決定擴展到新市場的工廠通常會增加新的加工設備或採用新的加工流程來支援他們的工作。就 True Die 而言，它透過製造用於深拉金屬板成型應用的精密圓形工具來實現產品多樣化，從而開發了一種有效的硬車削策略。目標是消除對（主要）硬化粉末金屬圓形工具（硬度範圍為 64 HRC）的內徑 (ID) 和外徑 (OD) 磨削的需要，使其能夠實現更高的材料去除率，同時匹配磨削在同心度、表面光潔度和尺寸精度方面所能達到的水平。它從那時起就做到了這一點，建立了將直徑和半徑硬車削到±0.0002英寸精度的能力。

事實上，密西根州澤蘭工廠最近新增的兩台工具機都是車削中心，主要用於硬車削。 Mitch Stahl 是 True Die 的技術專家，他與車削協調員 Chris McCleary 一起領導一個機械師團隊制定了車間的硬車削策略。簡而言之，他說該車間的方法可以歸結為三個相互關聯的概念：建立整體製程剛性、採用正確類型的切削刀具以及應用適當的切削資料。

這裡的關鍵字是互聯互通。史塔爾先生堅持認為，僅僅實施其中的一兩個概念是行不通的；為實現有效的硬車削，必須適當地解決所有問題。他指出：“在實施這樣的流程時，注意小細節也同樣重要。”

真死該公司前身為 Contour Tool and Engineering，於 2015 年被收購，在設計、加工和組裝塑膠射出成型模具和漸進式模具方面擁有專業知識。該工廠佔地 10,000 平方英尺，擁有各種各樣的機械加工設備，包括 CNC 銑床、車削中心、磨床以及線切割和電火花加工設備。

True Die 總裁 Brian Brown 表示，深拉金屬成型產業為該廠提供了一個機會，可以開拓一個新市場，與現有的市場形成互補。布朗先生說：「我們在深拉沖壓應用方面的專業知識使我們成為獨特的工具供應商，使我們能夠向市場提供切實的解決方案和性能更高性能的工具。」 “我們在拉伸沖壓件的設計、開發和生產方面擁有超過 100 年的綜合經驗，因此我們對該行業的獨特要求有著充分的了解。”

收購時，Contour 僅生產模具和沖模。透過與一家深拉沖壓公司和另外兩家客戶建立戰略合作夥伴關係，該工廠實現了產品多樣化和快速增長的機會，並通過建立布朗先生所稱的“細節部門”完善了其產品線，該部門為新的和現有的深拉工具和自動裝配設備提供單獨的組件。事實上，細節工作目前佔了該店銷售額的50%，自進入細節市場以來的兩年裡，公司成長了近700%。

這種圓形工具用於複雜、漸進和深拉模具，用於由金屬板（通常是不銹鋼）製造零件（通常是圓柱形），主要用於汽車應用，例如燃油、煞車和安全氣囊系統的零件。 「我們最初認為我們需要購買一台功能更強大的外圓磨床來達到所需的公差並完成圓形工具的加工，」布朗先生說。 「然而，鑑於他在硬車削方面的經驗，Stahl 先生認為硬車削工藝可以實現刀具所需的精度，並且由於材料去除率更高，因此比磨削實現更快的生產速度。此外，我們還可以高效地車削硬化材料中的複雜輪廓，而磨削的成本過高，可能需要成形磨削操作。」

由於 True Die 是加工車間，其圓形工具的批量較小（通常從 1 件到 6 件不等），而且產品組合較高。工具長度可達 20 英寸，直徑從 0.1 到 12 英寸，並且許多版本具有較高的長度與直徑比 (L:D)。

該車間主要使用粉末金屬合金棒料製造圓形工具，這些合金棒料由各種金屬和合金元素的組合顆粒製成。粉末金屬「配方」被壓縮成棒料形式，車間首先在其柔軟或「綠色」狀態下進行加工，然後進行熱處理，將各個顆粒粘合在一起以形成硬化部件。根據特定的粉末金屬合金，模具在綠色狀態下的硬度基本上可以忽略不計，並且可以使用傳統的車削方法進行有效加工。然而，經過熱處理後，工具硬度可達 64 HRC。車間機器常見的粉末冶金鋼包括 CPM 3V、9V 和 10V，以及 M2 和 M4。

