應該修復舊刀具還是購買新刀具？

寂靜天花板 · 發表于 2015-12-11 20:41:57

應該修復舊刀具還是購買新刀具？這是任何圓形刀具，如鉆頭、立銑刀和鉸刀用戶都應該考慮的問題。這次全球經濟衰退帶來的節約之風激發了對刀具修復日益濃厚的興趣。在考慮這一問題時，存在的變量可能比一些人想象的多得多。刀具的幾何形狀、用途、基體和涂層等都會對做出修復一把刀具的決定產生影響。其他因素還包括：工件的價值、刀具壽命、工藝的復雜性、加工場所和加工技術水平等。總之，雖然該領域的專家們希望確定一些總體指導方針，但對于這一問題卻很少有什么硬性規定。　　刀具越簡單，對其進行修復的可能性就越大。硬質合金鉆頭是最常見的可重磨刀具，其重磨也最容易。當這種鉆頭用鈍后，可以對鉆尖進行重磨，如果鉆頭出現了崩刃，或有較嚴重的損壞，修復時可以先切除損壞的鉆尖部分，然后再對其進行重磨。只要鉆頭的倒錐部分沒有過度磨損，通常就能通過簡單的重磨將其修復。與其他刀具相比，重磨對鉆頭直徑影響較小，從而使其很適合修復。每次修復對尺寸的控制都各不相同。一支普通鉆頭在報廢前可能可以修復重用5－6次，而一支用于加工高精度孔的鉆頭可能只能修復重用3次。
　　除了鉆頭以外，立銑刀也是最適合修復重用的刀具。修復立銑刀的棘手問題是重磨會影響其直徑。不過，可調節偏置量的現代數控機床使采用修復過的立銑刀成為可能，在刀具預調設備的幫助下，許多數控機床都可以自動設定偏置量。
　　較大型或較昂貴的刀具也是重磨修復的候選對象。通常，最具修復價值的是圣誕樹銑刀和粗加工立銑刀，而直徑小于12.7 mm的整體硬質合金立銑刀沒有太大重磨價值。圣誕樹銑刀通常用于加工渦輪葉片，具有復雜和精密的幾何形狀。CNC磨削技術的進步使重磨這種復雜刀具變得越來越容易。Niagara刀具公司將整體硬質合金立銑刀的重磨稱為“再制造”，其再制造刀具是在與生產新刀具同樣的CNC工具磨床上磨削加工的。該公司還利用自己廠內的PVD涂層中心對修復刀具進行重涂。
　　涂層也可以決定一把刀具是否值得修復，重磨CVD金剛石涂層或類金剛石涂層（DLC）刀具在經濟上通常并不劃算。對于鈦基或鉻基PVD涂層刀具，再制造不會成為問題，因為這種刀具的所有功能切削表面都可以直接重磨，而無需首先去除涂層。
　　齒輪滾刀和其他齒輪刀具也屬于價格昂貴的刀具，而且幾乎都能重磨修復。雖然也有一些硬質合金刀片式齒輪刀具（通常用于較大模數齒輪的粗加工），但大部分齒輪刀具都是可以重磨修復的整體高速鋼或硬質合金刀具。根據加工條件的不同，齒輪刀具壽命差別很大，有些刀具只能加工5件工件即需重磨，而有些刀具則可以加工上萬件工件。對于齒輪刀具，修復肯定物有所值：修復一把齒輪刀具的費用可能只是新刀價格的10%－15%。齒輪滾刀和其他齒輪刀具的兩項重要技術進展（高速鋼刀具的使用增多以及采用更新的PVD涂層）使其壽命更長，并且更容易修復。尤其是AlCrN涂層（Oerlikon Balzers公司生產的這種涂層商品名為“Alcrona”）的使用越來越廣泛，對日益增多的高溫切削和刀具修復都非常有利。實際上，從刀具上去除AlCrN涂層要比去除AlTiN或TiAlN涂層更容易。用于去除AlCrN涂層的化學制劑不會對刀具基體材料（尤其是硬質合金）造成任何損害，而去除TiAl N涂層的化學制劑則會侵蝕硬質合金基體。
　　另一個重要趨勢是齒輪刀具的修復被更多地外包。修復齒輪刀具對熟練工人、機床設備（尤其是涂層設備）和專門的編程技術有很高的綜合要求，因此對于單個用戶而言，在自己的車間修復齒輪刀具并無太大吸引力。由于綜合了多種資源，一些企業（如Star SU公司）有能力利用數控機床，主要由為生產齒輪刀具而編制的CAM程序驅動來高效修復齒輪刀具。
　　完備的技術能力使其有可能自行對刀具涂層，并通過調整磨削程序，只磨除刀具被磨損的部分。作為所修復的大部分齒輪刀具的原制造商，它們知道如何保證刀具的重磨質量。Ware認為，隨著越來越多的制造商放棄自行修復刀具而依靠外包，未來的趨勢是縮短完成刀具修復的周轉時間。隨著競爭日趨激烈，周轉時間通常為兩周的行業標準可能會進一步縮短。
