复合刀具的类型、特点和适合范围

　　复合刀具是将两把或两把以上的同类或不同类的孔加工刀具组合成一体的专用刀具，它能在一次加工的过程中，完成钻孔、扩孔、铰孔、锪孔和镗孔等多工序不同的工艺复合，具有高效率、高精度、高可靠性的成形加工特点。复合刀具的结构形式有：整体式、装配式、可转位式、组合式；组合类型有：复合钻、复合铰、复合扩、复合镗、复合锪；钻锪、钻扩、钻倒角、扩镗、钻扩铰、扩铰、扩锪、钻镗、钻扩锪、钻铰铰、镗铰等。

　　复合刀具有以下特征：1)可同时或顺序加工几个表面，减少机动和辅助时间，提高生产率；2)可减少工件的安装次数或夹具的转位次数，以减小和降低定位误差；3)降低对机床的复杂性要求，减少机床台数，节约费用，降低制造成本；4)可保证加工表面间的相互位置精度，加工质量高。

　　复合刀具在组合机床、自动线和专用机床上应用相当广泛，较多地用以加工汽车发动机、摩托车、农用柴油机、箱体等机械零部件。

复合刀具的创新与发展

　　随着机械工业的迅速发展，机械加工难度愈来愈大，加工精度要求越来越高，在自动线上的复合刀具，既要满足生产节拍要求，又要具有可靠性和高寿命，要适应发展的需要，就要对传统的老式的复合刀具进行改革创新，就需要应用新技术、新材料来提高复合加工刀具的使用性能。

　　1.新材料在复合刀具上的应用

　　传统的复合刀具一般采用的刀具材料为普通高速钢和硬质合金，而新型的复合刀具则采用钛基硬质合金(金属陶瓷)、高性能高速钢(含Co高速钢、粉末高速钢、含Al高速钢)、复合陶瓷、CBN、,PCD等新材料，对复合刀具实施不同材料的组合：高性能高速钢与硬质合金的组合、通用高速钢与钛基硬质合金的组合、高性能高速钢与CBN刀片组合、硬质合金与PCD刀片组合、硬质合金与陶瓷刀片的组合，可使复合刀具在同一转速状态下，实现钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、镗孔不同工艺对可靠性的要求，如我厂曾为天津某企业设计制造了高性能高速钢材料的钻铰复合刀具，其价格为普通高速钢刀具的5倍，但其使用性能比普通高速钢刀具提高了10倍以上，虽然单个刀具成本提高了，但其性能价格比优势得到体现。

　　2.超精镜面磨削技术在复合刀具上的应用

　　复合刀具的刃口质量及前、后刀面的表面粗糙度是影响加工工件的精度、表面粗糙度、加工一致性的主要因素。降低刃口及前、后刀面的表面粗糙度，提高其刃口及前、后刀面的表面质量，以减少切屑与刀具刃面摩擦和粘接，可实现复合加工代替磨削加工。应用超精镜面磨削技术，可解决刃口产生微形锯齿形的难题，使复合刀具的刃口质量达镜面，被加工工件表面粗糙度可达Ra0.05～0.2μm，加工精度达IT5级。

3.高强度低温钎焊技术在复合刀具上的应用

　　刀片钎焊式复合加工刀具或带导向结构型复合刀具，用一般钎焊技术易产生刀片裂纹和导向部分退火，严重影响刀具寿命。由于硬质合金具有高冷硬性(74～87HRC)和高热硬性(可耐850～1400℃)，但导热性差，焊接性能不好的特点，加以刀片与刀体材料不同，在高温钎焊结合时，产生较大的应力，易产生刀片裂纹，一般高温钎焊又易造成带导向结构的复合刀具导向部分退火，硬度降低，从而降低了刀具寿命和加工精度。采用高强度低温钎焊技术，既保证了钎焊质量又有效减少了钎焊时所产生的内应力，为提高复合刀具的寿命创造了有利条件。

