复杂加工条件下的铣刀选择(二)

来源:互联网  编辑:kf001【seo:kf001】
2017-08-22
【摘要】: 环形铣刀是铣削狭小部位(如螺旋铣孔和铣削肋板,或当铣刀直径接近工件半径时)的最佳选择。这种铣刀坚固的环状外形可以产生切屑减薄效应,使其能以更高进给率进行铣削。此外,该铣刀的半径要比传统的球头铣刀小,因此可以增大走刀步距,同时仍能保持加工表面的平面度,而不会出现球头铣刀加工时通常会产生的较大刀痕。

  铣削狭小部位


      环形铣刀是铣削狭小部位(如螺旋铣孔和铣削肋板,或当铣刀直径接近工件半径时)的最佳选择。这种铣刀坚固的环状外形可以产生切屑减薄效应,使其能以更高进给率进行铣削。此外,该铣刀的半径要比传统的球头铣刀小,因此可以增大走刀步距,同时仍能保持加工表面的平面度,而不会出现球头铣刀加工时通常会产生的较大刀痕。

 

图4 用环形铣刀加工时推荐采用的切宽和切深


      环形铣刀非常适合螺旋铣孔和铣削肋板,因为在这些加工中,刀具不可避免地会与加工表面产生较多接触,而采用双刃环形铣刀可以最大限度地减少与工件的表面接触,从而减少切削热和刀具变形。在这两种加工中,环形铣刀切削时通常处于封闭状态,因此,最大径向走刀步距应为铣刀直径的25%,而每次走刀的最大Z向切深应为铣刀直径的2%。在螺旋铣孔中,当铣刀以螺旋刀轨切入工件时,螺旋切入角为2°- 3°,直至达到铣刀直径2%的Z向切深。


      如果环形铣刀切削时处于开放状态(如铣削工件转角或清理工件特征时),其径向走刀步距取决于工件材料的硬度。铣削硬度为HRC30-50的工件材料时,最大径向走刀步距应为铣刀直径的5%;当材料硬度高于HRC50时,最大径向走刀步距和每次走刀的最大Z向切深均为铣刀直径的2%。

 


 

图5 铣削直壁时的吃刀弧长为37°,而传统的转角铣削吃刀弧长为127°


      铣削直壁


      在铣削加工带平肋板或直壁的开阔区域时,使用牛鼻铣刀效果最好。4-6刃的牛鼻铣刀尤其擅长对带直壁的外部形状或非常开阔的部位进行仿形铣削。铣刀的刃数越多,可采用的进给率越大。不过,加工编程人员仍需尽可能减少刀具与工件的表面接触,并采用较小的径向切宽。在刚性较差的机床上加工时,采用直径较小的铣刀比较有利,因为小直径铣刀可减少与工件的表面接触。

 多刃牛鼻铣刀的使用方法(包括走刀步距和切削深度)与环形铣刀相同。它们可采用摆线刀具路径(或能控制刀具吃刀角度的新的刀具路径)对淬硬材料进行切槽加工。如前所述,最重要的是要确保铣刀直径约为槽宽的50%,使铣刀具有足够的移动空间,并确保吃刀角度不会增大和产生过多的切削热。


      铣削石墨材料


      切削石墨材料时,其高磨蚀性会使标准硬质合金刀具快速磨损,而磨损的刀具将无法精确切削出所要求的复杂几何形状。铣削石墨时,刀具路径和铣削方式并不是最关键的因素,采用何种类型的铣刀通常取决于石墨电极的形状。由于金刚石涂层铣刀具有极佳的耐磨性,因此被广泛应用于石墨铣削。在硬质合金刀具基体上生长的金刚石会形成硬度极高、可显著延长刀具寿命的耐磨涂层。金刚石涂层刀具的寿命要比未涂层的硬质合金刀具长10-30倍。 

 


                 a)未涂层               

 

  b) 2-4μm金刚石涂层    

 

  

      c) 18-20μm金刚石涂层


 图6 未涂层与金刚石涂层厚度分别为2-4μm和18-20μm的硬质合金铣刀刃口锋利度对比


      例如,用一把直径12.7mm的未涂层硬质合金球头铣刀加工一个152.4mm见方的复杂石墨电极时,通常在铣削大约4小时后,铣刀切削刃的锋利刃形和细节特征就开始剥落。而一把金刚石涂层铣刀则可持续铣削98小时以上,其切削刃也不会发生剥落。


      加工某些石墨工件形状(如薄肋板)、尖锐几何廓形和小尺寸工件时,对铣刀切削刃的锋利度要求特别高。在此类加工中,采用2-3μm厚的金刚石涂层可以延长刀具寿命和保持刃口锋利。由于这种比较薄的金刚石涂层成本较低,因此非常适合对刀具寿命要求不太高的低端加工。而典型厚度为18μm的金刚石涂层主要用于对刀具寿命要求很高的高端加工。


      采用较薄的金刚石涂层,可使那些生产批量较小并希望降低刀具成本的模具制造商不必为了降低成本而牺牲刀具寿命。他们仍然可以发挥真正的金刚石涂层硬质合金刀具的性能优势,同时又能利用较薄的金刚石涂层来满足其特定的加工需求。如今的金刚石涂层厚度范围大致为2-25μm。
适合特定加工的最佳刀具不仅应取决于被切削材料,而且还应取决于所采用的切削类型和铣削方法。通过优化刀具、切削速度、进给率和加工编程技巧,就能以更低的加工成本,更快、更好地生产零部件。

 

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