲Racine市的刀具经销商机械和工厂工业设备供应公司安排了Czekalski先生与住友公司会面。该刀具制造商认为，削减0.5mm的直径不会对钻体的功能特性产生太大的影响。适用于新尺寸的专用镶刀片，其每片的价格约为100美元，但Czekalski先生认为，只要能够降低工件的加工周期和腾出该专用刀具所允许的刀具位置，那么这一价格也是可以接受的。况且这种镶刀片还可重磨三次，这将会使该刀具的成本效益大大提高。

图5  这种外科手术刀不锈钢刀柄的通孔很深，过去采用HSS高速钢刀具分阶段加工这一深孔，其加工的速度缓慢

物有所值

这一经过重新改造的刀具目前还尚未使用，但Bradshaw公司的编程员兼机床操作员Scott Wise先生已经使用过一种类似的刀具，并在另一工件上进行一个深孔加工。当然在最初使用的时候，他也非常谨慎。当时，Wise先生非常紧张地注视着车削加工中心的负荷计量表，一直到其确信该刀具能够以更高的参数进给操作而不会产生故障为止。对于这一新改造版的专用刀具，他也准备以同样的方式进行操作使用，当然他将小心地操作，甚至抱着恐惧的心理，直至该刀具证明其本身能够重复操作，并开始成为为车间内司空见惯的通用刀具。

恐惧不能成为其不继续工作的理由，这是Brashaw公司需要进一步加强的一门课程，因为该公司必须继续提高其车床的生产效率。高价值的机床需要使用高价值的刀具，以便实现和创造它们的价值，像对待任何其它类型的机床那样，对于先进的车削加工中心而言，这样做是完全正确的。