伊斯卡Quickturn刀具系统助WST输出轴粗车从26秒降至12秒、刀具寿命翻倍
26秒变12秒，刀具寿命翻倍：一套车削方案带来的双重改善 | 10月刊精选
德国WST Präzisionstechnik与伊斯卡通过Quickturn六刃车削刀具系统，将C45E调质钢输出轴外圆粗车时间由26秒缩短至12秒，单个切削刃寿命由约100件提升至约200件。 WST此前用四刃CNMG可转位刀片、两个刀塔同时对直径60mm棒料从前向后粗车，切削深度2.5mm、切削速度160m/min，刀片常加工60至70件即断裂。Quickturn通过刀片两侧V形凸起与刀座配合、上方压紧实现无间隙夹持，支持正向和反向高进给车削，刀座还带定向喷射冷却。 新方案改用IC8250牌号刀片（TiCN/Al2O3 MT-CVD涂层），改为反向车削，切削速度提至240m/min、单次切深1.5mm、走刀5至6次，整体粗加工约12秒。该输出轴年产量约10万件。
10月刊 Highlights
26秒变12秒，刀具寿命翻倍——这项改善并非单纯提高切削速度，而是源于加工策略的重新设计。针对调质钢输出轴粗加工中的刀具断裂与效率瓶颈，德国WST Präzisionstechnik与伊斯卡通过Quickturn刀具系统，探索出一套新的反向高进给车削方案。
图1：采用伊斯卡Quickturn车削刀具系统后，WST Präzisionstechnik能够更加快速、稳定地加工调质钢输出轴。
德国WST Präzisionstechnik GmbH位于德国黑森林地区的Löffingen，主要从事车削件和铣削件的生产，为客户提供复杂零部件的制造解决方案。公司成立于1993年，目前拥有超过800名员工，加工材料涵盖铬镍钢、工具钢、易切削钢以及铝、黄铜和铜等有色金属。
WST的产品广泛应用于通用机械制造、汽车以及电动出行等领域。其中，为电动出行领域客户批量生产的C45E（1.1191）调质钢输出轴，是公司生产中的重要零件。然而，在这一零件的外圆粗车过程中，原有加工方案逐渐难以兼顾刀具寿命、过程稳定性和加工效率，促使WST重新寻找更合适的加工方式。
传统外圆粗车方案面临挑战
过去，WST采用四刃CNMG型可转位刀片进行输出轴外圆粗车，并通过两个刀塔同时对直径60mm的棒料进行加工。按照传统的加工方式，刀具以适中的进给速度从前向后进行车削。
WST装调准备中心员工Velibor Nisic介绍道：“当时，我们采用两个刀塔同时对直径60mm的棒料进行粗加工，以适中的进给速度进行加工，并按照传统方式从前向后车削。”
这种加工方式在实际生产中却难以长期保持稳定，尤其是在刀具负荷较高的情况下，刀片容易出现断裂。Nisic表示：“这种加工条件超出了刀片的承受能力，经常会出现刀具断裂。有时仅加工60或70个零件后，刀具就会失效，而理论寿命应该达到100件。”
除了刀具寿命之外，加工周期同样制约着生产效率。WST过程优化工程师兼程序员Alexander Weber指出：“除了加工过程不稳定之外，加工周期也相对较长。当主轴仍在进行粗加工时，副主轴已经完成加工。”
对于年产量约10万件的输出轴而言，这意味着即使单件加工时间只有数秒，累计起来仍然会对设备产能产生明显影响。因此，WST开始寻找一种既能够提高加工稳定性，又能够缩短加工周期的刀具和工艺方案。
Quickturn刀具系统提供新的加工选择
长期以来，伊斯卡一直是WST的刀具合作伙伴。伊斯卡应用技术工程师Danny Schrödel表示：“我知道WST团队一直对输出轴外圆粗加工过程不满意，但此前一直没有找到经济可行的解决方案。”
图2：通过加工方案调整，WST将输出轴外圆粗车时间由26秒缩短至12秒。
随着伊斯卡推出Logiquick刀具推广项目，Schrödel认为，Quickturn刀具系统可能为这一加工任务提供新的解决思路。在一次技术交流中，他与伊斯卡销售顾问Thomas Nopper向WST介绍了新型六刃Quickturn刀具系统。该系统针对高进给以及多方向车削应用进行了设计，其特点不仅在于刀片本身，也在于刀片与刀座之间的夹紧方式。
