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獨特的高精度徑向側銑刀
對於以上這些應用場合,使用圓柱銑刀進行徑向側銑是最具優勢的解決方案。但是,迄今為止,無論從加工方法還是刀具選擇來說,可轉位刀具的加工精度和表面品質還是無法與精磨的整體硬質合金立頂針相比。 因此,在公差和表面Ra值要求很嚴時,如要使用可轉位刀具,則必須有後續的精加工工序。 直角面銑是切削高度不大的臺階面的最佳方案。但是,由於刀具設計上的原因,在加工其它零件結構特徵時,直角面銑不能滿足高精度和高表面品質的加工要求。
新的獨特精加工能力
銑削刀具的不斷發展,使高品質徑向側銑一系列零件特徵成為可能。
CoroMill 790可轉位直角鎢鋼已是非常成熟的高性能刀具,它原來是為有色金屬的高速加工(例如飛機和模具零件的型腔)而開發的。這種刀具具有較長的切削刃,它主要是為鋁合金零件的直角側面的重複走刀和插補銑而特別開發的。該刀具能完成許多類型的銑削工序,效率極高,加工精度優異而且非常安全可靠。經過進一步的發展,如今的CM790刀具已能加工鋼、不銹鋼、鑄鐵和超級合金。
現代數控機床的銑削加工可確保更高的零件表面品質,同時減少加工工序,從而可實現更高效的加工。儘管有的機床會受功率和扭矩的限制,但在應用較高的主軸轉速後,絕大部分工序的走刀路徑規劃仍然可以實現。得益于新刀具的開發和薄切屑理論的充分運用,所謂“精加工”的應用範圍不斷擴展。
不斷增長的需求
經過多年的發展,平面精銑已獲得了廣泛的應用,同時Wiper(修光刃)刀片在零件表面加工的使用已經達到很高的標準。隨著零件結構越來越複雜,各種設計特徵不斷增加,如何對它們進行高效精加工的需求也日益增長。 這些特徵中的高精度和高表面品質臺階、邊緣、孔、凸台和成形面等的應用日益增加。當然,在大批量生產中,這些特徵的切削加工通常可由性能優異的專用刀具來完成; 但是,對於小批量加工,通常只能使用通用的標準刀具,日益增加的競爭壓力要求提高切削性能,因而選擇正確的刀具類型、加工方法和切削參數就顯得尤其重要。

 

