帶圓刀片的旋轉(zhuǎn)刀片式刀具如鏜、銑類刀具，其刀片可在切削力作用下旋轉(zhuǎn)。數(shù)十年來這種結(jié)構(gòu)的刀具多少受到一些冷落�，F(xiàn)在，卻正在得到汽車工業(yè)和其他制造業(yè)的表睞。
按照Lamb Technicon 加工系統(tǒng)公司研究和新品開發(fā)部主任Jairam Manjunathaiah的看法，旋轉(zhuǎn)刀片式刀具在制造業(yè)中突然重新出現(xiàn)，其主要原因，是汽車發(fā)動機(jī)缸體新材料發(fā)展的需要。從歷史上看，鑄鐵材料之所以曾被選為汽缸體和缸蓋材料是由于它兼具有強(qiáng)度、可鑄性、阻尼性和導(dǎo)熱性等多種特性，盡管如此，人們一直在進(jìn)行著新材料的開發(fā)研究，以求取代傳統(tǒng)的鑄鐵�，F(xiàn)今，高強(qiáng)度合金鑄鐵和球墨鑄鐵已被廣泛用作普通灰鑄鐵的換代材料，特別在柴油機(jī)制造中如此。而新近才在柴油機(jī)上推廣的一種新材料叫做蠕墨鑄鐵（CGI）。
CGI在組織結(jié)構(gòu)和性能方面，介乎灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間。例如：它具有較高的強(qiáng)度和彈性模量，但阻尼性、導(dǎo)熱性和可鑄性遜于灰鑄鐵。歐洲汽車制造商已經(jīng)將CGI材料用于幾種汽缸體生產(chǎn)，而美國汽車制造商則還正在研究這種材料的使用，主要著眼于減少發(fā)動機(jī)排放量和提高其輸出功率。但是，CGI材料具備的高強(qiáng)度和耐磨性，在帶來一系列好處的同時，也增加了加工的困難。盡管現(xiàn)在刀具的性能已有很大進(jìn)步。但仍不能完全滿足市場對其在加工質(zhì)量和效率上的需求。
一項關(guān)于CGI材料高速連續(xù)切削的研究表明，此時硬質(zhì)合金刀具的壽命還不到加工灰鑄鐵時壽命的10％。刀具壽命急劇下降的原因，通過最近的一項研究認(rèn)為：可能是由于灰鑄鐵含有過量的硫，從而加工中在刀具表面形成了約5μm的硫化錳（硬質(zhì)合金刀具）薄層，它起到保護(hù)刃口和增加潤滑的作用。而CGI材料加工時并不在刀具上形成這種薄層。
旋轉(zhuǎn)式刀片已有大約50年的歷史。刀片裝在徑向和止推軸承上，保證其自由轉(zhuǎn)動。這種旋轉(zhuǎn)使加工過程形成斜切作用，并使金屬切除過程中的切削刃接觸區(qū)不斷變化。從而降低了溫度，同時使磨損沿整個切削刃圓周均勻分布，提高了刀具壽命，還降低了切削力和功率消耗，改善了表面粗糙度。
但長期以來，由于種種原因使這種刀具的使用受到了限制，首先是軸承系統(tǒng)的問題使刀具可靠性下降；其次是夾持刀片的刀夾尺寸過大；還有刀具和刀片的初始成本較高以及刀具設(shè)計缺乏有效的解析工具等。
據(jù)Rotary Technologies公司副總裁介紹，上述種種問題，現(xiàn)在都有把握加以解決。大約在9～10年前，該公司為SR－71黑鳥（美國一種高空高速偵察機(jī)——譯注）的鈦合金零件，設(shè)計旋轉(zhuǎn)刀片的加工刀具時，確實存在軸承系統(tǒng)的問題。刀片轉(zhuǎn)動時，若傳入熱量較多，就會卡住。后來，公司采取措施改進(jìn)了軸承材料，并開發(fā)出一種專門的耐高溫油脂專用于軸承潤滑。
通過這一系列開發(fā)研究，公司最終制成了一種緊湊型刀夾系統(tǒng)：它由刀夾的定子及在其上的止推軸承和滾針軸承組成，從而促證刀夾的轉(zhuǎn)子在切削力作用下旋轉(zhuǎn)。刀片裝在轉(zhuǎn)子上，由螺母固定。定子底部制成燕尾狀以保證其在刀具上的移動導(dǎo)向，并藉夾緊機(jī)構(gòu)固定在所需位置上。刀夾采用O型密封圈防止軸承被冷卻液或切屑污染。
上述改進(jìn)后的刀具目前運行十分良好。在某汽車廠用非涂層硬質(zhì)合金刀片加工鑄鐵缸體時，切削速度76m/min，壽命達(dá)到40000件/切削刃。實際上初次試驗時壽命達(dá)79，000件。因為用戶擔(dān)心軸承燒壞，所以決定每4O，OOO件換一次刀。其他切削參數(shù)為：切深2mm，切削速度76m/min，刀盤直徑355mm，裝有18個帶軸承的刀滅。
在上述例子中，加工鑄鐵采用硬質(zhì)合金刀片的情況己經(jīng)較少。目前約有90％的鑄鐵件加工采用氮化硅（Si3N4）陶瓷。氮化硅能起到熱屏障的作用，阻止切削熱傳入刀夾軸承。而硬質(zhì)合金刀片則無熱障作用，故會傳入大量的熱。采用陶瓷刀片加工鑄鐵的另一個優(yōu)點是可以干切削。鑄鐵件加工通常都采用干切削。在機(jī)床運轉(zhuǎn)速度較高時，陶瓷刀片是唯一可行的選擇。若采用冷卻液，則工作區(qū)域必須做到充分冷卻。在鐵削鈦合金起落架部件時，冷卻液壓力達(dá)到6.9MPa，由主軸噴向切屑形成區(qū)域。這種冷卻條件能保證加工鈦合金時，旋轉(zhuǎn)刀片的刀具工作良好。
