銑削前行之路
發(fā)布日期:2022-12-22
| 方肩面銑在當今銑削工序中所占的比重最大。同樣，在生產(chǎn)效率、可靠性以及質量水平方面的持續(xù)改進也擁有巨大的潛力。在許多需要進行端面、邊緣和槽切削的立銑應用中，經(jīng)常可以看到方肩面銑的身影。幾乎每個車間都或多或少需要執(zhí)行其中某種形式的工序，并且應用次數(shù)也在不斷增長之中。 目前在改進銑削工序方面存在兩個主要的方向：一個是通過更高的金屬去除率，尤其是在更小的上；另一個則是通過一次走刀生成更好的表面質量來實現(xiàn)。而通過獨特的新型銑削概念即可將這些能力組合到一起。 加工正在改變之中 目前，在車間中存在多個明顯的趨勢，其中一些會對方肩面銑能力的方向造成很大的影響。一般來說，在機床方面，更小的機床或低功率的正在日益增多；主軸速度更高，可提供更高的切削速度；機床能夠應用更高的進給率；容量突出了對良好刀具通用性和性能的需求，以及操作人員在一旁進行監(jiān)督的需求也應受到限制。 而在操作方面，由于對機床有利并且適合低功耗可用性，因此小切削深度就成為首選；追求更多組合的粗加工/精加工切削；愈發(fā)要求具有更長的刀具可達性；同時要求更高的靈活性，更有效的刀具裝夾，以及毛刺/接刀誤差也完全不能容忍。 當為方肩開發(fā)新刀具時，在擴充已建立的CoroMill系列銑削刀具方面所取得的進展和經(jīng)驗就起到了很重要的作用。伴隨著CNC機床的發(fā)展，這個漫長的過程已經(jīng)持續(xù)了二十年，其中也導致出現(xiàn)了許多在不同制造部門中大幅提升車間加工性能的刀具概念。對當今新型方肩面銑概念的發(fā)展來說，簡短地回顧這些概念有助于我們全面地看待這種發(fā)展。 CNC銑削歷經(jīng)漫漫長路 CoroMill290方肩面銑刀集成了多項優(yōu)勢，如配有預淬硬刀體和具有四切削刃的高性價比方，以及利用中心螺釘（在許多要求苛刻的工序中用以提供高強度）確保高精度和改進的刀片定位，因此能輕而易舉地獲得比先前更好的所需結果。這種90銑刀在從小到大直徑方面已成為使用非常廣泛的刀具，能夠獲得相當大的切削深度。 純粹的面銑包括精加工至鏡面般的表面以及利用非常高的金屬去除率進行粗加工，這些能力已組合到一把面銑刀中——CoroMill245。利用45的主偏角，即可在高工作臺進給或刀具懸深太長時針對具體走刀來實現(xiàn)切削力平衡。一般來說，可通過刀片上的修光刃帶選項來免除后續(xù)的工序。在大多數(shù)工件材料中，此刀具已成為面銑的標志。 無論是深還是淺方肩銑削，在刀具方面都有著與眾不同的需求，90刀具是必不可少的選擇。同樣，CoroMill790代表了一種新的方向，最初側重于有色的切削，如航空航天業(yè)中的鋁翼架。這種刀具具有非常高的金屬去除率，在進行高速切削時能夠留下高質量的方肩表面，并且其接刀誤差可以忽略不計。由于專為獲得輕型切削作用而開發(fā)，因此低功耗要求顯然就是一項有利的特性。此外，極為安全和高精度的刀片定位也使該刀具適合于坡走銑、插補銑、大切削深度以及插銑。 立銑刀是最通用的銑削刀具，因為它能執(zhí)行大多數(shù)工序。CoroMill390可轉位刀片在其推出時就為刀具類型賦予了新的含義。在這里，90刀具能夠完成CNC機床所要求執(zhí)行的所有任務，即以所有形式出現(xiàn)的現(xiàn)代輕型切削立銑工序，包括高效的可獲得良好表面質量的從深到淺的方肩面銑。當后續(xù)推出更大的刀片型號時，不僅限制更少，甚至從根本上已消除了大多數(shù)限制。 刀片牌號決定了切削參數(shù)能力、切削時間、刀具壽命、可靠性以及通用性。最近推出的新一代涂層硬質合金牌號能夠相當可觀地提供更高水平的性能。這不僅使車間變得更有競爭力，而且滿足了更嚴格的最終期限要求，并獲得更高的質量一致性。新的CVD和PVD涂層刀片牌號允許采用更高的切削參數(shù)，在整個寬廣的應用范圍內能夠實現(xiàn)可靠且更易預測的高速切削。尤其對于新型方肩面銑，這種牌號的開發(fā)也使采用更鋒利的正前角切削刃來進行更輕、更精密的切削成為可能，而且絲毫不會降低刀片強度。 組合能力至關重要 在開發(fā)新型方肩面銑刀概念時，極為關鍵的一點是將生成高質量端表面的能力與方肩表面組合到一起。有些銑削刀具能夠切削出高水平的端面或者方肩，但是沒有刀具能夠同時使兩者達到精度和表面質量皆高的水平。 