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铣削在高速切削领域的发展
2017-06-15

速切削并不是一件新事物,它已经在很多行业例如模具制造业存在几十年了,作为一种工艺,它过去被看做是小刀具在高主轴转速机床上的应用。但是,在今天,高速切削有了更广泛的应用。

    高速切削(HSM)

    得益于机床制造商、软件开发商、切削刀具制造商的开发和研究机构的潜心研究,现在高速切削(HSM)已经有了更加广阔的应用空间。最重要的是,高速切削的实际工艺已经不仅仅停留在理论,而是真正应用于车间各个环节。创新的铣削刀具发展使得高速切削成为模具制造业中更加实用和高盈利的方法。包括高速切削在内的任何切削工艺准则是其效果需与机床、软件和切削刀具的加工能力一样好。在多年的实际应用中,高速切削中刀具的开发朝着更高性能的方向发展。铣削是高速切削工序中的重点部分,它的创新影响了铣刀在许多模具加工应用中的表现。在高速切削中,速度是关键词,它代表着主轴转速、切削速度或进给速度。高速切削可以通过高切削速度或高进给率优化铣削工序而实现。 
 
    过去,高速切削主要关注高主轴转速,其范围可达8,000-100,000rpm。许多应用是由机床和航空工业试验性驱动的,早期的高速切削主要应用这些方面。但是,在车间实践中,高速切削时的主轴速度总是保持很低的范围。

    在上世纪90年代,高速切削的发展注重总体概念,包括创建主轴转速为200,000rpm的机床。高主轴转速和高进给速度受到高度重视。研究机构证明,当刀具或机床零件与应用场合不匹配时,高速会带来严重的后果和极高的风险。需要考虑的主要因素是:切削力、表面纹理、金属去除率、刀具寿命以及安全性。这些研究表明了优化高速切削因素对成功实现高速切削的重要性。


    铝模铣削的新发展


    在谈及高速切削和可转位刀具时,安全的刀片固定是重中之重。不断提高的铣床高主轴速度和工作台进给(特别是在进行铝切削时)会带来高离心力以及由此产生的在刀片固定元件上的大负荷。在开发令人满意的解决方案和更快地找出用于高速切削的可转位刀具的工作模型时,分析负荷分布的有限元法特别有价值,并且,利用它可以设计出最佳的冷却液通道和出口结构,从而以最佳的方法帮助排屑。这就产生了新一代的用于铝合金切削的高速切削刀具。

    CoroMill790可转位立铣刀是应用于高转速加工铝合金的刀具实例。这种立铣刀主要应用于模具制造中如凹腔切削、刃边切削、槽铣、仿形加工等高速加工工序。刀片的固定是由特别开发的刀片—刀体接口实现的,刀片槽底面和刀片背面的锯齿状接触面设计不仅最大限度地提高了高速铣削加工中的安全性,同时也保证了加工精确性。刀片受力均匀,使加工更流畅、更安全,延长了刀具使用寿命,上述设计大大增强了切削品质并提高了加工能力。

   CoroMill790立铣刀锯齿状接触面设计亦可广泛应用于铝加工中使用的面铣刀,尤其是铸铝零件,如模具、发动机组、变速箱壳等。从半精加工到超精加工,切削速度提高到8000m/min时,CoroMill790立铣刀的正前角刀片可使用硬质合金、聚晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)材质。这种设计使铣刀广泛适用于铝合金切削甚至铸铁切削。高技术的CoroMill790立铣刀结构却并不复杂,其刀片轴向调整简单方便,还具有切削力平衡、应用领域宽广、加工余量控制精准等优点。

  可换头式整体硬质合金刀具

   整体硬质合金切削刀具,特别是小直径刀具,广泛应用于各种材料的模具切削。在可转位刀片和整体硬质合金刀具两者之间,现在有一个替代的第三种解决方案出现,这种解决方案在某种程度上可以涵盖前两者的特点,它既提供了切削刃的可转位性,又提供了使用中小直径整体硬质合金立铣刀的好处。到现在为止,已经对该领域的前景做出了评价,指出了它潜在的优缺点。但是,一款新刀具概念可以更充分开发这个领域。

    尽管可转位刀片技术可以提供许多好处,但是,特别是在刀具直径不大的情况下,具有较长的径向切削刃以及轴向进给能力的现代整体硬质合金切削方式提供了很重要的优势,包括高精度、高表面质量、吃刀性能和轻切削作用等。使用可转位刀片刀具仅需快捷地更换刀具的切削部分,优化开发这部分的性能,可以增加使用优势。

    可转位刀片立铣刀的直径最小到12mm,小于这个直径时,刀片的安装和夹紧都变得不实际。另一方面,整体硬质合金立铣刀的直径可以小到1mm以下。10-25mm的直径是两种类型立铣刀都有的范围,可广泛应用于很多加工工序。可换头式立铣刀将可转位刀片和整体硬质合金完美结合,可转位刀片可用于高生产效率的粗加工到半精加工、整体硬质合金则用于半精加工到超精加工。作为第三种选择,头部可拆卸的立铣刀在二者的交叉应用领域具有可优化的潜力。

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