新型鏜刀用于加工孔徑，幾乎只需一次走刀，就可完成該孔徑的全部加工，使整個加工周期縮短到1h以下。
對于能源工業(yè)的生產(chǎn)廠而言，將預(yù)先鉆削的孔徑或鑄件上原有的孔徑擴大到7in（1in=25.4mm）或8in的做法是很不尋常的。要將孔徑擴大至這樣的尺寸往往需要多次增量走刀加工，操作員需在每一次走刀后，將鏜桿刀夾再次調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)闹睆剑绻^行程范圍，還需更換刀具。這樣的加工方法必然會延長加工周期，對生產(chǎn)效率和產(chǎn)量產(chǎn)生負面的影響。
van currie是石油和燃氣工業(yè)生產(chǎn)廠wellhead公司的生產(chǎn)工程師，他對這一問題非常熟悉。為了生產(chǎn)一個閥體，該公司必須在這個閥體上加工兩個深度接近21in、孔徑為8in的盲孔，并且完成這一加工任務(wù)需要花費8h。由于該公司不滿意這一生產(chǎn)工藝，他們求助于allied機械工程公司，希望他們能夠提供一個可降低加工周期的解決方案。結(jié)果，該鉆削加工系統(tǒng)制造商出乎意料的做出了非常迅速的反應(yīng)，提供了一種刀具，采用這一刀具加工孔徑，幾乎只需走刀一次，就可完成該孔徑的全部加工，使整個加工周期縮短到1h以下。關(guān)鍵是該刀具上安裝了一種相位鑲刀片，即使在低功率的機床上加工，也可達到很高的金屬切削速度。
圖1 盡管這種開放式鉆頭的進給速度較低，但只需一次走刀
就可完成孔徑的全部加工，因而使加工周期縮短了好幾個小時
currie說：“我們放棄了原先那種需要不斷調(diào)節(jié)和更換的老式鏜刀，采用了這種新式的開放式鏜孔刀具，經(jīng)過頭幾個零件的試切削加工，我們就回收了刀具本身的成本費用。”
wellhead公司創(chuàng)建于1947年，zui近被seaboard international公司并購。該公司主要生產(chǎn)石油工業(yè)使用的零件，如閥門、鉆孔法蘭、盤管頭、環(huán)形密封堵頭以及其他產(chǎn)品。設(shè)立在加利福尼亞州的bakersfield生產(chǎn)廠為世界范圍內(nèi)和國內(nèi)客戶提供服務(wù)，其中包括德克薩斯州、懷俄明州和科羅拉多州以及加拿大，甚至包括科威特等國的客戶。該公司有100名雇員，每天采用三班工作制，主要生產(chǎn)重達4000lb（1lb=0.454kg）的大型零件，有些零件的加工時間長達8h。
上述閥體由4340合金鋼鍛件加工而成，加工時采用驅(qū)動功率為15hp的toshiba臥式鏜銑床和泛流式冷卻液冷卻。每個零件上需要加工兩個大孔，首先采用雙切削槽硬質(zhì)合金鉆頭和手搖鉆鉆孔，其轉(zhuǎn)度為56r/min，進給率為0.006 ipr。采用小型硬質(zhì)合金鉆頭的目的是為了先在在閥體上鉆出一個導(dǎo)向孔，以便于刀具定位，而安裝于刀具上的鑲刀片，只需一次進刀，就可將孔徑擴大到5.9in。
圖2 現(xiàn)有的所有開放式鉆削鏜刀采用同樣的鑲刀片刀夾和同
樣的鑲刀片、安裝螺絲和調(diào)節(jié)螺絲，其zui大加工孔徑范圍為
2～5.62in。這可使用戶不必為同一刀具配置各種類型的庫存附件
在接下來的鏜削加工過程中，問題隨之產(chǎn)生了，因為還需將孔徑擴大至8in，深度加大至21in。之前該加工車間采用一可調(diào)節(jié)的鏜桿鏜刀加工，轉(zhuǎn)速為125r/min，進給速度為0.75ipm。采用這種鏜刀加工這一孔徑，需走刀7次。每次走刀以后，操作工必須重新調(diào)節(jié)鏜刀的螺絲，如果*次加工超過了其行程極限，還需重新安裝另一個鏜桿。采用這種方法加工一個零件，整個加工周期達8h以上。