工業(yè)上對生產(chǎn)效率最為關注，因此就必須把能夠進行優(yōu)良端面和方肩精加工銑削的能力與執(zhí)行高金屬去除的粗加工工序時所獲得的質量結合起來。在某些應用中也要求把粗加工走刀和精加工走刀組合到一起。單切削能力兼有高金屬去除率和良好的方肩表面質量，在性能方面無絲毫折衷，相反只有不斷的改進，這正是在許多現(xiàn)代應用中所尋求的能力。 盡管切削刀具成本在所有零件的總生產(chǎn)成本中只占一小部分，但許多用戶卻把刀具成本和庫存問題一起擺到突出的位置上。方刀片可提供四個切削刃，同樣也提供了每個刀片最佳切削刃的能力。但是方刀片意味著90圓角，并且對新的高效方肩所要求的能力組合來說看上去其應用范圍有限。 面臨的新挑戰(zhàn) 在開發(fā)具有真正90主偏角的新型高性能銑削刀具時，對方刀片的要求也代表了其中一項挑戰(zhàn)。高精度和消除任何相關的接刀誤差，以及高金屬去除能力都是絕對必需的。此外，角精度也必須比現(xiàn)有刀具概念高出好幾倍。通過依賴現(xiàn)有的CoroMill解決方案，以及與此同時開發(fā)全新的概念方向，從而建立了適合新型方肩面銑平臺的模式。在涉及制造新型銑削刀具的方法和度量方面的最新研發(fā)進展已為此提供了支持。 為了實現(xiàn)組合粗加工和精加工刀具的宏大目標，并且也為了使用方刀片，那么就需要提供能夠同時生成端面和方肩的全新切削刃。此時，必須確立有利的切削作用和高精加工能力。 在任何多齒銑削刀具中，切削刃的修光刃帶起到了至關重要的作用，因為它是生成端面的決定性因素。修光刃帶必須長于刀具每轉的進給量，以確保生成良好的表面質量。使用修光刃帶的其中一個問題是切削刃吃刀過長，增加了切削力。因此，就易于出現(xiàn)振動趨勢和導致更高的功耗，以及更高的切削穩(wěn)定性需求。對CoroMill490來說，如何在沒有固有缺點的情況下?lián)碛凶詈线m的修光刃帶就是其面臨的挑戰(zhàn)之一。 基于刀具中擁有足夠大的用于刀片的軸向前傾角，以及刀片上鋒利的正前角切削刃。490解決方案通過這樣的輕型切削刀具設計，而從根本上獲得了發(fā)展。剪切明顯的基本刀具槽形也預示著刀片會負進入材料，這就意味著更平穩(wěn)和增加了強度。刀具精度也有助于該解決方案和保證有利的切削作用，尤其對于精加工更為如此。獨特的新刀片修光刃帶和刀具特性的成功開發(fā)不僅是確保CoroMill490能力的關鍵因素，而且也是已找到的刀具獲得每單位功耗最佳金屬去除率的關鍵因素。 Wiper（修光刃）技術 Wiper（修光刃）技術是銑削解決方案的核心部分。由于Wiper（修光刃）技術是山特維克可樂滿率先針對車削而開發(fā)的，因此它也進一步針對CoroMill490修光刃帶以及用于方肩切削的刀片切削刃進行了開發(fā)。在切削時，帶有多個刀片的刀具很容易通過每個刀片刃帶所產(chǎn)生的過渡，而生成一些接刀誤差。 此外，也存在刀具偏斜的問題。切削時所有刀具會出現(xiàn)一定程序的偏斜，并且采用常規(guī)修光刃帶常常會由于留下鋒利的過渡刃，而對所生成的表面帶來負面影響。 490刀片修光刃帶的多弧形Wiper（修光刃）設計補償了公差和進行切削的角偏差。這不僅最小化了任何接刀誤差的趨勢，同時還改進了端面和方肩表面的精度。在方肩上通過不同的走刀或在端面上通過不同的刀片所生成的表面之間，現(xiàn)在能夠達到基本相同的效果，這常常還需要進行其他的精加工。 利用牌號進行優(yōu)化 具有正前角槽形的鋒利切削刃是輕型切削特性的關鍵所在，并且在具有大量修光刃帶時尤為重要，這樣就能通過使用方刀片獲得高生產(chǎn)效率、高表面質量和真正90的方肩。另外，為了在高進給率和高切削速度條件下獲得這種特性，刀片就必須具有很高的強度和耐用性。通過開發(fā)新一代刀片牌號即可實現(xiàn)這點。 對CoroMill490來說，新的PVD涂層牌號GC1030為適合的刀片槽形提供了主要的刀具材料，并在隨后成為這些材料的首選。該牌號尤其適合于小直徑應用、不穩(wěn)定工況、大刀具懸深、要求苛刻的刀具進出，以及小刀具吃刀，在方肩面銑工序中所有這些不利情形通常都會遇到。 根據(jù)切削的具體性質，某些工序將不可避免地需要進行優(yōu)化。由于牌號的不同特性，可能會出現(xiàn)CVD涂層牌號比PVD牌號更適合的情況。