困難加工模式下的銑刀選擇

韓寒11

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5 c' w6 \/ d, x圖1 大直徑銑刀(左)與小直徑銑刀(右)的接觸表面對比

　　高速刀具路徑
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! Z9 J# _# N& h6 E) ?: W! p( K　　現(xiàn)在的CAM系統(tǒng)可通過在高速擺線刀具路徑中精確控制吃刀弧長(注：擺線刀具路徑是在沿一根直線滾動的圓上一個固定點所形成的曲線路徑)，而獲得極高的切削精度,。即使當(dāng)銑刀切入轉(zhuǎn)角或其它復(fù)雜幾何形狀時,，其吃刀量也不會增大,。為了充分利用這種技術(shù)進步,，刀具制造商設(shè)計開發(fā)了先進的小直徑銑刀,。與直徑較大的銑刀相比,，小直徑銑刀價格更低,，而且通過采用高速刀具路徑，往往能在單位時間內(nèi)切除更多工件材料,。這是因為大直徑銑刀與工件的接觸表面更大,，因此需要降低進給速度，采用更為傳統(tǒng)的小進給率,。因此,，小直徑銑刀反而能獲得更高的金屬去除率。

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圖2 適合加工硬金屬材料的幾種銑刀類型

3 |0 f# ~# C! r7 x4 P1 H　　不過，刀具設(shè)計者仍然需要確保這些小直徑銑刀不僅適用于擺線切削,，還要與被切削的工件材料相匹配,。如今，許多高效刀具的幾何刃形都是針對特定的被加工材料和所采用的切削技術(shù)而專門設(shè)計的,。例如,，采用優(yōu)化的刀具路徑，可用一把6刃銑刀在硬度達HRC54的H13鋼上銑出全槽,。用一把直徑為12.7mm的銑刀即可切制出寬度為25.4mm的槽,。如果用直徑12.7mm的銑刀加工寬度為12.7mm的槽，刀具就會與工件產(chǎn)生過多表面接觸,，并導(dǎo)致刀具很快失效,。一項有用的經(jīng)驗法則是：使用直徑約為工件最窄部位尺寸1/2的銑刀。在本例中,，工件最窄部位是寬度為25.4mm的槽,，因此，所使用銑刀的最大直徑不應(yīng)超過12.7mm,。當(dāng)銑刀半徑小于工件最窄部位尺寸時,，刀具就有左右移動的空間，并能獲得最小的吃刀角度,。這意味著銑刀可以采用更多的切削刃和更高的進給率,。


圖3 適合加工狹小部位的環(huán)形銑刀

　　機床剛度也有助于確定可使用刀具的尺寸。例如,，在40錐度的機床上進行切削加工時,，銑刀直徑通常應(yīng)<12.7mm。直徑較大的銑刀會產(chǎn)生可能超過機床承受能力的較大切削力,，導(dǎo)致顫振、變形,、表面光潔度變差和刀具壽命縮短,。
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' K+ a0 N  z& q5 }' G8 l# Q　　此外，采用直徑為工件最窄部位尺寸1/2的銑刀時,，可以保持較小的吃刀角度,，且在刀具轉(zhuǎn)向時也不會增大。例如,，工件加工程序采用的走刀步距為10%,，則吃刀角度為37°。如果采用陳舊,、傳統(tǒng)的刀具路徑,，銑刀每次改變方向時，其吃刀角度都將增大到127°。而采用較新的高速刀具路徑時,，銑刀在轉(zhuǎn)角處發(fā)出的聲音與直線切削時并無二致,。如果一把銑刀在所有切削過程中所發(fā)出的聲音都相同，表明其未受到大的熱沖擊和機械沖擊,。如果銑刀在每次轉(zhuǎn)向或切入轉(zhuǎn)角時都發(fā)出尖嘯聲,，則表明可能需要減小銑刀直徑尺寸，以減小吃刀角度,。如果切削發(fā)出的聲音保持不變,，表明銑刀承受的切削壓力均勻一致，并未隨著工件幾何形狀的變化而上下波動,，這是因為其吃刀角度始終保持恒定,。
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( y+ H; [% n/ Y      銑削加工中，為了最大限度地提高重復(fù)精度和加工質(zhì)量,，必須正確合理地選擇刀具,，對于一些具有挑戰(zhàn)性的高難度加工，這一點尤其重要,。
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例如：
1）工件加工程序采用的走刀步距為10%,，則吃刀角度為37°。如果采用陳舊,、傳統(tǒng)的刀具路徑,，銑刀每次改變方向時,，其吃刀角度都將增大到127°。
; M0 i0 `/ ~) j2）而采用較新的高速刀具路徑時,，銑刀在轉(zhuǎn)角處發(fā)出的聲音與直線切削時并無二致,。

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