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探觅制造工艺 技术 Technology

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2.关于手铲刮研的理性内涵

2.1.手铲刮研技能世代传承的本质，借助以小博大

的睿智技巧，获得四两拨千斤的效能优势。是目前技

工完全依靠自身技能与体能的掌控，实施金属表层微

米级精准切削量级的不二之选。

2.2.手铲刮研以四肢均衡的施展、强健筋骨的体能

和大脑睿智的感性认知，充分发挥了人类力能与体态

结合的完美技能。因此适度得体的教程培训与肢体历

练，增进了全身神经和肌肉关节的协调一致性。

2.3.相比机械驱动被动服从的高效切削加工，手铲

刮研是以“心手合一”体现高超自主的技能，由此成

就了勤劳耕耘且心思缜密的工匠精神。

2.4.手铲刮研是智慧技巧、体能强化和感知神经之

传导的互动与反馈，是对肌肉骨骼潜在机能的唤醒性

历练。由此谨防人类在长此以往的进化历程中，规避

肢体的力度技能发生难以逆转的逐步退化。

2.5.“手工持械”的精巧刮研，几乎融会贯通了所

有躯体与感官的运作机能，具有定向职业培训和现场

观摩演示的良好可操作性。可选为机械行业技工基础

技能训练、综合素质考核与职业化竞技比赛项目。

2.6.纵观手铲刮研所展现“微凸峰面”与“微凹

谷面”间隔有序的阵列，蕴含着宽泛的技能掌控与信

息传输的切换互通。金属表面手铲纵横间距的变换成

像，类似于以刀具刻录构成的“机械二维码”，有望

实现传统金属表面工艺与现代电子信息技术之间的

“跨界沟通”。

3.结语

经久不衰手铲刮研的历史源远流长，这项技术历

经数百年不断地改进和发展，彰显各个时期工业革命

的持续技术进步，也是传统技术基础固本层面的历史

传承。面向现代高效与无人化的高精尖切削技术，

精准精密的技工刮研则充分发挥了拾遗补缺的独特

优势。所以手铲刮研始终承载着厚重的历史使命：

传统技术的守护、优势技艺的传递、节能环保的实

践与现代技术创新的高度融合。谨以此文的固本方

案与人文观念，拓展手铲刮研的广深潜能和崭新的

应用远景。

（本文主要参考文献源自公众网络，在此向各位

作者同仁诚致衷心的感谢！）

上机连续签单，跑出新年“加速度”

新年伊始，上海机床厂有限公司成功签订一批

大型数控外圆磨床及高精密外圆磨床订单，

喜迎“开门红”。

报道显示，A公司长期专注于精密机械零件领

域，拥有雄厚的技术实力。此次上机为其提供的

MK13160×16000大型数控外圆磨床拥有先进的数

控系统、高智能化的操作界面以及精准的运动控

制能力，能够轻松实现复杂的磨削工艺，满足不

同形状和精度的加工要求，可精准高效地对超重

型大型工件进行磨削加工，切实确保产品的高精

度和高质量。

在各类包装印刷辊筒生产制造领域，B公司

堪称行业典范。长期以来，上机生产的数百台磨

床在该公司全球工厂稳定运行，持续发挥效能。

新年伊始，B公司再度签订大额订单，持续购进

MQ1350及MM1350磨床产品，显示出对上机产品

优良制造工艺、良好精度稳定性能的高度认可与

信赖。

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技术 Technology 探觅制造工艺

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LOGIQUICK的新理念

伊斯卡最新产品“LOGIQUICK”系列将再次颠

覆金属切削的世界。该系列名称代表了伊斯卡全新营

销主题，它包含三个关键词：“逻辑”、“智慧”和

“快速”。伊斯卡此前发布的产品系列已经强调了智

能切削刀具对于先进加工的重要性，提供了满足现代

生产需求的逻辑解决方案，伊斯卡的这些刀具也已成

为全球许多工厂的标准用品。现在，“LOGIQUICK”