Thomas Nopper介绍：“Quickturn的关键在于其夹紧系统。可转位刀片两侧设计有V形凸起，刀座上的对应结构能够实现精准配合。同时，上方压紧结构进一步固定刀片。”
这种结构能够使刀片获得稳定的夹持状态，并在加工过程中保持较高的刚性。Nopper表示：“刀片安装后具有较高稳定性，可以实现无间隙夹持条件下的正向和反向车削，并支持较高进给速度，同时适用于X轴和Y轴方向加工。”
除了夹紧结构之外，Quickturn刀座还配备定向喷射冷却功能，可以将冷却润滑液直接输送至加工区域，并从两个方向对切削刃进行冷却。这种冷却方式有助于改善加工区域的散热和排屑条件，并进一步延长刀具寿命。
反向高进给粗车改善加工过程
针对WST的输出轴加工任务，伊斯卡推荐采用适用于高进给车削的IC8250牌号刀片。该刀片采用TiCN/Al2O3 MT-CVD涂层，并通过表层钴强化设计提高对崩刃、沟槽磨损、月牙洼磨损以及塑性变形等失效形式的抵抗能力。
不过，此次加工优化的关键并不只是更换刀片，而是改变原有的加工方向和加工策略。Danny Schrödel表示：“借助Quickturn，我们获得了一种新的加工选择——反向高进给粗车。我们并不是简单更换刀具，而是与WST共同建立了一套更适合该零件的加工流程。”
图3：伊斯卡Quickturn刀具系统采用稳定夹紧结构，支持无间隙夹持条件下的正向和反向高进给车削。
WST团队也认可这一思路。Velibor Nisic表示：“我们一直在寻找能够简化工作、改善生产流程的新方法。这个方案听起来合理，因此我们立即同意进行测试。”
随后，WST程序员Alexander Weber根据新的加工策略重新编制加工程序，并对新的工艺方案进行了验证。
图4：WST与伊斯卡团队共同讨论新的加工方案。
粗加工时间缩短一半，刀具寿命翻倍
在采用Quickturn之前，WST使用两个刀塔同时加工输出轴外轮廓，每个刀塔分别进行三次走刀。原有加工参数为切削深度2.5mm、切削速度160m/min，加工方向为从前向后，整个粗加工过程约需26秒。
采用Quickturn方案后，WST可以稳定进行反向车削，并将切削速度提高至240m/min，同时将单次切削深度调整为1.5mm，走刀次数则为5至6次。虽然走刀次数有所增加，但由于加工策略发生改变，整体加工时间反而明显缩短。
完成相同的粗加工任务，如今仅需约12秒，相比原来的26秒减少了一半以上。与此同时，刀具寿命也得到明显改善。
Velibor Nisic表示：“采用新方案后，我们不仅将粗加工时间减少了一半，释放了机床加工时间，同时还将刀具寿命翻倍，并降低了刀具成本。”
目前，每个切削刃可以稳定加工约200个零件，原先的刀具断裂问题已经不再出现，加工过程也更加稳定。对于年产量约10万件的输出轴而言，加工周期和刀具寿命的同步改善，为进一步提高设备利用率创造了条件。
从刀具更换到加工策略调整
WST此次加工优化的重点并不是单纯采用一款新刀具，而是从刀具夹紧、加工方向、切削参数到加工程序，对整个粗车过程进行了重新评估。Quickturn刀具系统通过稳定的刀片夹紧结构，为反向车削和高进给加工提供了条件，而加工策略的调整则进一步释放了刀具系统的潜力。
最终，WST将输出轴粗加工时间由26秒缩短至12秒，同时将单个切削刃的加工寿命提高至约200件。对于这种年产量较大的批量零件而言，加工时间和刀具寿命的改善并非孤立的单项指标，而是直接关系到机床利用率、刀具消耗以及整个生产过程的稳定性。
这一案例也表明，在面对传统加工方案的效率瓶颈时，优化的着眼点未必只是更换刀片或提高切削参数；结合工件特性重新考虑加工方向、刀具系统和加工策略，同样可能为粗加工过程带来新的优化空间。
来源：荣格-《国际金属加工商情》10月刊
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