currie說：“我們用雙切削槽鉆頭加工5.91in孔徑時的速度很快。但在采用鏜桿旋轉(zhuǎn)法將孔徑從6in擴大至8in時，每次走刀只能切削0.2in或0.3in的深度—這確實需要花費很長的加工時間。”
在過去的操作中，該車間成功地使用了來自allied公司的刀具，該公司對閥體的加工和如何降低加工周期的方法給予了具體的指導(dǎo)。來自allied機械工程公司的經(jīng)銷商代表praxair推薦了可調(diào)式開放型鉆削鏜刀。但其現(xiàn)有的刀具zui大加工直徑范圍為2～5.62in，于是該公司又特別為wellhead公司制造了8in鏜刀。
開放式鉆削鏜刀帶有兩個直徑相對的鑲刀片刀夾，可產(chǎn)生重疊的切削效果。兩個刀夾的形式是*一致的，用戶只需選擇一個就可完成全部直徑的切削，而其余一個刀夾就成為內(nèi)側(cè)刀夾。當(dāng)外側(cè)刀夾被調(diào)節(jié)到zui終直徑以后，內(nèi)側(cè)刀夾被調(diào)節(jié)到較小的半徑上（其相位差往往按照半徑考慮，而不是按照直徑考慮）。因此，當(dāng)?shù)毒咝D(zhuǎn)時，刀架開始重疊，每一個鑲刀片只切除總體材料的一個部分，以便達到zui終所需的直徑。這種配置方式有利于兩個鑲刀片刀夾之間的切削力分配，可降低主軸上的總體負荷，以達到更高的金屬切削速度。
currie說：“鑲刀片的加工可一直延續(xù)到整個走刀過程，因此我們不需要在中間停頓和更換鑲刀片。”
圖3 為內(nèi)側(cè)和外側(cè)刀夾如何進行相位重疊切削的示意圖
按照生產(chǎn)廠的說法，該刀具對低功率機床特別有效，如wellhead公司15hp的鏜銑床。這是因為其具有足夠高的轉(zhuǎn)速，即使在較低的進給速度下，其多個鑲刀片的加工能力可以切除大量的金屬材料。
currie補充說，該刀具也解決了wellhead公司的孔徑平直度加工問題。加工這一原材料孔徑用的雙切削槽鉆頭會發(fā)生微小的“移動”現(xiàn)象—也就是說，該鉆頭會發(fā)生中心偏離的現(xiàn)象，形成一個帶有一定角度的斜孔。然而，在鏜削操作過程中，其他的刀具也會隨著這一孔徑的角度方向運動，因為開放式鏜刀沒有導(dǎo)向機構(gòu)，不受在材料上找中心的限制。這讓重疊加工的鑲刀片可以直接對材料進行鏜削加工，并使預(yù)先鉆孔的孔徑得到校正。
開放式鏜刀在尋找“*契合點”的過程中，曾進行了幾次試切削加工。然而以各種速度和進給率，大概經(jīng)過30min左右的試驗以后，其優(yōu)越性開始逐漸地體現(xiàn)出來。當(dāng)?shù)毒咭?25 r/min轉(zhuǎn)速和0.46 ipm進給速度運行時，wellhead公司只需一次走刀就可將孔徑擴大到7.9in（其余的0.1in有待于單獨操作加工，以達到所需要的表面光潔度）。加工周期降低到46min，每一孔的加工時間節(jié)約了3.5h，每一個零件的加工時間大約節(jié)約了7h。在加工10個孔徑以后，wellhead公司總計節(jié)省了1500美元的生產(chǎn)成本。currie說：“其加工那種材料的速度確實很快。沒有其他更好的方法可以加工如此大的孔徑。采用原先的加工方法，每一次切削，您必須調(diào)節(jié)鏜桿或更換刀具。”