名称中包含的“QUICK”一词，又在之前基础上增加

了新的期望。此次推出的新产品将带来哪些新挑战？

“LOGIQUICK”仅仅是为了吸引人眼球的口号，还是

一个基本的理念？接下来让我们共同探讨这一名称的

意义及内涵。

在金属切削加工领域，生产率与金属切除率

（MRR）直接相关。为了提高加工效率，金属加工行

业追求“快速金属切除”，即通过切削方法高效迅速

地切除工件材料。这个过程涉及机床、加工工艺和金

属切削刀具的使用，以实现更快、更高效的加工，从

而减少切削时间。然而，在许多情况下，充分利用先

进的机床和编制优异的加工工艺的主要障碍在于对刀

具的使用。因为刀具往往是整个加工过程中最薄弱的

环节，它会限制生产率的潜在提升，阻碍加工成本的

降低和盈利能力的提升。

伊斯卡认为，刀具制造商的最终目标是提供能够

高效切除金属的切削刀具。这些刀具不仅要行之有效，

以确保金属切除率，还应具备高重复定位精度、多功能

性、用户友好性和高利用率等特质。这些特质组合起

来，就是刀具的智慧（IQ），这是充分利用先进机床能

力的关键。IQ的理念引领着切削刀具的研发方向，凝聚

了刀具设计工程师、技术专家、冶金学家、制造商以及

所有参与创新刀具解决方案研发人员的专业知识，从而

为金属加工行业的智能加工贡献力量。

伊斯卡的新产品发布活动推出了一系列突破性的

金属切削刀具，包括车削、切断、切槽、孔加工和铣

削产品。下面让我们将目光聚焦到LOGIQUICK产品系

列，沉浸式地了解这些激动人心的新突破。

旋转刀具

钢制结构梁在构建结构和框架中起着至关重要的

作用，组装前需要钻许多孔。然而，工件本身及夹紧

机构通常缺乏刚性，这就对孔加工刀具提出了挑战。

为了应对这些限制，孔加工刀具需要具有适应性的设

计，以弥补缺乏刚性的加工条件并实现最佳钻孔性

能。目前，伊斯卡在早已成熟的SUMOCHAM变色龙

产品基础上开发了一种新的解决方案，该解决方案包

含三个关键要素：切削材料、刀片刃型和刀体设计。

专门研发的PVD涂层硬质合金牌号为IC954的刀头材质

拥有出色的抗变形性能，全新IHP-BP可换钻头具有自

定心切削刃，确保钻透，同时由于锋利的外刃能够有

效减少毛刺的产生。此外，加强设计的钻杆体增强了

动态刚性。因此，新款SUMOCHAM产品在不稳定的

加工条件下为相对薄壁的结构梁加工提供了有效的钻

孔解决方案。

伊斯卡将再次改变金属切削的世界！

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探觅制造工艺 技术 Technology

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另一个创新的旋转刀具是有MULTI-MASTER接

柄型式的模块化SUMOCHAM钻头，它完美结合了两

个领先的伊斯卡产品系列的优势。这款新钻头旨在适

配各种SUMOCHAM可换钻头，拥有模块化刀具组件

所需的多功能性。它专为适配各种MULTI-MASTER

刀柄而设计，能够轻松定制形状、总长度和直径。这

不仅减少了刀具库存，还减少了对非标钻头的需求。

SUMOCHAM和MULTI-MASTER两个系列产品完美结

合，前途无量，潜力无限。

在加工高切削负载零件（如钛合金材料的航空零

件）时，通过铣削高效切除大量材料至关重要。加长

刃的可转位铣刀（也称“玉米铣刀”）在这类加工中

非常有效，特别是在铣削型腔、凹槽和宽边时。此类

刀具的成功得益于它结合了高生产率、高可靠性和高

成本效益三个优势。全新带双面方刀片的90度加长刃

套式铣刀QUICK-X-FLUTE系列，设计有优化螺旋排屑