CVD牌號的刀片雖然不及PVD牌號一樣鋒利，但仍被CoroMill490所采用，這樣就能提供更高的切削速度和更長的刀具壽命。尤其在刀具直徑和吃刀量較大，并且熱相關磨損威脅到切削刃的工序中更為如此。GC4230是適合立銑刀應用的切削速度優(yōu)化器，它也是非常耐用的通用刀片牌號，而GC4240則是非常堅固的鋼銑削牌號。對于這種牌號來說，切削刃韌性是決定性的參數(shù)。 利用槽形進行優(yōu)化 方肩面銑工序通常采用非常適中的進給率，當進給值直接影響到金屬去除率時就會阻止生產(chǎn)效率的提升。近來的研究表明，所應用的絕大多數(shù)每齒進給率都低于0.12mm。對精加工工序來說，這些進給值還是可以接受的。但也應該看到，對目前高性價比的普通工序和粗加工工序來說，則顯得有些不足。 已開發(fā)的CoroMill490是一種低功耗刀具，能夠提供很高的金屬去除率（每齒進給率可高達0.22mm）。同時，這種刀具還能夠在獲得精細切屑厚度的情況下進行高精度精加工銑削（每齒進給率可低至0.05mm）。為了優(yōu)化其寬廣的應用范圍，我們提供了三種不同的刀片槽形（L、M和H）。 H槽形適合于一系列較大的每齒進給值。這種堅固的切削刃足以應付包括厚切屑的重載切削，這樣就使得CoroMill490成為輕型切削的粗加工刀具。L槽形刀片可將CoroMill490改造成強大的精加工刀具，能夠提供更高水平的方肩面銑質量，對可轉位刀片刀具來說這是絕無僅有的。配有M型刀片槽形的CoroMill490具有通用的能力，因此在任何必須要銑削各種端面、方肩、邊緣，甚至槽的上，它都應該在其刀具室中占據(jù)突出的位置。每齒進給范圍覆蓋了中間的通用范圍。由于組合了多種可能性，既有不同的刀片槽形和牌號，也有銑削刀具每齒進給的變化，因此CoroMill490能夠提供非常寬廣的應用范圍，并成為提升加工性能和結果的最佳替代選擇。 深度不再需要 通常在車間加工零件時需要更小的切削深度，當然這也是使用多數(shù)較小機床所必須的。而與之相反的是，其發(fā)展趨勢是更高的進給率和切削速度。功率限制也是一項因素，特別是對ISO錐度40和30，以及在大多數(shù)多任務機床和車削中心來說尤為如此。當今機床的更高速度和進給也意味著能夠更為高效地使用小直徑（25~80mm）刀具，并通過重復走刀來切削方肩和端面。 這樣的背景有助于為新一代方肩面銑刀設置發(fā)展的方向。結果表明，適合CoroMill490的最大切削深度是5.5mm，并且推薦值是4mm。這也為新刀具概念配備方刀片提供了機會，而這是通過精確和安全的刀片定位獲得刀片高穩(wěn)定性以及良好刀具經(jīng)濟性的基礎。CoroMill490已優(yōu)化了刀片支撐點，并將其沿著刀座邊緣盡可能遠離放置，從而就能把切削力的影響降到最低，這種切削力很容易使刀座上的刀片出現(xiàn)移動。 選擇正確的方肩面銑刀 使用方刀片銑刀的主要限制是無法進行軸向切削，特別是對于型腔加工來說尤為如此。為了執(zhí)行這些工序，在軸向周圍（也即刀具切削刃四周）就需要有足夠的刀體端隙。 CoroMill490也不例外，除圓弧插補、鏜削和某些輪廓銑削受到限制之外，軸向進給也無法提供。 在這方面，已被廣泛接受的CoroMill390很好地補充了CoroMill490刀具，從而能夠執(zhí)行許多其他的立銑工序，如坡走銑、圓弧插補、插銑以及深輪廓銑。CoroMill390每個刀片都具有兩個切削刃，能夠加工出更大的切削深度并擁有大刀片圓角半徑選項。隨著多年的發(fā)展，現(xiàn)在它已形成了應用寬廣的產(chǎn)品系列，能夠在各種材料和工業(yè)部門中用于大量的不同工序。CoroMill390可提供CoroMill490無法提供的能力，同樣490刀具也能提供相當多390刀具所不具備的功能。 選擇何種方肩面銑刀或立銑刀基本上是可以究根至其工作特性，但是當這些特性針對CoroMill490的參數(shù)而逐一落實時，為了最佳化性能、加工結果，以及可預測性就必須將其作為首選。借助第一把基于新型方肩面銑平臺的刀具和新一代刀片牌號，就使銑削向前跨進了一大步，從而在提高CNC銑削領域（其中每年都在快速增長）的切削競爭力方面提供了新的潛力。
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