　　一些企業對刀具修復服務比其他企業更重視。例如，Unimerco公司就是作為一家刀具修復服務機構開始在北美創業的，后來才應客戶要求開始生產新刀具。該公司專攻鉆頭、立銑刀、鉸刀及其他整體圓形刀具（包括采用PCD刀片的圓刀具）。該公司除了為客戶提供定制設計的新刀具以外，還建立了一個支持刀具修復的系統。大多數刀具制造商主要致力于生產新刀具，如果要修復舊刀具，就需要占用其生產時間和設備。雖然現在也生產新刀具，但繼續保留了完整的刀具修復專用加工單元。與其他專業刀具修復企業一樣，為了縮短周轉時間，Unimerco公司也擁有自己的PVD涂層設備。
　　不僅僅是Unimerco刀具，還有許多其他刀具品牌也提供重磨服務。不過，一些新刀具制造商并不總是對重磨刀具有興趣，或愿意開展此項業務。他表示，修復刀具的價格是新刀具的1/4～1/2。對于修復后的刀具，關鍵是要保證質量的一致性。他解釋說，世界各地的每一家Unimerco工廠都使用相同的機床設備和修復工藝。所有刀具都按照確定其幾何形狀的修復技術規范進行重磨。Unimerco生產的每把刀具都有一個唯一的編號，通過該編號可以查到其技術規范，產品圖紙、刀槽參數文件，以及PCD刀片的放電加工（EDM）輪廓。“我們對PCD刀具要求更嚴格，對每一把刀具甚至包括其他制造商生產的PCD刀具都賦予其唯一的代碼。修復PCD刀具需要具備專門的知識與技能。有時，PCD刀具的損傷可能非常細微，需要在顯微鏡下才能看清。”
　　在有些情況下，對刀具進行修復可能得不償失。EMUGE公司提供對自己生產的絲錐、立銑刀和螺紋銑刀的修復服務。雖然絲錐也可以重磨，但其幾何形狀比其他一些刀具（如鉆頭）復雜得多。新刀具與修復后的刀具不一致是造成問題的原因之一。由于重磨會在一定程度上改變絲錐尺寸，使修復后的絲錐與其他絲錐不一致，因此可能引起一些加工問題。例如，在一條汽車零部件生產線上，可能有115根機床主軸用于對發動機缸體進行攻絲加工。當更換刀具時，如果一些絲錐被修復再用，這些絲錐可能會比其他絲錐短一些，制造商就必須對這些主軸進行調整，以補償其長度差異。這種調整要花費不少時間，其成本可能比干脆全部采用新絲錐更高，尤其當絲錐規格較小、價格較便宜時，更是如此。另一個例子是在成本昂貴的零件上攻絲。攻絲加工通常是在加工流程快結束時進行，這就意味著，此時被加工零件可能已價值不菲。例如，噴氣發動機的外圈是一種相當昂貴的零件。這種鍛件的材質為6Al4V鈦合金，直徑可能達1.5m，其上有70－80個孔需要進行攻絲加工。由于該零件成本昂貴，因此制造商不會冒險使用修復后的絲錐來加工。
　　不過，也有一些大型零件（如其上有直徑大于25mm螺紋孔的油田防噴器）經常使用修復后的絲錐來加工。這在很大程度上取決于用戶及其加工工藝。刀具修復的一個重要訣竅是：知道應在何時停止使用修復的刀具。每個人的情況都各不相同。有一個汽車零部件制造商每加工2,000－3,000個孔就將絲錐送來修復，采用這種方式，每把絲錐可以重復使用3次。但如果他把絲錐使用到完全損壞后再送來修復，這些絲錐可能只能再加工1,000個孔。有些用戶使用刀具時，會在刀具發生突變失效或切削刃嚴重損壞之前就停止使用，并將其送去修復。對于任何打算修復重用的刀具，都應該采用這種做法。如果在刀具出現崩刃或嚴重磨損之前就對其進行修復，在重磨時就只需去除較少的刀具材料。
　　在某些情況下，許多可轉位刀具正在逐步取代成形刀具。由于具有轉位功能，這種刀具的初始購買價格理所當然也比較高，但用戶不必再支付修復刀具的費用。在條件許可的情況下，可更換刀頭的立銑刀（如山特維克可樂滿的CoroMill 316）可能會逐漸取代整體式圓形銑刀。
　　雖然可換鉆尖式鉆頭有很好的應用前景，但在加工對表面光潔度和尺寸精度要求很高的高質量孔時，仍然有理由選用整體硬質合金鉆頭。可轉位刀片式或可更換刀頭式的刀具設計在不斷增多，但整體硬質合金圓形刀具仍有其用武之地。對可轉位刀具的另一個限制因素是夾緊刀片需要一定的空間。當刀具直徑小于一定限度時，整體式刀具是唯一可行的解決方案。
　　增加刀具修復成本的另一個關鍵因素是需要跟蹤和運送修復流程中所需的額外刀具庫存。這會增加管理刀具修復流程的復雜程度，在復雜的高科技生產環境中尤其如此。首先，有一個收集、包裝、發送待修復刀具以及收回已修復刀具的物流過程。然后需要確定已修復刀具的差異度。此外，對它們進行適當的跟蹤或分類也至關重要，這樣才能將其正確地用于加工。尤其是立銑刀，比如說，你將一把直徑12.7mm的立銑刀送去修復，修復后送回來的刀具直徑可能減小了0.51mm或0.76mm。為了保證加工質量，就必須對CNC數控機床的偏置量進行適當調整。