進一步提升5軸加工機性能的“桶形(超弦)刀具”是什么?為您介紹引入標準與效果
2025.11.28
“桶形(超弦)刀具”作為進一步發揮5軸加工機高性能的刀具之一,與傳統立銑刀相比,它有望將精加工所需時間縮短至原來的一半到三分之一,因此不少追求加工提速的企業已開始引入。
不過,由于桶形(超弦)刀具本身屬于相對較新的刀具類型,很多人對其并不了解。為此,本次我們采訪了桶形(超弦)刀具的開發企業,且仍在推出各類相關產品的埃莫克?法蘭肯(EMUGE-FRANKEN)日本法人代表土屋先生,圍繞桶形(超弦)刀具的概況及引入要點等內容展開了探討。
埃莫克?法蘭肯 /
代表董事 土屋吉弘
深耕制造業領域約25年。依托多年經驗積累的知識履行社長職責,同時還以銷售人員的身份,負責向客戶提供方案建議、產品或服務的導入支持等工作。
桶形(超弦)刀具是什么
桶形(超弦)刀具是一種需與5軸加工機配合使用的刀具,因其尖端呈桶狀而得名。該刀具由埃莫克?法蘭肯德國總部與 Open Mind技術股份公司聯合開發,目前已有多家廠商進行生產和銷售。
其與傳統立銑刀的主要區別在于刀具形狀,普通球頭立銑刀依靠尖端的球狀圓弧切削刃進行加工,而桶形(超弦)刀具則呈特殊形狀,其外周面設有圓弧半徑遠大于刀具直徑對應圓弧半徑的切削刃。利用這一較大的圓弧半徑,以大進給步距進行加工,因此相較于球頭立銑刀,能夠實現更短時間的加工。
桶形(超弦)刀具是一款歷史較短的刀具,自埃莫克?法蘭肯開發并推出以來,僅過去約12年。因此,即便是制造業相關人士,也有可能未曾使用過或對其了解不深。
桶形(超弦)刀具擅長的加工場景與導入標準
桶形(超弦)刀具是一款適用范圍與不適用范圍劃分明確的刀具。要在導入后切實感受到其價值,建議首先從確認自身企業是否存在可靈活使用桶形(超弦)刀具的工序入手。為了更加清晰了解,就桶形(超弦)刀具的適用工序及導入優勢,咨詢了土屋先生。
ー 目前哪些類型的企業在導入桶形(超弦)刀具呢?
土屋:在我司埃莫克?法蘭肯的客戶中,航空制造商及零部件加工廠商采用較多。相對而言,中小企業的數量比大企業多。
ー 在哪些加工場景中活用桶形(超弦)刀具,更容易感受到改善效果呢?
土屋:主要是需要對平面或平緩曲面進行精加工的場景。例如,在進行制造汽車零部件的模具、航空零部件等大面積零部件的精加工時,使用起來非常方便。對于目前使用球頭立銑刀加工大型零部件的企業來說,推薦導入桶形(超弦)刀具。相反,對于主要生產小型零部件的企業,引入后有時可能無法獲得預期的效果。
ー 導入桶形(超弦)刀具能獲得哪些優勢呢?
土屋:首先是精加工速度會加快。雖然具體效果會因所用刀具及加工內容而存在差異,但對于目前使用球頭立銑刀的企業來說,加工時間大致能縮短至現有時間的一半到三分之一。而且,除了能縮短加工時間,加工質量也會提高。因此,推薦可將桶形(超弦)刀具視為球頭立銑刀的替代工具。
ー 能否請您分享一些導入桶形(超弦)刀具后取得顯著成效的案例?
土屋:我司有不少這樣的案例,其中不少航空零部件廠商和汽車制造廠商都反饋加工時間大幅縮短,對此非常滿意。比如曾有一家企業,將原本需要6小時的精加工,縮短到了1.5小時就能完成。
不過要說明的是,使用桶形(超弦)刀具的工序僅占全部工序的兩到三成,并非占比很高。但換個角度說,就是占總工序20%至30%的這些環節,其耗時能比以往大幅縮短——這無疑會為企業帶來相當大的改變。
在當下,加工速度快已成為一種重要的優勢。如今很多企業都受人工成本上漲和人手短缺的困擾,導入桶形(超弦)刀具對他們來說有重要意義。
ー 同時導入5軸加工機和桶形(超弦)刀具的企業占比大概有多少呢?
土屋:其實這個占比并不高,在我司的客戶中,僅占擁有5軸加工機企業的10%到20%。雖然正逐步增加,但目前占比依然很低。
ー 這個占比有點意外,為什么會是這樣的占比呢?
土屋:我想原因有幾個,首先應該是導入門檻較高。原本桶形(超弦)刀具的優勢主要體現在精加工環節,在其他類型的加工中,有時難以充分發揮其作用。
另外,還需要準備支持桶形(超弦)刀具的CAD/CAM(即能一站式完成從產品設計到加工程序創建的軟件)。如果企業沒有這類CAD/CAM,就需要投入相應的初期成本,這一點應該是主要瓶頸。
ー 看來因為它是針對特定工序的專用刀具,所以在明確可活用的工序后再導入會更好吧?
土屋:是的。不過,我感覺對桶形(超弦)刀具有興趣的企業正在逐漸增多。而且隨著企業對 5 軸加工機的關注度不斷提升,我認為今后導入桶形(超弦)刀具的企業肯定會逐步增加。
企業導入桶形(超弦)刀具時常見的擔憂及其對策
正如前文所述,即便企業對桶形(超弦)刀具本身感興趣,也可能因導入前后存在擔憂而猶豫。針對企業普遍存在的擔憂、問題及相應對策,土屋先生為我們進行了解答。
ー 正如之前提到的,考慮導入桶形(超弦)刀具的企業,通常最擔心哪些方面呢?