True Die 通常會在預硬化狀態下車削工具後留下約 0.010 到 0.012 英吋的額外餘量，以便進行後續的硬車削。它可能會在熱處理後容易嚴重彎曲的部件上留下更多的庫存，例如那些具有高 L：D 的部件。在出現嚴重翹曲的情況下，挑戰並不在於實現尺寸公差，而是在於嚴格的同心度公差。斯塔爾先生說：“有時，讓彎曲的部件變直比使其達到合適的尺寸更困難。”

True Die 最近購買的兩台用於硬車削的車削中心是 馬札克Quick Turn Nexus 250 II 型號配備 12 工位刀塔（皆無動力刀具工位）。斯塔爾先生說，第一台機器於 2016 年 4 月購買，第二台於同年 8 月購買，它們為車間提供了硬車削工藝所需的剛性。

根據工具機經銷商代表 Mike Utter 介紹 艾迪機械（密西根州大急流城）將機器賣給 True Die，他們的 MX 混合滾輪導軌系統是機器剛性的主要貢獻者。 「滾輪比滾珠軸承提供更多的表面接觸，但摩擦力卻比滑軌小，」他解釋道。 「該系統還能有效處理重負載能力，因為滾輪的彈性變形較小，並且具有高度的阻尼能力，從而延長了工具壽命。它還具有 X 型設計，可有效地將負載分配到四個方向 - 徑向（順時針和逆時針）、反向徑向和橫向 - 並減少主軸驅動器運動時的反向誤差。

斯塔爾先生說，在硬車削過程中考慮工件夾持和切削刀具的剛性也同樣重要。為了解決前者，車間使用夾頭代替鉗口，以便與棒料提供更多的表面積接觸。 「此外，由於使用夾頭時無需抬起夾頭，因此更容易實現平行夾緊，」斯塔爾先生說。 “所有配合面也必須清潔，包括工件、夾頭和主軸鼻端。”

True Die 使用 哈丁格Nexus 工具機（以及車間內的許多其他車削中心）上配備 FlexC 快速更換夾頭系統，可提供 0.0004 英吋以內的總指示跳動 (TIR)。與傳統的卡盤相比，FlexC 也加快了設定和轉換時間。該系統具有主軸安裝組件、夾頭和帶扳機釋放裝置的手動扳手，用於在機器卡盤處於未夾緊位置時手動安裝或更換夾頭。

夾頭由硬化鋼段組成，這些鋼段透過硫化過程連接在一起。由於沒有夾頭柄，夾頭段與庫存保持平行。據說平行夾緊可以最大限度地減少庫存“回推”，並且需要較小的拉桿力來實現與傳統夾頭相同的夾持能力。該系統可適應直徑達 3.25 英寸的棒料，典型的 FlexC 夾頭的夾持範圍比其標稱尺寸小或大 ±0.020 英寸，以適應棒料尺寸的變化，而無需更換不同尺寸的夾頭。對於直徑大於 3.25 英吋的工件，該車間使用標準三爪和六爪卡盤。

McCleary 先生解釋說，為了確保切削刀具的剛性，首先要將刀具定位在適當的刀具中心高度。他說：「即使偏離中心 0.002 英吋也會引起顫動和振動。」「此外，工件直徑越小，刀具中心高度就越重要。」這是因為，在刀具與工件中心距離相同的情況下，工件直徑越小，誤差比例就越大。

也應盡量減少刀具從刀架伸出和懸伸。通常，決定因素是使用尾座進行外徑車削時的刀具間隙和鏜孔內徑時的孔深。 「如果懸吊導致振動，第一步就是修改速度和進給，」McCleary 先生解釋道。 “下一步將考慮採用不同的切削刀具刀片鼻尖半徑或刃口準備。”

在幾乎所有情況下，True Die 都使用立方氮化硼 (CBN) 切削刀具進行硬車削，主要來自 住友。車間發現，對於非常堅硬的材料來說，CBN 的使用壽命比陶瓷更長，重複性更好，並且可以使用冷卻液運行。缺點是 CBN 刀具的成本高於陶瓷刀具。通常，它使用 Sumiboron BNC200 材質進行連續切削，使用 BNC300 材質進行斷斷續續切削（大約 25% 的圓形刀具採用斷斷續續切削）。據稱，這些刀片在抗斷裂和耐磨性之間實現了良好的平衡，並具有氮化鋁鈦 (TiAlN) 塗層。

