切削刀具该如何面对更新换代快的3C行业?
应用面广、行业大
2015 年全球3C 消费电子市场总规模达到8837亿美元，2014 年为8702.4 亿美元，受智能手机和新智能技术驱动，2016-2018 年会延续这个趋势。IDC 报告显示 ： 2016 年全球智能手机销售总量为14.7 亿部，较2015 年增幅2.3% ; 2016 年全球平板电脑的发货量为1.74 亿部， 同比下降15.6% ; 2016 年全球笔记本电脑出货约1.579 亿台， 年减4%。
更新换代快
材料新趋势
在“3C”产品的外壳应用上，镁铝合金已逐渐取代ABS、PC等材料。
镁铝合金密度小、质量轻、强度高、刚性好、尺寸稳定性好、抗压性强、易于散热，能满足“3C”产品高度集成化、轻薄化、微型化、抗摔撞及电磁屏蔽和散热的要求，且镁铝合金外壳可以通过表面处理工艺变成粉蓝色、粉红色等，可使产品更豪华、美观。因此，镁铝合金通常被用于中高档超薄型或尺寸较小的笔记本电脑、数码相机、平板电脑、手机等的外壳。
① 5G、无线电充等促进3D 玻璃在手机上的应用。金属外壳有电磁屏蔽，故需要将金属外壳隔离多段，5G 信号时代通信信号更加复杂，且NFC、wifi 及无线电充技术将会成为手机标配，这些都会促进3D 玻璃的发展。
② 用户极致的追求，为了与屏幕3D 玻璃形成对称美感，背板玻璃也要曲面3D 化。
· 全金属后盖不利于天线信号(5G)及无线充电。
· 铝合金强度低，阳极氧化质感已审美疲劳。
·3D 玻璃时代，中框将会变的更窄，要求手机框具有更高的刚性和硬度。
·不锈钢自身刚性好、硬度高、耐划伤和耐磕碰等特点。
·不锈钢加工难度大、加工工序复杂效率低、加工成本高。
主要应用历程：
2007 年， 魅族新品手机M6 使用了不锈钢材质， 同时，MX、MX2、MX3 手机中框也是采用了不锈钢做骨架。
2010 年，苹果全新发布的Iphone4 手机采用了“三明治夹心”设计，通过CNC 不锈钢边框+ 前后玻璃的设计与工艺塑造出了其硬朗、坚固与简洁之美。
2013 年初，定位中高端，市场售价在4000 元左右的华为AscendD2 正式对外发布。这款专为中高端人群定制的手机，其中框采用的便是不锈钢材质;
2014 年7 月，小米4 正式对外发布，同样采用了不锈钢材质(奥氏体304)，彼时不锈钢成为小米4 的主推亮点，其对外宣传口号为：“一块钢板的艺术之旅”。
2017年， iPhone8、华为、LG、小米6 等全采用不锈钢中框+双面玻璃设计。后续，陶瓷手机边框及后盖逐步成特点。
切削加工趋势变化
l 整体刀具占绝大部分，且非标刀具多
3C 行业切削加工趋势：高效率加工(高进给)、高寿命加工、高精密加工;
发展动力：材质变化、竞争激烈、差异化需求。
手机壳体材质：塑料/ 不锈钢/6 系铝合金/7 系铝合金—新型，不锈钢—陶瓷材。
l 3C 行业高精密加工
a. 无毛刺加工; b. 防水面精密加工;c. 成型轮廓曲面加工; d. 外观加工及高光加工。
二、3C行业常见加工问题
随着科技的发展和不断创新，市场对3C小五金件产品的加工要求也在逐步提高，无论对产品外观品质，还是加工尺寸精度，都有着更高层次的评判标准。目前，大多数的生产厂商在3C小五金件壳体的CNC加工制程管控中，无论是加工品质，还是在加工效率上，都存在着很大的生产问题：
产品外感效果差
原始的高光倒角工艺存在以下两方面问题：
1. 高光效果差：进退刀痕、换向痕、振纹等影响视觉效果;