槽，在刀具刚性和有效的切屑流动之间达成平衡，并

且改善刃形的刀片增强了抗振性，使得刀具稳定进出

工件，进而可以提高切削

参数，实现高金属切除率

（MRR）。铣刀的内冷

通道设有可换的喷嘴和前

端出口，便于将高压冷却

（HPC）直接输送至切削

区域。这改善了冷却和润

滑，有助于有效的切屑控

制。此外，该双面方形刀

片有8个可转位切削刃，

大大提高了刀片材料的利

用率。

非旋转刀具

要想有效加工高温合金（HTSA），选择合适的

切削刀具材料至关重要。例如IC1017，新的伊斯卡硬

质合金牌号，适用于车削HTSA材料的ISO标准化刀片

设计。该牌号具有高硬度的亚微米结构，以及 PVD涂

层，可实现更高的切削速度，提高生产率。

LOGIQ-6-TURN，一种全新设计的三角形刀片，

提供了一个可实现高表面质量及高性价比的半精加工

和精加工车削解决方案，该双面刀片具有55度切削刃

尖角和正前角刃型，有6个可转位切削刃。它是DCMT

类型标准ISO刀片（仅有2个切削刃）的替代方案。它

的另一个重要优势是LOGIQ-6-TURN刀片可以轻松安

装在装有三角形TNMG刀片的车削刀具上。

在切断过程中节省工件原材料，从而实现收益最

大化这一点至关重要。伊斯卡备受推崇的DO-GRIP切

断和切槽系列近期增添了三种全新尺寸的双面刀片，

专门用于狭窄的切断加工。这些刀片主要用于瑞士型

机床，能够在切断小直径棒料、管件和薄壁件时节省

工件材料。

上述这些新刀具只是伊斯卡在此次LOGIQUICK新

品发布中推出产品的冰山一角。其他许多备受关注的

产品也将会由生产制造商来验证效果。随着对快速金

属切除的需求不断增加，对先进切削刀具的需求也在

不断增长。这无疑推动了刀具设计的发展，也形成了

研发智能刀具的逻辑。

100

技术 Technology 探觅制造工艺

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航空制造企业中流传着这样一句话：“要把一克

重量送上天，需要花费一克黄金。”这对占据

了飞机80%面积、21%重量的蒙皮零件来说，可谓是

“至理名言”。包裹在飞机外壳的蒙皮，为了满足

飞机减重、动力提升等需求，零件厚度被“一降再

降”，新一代战术制导飞行器的金属蒙皮厚度最薄处

甚至仅0.5mm，如同鸡蛋壳般。同时，作为直接承受

飞机载荷、对飞机疲劳寿命起决定性作用的零件，蒙

皮不仅采用了高强度钛合金等新材料，对加工精度和

表面质量都有着极高的要求，其加工技术一直被公认

为是行业难题。

南京航空航天大学（以下简称“南航”）作为全

国知名高校，以及数次参与我国航空航天重要型号

预研、技术攻关、试验任务的专业科研机构，一直致

力于多类型航空航天“难加工”零件的工艺优化。针

对某军工企业某型号翼面钛合金蒙皮零件易切穿、成

品率低的问题，南航特别成立了项目团队，就其零件

结构、材料特性、装夹方式、加工工艺等进行了系统

性探究，并联合国宏工具系统（无锡）股份有限公司

（以下简称“国宏工具”），共同研发了专用的直刃

结构整体硬质合金铣刀，成功完成了厚度最小处仅

0.5mm、最大处1mm，且带有0.5mm厚度立筋结构的钛

合金薄壁蒙皮试验件高效高精加工，为整体薄壁腹板

类零件的加工提供了有益借鉴。

钛合金+复杂薄壁结构，加工难度成倍上升

该款翼面蒙皮结构复杂，如图1所示，主体结构

为1mm厚的腹板，尺寸接近0.8 X 0.3m，跨度很大；

腹板上还带有多边形型腔结构，型腔侧壁的壁厚仅为

0.5mm，高度为3.5mm，属于典型的弱刚度结构。蒙

皮零件的毛坯为5mm厚钛合金板材，材料去除率高达

92.6%。加之零件整体均由TA15钛合金制成，其材料