土屋:很多企業擔憂的并非桶形(超弦)刀具本身,而是其他相關要素。其中最常見的,應該是CAD/CAM 的選型與導入問題。
支持桶形(超弦)刀具的CAD/CAM并不多,雖然最近這類軟件數量在逐漸增加,但有時企業仍需重新采購。如果企業希望繼續使用現有CAD/CAM,就需要充分確認其是否能支持桶形(超弦)刀具。
ー 那么,導入桶形(超弦)刀具后,可能會面臨哪些問題呢?
土屋:經常聽到的反饋是“操作員無法熟練操作桶形(超弦)刀具”。
要熟練運用桶形(超弦)刀具,需要操作員具備CAD/CAM相關知識和操作熟練度。而且對于桶形(超弦)刀具,針對特定的加工形狀,該選擇何種刀具、規劃怎樣的加工路徑來推進加工,若沒有一定經驗,往往難以在腦中構建清晰的操作方案。
不少企業存在面臨“加工路徑規劃無法順利推進”的困擾,僅靠企業自身難以解決,因此很多時候會向我司尋求支持。
ー 為應對這些問題,企業自身可以采取哪些措施呢?
土屋:首先,還是要充分確認公司內部是否存在適合導入桶形(超弦)刀具的工序。此外,也建議企業確認是否有合適的操作員人選——比如公司是否有5軸加工機經驗的人才,這或許可以作為一個判斷標準。
ー 如果公司內部沒有這類人才,是不是就應該放棄導入呢?
土屋:并非如此。眾所周知,并非所有企業都擁有這類人才。為此,我司可以提供相關支持,且部分CAM供應商也會為操作員提供培訓服務,因此企業可以考慮在計劃利用這些培訓服務的前提下,推進桶形(超弦)刀具的導入評估。
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選擇桶形(超弦)刀具制造商的要點
目前國內外有多家制造商生產和銷售桶形(超弦)刀具。土屋先生表示,在眾多制造商中挑選能提供適合自身企業產品的廠商時,也存在需要關注的要點。
ー 選擇桶形(超弦)刀具時,應以哪些方面為判斷標準呢?
土屋:最可靠的方法是通過試加工,判斷能否達到讓企業滿意的精度。但這一點在導入前其實很難評估,因此我認為更應該重視制造商的選擇。
具體來說,充分考察桶形(超弦)刀具制造商的支持體系,會更讓人放心。因為桶形(超弦)刀具的發展歷史較短,所以在制造業內相關的知識經驗積累也比較有限。為應對可能出現的問題,建議選擇在桶形(超弦)刀具領域具備豐富知識和經驗的制造商。
ー 想必很多企業會因為貴公司是桶形(超弦)刀具的開發企業,而在導入時選擇貴公司的產品。客戶選擇貴公司最主要的原因是什么呢?
土屋:主要有兩點。首先,正如您所說,我司是最早生產桶形(超弦)刀具的制造商;其次,我司的產品系列非常豐富。
桶形(超弦)刀具是由我司埃莫克?法蘭肯與Open Mind技術股份公司聯合開發的。作為開發企業,我們有信心更深刻地理解桶形(超弦)刀具的設計理念與核心思路,而且我司也是在桶形(超弦)刀具領域深耕時間較長的企業之一。看來很多客戶正是認可這一點。
ー 您提到產品系列豐富也是客戶認可的一點,那么貴公司的產品種類具體有多少呢?
土屋:我司的桶形(超弦)刀具分為“Barrel(桶形)”“Oval-VR(橢圓形-VR)”“Oval-ER(橢圓形-ER)”“Taper(錐度)”“Lens(透鏡形)”“Insert(可轉位刀片式)”6個類別,每個類別下又包含多款刀具。有時客戶還會驚訝地說“居然還有這樣的產品”呢。
ー 將貴公司的桶形(超弦)刀具與兄弟機床的SPEEDIO加工中心聯用時,預計能實現哪些效果呢?
土屋:有望以較低成本獲得更顯著的成效。
我們埃莫克?法蘭肯的總部位于德國,而德國的機床多以大型設備為主,相應地,初期投入成本也往往較高。與之相比,兄弟機床SPEEDIO加工中心雖是BT30的緊湊型機床,卻具備高剛性,這一點非常有吸引力。單從性能來看,我認為它的定價也很容易讓企業下定決心投資。
因此,通過導入兄弟機床的SPEEDIO加工中心與我司的桶形(超弦)刀具,企業有望在比導入同等性能設備相對低的成本下,大幅提升業務效率。
導入桶形(超弦)刀具,實現加工效率與競爭優勢的提升
在各類刀具中,桶形(超弦)刀具的發展歷史相對較短,目前導入的企業數量也還不算多。但也正因如此,企業通過導入桶形(超弦)刀具,幫助企業建立其差異化的競爭優勢。
目前生產桶形(超弦)刀具的制造商有多家,但埃莫克?法蘭肯的優勢在于,擁有作為開發企業的專業知識與經驗,以及豐富的產品系列。即便對于首次導入桶形(超弦)刀具的企業,想必也能放心使用。
對于正考慮導入5軸加工機或桶形(超弦)刀具的企業,誠摯建議您考慮選擇SPEEDIO加工中心與埃莫克?法蘭肯推出的桶形(超弦)刀具這一組合。