2，大小边明显：由于产品在多工序流转过程中会产生各种非线性的型变误差，包括装夹偏位、受力变形、来料变形等一系列误差，导致加工倒角存在尺寸不均的现象。
加工尺寸精度低
产品加工尺寸的合格率由设备、刀具、工艺等多方面因素决定，传统的机加工行业对于高精密产品的精加工处理能力非常薄弱，对一些微孔、深槽等几何特征加工基本无能无力，无法保证高精度产品的精细加工。
多夹位加工，效率低下
3C手机类电子产品壳体四周分布有各种类型的孔槽特征(如电源孔、音量孔、SIM卡槽等)，传统的加工方法只能通过多次装夹产品来实现，不仅效率低下，而且占用更多的人力和场地资源。
随着现代集成技术的问世，机加工向高精度方向发展，对刀具性能提出了相当高的要求。
三、刀具在3C行业的应用
(一) 株硬刀具在3C行业的应用
笔记本电脑的外壳解决方案
笔记本电脑的外壳既是保护机体的重要部件，也是影响其散热效果、“体重”、美观度的重要因素。笔记本电脑常见的外壳用料有合金外壳和塑料外壳等，合金外壳有铝镁合金与钛合金，塑料外壳有碳纤维、PC-GF-*(聚碳酸酯PC)和ABS工程塑料等。
铝镁合金的主要元素通常是铝，再掺入少量的镁或其他的金属材料来加强其硬度。因本身就是金属，其导热性能和强度尤为突出。铝镁合金质坚量轻、密度低、散热性较好、抗压性较强，能充分满足3C产品(计算机、通信和消费类电子产品)高度集成化、轻薄化、微型化、抗摔撞及电磁屏蔽和散热的要求。其硬度是传统塑料机壳的数倍，但重量仅为后者的1/3，通常被用于中高档超薄型或尺寸较小的笔记本的外壳。因此，铝镁合金成了便携型笔记本电脑的首选外壳材料，目前大部分厂商的笔记本电脑产品均采用了铝镁合金外壳技术。
缺点是镁铝合金并不是很坚固耐磨，成本较高，比较昂贵，而且成型比ABS困难(需要用冲压或者压铸工艺)，所以很少有机型用铝镁合金来制造整个机壳。
以下主要介绍株硬刀具在铝镁合金键盘支架中的应用。
笔记本电脑键盘支架加工流程：铸造→切割→加工上平面→加工上、下底面型腔。
(1)铝合金面铣刀特点：刀体采用铝合金制作，减轻了刀体重量，能有效降低机床功率消耗;线速度最高可达到5 000 m/min，切削效率大幅提高;刀具采用可调整式小刀夹设计，调整精度极高，保证工件能够获得良好的表面加工质量;刀片采用大前角设计，刃口锋利，极大的降低了切削力，切削过程平稳，加工中不易产生振动，噪声小。
(2)铣上平面：工件尺寸350mm×240mm×15mm;使用刀具F M A09-100-B32-SE12LH-06;使用刀片YD101/ SEGX120404-LH;推荐参数：Vc=2 000m/min，fz=0.1mm/z，ap=1mm，ae=55mm;冷却方式：气冷。
(3)加工上下底面型腔，粗加工刀具选用AL-3W-D20.0(见图1)，独特的波形刃口设计，刀具具有良好的分屑能力，且能有效降低切削过程中的切削力，改善切削状况，该刀具主要适用于铝合金的高效粗加工。
推荐参数：n=5 000r/min，f=2 400mm/min，ap=8mm，ae=4mm。切屑效果对比如图2所示。
图2
半精加工选用刀具A L-3E -D16.0(见图3)，锋利的切削刃及大螺旋角设计，大大降低积屑瘤产生的几率，全刃口抗振设计，有效抑制加工过程中产生振动，即使在沟槽及型腔加工中也能表现出优异的性能。
推荐参数：n=5 000r/min，f=2 000mm/min，ap=3mm，ae=2mm。
精加工：