的室温强度、高温强度以及焊接性能均高于TC4 钛合

金等其他材料，更使得零件的加工难度成倍上升。

南航项目团队在对原加工工艺分析后发现，刀具

的“不合适”是频繁产生过切问题的关键。在刀具切

入板材时，加工区域的材料会发生塑性变形，同时受

到刀具所产生的向上牵引作用发生一定程度的翘曲。

随着余量的不断去除，板材刚度逐渐下降，切削力的

作用便让实际切深越来越大，从而导致腹板的过切，

甚至切穿。

明确方案优化重点后，南航项目团队便开始寻找

合适的刀具厂商。国宏工具作为国产硬质合金刀具的

从5mm到0.5mm，突破钛合金翼面蒙皮加工

国宏工具助力南京航空航天大学工艺优化 化解老大难问题

图1 蒙皮零件的主体结构

图2 被切穿的腹板

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探觅制造工艺 技术 Technology

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领先企业，也是与南航保持着紧密联系的校企合作伙

伴，自然成为了团队的第一选择。“国宏工具是国内

少数几家拥有刀具全制程自主生产能力的企业，在航

空航天难加工材料领域有着深厚的技术和经验积累，

更为难得的，是他们拥有高水平的切削实验室，无论

是‘硬件’还是‘软实力’都十分契合南航对于技术

合作伙伴的需求。”南航项目团队负责人介绍说。

大胆创新，研发钛合金专用直刃铣刀

针对高硬度材料的侧面加工、槽加工，目前行业

多采用大螺旋角立铣刀，因为螺旋角越大，工件与刀

刃的接触线就越长，施加到单位长度的刀刃上的负荷

也就越小，从而有利于延长刀具寿命，也能在一定程

度上提升切削稳定性。但国宏工具技术部门在深度探

究后发现，针对该款薄壁零件，原本为立铣刀带来性

能提升的“螺旋角”正是板材切穿的“罪魁祸首”。

“多次模拟加工后，我们发现，带螺旋角的铣刀

由于刀齿沿着螺旋排列，且每个刀齿的切削位置不

同，因此切削力被分散到整个刀具上，在加工中便会

对腹板产生‘上拉—下压’的上下往复作用，这时一

旦板材局部厚度不均匀存在翘曲凸起，就会出现过

切。”国宏工具技术总监王必永先生介绍说，“我们

大胆提出了研发螺旋角为0°的钛合金专用直刃铣刀的

想法，看是否能通过将切削力集中在与工件表面垂直

方向的方式，避免过切。”

随后，国宏工具技术部门快速设计出了对比实验

方案：将两款采用了相同硬质合金基体材质与国宏

自主研发的AlCrN基涂层材质的螺旋角铣刀和直刃铣

刀，通过同款三轴加工中心对目标零件的钛合金毛坯

板材进行加工试验。同时，利用压电式仪削力测量系

统同步测量作用于工件和刀具上的切削力。

测试结果显示，不同于带螺旋角的铣刀加工时会

在轴向产生正负两向交替往复的切削力，直刃铣刀

产生的轴向力始终对腹板产生下压作用，因此能够避

免腹板被刀具切穿的问题。此外，下压的切削力有助

于压紧腹板零件，辅助实现真空吸盘的严密吸附，从

而保证切削过程中切深的准确性，提升腹板的加工精

度。实验还发现，较之带有螺旋角的铣刀，直刃铣刀

在相同切削参数下的切削力更小，因而能够降低切削

过程中产生的残余应力，减少低厚度腹板结构的加工

变形，如图4所示。

南航项目团队在内部测试后，对国宏工具所研发

的直刃铣刀的性能表示了高度认可。“采用直刃铣

刀来加工钛合金薄壁零件是一个颠覆传统认知的创新

设想，国宏工具团队以高效的执行力和强大的技术力

将设想变成了现实，为我们攻坚这一项目带来了突

破。”南航团队负责人说道，“此外，国宏工具自主

研发的钛合金专用涂层，也是这款刀具能够充分发挥

效用，达到理想加工效果的关键。”

