独特的高精度径向侧铣

作者：山特维克可乐满

欢迎访问e展厅 展厅 3 铣刀展厅 钨钢铣刀, 立铣刀, 整体铣刀, 盘铣刀, 螺纹铣刀, ... 现代数控机床的铣削加工可确保更高的零件表面质量，同时减少加工工序，从而可实现更高效的加工。尽管有的机床会受功率和扭矩的限制，但在应用较高的主轴转速后，绝大部分工序的走刀路径规划仍然可以实现。得益于新刀具的开发和薄切屑理论的充分运用，所谓“精加工”的应用范围不断扩展。 不断增长的需求 经过多年的发展，平面精铣已获得了广泛的应用，同时Wiper（修光刃）刀片在零件表面加工的使用已经达到很高的标准。随着零件结构越来越复杂，各种设计特征不断增加，如何对它们进行高效精加工的需求也日益增长。 这些特征中的高精度和高表面质量台阶、边缘、孔、凸台和成形面等的应用日益增加。当然，在大批量生产中，这些特征的切削加工通常可由性能优异的专用刀具来完成； 但是，对于小批量加工，通常只能使用通用的标准刀具，日益增加的竞争压力要求提高切削性能，因而选择正确的刀具类型、加工方法和切削参数就显得尤其重要。 对于以上这些应用场合，使用圆柱铣刀进行径向侧铣是最具优势的解决方案。但是，迄今为止，无论从加工方法还是刀具选择来说，可转位刀具的加工精度和表面质量还是无法与精磨的整体硬质合金立铣刀相比。 因此，在公差和表面Ra值要求很严时，如要使用可转位刀具，则必须有后续的精加工工序。 直角面铣是切削高度不大的台阶面的最佳方案。但是，由于刀具设计上的原因，在加工其它零件结构特征时，直角面铣不能满足高精度和高表面质量的加工要求。 新的独特精加工能力 铣削刀具的不断发展，使高质量径向侧铣一系列零件特征成为可能。 CoroMill 790可转位直角铣刀已是非常成熟的高性能刀具，它原来是为有色金属的高速加工（例如飞机和模具零件的型腔）而开发的。这种刀具具有较长的切削刃，它主要是为铝合金零件的直角侧面的重复走刀和插补铣而特别开发的。该刀具能完成许多类型的铣削工序，效率极高，加工精度优异而且非常安全可靠。经过进一步的发展，如今的CM790刀具已能加工钢、不锈钢、铸铁和超级合金。 要想成功地使用可转位铣刀进行高性能径向精铣，该铣刀必须具备以下条件：①可转位刀片的安装定位要非常精确和安全可靠；②刚度很好的刀体，能保持高精度；③长而精确的径向切削刃；④轻快的切削；⑤在小的切屑厚度下也能很好工作的的锋利切削刃；⑥插补铣削的能力；⑦排屑顺畅。⑧高标准的直角精铣 这是 CoroMill 790铣刀的独特能力。使用标准的可转位铣刀就能获得非常高的加工精度。这种新型刀片有两个规格，其主切削刃尺寸分别可提供18和12mm的最大轴向切削深度。生成铣削表面的径向切削刃采用了Wiper （修光刃）铣刀片设计技术， 这与新一代直角铣刀CoroMill 490类似。由多段曲线构成的切削刃提供了良好的表面质量，并且能够对在加工期间刀具的径向让刀提供补偿，消除了哪怕最小的接刀误差。因此，这也使CoroMill 790在某些场合成为精镗的理想替代选择。 一般来说，可转位刀片在刀体上的定位和夹持对加工性能和结果来说至关重要。 CoroMill 790刀片与刀体由一个齿形接口连接，定位非常准确，并防止了刀片出现任何的细微移动。刀片与刀片座的侧壁是不接触的，来自各个方向的切削力和高转速下受到的离心力都由该接口承受。开放式定位使切屑能流畅地排出。齿形接口的精度确保了切削刃在刀具中处于正确的位置，并使由刀片误差引起的刀具的径向跳动最小。 轻切削作用 CoroMill 790 的轻快的切削作用是它的另一个成功因素。与最初的为有色金属切削的设计相似，新的用于ISO P、M、K和 N类材料的刀片也有一个正前角槽形，这使它切削功率消耗低，金属去除率高。 加工黑色金属的 790刀片足够锋利，能在径向切削深度（铣削宽度）很小（此时的切屑厚度很小）时正常切削，这样产生的径向力很小，当然刀具的偏斜也就最小，这是高精度切削（特别是锥度和良好的表面质量）所必需的。 通过新型PVD涂层牌号GC1030的使用，可实现正前角、锋利切削刃和强度、耐用性的完美结合。这种刀片牌号特别适合立铣加工，它具有小直径刀具或不稳定工况下所需的刀片耐磨性和刃口强度。该牌号的通用性使其非常适合用于CoroMill 790来切削更难加工的黑色金属材料。 精加工能力 CoroMill 790锋利的切削刃能够成功去除低至0.01 mm的加工余量。