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螺旋铣削提高钻孔生产率
作者:James Benes
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螺旋铣削,包括三轴同步喂料:Z轴运行时同步插入X、Y轴,扩大钻孔尺寸。这种开孔方法要求机床具备插入能力,据说它的性能均超出扁钻、麻花钻、穿孔、和火焰切割等技术。螺旋铣削的支持者称它能制造出足够光滑的且无需精镗的表面。

“如果采用螺旋铣削,在任何情况下刀具和加工件之间都只有一个很小的接触面积,所需的切削力要比扁钻小,”Ingersoll刀具公司产品经理Konrad Forman说,“而且它还削除了钻槽、材料碎片、孔壁之间的摩擦。”

“轨道铣削主要由两个步骤组成:插入然后绕轨道运转。而螺旋铣削则是持续的。铣床的中心线做螺旋动作,这让切割更加快速,铣削表面更加光洁。孔的尺寸是由程序,而不是刀具的尺寸决定的。这降低了钻头仓储要求,因为无需再为每个孔尺寸配备一个钻头。”

刀具特点

很多工厂倾向于采用Ingersoll Hi-Pos+可转位铣刀或是Form-Master+按钮面铣刀进行螺旋铣削。前者适合于浅孔,后者则更适合深孔。即使是导梢孔,用Hi-Pos+铣刀也能铣削出足够好的无需精镗的表面。

鉴于铣刀螺旋切削刃的几何形状,两种铣刀都适合用于螺旋铣削。铣刀走的是一个螺旋型的路径,能切削出笔直的侧壁和一个90度的底部。Forman说:“相对来说,传统的方形刀具,即使走同样的路径,也不能在一个盲孔内制造出一个方角,而且还可能会在侧壁上留下圈痕。”

铣刀的螺旋刀刃以一种更加温柔的方式切入加工件内,就像剪刀剪纸一样。经这种方法铣削出来的表面效果和硬质合金端铣刀的铣削效果一样。

“在任何螺旋铣削过程中,要特别注意一个问题:在硬质合金上开垂直孔的时候,要准备一个独立电源,随时准备清除开孔产生的切屑,”Forman建议:“因为铣刀的几何形状本身没有给切削碎片提供任何排除通道。如果是水平打孔,重力作用能将碎屑排出,但对于垂直打孔,你需要用压缩空气来将碎屑吹出。”

大量模具和压模工厂的实践经验证明:螺旋铣削无需额外设置或机床到机床间的转换(对于大型加工件来说,在机床间的来回挪动代价巨大)。“在用传统打孔法的时候,很多模具和压模制造商往往会因为功率问题,不得不将沉重的加工件从重型钻床挪到坐标镗床。如果采用螺旋铣削法就不会存在这一问题。螺旋铣削解决了摩擦力问题,而且能用低功率的机床开出更大的孔。如果需要精镗的话,这个工作在同一个加工中心上就能完成。”

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Logan Machine Works公司采用螺旋铣削法,配合Ingersoll公司的Form-Master+按钮面铣刀,
在坚硬的坯料上开出大的通孔。与之前所用方法所耗时间的比是1:16。

实地报告

下文的几个实例说明了一些工厂是如何从螺旋铣削技术中获益的。

Logan Machine Works公司(阿拉巴马州菲尼克斯)每年要生产60个耳轴块,每个耳轴块上都要打上若干个不同尺寸的孔。以前,Logan公司用一台导向孔钻机打大型孔,然后再火焰切割,最后精镗得到成品。现在,Logan公司只需花30分钟就能在大型机械部件上开出直径4英寸的孔,以前,完成同样的工作需要花8个小时,有的时候还需要火焰切割。另外,Logan公司在同一台机床上对孔进行铣削和精镗,无需两次设置,也无需将加工件在机床间挪来挪去。

Logan公司采用Form Master+铣刀,以800sfpm(表面英尺/分钟)和85ipm(英寸/分钟)的进给速率来铣削加工件。对于小孔和薄坯料,Logan公司以前采用的方法是先导向钻孔,再激光切割,然后是精镗。现在,Logan公司用Ingersoll Quad Drill+铣刀,以650sfpm和8ipm的进给速率进行螺旋铣削,将所耗时间从1分钟缩短到10秒,且无需任何精镗。除了加快了生产速度外,Quad Drill+铣刀还延长了刀刃的使用寿命。

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在螺旋铣削过程中,刀具在加工件绕轨道运转的时候切入加工件,
其开孔速度比钻孔更快,而且能同时减少摩擦力。

由于采用了螺旋铣削,Deering Machine公司在每个孔(从1英寸到1.5英寸直径孔)上节省了15分钟时间。“螺旋铣削要求的功率比渐进式麻花钻要小,”Deering公司总裁Steve Deering说。Deering公司以前采用的是麻花钻法。那时候,Ingersoll公司的John Spray还在极力推销螺旋铣削这种方法,他还在现场演示了一次螺旋铣削的钻孔过程。

“我看了那个演示,但当时我不敢相信我的眼睛,”Deering说 :“有谁能相信,将一把端铣刀切入一块硬质合金坯料,就能像用开瓶器拔开瓶塞一样打出一个孔来。”

如今,螺旋铣削已经成为大型孔标准开孔方法。Deering采用0.625英寸的Hi-Pos+铣刀来打1.125英寸的孔,用0.75英寸铣刀来打更大号的孔,进给速率都是61ipm。

德克萨斯州的一家大型锻造厂采用螺旋铣削来加工所有的导梢孔,将这个原本8小时的工作缩短到1.5小时。以前,该公司采用扁平钻,开出来的孔需要精镗。自从采用了螺旋铣削法后,从此便省去了精镗这个步骤,光这一项每年就能节省成本35000美元。

在一整天的生产中,底模的热膨胀会导致模座发生偏差,为了避免这种情况发生,这家公司在模座间开了一个约0.005-0.010英寸宽的槽。“螺旋铣削帮我们节省了时间,改进模座的设计,”经理说 :“这些是扁钻无法做到的。”

田纳西州纳什维尔的Vaughn Manufacturing Co.公司主要为家电产品生产冲压模具,据该公司预计,自从采用了螺旋铣削后,公司在每块模座上节省了100美元。以前Vaughn公司采用的是扁钻法,该公司厂长Thomas Austin说 :“孔越大,节约的成本就越大。首先,我们不用像麻花钻一样开孔;其次,机床功率不成问题,而这一个问题在钻大型孔的时候经常发生。”

“有了螺旋铣削,刀具能逐步地将很多细小的切屑接二连三地而不是一次性清除出去,”Ingersoll公司的Konrad Forman说:“这种新方法减少了大型钻孔时的摩擦力。相比之下,如果让现代的低功率CNC加工中心去扁钻一个大孔,过不了一会它们就会出故障或是死机。”

通常来说,孔尺寸与刀具直径的比是2:1。例如,要打一个2.5英寸的孔,应选择1.5英寸的Hi-Pos+刀具。Forman称 :“究竟选择用什么刀具其实要看模具制造商自己的喜好,但总的来说2:1的比例能给切屑的清理留出更多空间。”(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (5/6/2010)
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