加工难点“逐一击破”，实现工艺优化

找到合适的刀具，仅是方案优化的第一步，如何

优化设计加工工艺成为了摆在南航项目团队面前的

又一难题。根据以往的经验，基于“短板优先”的原

则，团队先设计了总体加工工序——首先在板材上加

Fx Fy Fz

0

50

100

150

200

250

300

切削力 (N)

40°螺旋角

直刃

图3 国宏工具直刃铣刀实物图

图4 带螺旋角的常规铣刀与直刃铣刀的切削力大小对比

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技术 Technology 探觅制造工艺

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工型腔（图5 a)），从型腔中心位置螺旋下刀，切深达

到槽腔深度后刀路逐步向外扩展，完成最薄弱的型腔

内腹板的加工（图5 b)）。之后再进行槽铣，去除各型

腔间的材料（图5 c)）。最后对型腔立筋结构的内外圈

进行加工（图5 d)）。

而后，便是对单工序加工难点的“逐个击破”

了。在完成型腔内部粗加工后，转角部位还残留有较

多材料，且这些转角大多十分狭窄，在其内进行粗精

加工难度很大。初步的设计方案是采用小直径直刃铣

刀，以侧铣方式进行，但很快便出现了小直径刀具难

以承受逐渐增大的切削力而折断的问题，而若通过减

少切深与进给速度来控制切削时刀具的载荷，又会极

大影响加工效率。因此，国宏工具技术团队便提出了

采用插铣方式的可能性，并且直刃铣刀也非常适用于

插铣工艺。在得到南航项目团队认可后，经过多次加

工实验的国宏工具技术团队确定了具体的工艺参数

（如表1所示）。

对型腔内外侧壁进行精加工是最后一道工序，在

零件刚性最弱时，将侧壁内外两侧余量一次性高效去

除，并确保尺寸精度到位的严苛要求，也使其成为了

难度最大的一道工序。如何实现？确定切削速度与每

齿进给量是关键。“国宏工具在前期对直刃铣刀切削

力的测试数据，为我们这一步序的工艺设计提供了很

大帮助。” 南航团队负责人介绍说。

国宏工具实验发现，切削速度对直刃铣刀的切削

力影响不大，相反，每齿进给量与切宽则对直刃铣刀

的切削力产生了显著影响，并且，切宽变化带来的影

响更大。基于此数据，南航项目团队提出，在对型腔

内外侧壁进行侧铣加工时，可以采用高速切削，配合

较小的每齿进给量与切宽，从而在减少切削力的同时

获得较高的材料去除率。

“经过我们团队成员和各方合作伙伴，尤其是国

宏工具技术部门的共同努力，蒙皮样件最终成功通过

了验收，不仅将精度、表面质量误差控制在±0.05mm

以内，还大幅提升了加工效率，加工耗时较原有工艺

减少了约53%，且加工过程稳定。” 南航团队负责

人总结道，“我们相信，南航与国宏工具正式成立的

‘高性能刀具系统技术联合实验室’，接下来将会带

动更多的研究项目落地。”

a) b)

c) d)

图5 蒙皮样件的工序设计

表1 型腔转角残插铣加工切削参数

刀具 切削速度vc

(mm/min)

每齿进给

fz (mm/z)

步距 P

(mm)

切深 ap

(mm)

D8R1直

刃铣刀 80 0.1 1.5 3.5

表 2 内/外侧壁精加工工艺参数

刀具 切削速度vc

(mm/min)

每齿进给

fz (mm/z)

切宽 ae

(mm)

切深 ap

(mm)

D8R1直

刃整硬刀 100 0.02 1.5 3.5

图 6 完成加工的蒙皮样件

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展位号：A1-591

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展位号：B1-202

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展位号：B2-702

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展位号：B1-613

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展位号：W2-A422

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