选用刀具一：AL-3E-D4.0(见图4)，推荐参数：n=10 000r/min，f=2 000mm/min，ap=0.5mm，ae=1mm。
选用刀具二：AL-2B-R1.0(见图5)，高精度圆弧刃口设计，最适合于铝合金的高精度仿形铣削。
推荐参数：n=20 000r/min，f=2 000mm/min，ap=0.1mm，ae=0.2mm。
图5
(二) 金刚石刀具在3C行业大有可为
近年来，随着电子、汽车、航空和航天技术的飞速发展，对材料的性能及加工技术要求日益提高。开发新型耐磨且稳定的超硬切削刀具是许多高校和科研院所研究的课题。金刚石以众多的优异性能成为了制造刀具的理想材料。
在航空航天和汽车两大行业， PCD刀具应用非常普遍。由于这两个行业是我们国家从国外引进的技术比较多，也就是和国际接轨的比较好。所以，对国内很多刀具生产厂家来说，不需要去培育PCD刀具市场，或者说，不需要和客户灌输PCD刀具的优越性。节省了很多市场推广成本，基本按照国外成熟的加工方案交付刀具。
在3C行业里面，使用最多的材料就是铝和塑料的混合体，3C行业的CNC加工普及，基本是从华南开始，华东跟进，目前处于全面普及这样一个轨迹在进行。
图：PCD轮廓成型刀具
3C行业目前加工的材料，基本是塑料+铝。而且都要求加工后工件具有良好的外观面。很多从模具行业过来的从业人员，普遍认为，铝，塑料很好加工。这是一个大大的误区。对于3C产品来说，只要含有纤维增强塑料，采用一般的硬质合金刀具，如果要获得比较好的外观质量，刀具寿命基本100件上下。
特别是目前的3C行业，使用大量的异形轮廓，硬质合金要保证刀具的一致性，远不是标准立铣刀这么容易。所以，如果不降低外观件的要求，硬质合金刀具就是100件上下的寿命，这是硬质合金刀具本身的特性决定的。
图：BT30轮廓铣削刀具
而PCD刀具，因为它的耐摩性强，摩擦系数低，所以，它加工出来的产品一致性特别好。只要这把PCD刀具做的好，寿命一定过千。所以，在这点上面，硬质合金刀具没有办法和PCD刀具抗衡。在这个行业，硬质合金刀具基本没有任何的优点。
2017年黄河旋风斥资引进德国、英国等国家先进的高端制造设备，自主研发技术工艺，形成了配套的PCD刀具供货能力：刃口轮廓精度最大崩口可达2um;独特的刀具设计，防止使用时震刀;精度跳动达到3 um以内，复杂轮廓精度小于0.01mm。为手机等消费类电子产品轮廓成型提供了整体有效的解决方案。
金刚石刀具的应用范围
1.加工难加工的有色金属
在加工铜、锌、铝等有色金属及其合金时，这些材料粘附刀具，不宜加工。利用金刚石的摩擦系数低、与有色金属亲和力小而制成的金刚石刀具可防止金属与刀具粘结在一起。由于金刚石的弹性模量大，在切削时刃部变形小，对所切削的有色金属挤压变形小，使切削过程在小变形下完成，可以提高切削的表面质量。
2.加工难加工的非金属材料
加工含有大量高硬度质点的难加工非金属材料，如玻璃纤维增强塑料、填硅材料、硬质碳纤维/环氧树脂复合材料时，材料的硬质点使刀具的磨损严重，用硬质合金刀具难以加工，而金刚石刀具的硬度高、耐磨性好，因此加工效率高。
3.超精密加工
随着现代集成技术的问世，机加工向高精度方向发展，对刀具性能提出了相当高的要求。由于金刚石摩擦系数小、热膨胀系数低、导热率高，能切下极薄的切屑，切屑容易流出，与其它物质的亲和力小，不易产生积屑瘤，发热量小，导热率高，可以避免热量对刀刃和工件的影响，因此刀刃不易钝化，切削变形小，可以获得较高质量的表面。