如何把控用于切削刀具的硬质合金的质量是山特维克可乐满最开始面临的技术难题,这也是与客户不断交流得到的反馈。1954年,山特维克可乐满建立了一座专门的硬质合金工厂,引进了大量的研发设施,为实现严格质量控制,迈出了最关键的一步。质量控制一直被视为全世界可乐满刀具的重要基石。
1957年,山特维克可乐满推出了第一批可转位刀片刀具——T-Max车削刀具系列。尽管开始可转位刀片的市场很小,但是当一些制造业行业巨头们开始采用这种刀片时,刀片工具系统的应用迎来了希望的曙光,并在日后的使用中飞速发展。加工车间已经采用效率高、产量大的加工技术,不再需要重磨的焊接刀具。
早期(1956年)非涂层材质的创新是一种被称为Coromant S1 Premium的刀片材质——世界上第一个提高生产效率的“助推器”。S1P大幅提高切削参数并延长使用寿命,在车床行业首屈一指,超群绝伦,大幅缩短了精加工和轻粗加工的加工时间。同时,采用优质材质刀具车削各类钢件甚至合金铸铁时,无需任何冷却液。这种材质特别适合可转位刀片,确实使业界人员大开眼界,并期盼通过刀具材料创新,改善加工环境。
六十年代,还研发了适合其他应用的刀片和材质,例如铣削、钻削和螺纹切削。1963年,可乐满已经有十八种(非涂层)刀片材质上市,覆盖加工业的多个领域。
涂层理念实现质的飞跃
可转位刀片理念是1970年以后的重大创新。这种理念完全不用考虑硬质合金的可焊接性和可磨性等特性,打开了研发硬质合金的新思路。研究结果表明,在刀片上涂上一层很薄的涂层,对提高切削速度和延长刀具使用寿命有显著效果。采用化学蒸汽沉积法(CVD),在刀片基材上可形成一层几微米厚的坚硬碳化钛。第一款涂层合金刀片由此诞生:GC125这种开创性创新技术,使改善加工性能向前迈出了一大步。
采用涂层刀片材质,通过加快切削速度和延长刀具使用寿命,大大缩短了加工时间。七十年代初,又开发了两种涂层材质(GC135和GC315),与GC125分别用于不同应用领域。最初的这三种涂层材质,是使用标准材质的基体,后来被认为是这三种材质的局限所在。之后,又研发了专用刀片基体,用于涂覆专用涂层,从而改善了涂层刀片的性能。第一种材质是1973年推出的GC1025,这种材质采用涂层专用基体,是第二代涂层材质的代表。
其他刀具制造厂对这些创新技术的第一反应是持不信任态度,但是很快又不得不接受现实——因为性能确实得到明显改善,这些创新为行业制定了新标杆。
创新层出不穷
七十年代是极不平凡的十年,切削刀具技术的新工艺、新方法大量涌现,加工性能日益提高。1969年,一般混合式走刀车削零件的切削时间是5.5分钟。十年后,加工同样的零件仅需要1.5分钟。为什么在提高生产效率方面能取得如此惊人的进步?主要是因为持续研发涂层材质取得了显著进步。同时,山特维克可乐满七十年代研发出的多种创新型刀具解决方案也发挥了举足轻重的作用。例如:山特维克可乐满最早推出可转位刀片切断刀具,首创双涂层刀片材质和减振镗杆,率先设计出正前角车削刀片和开式波浪形断屑槽,是可转位刀片钻头的鼻祖等等。
七十年代中期,首次使用含氧化铝涂层的刀片时,涂层材质向前迈出重大步伐——含氧化铝的涂层是一种化学稳定性很高的陶瓷材料,高温耐磨性高、导热系数小,可防止刀片基体受热。因此,山特维克可乐满研发并推出了用于车削领域的GC015,这款产品的主要特点是耐磨——通常用于高速车削精加工。这种材质首次使用可乐满的专利技术——双涂层解决方案,其中内层采用碳化钛涂层。
此阶段的局限之一是只能涂覆一层很薄的氧化铝涂层。此前,研发刀具材料制造工艺一直是山特维克可乐满科技创新的重要课题。1980年,催化化学蒸汽沉积法已经投入应用,催生了又一代新涂层材质:GC415,用精加工。同时,研发了结实耐用的用于粗加工工序的材质GC435以及应用十分广泛的GC425材质——此时,已经完成了整个材质系列的研发,覆盖了钢件车削的全部应用范围,并加以优化。八十年代,又研发出一种工艺,使碳化钛和不同厚度的氧化铝之间结合的更加牢固,采用这种工艺,生产出了性能更高的多层涂层刀片。