这在精加工孔时非常有用，而此时，传统的镗刀会由于切削刃吃刀不足而不能工作。CoroMill 790刀具可获得很高的圆度，典型应用可保证圆度公差带在6微米范围之内。 应该指出，此时孔的圆度很大程度是由机床性能决定的。 采用CoroMill 790进行铣削时的径向切削深度通常小于1mm。对于精加工而言，适用的深度范围介于0.25至0.5mm之间。 一般情况下，加工精度稳定达到IT8是毫无问题；若整个工艺系统状况良好，则加工精度可达IT7；若整个工艺系统状况达到最佳并对加工参数进一步优化，加工精度也可达IT6。如果系统刚性足够，使用CoroMill 790刀具进行铣削时的表面粗糙度可保持在Ra 0.25微米之内。 生产效率如何？ 早些时候，CoroMill 790直角铣刀先进的的基本概念使其成为实现铝合金高精度和高效加工的不二选择。现在，新的可转位刀片槽形和涂层牌号的不断发展使其可以对付其它的工件材料。当只需要粗加工和半精加工时， CoroMill 490和 CoroMill 390的组合能够完成很多应用场合的加工。特别是在有多种加工应用的混合生产中，通用铣刀的使用可以充分发挥现代数控机床在能够加工台阶面、侧面、各种轮廓、凸台和孔等各种不同特征的优势。使用螺旋插补铣或圆弧插补铣减少了对不同直径镗刀的需求。 外圆凸台的精加工切削被称为“外圆镗削”，通常需要使用昂贵的非标解决方案，除非使用整体硬质合金铣刀。但是，整体硬质合金立铣刀因其直接磨削而成的长切削刃不仅需要特别稳定和准确的装夹，也不具备Wiper刀片多段曲线切削刃的灵活性。因此，整体硬质合金刀具更适用可转位刀具不能覆盖的较小的圆。 工作台进给 台面进给量的单位是米/每分，是铣削工序的生产效率的指标。它是刀具的齿数、主轴转速和每齿进给量的乘积。提高这个等式中的任何项的值，都可以提高生产效率。 因此，可从两个方面提高CoroMill 790的生产效率--主轴转速和每齿进给量（刀具上能应用的齿数在很大程度上受到机床的功率和稳定性的限制）。 CoroMill 790原是设计来在高速条件下快速铣削铝合金。 作为径向切削刀具，它可充分利用切宽因子的效应。切宽因子是径向切削深度（铣削宽度）和刀具直径之间的关系。 对于精加工刀具，在每齿进给方面，这个因子起到关键的作用：切宽因子越小，修正后的每齿进给量就的越大。 切屑可以很薄 径向侧铣中的关键值是最大切屑厚度，它决定了切削刃上的负荷。在刀具切入工件的量小于铣刀半径时，就会发生如下效应：最大切屑厚度沿着刀具径向切削深度的弧度逐渐减小，而很明显，最大切屑厚度与刀具的每齿最大进给量有关。这就提供了提高每齿进给量，从而充分利用切削刃的能力的机会--如果不这样做，切削刃工作时就不能充分发挥其设计潜力。实际上，每齿进给量可以根据刀具切宽因子以及所需的表面光洁度来进行调整。 在径向侧铣中，切宽因子通常相当小，这实际上提供了调整每齿进给的可能性，调整后将会可观地提高每齿进给量，并由此提高生产效率--参见以下实例。 高潜力 假设切宽因子（ae/Dc）为5%（例如50mm直径的刀具使用2.5 mm的径向切削深度），此处刀具适用的最大切屑厚度值是0.2 mm（hex）。推荐用于此刀具的最大切屑厚度的修正值将为2.3。 其结果是，每齿进给量不是设置为最大切屑厚度值0.2 mm，而是最大切屑厚度值应乘以修正值2.3（0.2 x 2.3），从而每齿进给量应增大到0.46 mm。 这就是说，如果不考虑这个关系，就会损失相当大的每齿进给量潜力，相应带来台面进给和切削时间的损失。 但是，在精铣时中可能不能充分地利用这个潜力，因为较高的每齿进给量可能会留下不符合表面质量要求的进给印记。 那么换一种方法，可以用更高的切削速度（相应地缩短了切削时间）来提高生产效率。另外， PVD涂层刀片的锋利切削刃能够切下较薄的切屑从而可获得更好的表面质量。为了在径向精加工铣削中获得优异的表面质量，推荐的每齿进给量的范围为0.1～0.2mm。 可以这样说，薄切屑是高效径向侧铣的成功因素之一--所采用的高进给率是安全的。 不过很明显，只有在使用正确的刀片槽形和牌号、保证绝对安全和精确的刀片定位以及必要的铣刀精度和稳定性后，才能做到这点并达到零件精度和表面质量的要求。(end)

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