高效剥铣加工与刀具
2014-4-7 来源：数控机床市场网 作者：-
如今，机床和刀具技术得到了很大发展。随着控制技术的日渐成熟，现代机床大都具有高功率、高刚度、高主轴转速和大进给量等特点。为了充分发挥现代机床的技术优势，开发出了各种可通过一次安装完成多种加工（包括方肩铣削、等高线铣削、开槽、插铣、圆周和螺旋线插补铣削等）的小型刀具。这种刀具的一个实例就是山高刀具公司开发的直径可小至9.5mm的机夹刀片式立铣刀。这种刀具与现代机床的加工性能相结合，使用户能够采用剥铣加工技术，实现对难加工材料的高效铣槽加工。
剥铣并不是一种新的加工方法，但现代版本的高效剥铣加工有了全新的概念。十年前，由于刀具和机床的限制，剥铣加工只能用于精铣或粗铣之一种，如需完成两种加工，则必须使用粗铣刀和精铣刀两种刀具，加工效率也很低。随着加工技术的不断进步，如今只需用一把刀具即可同时完成粗铣和精铣两道工序。
剥铣加工的特点是在切削中采用大的轴向切深（可至刀具的最大切深）与小的径向切深（刀具直径的5％－10％）。这种组合搭配方式可使加工中的切削力（尤其是径向切削力）大幅度减小；同时，进给率和切削速度可以显着提高。这种加工方式的优点还包括更好的切削稳定性、更高的加工精度和更大的金属切除率。此外，剥铣加工可以减小刀具与工件之间的径向接合面积并减小切削力，从而获得良好的加工表面质量，因此有可能省去二次精加工。
较小的切削力还可以延长刀具寿命，提高刀具失效的可预测性。由于刀具与工件之间的径向接触区减小，刀具在切削中升温时间缩短、冷却时间延长，因此也有助于延长刀具寿命。当考虑利用剥铣加工刀具继续进行其他各种附加切削加工时，剥铣加工刀具寿命的延长就具有特别重要的意义。
摆线剥铣法
摆线剥铣法是剥铣加工的一种典型应用方式。它是在X－Y平面内，采用程序设计好的一系列相互重叠的圆形刀具轨迹，在机床无需停机的情况下，以全切深对工件槽形进行连续高效侧铣加工。摆线剥铣法最初是为解决淬硬钢和难加工材料高效铣削的技术难题而开发的。例如，在加工宽24mm、深20mm的槽时，传统加工方式可能需要走刀3－4次，而摆线剥铣通过一次连续走刀即可完成，可大大缩短加工时间。
这种加工方法对刀具的刚性、几何形状和使用寿命都提出了较高要求。虽然在切削中刀具与工件的径向接触相对较小，但刀具在轴向上仍然是全接触，仍需承受变形和振动（在切削难加工材料和刀具悬伸量较大时尤其如此）。这就要求刀具具有高强度、高刚性的刀体，并要求切削条件保持稳定。另一个要求是刀具必须采用自由切削的几何形状。目前新开发的许多小直径机夹刀片式立铣刀都能满足这些要求（如山高刀具公司的Helical Nano Turbo旋风铣刀）。采用摆线剥铣加工，能用一把刀具加工出槽宽范围从比刀具直径稍大的槽宽直到比刀具直径大几倍的槽宽。这种刀具可以实现高金属切除率与经济性、加工柔性的完美结合，并且由于使用可转位刀片，因此无需对刀具进行重磨。
目前，高效剥铣加工技术已被应用于模具制造等行业。以前采用传统加工技术时，刀具需要进行一系列前后往复运动，且切削速度低、走刀次数多，从模具型腔和凹槽中切除材料需要化费大量时间。现在采用摆线剥铣法，操作者可以沿着零件的加工轮廓，在高切削用量条件下一次完成加工，可显着减少走刀次数，缩短加工时间。过去采用速度较慢的工艺或较昂贵的整体硬质合金立铣刀才能完成的加工，现在用较少的时间和具有更佳加工效果的机夹可转位刀具即可完成。生产车间应该对直线剥铣法和摆线剥铣法进行分析比较，以确定采用哪种加工方法可以获得更高的生产效率。
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