帶圓刀片的旋轉刀片式刀具如鏜、銑類刀具，其刀片可在切削力作用下旋轉。數(shù)十年來這種結構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度、可鑄性、阻尼性和導熱性等多種特性，盡管如此，人們一直在進行著新材料的開發(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，特別在柴油機制造中如此。而新近才在柴油機上推廣的一種新材料叫做蠕墨鑄鐵（CGI）。
CGI在組織結構和性能方面，介乎灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間。例如：它具有較高的強度和彈性模量，但阻尼性、導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)動機排放量和提高其輸出功率。但是，CGI材料具備的高強度和耐磨性，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步。但仍不能完全滿足市場對其在加工質量和效率上的需求。
一項關于CGI材料高速連續(xù)切削的研究表明，此時硬質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（硬質合金刀具）薄層，它起到保護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，保證其自由轉動。這種旋轉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——譯注）的鈦合金零件，設計旋轉刀片的加工刀具時，確實存在軸承系統(tǒng)的問題。刀片轉動時，若傳入熱量較多，就會卡住。后來，公司采取措施改進了軸承材料，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，從而促證刀夾的轉子在切削力作用下旋轉。刀片裝在轉子上，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向，并藉夾緊機構固定在所需位置上。刀夾采用O型密封圈防止軸承被冷卻液或切屑污染。
上述改進后的刀具目前運行十分良好。在某汽車廠用非涂層硬質合金刀片加工鑄鐵缸體時，切削速度76m/min，壽命達到40000件/切削刃。實際上初次試驗時壽命達79，000件。因為用戶擔心軸承燒壞，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。在機床運轉速度較高時，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。
這種結構的刀夾十分耐用。例如某用戶的刀夾已使用數(shù)年，但仍難以預測何時會損壞。于是干脆拆開一個舊刀夾，結果發(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一步提高刀具壽命。這種修光刃刀片采用不可調結構，所以當一個修光刃磨損后，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，旋轉式的圓刀片正好相反。其產(chǎn)生的切向力和徑向力都比標準銑刀小。因而只需較小的功率，機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，就必須提高進給量，也就是增加了切削負荷、扭矩和切削力。因此就需要剛性很高的機床和夾具�？嘣谏鲜鲧M孔工序中采用旋轉刀片技術，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，說明旋轉刀片的刀具技術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)動機廠，加工DCX型小貨車3.3L和3.8L的V6發(fā)動機。工序為缸蓋平面精銑。原來的標準銑刀為14齒，Si3N4刀片，刀具壽命500件。試驗用的旋轉刀片式銑刀為12齒，Si3N4圓形刀片，外加一個修光刀片。直徑和標準銑刀相同。刀具壽命達到7500件。而且，修光刀片轉個位，還可再加工75OO動漫。
另一試驗實例：一把旋轉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，旋轉刀片的刀具可以在更高的速度下工作。
旋轉刀片鏜刀 目前旋轉刀片的刀具技術，正在向鏜孔工序沖刺。一項獲得專利的鏜孔刀具技術，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計軟件，生產(chǎn)了一種在一定切削參數(shù)范圍內，使刀片持續(xù)旋轉的鏜孔刀具。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——說明該刀具的軸承有足夠的剛性。因此可以說：采用旋轉刀片的鏜刀，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
