高效剝銑加工與刀具
2014-4-7 來源：數(shù)控機床市場網 作者：-
如今，機床和刀具技術得到了很大發(fā)展。隨著控制技術的日漸成熟，現(xiàn)代機床大都具有高功率、高剛度、高主軸轉速和大進給量等特點。為了充分發(fā)揮現(xiàn)代機床的技術優(yōu)勢，開發(fā)出了各種可通過一次安裝完成多種加工（包括方肩銑削、等高線銑削、開槽、插銑、圓周和螺旋線插補銑削等）的小型刀具。這種刀具的一個實例就是山高刀具公司開發(fā)的直徑可小至9.5mm的機夾刀片式立銑刀。這種刀具與現(xiàn)代機床的加工性能相結合，使用戶能夠采用剝銑加工技術，實現(xiàn)對難加工材料的高效銑槽加工。
剝銑并不是一種新的加工方法，但現(xiàn)代版本的高效剝銑加工有了全新的概念。十年前，由于刀具和機床的限制，剝銑加工只能用于精銑或粗銑之一種，如需完成兩種加工，則必須使用粗銑刀和精銑刀兩種刀具，加工效率也很低。隨著加工技術的不斷進步，如今只需用一把刀具即可同時完成粗銑和精銑兩道工序。
剝銑加工的特點是在切削中采用大的軸向切深（可至刀具的最大切深）與小的徑向切深（刀具直徑的5％－10％）。這種組合搭配方式可使加工中的切削力（尤其是徑向切削力）大幅度減小；同時，進給率和切削速度可以顯著提高。這種加工方式的優(yōu)點還包括更好的切削穩(wěn)定性、更高的加工精度和更大的金屬切除率。此外，剝銑加工可以減小刀具與工件之間的徑向接合面積并減小切削力，從而獲得良好的加工表面質量，因此有可能省去二次精加工。
較小的切削力還可以延長刀具壽命，提高刀具失效的可預測性。由于刀具與工件之間的徑向接觸區(qū)減小，刀具在切削中升溫時間縮短、冷卻時間延長，因此也有助于延長刀具壽命。當考慮利用剝銑加工刀具繼續(xù)進行其他各種附加切削加工時，剝銑加工刀具壽命的延長就具有特別重要的意義。
擺線剝銑法
擺線剝銑法是剝銑加工的一種典型應用方式。它是在X－Y平面內，采用程序設計好的一系列相互重疊的圓形刀具軌跡，在機床無需停機的情況下，以全切深對工件槽形進行連續(xù)高效側銑加工。擺線剝銑法最初是為解決淬硬鋼和難加工材料高效銑削的技術難題而開發(fā)的。例如，在加工寬24mm、深20mm的槽時，傳統(tǒng)加工方式可能需要走刀3－4次，而擺線剝銑通過一次連續(xù)走刀即可完成，可大大縮短加工時間。
這種加工方法對刀具的剛性、幾何形狀和使用壽命都提出了較高要求。雖然在切削中刀具與工件的徑向接觸相對較小，但刀具在軸向上仍然是全接觸，仍需承受變形和振動（在切削難加工材料和刀具懸伸量較大時尤其如此）。這就要求刀具具有高強度、高剛性的刀體，并要求切削條件保持穩(wěn)定。另一個要求是刀具必須采用自由切削的幾何形狀。目前新開發(fā)的許多小直徑機夾刀片式立銑刀都能滿足這些要求（如山高刀具公司的Helical Nano Turbo旋風銑刀）。采用擺線剝銑加工，能用一把刀具加工出槽寬范圍從比刀具直徑稍大的槽寬直到比刀具直徑大幾倍的槽寬。這種刀具可以實現(xiàn)高金屬切除率與經濟性、加工柔性的完美結合，并且由于使用可轉位刀片，因此無需對刀具進行重磨。
目前，高效剝銑加工技術已被應用于模具制造等行業(yè)。以前采用傳統(tǒng)加工技術時，刀具需要進行一系列前后往復運動，且切削速度低、走刀次數(shù)多，從模具型腔和凹槽中切除材料需要化費大量時間。現(xiàn)在采用擺線剝銑法，操作者可以沿著零件的加工輪廓，在高切削用量條件下一次完成加工，可顯著減少走刀次數(shù)，縮短加工時間。過去采用速度較慢的工藝或較昂貴的整體硬質合金立銑刀才能完成的加工，現(xiàn)在用較少的時間和具有更佳加工效果的機夾可轉位刀具即可完成。生產車間應該對直線剝銑法和擺線剝銑法進行分析比較，以確定采用哪種加工方法可以獲得更高的生產效率。
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