美國切削刀具制造商 Shape-Master Tool 公司在加工傳統切削刀具材料及復雜幾何形狀方面表現優異，但需要在此基礎上實現突破。由于切削刀具材料處于不斷發展中，并對加工提出了更高的要求，制造商因而必須進行升級，否則可能在競爭浪潮中敗下陣來。

40 年前，這家位于伊利諾斯州柯克蘭的公司開始經營磨削刀具業務，主要涉及天然鉆石材料。然而，現代切削刀具的材料包羅萬象，包括硬質合金到人造單晶鉆石（MCD）、多晶鉆石（PCD）、化學氣相沉積鉆石（CVD）、立方氮化硼(CBN)及陶瓷等。同樣，Shape-Master 公司生產的刀具種類已由可轉位PCD、PCBN刀片擴展到了各種類型的刀具及回轉刀具。

為應對先進切削刀具材料的特殊挑戰，Shape-Master 購進了兩臺北美最先進的激光刀具加工機器。

激光技術不但增強了 Shape-Master 的生產力，使其力克各種難以處理的材料，而且也讓公司能與大型刀具定制供應商相抗衡。憑借激光技術的生產靈活性，Shape-Master 在保障質量及供貨期的前提下，能以較高的成本效益處理從 50 件的個性化小批量加工，到每年數千件定期計劃的各種尺寸的刀具加工作業。

僅在幾個月的培訓和實踐學習之后，Shape-Master 就開始利用激光機擴展了產品范圍及業務范圍，包括回轉刀具。目前，這些激光刀具加工機加工的相當一部分產品為回轉類刀具，同時工廠也正計劃繼續拓寬其產品門類。

Shape-Master 的“EWAG LASER LINE ULTRA”激光機購自聯合磨削集團。機器采用最先進的超短脈沖激光技術，只需一次裝夾即可加工各種具有復雜幾何形狀的高品質切削刀具。

這些機器應用了 EWAG Laser Touch Machining激光加工專利技術，可處理所有最新商用精密磨削刀具材料，包括硬質合金、CBN、PCD、CVD 和 MCD 等。機器不會產生熱效應區，因此刀具的表面加工質量極其優異，且壽命更長。

Laser Touch Machining技術采用一種切向激光束加工工藝，通過在 10 皮秒的極短脈沖內使用激光束外沿塑造刀具表面，從而生成切削刀具的邊緣和幾何形狀。這些超短激光脈沖會直接蒸發材料，而不產生明顯的熱量。在重復掃描工藝中，激光掃描單元與機器的八個數控軸同步運動，從而產生刀具的幾何形狀。

盡管Shape-Master 的員工不到 30 名，但在激光加工機器和數控磨床的幫助下，每月能產出數千件刀具。公司主要生產立方氮化硼刀具，也有相當一部分是金剛石刀具。公司運用自動化技術，使生產保持在每日 1.5 班次標準以上。

Shape-Master 的兩臺 LASER LINE ULTRA 激光磨床均裝備了自動化技術。其中一臺集成了 6 軸 FANUC 機器人、二合一的 HSK 63 型刀架和托盤。所有裝備均可不間斷地進行回轉刀具的全自動生產。該機器還可使可轉位金剛石切削刀具的大批量生產實現自動化。

Shape-Master 的另一臺 LASER LINE ULTRA 激光磨床的料垛系統可調整托盤的高度，使承載能力翻倍。當加工較短或較低的工件時，8 個托盤向上運動，配合料垛系統，每個托盤可承載多達 300 件工件。EWAG LASER LINE ULTRA 激光磨床的靈活、自動化的特點，正是 Shape-Master 決定采用的主要因素。

只需一個簡單操作，激光束即可使切削刃口變得圓滑并提升強度，相當于數控磨削加上二次珩磨的效果。

“我們一直在使用 EWAG 的磨削機器”，Shape-Master Tool 公司的應用經理 Dan Chambers 如是說。“我們首先引入了 EWAG 的手動機器，隨后在 90 年代新添了 EWAMATIC LINE 數控磨床，并且沿用至今”。

“聯合磨削集團非常重視培訓并向其設備提供技術支持”，Chamber 說。“他們的客戶服務和支持非常全面和及時。他們隨時愿意協助處理任何問題并回答任何疑問。如果沒有他們的支持，我的加工廠恐怕無法取得現有成績。”

他補充說，EWAG 公司基于他們的數控磨床套件開發了相應的軟件，用戶通過軟件即可輕松進行 LASER LINE ULTRA 激光機的編程。然而，由于配有多軸及激光頭，LASER LINE ULTRA 更像加工中心，而非數控磨床。

在 Shape-Master 工廠，LASER LINE ULTRA激光掃描頭的進給率一般是每分鐘幾千毫米，當穿過一把刀具時，切削步距增量可小到 0.2 微米。根據幾何形狀的復雜程度和工件的大小，激光加工的循環周期從約 1 分鐘到 1 小時不等。切削刃口和邊緣附近的加工占用了大部分的加工時間。

“激光可加工和生成幾何形狀、拋光及刃口效果，而這些都很難或甚至不可能通過數控磨床實現”，Chambers 解釋說。“例如加工切削刃口時，傳統磨削將產生 5 到 10 微米范圍的尖銳邊緣。相比之下，激光加工產生的邊緣范圍僅為 1.5 到 5 微米。能夠達到這樣的刃口精度，對我們來說是一個顯著的優勢。”

只需一個簡單的操作，激光束即可使切削刃口變得圓滑以提高強度，而這相當于數控磨削加上二次珩磨的效果。除此外，LASER LINE ULTRA 還可加工倒角以及其他 3D 邊緣幾何形狀。

客戶可使用 Shape-Master 刀具來加工各種材料的部件，這些材料包括被廣泛應用于汽車、航空航天、能源及其他產業領域的鑄鐵、鑄鋼、貧化鈾、鋁合金及工業用復合材料等。

據Chambers 稱，Shape-Master 還為空間探測組件以及美國防御系統使用的部件生產刀具產品。他還指出，公司的很多航空航天客戶都使用復合以及新奇的材料。Chambers 相信這類材料會不斷滲入汽車行業，因為同航空航天領域一樣，汽車行業同樣對輕量化和節能需求非常高。因此，工廠為航空航天領域客戶所生產的先進刀具也會很快運用于汽車領域。