　　4. CAD在复合刀具上的应用

　　复合加工刀具将同类和不同类的两种或多种不同刀具组合为一体，实现一次加工成形。这不仅仅是普通刀具的组合，对复合刀具而言，在不同的切削状态下，既要求良好的排屑性能，又要保证加工工件精度，刀具要有最佳的空间截面形状组合。如果按常规去手画、手算，较繁琐且劳动量大，有的参数还需要试生产来确定，而采用CAD二次开发，建立三维模型，模拟加工，随时抽取刀具截面参数，以获得最佳设计方案，从而可解决复合刀具在钻孔、扩孔、锪孔、镗孔的不同切削状态下，刀具排屑以及不同形式结构间的干涉问题，如液压件螺纹连接油塞孔的加工，采用经CAD设计成的扩锪复合刀具。又如汽车上的拨叉孔的加工，采用经CAD设计选择两套方案：1)抛物线型钻头与带刃倾角铰刀组合加工；2)镗铰刀组合加工，均可达到加工件图样要求。
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刀具选用决定了切削加工效率的好坏，传统手动机台仰赖老师父操作，一天8小时工作时间大约有1/3时间在上下料、1/3时间在思考加工程序、1/3时间在进刀、退刀与换刀，实际具备产能价值的切削工作时间可能不到30分钟，因此机械厂为了有效提升生产技术，将手动机台淘汰，研发NC机种。 NC机械设备以指令码方式输入，加快人工停滞的加工时间，但在规划指令、输入指令的思考确认时间，却无强而有力的改善，久而久之，市场就推出了CNC电脑全自动机台设备，以程式输入或图文式的人性化操控，让加工设定由繁化简，并且推动机械工业制造程序进入全自动阶段，并且不断设法将现有的加工效率增快。例如：为了节省换刀时间因应而生的刀盘刀库，而换刀速度由5秒减少到4秒、3秒，越来越快速，但这些都是机械厂为了提升加工效率所做的技术进步。

切削技术：生产效率决定市场竞争力

刀具厂在切削加工效率的影响性不容小觑，即使是转速3000转以上的机台，若只搭配承受1,000转速的切削刀具，不论生产效率只减无增外，加工产品品质也将受质疑，所以在机台不断晋升的同时，刀具制造厂也同步充实技术，若要厘清是先有刀具，还是先有机台促进产业往更高阶的技术迈进，就如同鸡生蛋或者蛋生鸡难以区分，两者分别对彼此施加品质提升之压力，但最终都将是以提高生产效率为目的。

刀具制造厂不断开发集合多种切削功能于一把刀具上的特殊刀具，以一次加工完成为目标，不外乎能简约加工手续、节省换刀时间，且在工件精密度上也有良好的表现。但是国内外各刀具厂，对于上述多重功能结合的特殊刀具命名不一，有人称之复合刀具，也有人称为特殊刀具，或将此类型刀具归类于成型刀具种类，市场说法众多，而本文将以“复合刀具”统称之。

切削技术：“复合刀具”一辞涵盖三大复合种类

“复合刀具”一辞涵盖范围广阔，本文大致将复合刀具分为三大类型：一为结合多种功能的刀具型态，如：钻头铰孔复合刀具、钻头倒角复合刀具和钻头丝攻复合刀具等等，这是目前市场中最为容易看见且需求量也最大的复合刀具类型。以钻头结合其他功能为主要设计模式；第二是单一刀具但却能分别进行不同的加工型态，例如：复合式车刀不仅能在X轴上做外径切削、外径切槽，还能进行内径切削、内径切槽，并作为截断刀切断残料使用等，在一支刀具内赋予多项加工能力，伊斯卡公司生产的霸王刀系列就属此一类型复合刀具。最后一项复合刀具为一把刀能在不同的材料上进行切削工作，现有越来越多的产品都由多种材料结合而成，以往加工硬材料，如钢铁，使用一把刀具，切削软金属，如铝，使用第二把刀，但在加工工件逐渐迈入多材料复合的同时，刀具也将因应产出专针对复合材料工件加工的特殊刀具。

切削技术：时间就是金钱效率就是竞争力

传统刀具制造厂将复合刀具列入特殊刀具产品，并未进行量产，而以单独案例为客户量身订做，但在这两年期间复合刀具却开始在部分刀具制造厂进行标准化备货程序，这是否代表着复合刀具的市场需求量将渐渐提升？台湾伊斯卡专案经理林晋升给予肯定的表示，“用时间换取金钱”将是未来厂商对大的竞争力，所以未来各厂的加工效率将越来越快，效率越好代表着市场竞争力越佳，复合刀具能为使用者减少加工时间、增加工件精度，势必在市场上的需求将越来越大。