要想成功地使用可轉位銑刀進行高性能徑向精銑,該銑刀必須具備:
可轉位刀片的安裝定位要非常精確和安全可靠;
剛度很好的刀體,能保持高精度;
長而精確的徑向切削刃;
輕快的切削;
在小的切屑厚度下也能很好工作的的鋒利切削刃;
插補銑削的能力;
排屑順暢。
高標準的直角精銑 ……
。。。這是 CoroMill 790銑刀的獨特能力。使用標準的可轉位銑刀就能獲得非常高的加工精度。這種新型刀片有兩個規格,其主切削刃尺寸分別可提供18和12mm的最大軸向切削深度。生成銑削表面的徑向切削刃採用了Wiper (修光刃)銑刀片設計技術, 這與新一代直角銑刀CoroMill 490類似。由多段曲線構成的切削刃提供了良好的表面品質,並且能夠對在加工期間刀具的徑向讓刀提供補償,消除了哪怕最小的接刀誤差。因此,這也使CoroMill 790在某些場合成為精鏜的理想替代選擇。
一般來說,可轉位刀片在刀體上的定位和夾持對加工性能和結果來說至關重要。 CoroMill 790刀片與刀體由一個齒形介面連接,定位非常準確,並防止了刀片出現任何的細微移動。刀片與刀片座的側壁是不接觸的,來自各個方向的切削力和高轉速下受到的離心力都由該介面承受。開放式定位使切屑能流暢地排出。齒形介面的精度確保了切削刃在刀具中處於正確的位置,並使由刀片誤差引起的刀具的徑向跳動最小。
輕切削作用……
…… CoroMill 790 的輕快的切削作用是它的另一個成功因素。與最初的為有色金屬切削的設計相似,新的用於ISO P、M、K和 N類材料的刀片也有一個正前角槽形,這使它切削功率消耗低,金屬去除率高。 加工黑色金屬的 790刀片足夠鋒利,能在徑向切削深度(銑削寬度)很小(此時的切屑厚度很小)時正常切削,這樣產生的徑向力很小,當然刀具的偏斜也就最小,這是高精度切削(特別是錐度和良好的表面品質)所必需的。
通過新型PVD塗層牌號GC1030的使用,可實現正前角、鋒利切削刃和強度、耐用性的完美結合。這種刀片牌號特別適合立銑加工,它具有小直徑刀具或不穩定工況下所需的刀片耐磨性和刃口強度。該牌號的通用性使其非常適合用於CoroMill 790來切削更難加工的黑色金屬材料。
精加工能力
CoroMill 790鋒利的切削刃能夠成功去除低至0.01 mm的加工余量。這在精加工孔時非常有用,而此時,傳統的鏜刀會由於切削刃吃刀不足而不能工作。CoroMill 790刀具可獲得很高的圓度,典型應用可保證圓度公差帶在6微米範圍之內。 應該指出,此時孔的圓度很大程度是由機床性能決定的。
採用CoroMill 790進行銑削時的徑向切削深度通常小於1mm。對於精加工而言,適用的深度範圍介於0.25至0.5mm之間。 一般情況下,加工精度穩定達到IT8是毫無問題;若整個工藝系統狀況良好,則加工精度可達IT7;若整個工藝系統狀況達到最佳並對加工參數進一步優化,加工精度也可達IT6。如果系統剛性足夠,使用CoroMill 790刀具進行銑削時的表面粗糙度可保持在Ra 0.25微米之內。
生產效率如何?
早些時候,CoroMill 790直角銑刀先進的的基本概念使其成為實現鋁合金高精度和高效加工的不二選擇。現在,新的可轉位刀片槽形和塗層牌號的不斷發展使其可以對付其它的工件材料。當只需要粗加工和半精加工時, CoroMill 490和 CoroMill 390的組合能夠完成很多應用場合的加工。特別是在有多種加工應用的混合生產中,通用銑刀的使用可以充分發揮現代數控機床在能夠加工臺階面、側面、各種輪廓、凸台和孔等各種不同特徵的優勢。使用螺旋插補銑或圓弧插補銑減少了對不同直徑鏜刀的需求。
外圓凸台的精加工切削被稱為“外圓鏜削”,通常需要使用昂貴的非標解決方案,除非使用整體硬質合金銑刀。但是,整體硬質合金立銑刀因其直接磨削而成的長切削刃不僅需要特別穩定和準確的裝夾,也不具備Wiper刀片多段曲線切削刃的靈活性。因此,整體硬質合金刀具更適用可轉位刀具不能覆蓋的較小的圓。
切屑可以很薄
徑向側銑中的關鍵值是最大切屑厚度,它決定了切削刃上的負荷。在刀具切入工件的量小於銑刀半徑時,就會發生如下效應:最大切屑厚度沿著刀具徑向切削深度的弧度逐漸減小,而很明顯,最大切屑厚度與刀具的每齒最大進給量有關。這就提供了提高每齒進給量,從而充分利用切削刃的能力的機會——如果不這樣做,切削刃工作時就不能充分發揮其設計潛力。實際上,每齒進給量可以根據刀具切寬因數以及所需的表面光潔度來進行調整。
在徑向側銑中,切寬因數通常相當小,這實際上提供了調整每齒進給的可能性,調整後將會可觀地提高每齒進給量,並由此提高生產效率——參見以下實例。
高潛力
假設切寬因數(ae/Dc)為5%(例如50mm直徑的刀具使用2.5 mm的徑向切削深度),此處刀具適用的最大切屑厚度值是0.2 mm(hex)。推薦用於此刀具的最大切屑厚度的修正值將為2.3。 其結果是,每齒進給量不是設置為最大切屑厚度值0.2 mm,而是最大切屑厚度值應乘以修正值2.3(0.2 x 2.3),從而每齒進給量應增大到0.46 mm。 這就是說,如果不考慮這個關係,就會損失相當大的每齒進給量潛力,相應帶來檯面進給和切削時間的損失。
但是在精銑時中可能不能充分地利用這個潛力,因為較高的每齒進給量可能會留下不符合表面品質要求的進給印記。 那麼換一種方法,可以用更高的切削速度(相應地縮短了切削時間)來提高生產效率。另外, PVD塗層刀片的鋒利切削刃能夠切下較薄的切屑從而可獲得更好的表面品質。為了在徑向精加工銑削中獲得優異的表面品質,推薦的每齒進給量的範圍為0.1到0.2 mm。
可以這樣說,薄切屑是高效徑向側銑的成功因素之一——所採用的高進給率是安全的。 不過很明顯,只有在使用正確的刀片槽形和牌號、保證絕對安全和精確的刀片定位以及必要的銑刀精度和穩定性後,才能做到這點並達到零件精度和表面品質的要求。

工作臺進給……
……檯面進給量的單位是米/每分,是銑削工序的生產效率的指標。它是刀具的齒數、主軸轉速和每齒進給量的乘積。提高這個等式中的任何項的值,都可以提高生產效率。 因此,可從兩個方面提高CoroMill 790的生產效率——主軸轉速和每齒進給量(刀具上能應用的齒數在很大程度上受到機床的功率和穩定性的限制) 。
CoroMill 790原是設計來在高速條件下快速銑削鋁合金。 作為徑向切削刀具,它可充分利用切寬因數的效應。切寬因數是徑向切削深度(銑削寬度)和刀具直徑之間的關係。 對於精加工刀具,在每齒進給方面,這個因數起到關鍵的作用:切寬因數越小,修正後的每齒進給量就的越大。

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