必須指出 使用陶瓷刀片時，冷卻液必須確保充分。時斷時續(xù)會導(dǎo)致力片熱裂。
由于動漫下載的軸承是密封的，所以使用冷卻液不成問題。只有在刀具或刀夾全部浸入液體時，才會影響O形密封圈的密封性。
這種結(jié)構(gòu)的刀夾十分耐用。例如某用戶的刀夾已使用數(shù)年，但仍難以預(yù)測何時會損壞。于是干脆拆開一個舊刀夾，結(jié)果發(fā)現(xiàn)和新刀夾相比，沒有明顯磨損。
Rotary Technologies公司的另一項創(chuàng)新，是在銑刀上采用修光刀片，以便在高速切削條件下改善工件表面粗糙度。通常每個銑刀使用一個修光刃刀槽。有的用戶采用兩個修光刀片進(jìn)一步提高刀具壽命。這種修光刃刀片采用不可調(diào)結(jié)構(gòu)，所以當(dāng)一個修光刃磨損后，另一個也得換掉。有些用戶在銑刀用鈍后，甚至不對修光刃刀片轉(zhuǎn)位使用。而是把銑刀清理一下，換上一個新的修光刀片，繼續(xù)投入使用。
旋轉(zhuǎn)刀片式刀具多數(shù)在流水線上使用，要求加工系統(tǒng)剛性好，重切削。但是，這類刀具在剛性較差的機(jī)床上也能使用。很多人一直被灌輸這樣的概念：圓形刀片的切削力較大。但是，旋轉(zhuǎn)式的圓刀片正好相反。其產(chǎn)生的切向力和徑向力都比標(biāo)準(zhǔn)銑刀小。因而只需較小的功率，機(jī)床剛性也不需要很高。所以，即使是役齡十年以上的流水線，也能使用這類銑刀。
銑削和鏜削是各類汽車動力系統(tǒng)部件加工的主要工序。缸體和缸蓋都有大量的銑削加工。特別是汽缸體的鏜孔工序，常受到刀具壽命問題困擾。由于在流水線上換刀成本較高，為了使刀具壽命能保持到一個班次，常被迫降低切削速度。但是，為了在降低速度后仍保持金屬切除率不變，就必須提高進(jìn)給量，也就是增加了切削負(fù)荷、扭矩和切削力。因此就需要剛性很高的機(jī)床和夾具。苦在上述鏜孔工序中采用旋轉(zhuǎn)刀片技術(shù)，就可以在較高的切削速度下工作而不會犧牲刀具的性能和壽命，從而問題就可得到緩解。
下面的一個試驗，說明旋轉(zhuǎn)刀片的刀具技術(shù)在延長壽命方面的作用。
在戴姆勒-克萊斯勒（Daimler-Chrysler）公司的Tren－ton發(fā)動機(jī)廠，加工DCX型小貨車3.3L和3.8L的V6發(fā)動機(jī)。工序為缸蓋平面精銑。原來的標(biāo)準(zhǔn)銑刀為14齒，Si3N4刀片，刀具壽命500件。試驗用的旋轉(zhuǎn)刀片式銑刀為12齒，Si3N4圓形刀片，外加一個修光刀片。直徑和標(biāo)準(zhǔn)銑刀相同。刀具壽命達(dá)到7500件。而且，修光刀片轉(zhuǎn)個位，還可再加工75OO動漫。
另一試驗實例：一把旋轉(zhuǎn)刀片的面銑刀和同規(guī)格的面銑刀相比，切削參數(shù)相同時，刀具壽命提高1倍，同時表面粗糙度和平面度較好，功率消耗較少。若刀具壽命相同時，旋轉(zhuǎn)刀片的刀具可以在更高的速度下工作。
旋轉(zhuǎn)刀片鏜刀 目前旋轉(zhuǎn)刀片的刀具技術(shù)，正在向鏜孔工序沖刺。一項獲得專利的鏜孔刀具技術(shù)，承諾在汽缸鏜孔時降低功率消耗。Lamb Technicon公司的工作人員使用專用設(shè)計軟件，生產(chǎn)了一種在一定切削參數(shù)范圍內(nèi)，使刀片持續(xù)旋轉(zhuǎn)的鏜孔刀具。普遍鏜刀一般不能在高于100m/min的速度下工作，因為刀具壽命會大幅度降低。但旋轉(zhuǎn)刀片的鏜刀，即使在加工CGI材料時，也能像加工灰鑄鐵那樣，達(dá)到730m/min以上的速度。而且，刀縣壽命還比普通鏜刀在低速下工作時高出1倍。旋轉(zhuǎn)刀片的鏜刀粗鏜時的表面粗糙度，和普遍鏜刀精鏜一樣好�？椎膱A度偏差，亦在允許范圍內(nèi)——說明該刀具的軸承有足夠的剛性。因此可以說：采用旋轉(zhuǎn)刀片的鏜刀，將是高速加工CGI材料零件唯一可行的解決方案。
汽缸鏜孔工序是一個級進(jìn)式加工過程：即鏜刀的每個刀夾的切削深度都有微小差別。雖然到目前為止，這種刀具還未正式用于生產(chǎn)，但已十分接近實用�？梢灶A(yù)計，采用這種刀具用戶將在切削速度和刀具壽命兩方面都會獲巨大好處
