使用可转位刀片技术的新型刀具向需要达到最高精度的高速钢制造工艺发起挑战。世界领先的汽车变速箱制造商德国采埃孚（ZF）集团走在这项挑战的最前线。
康士坦茨湖是中欧的第三大湖泊。清晨，随着湖面的薄雾逐渐散去，一架齐柏林飞艇在湛蓝的天空中遨翔。背景中横跨瑞士和奥地利的阿尔卑斯山峰顶闪烁着耀眼光芒，还有白色的渡轮正慢慢驶过广袤的湖面。
湖的北岸是腓特烈港，这里坐落着一座大学城和充满活力的技术中心，也是德国航空和汽车工业的发源地。自20世纪初以来，这里诞生了多家世界知名企业，如多尼尔、MTU和齐柏林（1937年，当“兴登堡号”齐柏林飞艇在美国着陆时爆炸起火后，齐柏林从此声名大噪）等。
在20世纪早期的开拓者中，Zahnradfabrik Friedrichshafen（即采埃孚公司ZF的全称）现今仍然是德国工程及创新天才的象征。公司为全球汽车行业供应各种零部件，从变速箱到动力转向装置，也深入涉足风电行业，而在该行业中，零部件的寿命至关重要。
“我们之所以能生存，是因为我们始终走在行业的最前沿，并且不论需要做多少努力，我们绝不在产品质量上妥协，”采埃孚负责刀具工程齿轮生产的Heinrich Geiger说。山特维克可乐满的同事们都称他为“齿轮教皇”。
几年前，采埃孚开始考虑为商用车技术以及变速箱制造中的高速钢齿轮切割刀具寻找替代品 。这些刀具由整体材料研磨而成，并且在很长一段时间里，它是变速箱达到精度要求的唯一手段，用高速钢刀具生产出的变速箱能够最大限度地实现无噪音流畅运行。但高速钢的缺点是需要较长的处理时间且涉及物流。刀具变钝后，要在采埃孚进行重磨，然后送去进行外表面涂层。于是采埃孚的技术人员开始寻找一些替代方法。直到两年前山特维克可乐满业务代表Kenneth Sundberg以及齿轮铣削解决方案全球业务拓展经理Mats Wennmo拜访采埃孚后，可转位刀片技术才成为关注的焦点。
山特维克可乐满已经为Voith Turbo公司开发了一套解决方案的样刀，该公司是德国风电和列车行业的齿轮制造商。新型可转位刀片技术使生产效率提升55%以上，并显著降低了成本。
山特维克可乐满的工程师们相信，与采埃孚这样一家专门从事大规模生产的公司合作会带来更多的得益。因此，他们启动了一个深化开发项目，该项目一直持续至今。
“一切从零开始，”山特维克可乐满研究部的Willy Astrom回忆道，他们在瑞典实验室以及位于腓特烈港的采埃孚工厂严酷的生产环境中进行了一系列试验并进行监测。当地销售员Bernd Schweikhardt为 Astrom提供了支持。
结果很快显示出与Voith Turbo的大型齿轮相比，采埃孚的变速箱是完全不同的挑战。在采埃孚，公差最多只有几微米。“有人说我们疯了，称我们是质量至上的狂热分子，”Geiger说。“但是，我们宁愿将标准设得高些。”他描述了如何一再要求山特维克可乐满返工以改进产品质量。
第一套样刀的刀片由螺钉直接固定在金属刀体上。除了精度不确定之外，每把刀具共需更换150个刀片，所耗费的时间令人无法接受。
经过联合研发，山特维克可乐满提出了一个全新的概念，从而研发出一套全新的刀具。新型CoroMill 176全齿形滚刀的刀片固定在一个楔形夹紧系统上，这意味着5到6秒即可完成刀片更换，而不必像以前在每片刀片上要花费1分钟之久。另一个优点是，每把刀具可以配备不同槽形或材质的刀片。
自2010年年底以来，采埃孚与山特维克可乐满紧密合作并联手开发了一种新型可转位刀片解决方案——全新CoroMill176全齿形滚刀。
对齿轮装置来说，极高的精度至关重要，而高速钢在这方面已是一项成熟的技术。但它的缺点是，需要使用大量工具库存才能生产出一种类型的齿轮。刀具磨损后，必须送去进行重磨及重涂层。这个过程通常需要约两周时间。而新型山特维克可乐满CoroMill176全齿形滚刀则只需使用两把刀具：一把在机床上，另一把让客户用来更换刀片。客户也可以使用不同齿形但模数相同的刀片，这意味着只需两把刀具即可生产出多种不同类型的齿轮。
CoroMill176全齿形滚刀的刀片固定于一个楔形夹紧系统上，这样只需5到6秒即可完成刀片更换。与粉末冶金钢铁技术相比，多种刀片材质能为优化生产提供更多机会。
山特维克可乐满齿轮铣削产品研发经理Willi Astrom说：“未来，使用优化可转位刀片材质必将大幅度提高生产效率，这会逐渐减少加工，材料消耗也会随之减少”。
这项技术也重视日益提升的环保要求和资源节约。更换齿数占刀具材料不足5%，而刀体可以使用更长时间，通常达到若干年。“所有大型制造商都意识到，几年后，获取战略性资源将可能成为一个大难题，”山特维克可乐满战略客户经理Hans Dürr解释道。他负责采埃孚的全球业务。
对Geiger来说，眼下所面对的挑战是提升利润，而最终也包括提升自动化程度，例如使用光学系统监测刀片正确安装于底座上以及在合适的扭矩下旋紧。
“质量没有问题，”他说。“即使采埃孚要求很高，也可以用可转位刀片技术来制造变速箱。生产效率也没有问题。但是我们需要延长刀具寿命并降低成本。如果我们能实现这一点，那么它将风靡整个世界。”
现在，我们正全力开发这项技术。在采埃孚集团，该项目已升级为全球研究项目。山特维克可乐满的Kenneth Sundbergh认为该研究将出现突破性进展。“采埃孚是全球要求最严格的客户之一，”他说，“如果我们能够和采埃孚合作，就能和任何一家公司合作。这样就没人想用过时的技术了。我相信，齿轮加工业即将面临一场重大的技术变革，并带来巨大的经济和环境优势。我们希望能够成为驱动这项变革的企业。”
但是，还有很多事情要做。Geiger说，“我们没有停止优化现有技术。这种标准仍然是每个人都必须拿来衡量的。这绝不是一个小挑战。”