True Die 採用菱形刀片，刀片角度範圍為 25 至 80 度（通常具有負幾何形狀），刀尖半徑範圍為 0.004 至 0.031 英吋。 55 度刀片通常用於外徑車削，粗加工時刀尖半徑為 0.030 英寸，精加工時刀尖半徑為 0.015 英寸。對於重度斷續切割，則使用強度較高的 80 度鑽石刀片。對於鏜孔操作，車間通常使用具有正幾何形狀的 80 度刀片。

McCleary 先生說，在選擇負角或正角刀片時需要權衡利弊。 「我們發現，具有負幾何形狀的刀片比正幾何形狀的刀片更堅固，並且可以翻轉以提供四個可用的切割刃，」他解釋道。然而，這些刀片會產生更大的切削壓力並提供更小的間隙。正幾何形狀刀片切割更自由並且具有更多間隙，但切割刃較弱。

就切削數據而言，True Die 並沒有針對每種硬車削所應用的固定值，因為它會根據材料類型、硬度、工件 L:D、切削條件等而變化。對於非常硬的材料進行嚴重斷斷續續切削，車間的切削速度可能低至 150 sfm，而對於硬度適中的較軟材料進行切削速度則可能高達 550 sfm。

斯塔爾先生說，該車間用於精加工操作的典型切削深度 (DOC) 為 0.003 至 0.004 英寸，儘管切削刀具代表已建議 DOC 至少應為刀具鼻尖半徑的量。然而，True Die 發現，在某些情況下，例如當工件 L:D 高於 20:1 時，更深的切割壓力會導致工件偏轉過多，並經常阻止其保持公差。這種壓力甚至會給零件帶來應力，導致其彎曲。

透過在熱處理後留下 0.010 到 0.012 英吋的待去除庫存，可以在相同的 0.003 或 0.004 英吋 DOC 或大約相同的 DOC 執行三次硬車削。這樣，每次通過的工具壓力都是一樣的。

「如果先前的零件已達到規格要求，操作員應該能夠將刀具後退剛切除的總庫存量，這樣刀具才剛剛能掠過零件，」斯塔爾先生解釋道。 “然後，需要進行第一次加工以獲得良好的表面來測量工件，進行第二次加工並進行測量以確保操作重複，然後進行最後一次加工以使工件達到最終尺寸。”

使用這種方法可以使車間推動工具，直到其停止重複。磨損是正常且預料之中的，只要刀片的磨損量可重複，就可以進行控制。然而，如果當前邊沒有重複，則必須更改插入或將其索引到新的邊。

除了斷斷續續切割外，車間幾乎在所有情況下都使用冷卻液。它使用冷卻劑不是為了沖洗切屑或提供潤滑，而是為了保持零件冷卻。 McCleary 先生說：「我們有時會將冷卻液流引導離惰性尖端，在某些情況下甚至引導到零件的另一側。」「高硬度粉末金屬材料在硬車削過程中會產生大量熱量，以至於熱量導致的熱膨脹可能超過我們允許的公差。此外，如果不使用冷卻液，操作員必須在硬車削刃後切割，然後才能測量。

True Die 的兩台 Quickturn Nexus 機床中的一台專門用於硬車削工作，而另一台有時用於需要傳統車削能力時。事實上，史塔爾先生認為，如果可能的話，專門將車削中心用於硬車削製程是很重要的。 「如果您有工作要做，請用硬車削精加工操作來填滿機器的時間表，那麼為什麼還要用粗加工來損壞那台機器呢？」他問道。 「從長遠來看，最好讓一台機器專門用於硬車削，因為我相信這樣可以延長機器有效執行這些精確操作的時間。此外，它還能讓你在機器中設置所有適當的車削、端面和鏜孔工具，從而加快設置速度。話雖如此，讓一台機器專門用於硬車削並不總是可行的，尤其是在小批量混合的車間。