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加工中心銑削刀具應(yīng)用小常識(shí)
為了保證銑削工序的效率,需要考慮的因素很多,例如使用正確的銑削刀具、采用正確的直徑和適當(dāng)?shù)凝X數(shù),以及采用正確的速度、進(jìn)給率、軸向切深和徑向切寬。但是,為了保證刀具應(yīng)用的有效性,還有很多更加重要卻往往被忽視的因素。
五大銑削因素:主偏角、齒距、銑刀位置、銑刀吃刀量和圓弧切入技巧。
主偏角
不同主偏角對(duì)于銑削效果的影響非常顯著,如果采用90°銑刀作為面銑刀,往往只是因?yàn)樗褂梅奖悖瞧渖a(chǎn)效率或成本效率不如45°銑刀。采用90°銑刀面銑零件,而不采用45°銑刀,其生產(chǎn)效率降低30%,而生產(chǎn)效率又直接影響到盈利能力。
主要是,主偏角影響到金屬去除率和刀具壽命。另外,因?yàn)橹髌菧p小,切屑厚度變薄,正因如此,存在增加進(jìn)給率進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臋C(jī)會(huì)。現(xiàn)在,越來越多的加工車間使用小切深、高進(jìn)給率來提高生產(chǎn)效率,通常使用主偏角很小的銑刀(例如10°),或使用能達(dá)到切屑變薄效果的圓刀片概念。與45°面銑刀相比,10°面銑刀因?yàn)榍行甲儽〉綆缀踔挥?0°銑刀的六分之一,所以進(jìn)給量增加。如果這種策略導(dǎo)致切深不夠大,可采用高進(jìn)給率補(bǔ)償效率的損失。
主偏角為10°的大進(jìn)給量銑刀,由于形成的切屑很薄,所以可采用非常高的工作臺(tái)進(jìn)給量。此外,軸向切削力較大,可以保證主軸的穩(wěn)定性,限制振動(dòng),使得這些銑刀更適合長刀具懸伸和/或不穩(wěn)定夾裝應(yīng)用。
對(duì)于45°銑刀,這些通常是面銑的首選,因?yàn)樗鼈冚^好的平衡徑向切削力和軸向切削力,吃刀非常平穩(wěn)。這些銑刀的振動(dòng)低,適合短屑材料(例如灰口鑄鐵),這類材料在走刀結(jié)束時(shí)因?yàn)楣ぜ嗔吭絹碓缴?,如果徑向力過大,容易發(fā)生崩邊。
如果采用90°銑刀作為面銑刀,往往只是因?yàn)樗褂梅奖?,但是其生產(chǎn)效率或成本效率不如45°銑刀。主偏角為10°的大進(jìn)給量銑刀,由于形成的切屑很薄,所以還可采用非常高的工作臺(tái)進(jìn)給量。
90°銑刀的主要應(yīng)用是方肩銑削。在這種應(yīng)用中,徑向力主要產(chǎn)生在進(jìn)給方向,最適合銑削容易出現(xiàn)振動(dòng)的零件。另外,表面沒有承受較大的軸向壓力,這對(duì)銑削強(qiáng)度不大的結(jié)構(gòu)件或薄壁件很有好處。必須注意,90°銑刀不能形成薄切屑,大切寬時(shí)編程的每齒進(jìn)給率等于實(shí)際的最大切屑厚度。
那么,圓刀片如何?圓刀片最適合高效重型粗加工和通用銑削。
圓刀片特別適合加工鈦合金和HRSA材料,但追求達(dá)到優(yōu)質(zhì)的表面精度時(shí),效果不是最佳。這是因?yàn)橹髌窃?~90°范圍內(nèi)變化,導(dǎo)致切削力隨圓弧切削刃而發(fā)生變化,從而使壓力也發(fā)生變化。圓刀片性能獨(dú)特,其形成的切屑厚度隨切深的變化而變化——切深越小,切屑越薄。所以,如果切深較小,必須提高進(jìn)給率,才能保證合適的切屑厚度,提高生產(chǎn)效率。
齒距
通過增加切削刃口的數(shù)量,可增加工作臺(tái)進(jìn)給量,同時(shí)保持切削速度和每齒進(jìn)給量不變(切削刃處不會(huì)發(fā)出較大的熱量)。但是,齒距越密,排屑空間越小。另外,增加銑刀中刀片的數(shù)量,其缺點(diǎn)是如果夾裝的剛度不夠,對(duì)振動(dòng)有負(fù)面影響。采用不等齒距銑刀可優(yōu)化應(yīng)用,選擇正確的齒距也很重要,因?yàn)樗鼤?huì)影響生產(chǎn)效率、穩(wěn)定性和功率消耗。
通常來說,有疏齒、密齒和超密齒三種齒距。疏齒銑刀的刀片數(shù)量較少。由于它們傳遞的切削力小,它們是不穩(wěn)定工序的首選。滿槽銑工序和長切屑ISO N材料最適合選用疏齒銑刀。
密齒銑刀的刀片數(shù)量中等,等距設(shè)計(jì)或者不等距設(shè)計(jì)均可。它們是穩(wěn)定工況通用粗加工的首選。帶來的好處還包括可以高效率加工所有材料,而且不用擔(dān)心容屑空間問題。
一般來說,不等距銑刀(疏齒或密齒)最適合打破諧振,因此穩(wěn)定性好。
超密齒銑刀的刀片數(shù)量多,刀片均勻分布。超密齒銑刀最適合徑向切寬小的應(yīng)用、ISO K材料成屑短的較高進(jìn)給率(粗加工和精加工)、ISO S材料的粗加工 因?yàn)椴捎脠A刀片,切屑負(fù)荷均勻分布。
銑刀位置
銑刀切入工件的方式很重要。此時(shí),首先需要考慮的是,切屑是如何形成的,因?yàn)檫@嚴(yán)重影響到刀具使用壽命。黃金法則是切屑由厚變薄(銑刀切出工件時(shí),切屑厚度最?。?。這可省時(shí)省錢,保證加工過程的穩(wěn)定性。相較而言,銑刀切出工件時(shí)的厚切屑可導(dǎo)致刃口失效,刀具使用壽命縮短。重要的是,正是銑刀位置決定了成屑狀況。
例如,在滿槽銑時(shí),銑刀完全切入工件后,生成的切屑厚度是從薄到薄。雖然銑刀切出工件時(shí)的切屑很薄,但這種方法有很多問題,因?yàn)闊崃繜o法排出,只能進(jìn)入刀具或工件中——而不是切屑,因?yàn)榇颂幐緵]有切屑。銑刀刃口切入工件時(shí),切削刃只是磨擦材料,而不是剪切材料,這樣會(huì)產(chǎn)生熱量和振動(dòng)。
但是,通過優(yōu)化銑刀位置,例如切寬達(dá)到銑刀直徑的70%這種狀況可得到大大改善,其效果是切入時(shí)時(shí)可以獲得90%的最大切屑厚度、刀片上承受的應(yīng)力小、減少摩擦、可順銑、也可逆銑、形成由厚變薄的切屑,散熱效果好,產(chǎn)生的刀片應(yīng)力小。
通過優(yōu)化銑刀位置,這種狀況可得到大大改善,其中吃刀量達(dá)到銑刀直徑的70%。
注意銑刀的切入工件方向一定要正確。如果不正確,即使銑刀切寬達(dá)到70%直徑,反而可形成由薄變厚的切屑,也會(huì)出現(xiàn)切入工件時(shí)縮短刀具使用壽命,增加成本。