哈爾濱中天數(shù)控工具有限責(zé)任公司
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當(dāng)一把立銑刀高效切削零件時(shí)，每個(gè)最終用戶、零件買家、刀具制造商和分銷商都會(huì)感到高興。但是，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，除了要求刀具沿著正確的刀軌，以能提高生產(chǎn)率的切削參數(shù)運(yùn)行以外，立銑刀本身還必須具備優(yōu)化的幾何刃形、基體和涂層。
根據(jù)加工要求對(duì)立銑刀各個(gè)要素進(jìn)行優(yōu)化后，還必須提高刀具制造的一致性。操作者應(yīng)該能用新刀具每次都加工出相同數(shù)量的零件，刀具壽命忽長(zhǎng)忽短是不能接受的。若要向用戶提供最理想的整體硬質(zhì)合金立銑刀（而不僅僅是合格刀具），就必須全面考察用戶加工的方方面面。通過預(yù)設(shè)最終加工結(jié)果，就可以選用最合適的刀具。
工件材料是一個(gè)重要的因素。M.A. Ford公司將客戶的工件材料與一種能用該公司現(xiàn)有銑刀刃形有效切削的類似材料進(jìn)行了對(duì)比切削試驗(yàn)。最終向客戶推薦了一款稍作修改的高性能標(biāo)準(zhǔn)立銑刀。工件材料的對(duì)比切削試驗(yàn)是一種非常有用的工具。
圖1 M.A. Ford公司的4刃高效立銑刀對(duì)幾何刃形和刀尖保護(hù)能力進(jìn)行了優(yōu)化
圖2 圖示的兩刃球頭立銑刀具有合理的橫刃厚度和中心刃形。這種呈“S”曲線的螺旋中心刃是一種先進(jìn)的刃型設(shè)計(jì)，可減小切削刃與工件的同時(shí)接觸長(zhǎng)度和切削刃承受的壓力
圖3 圖示的兩刃球頭立銑刀橫刃太薄。由于橫刃截面過于薄弱，將影響銑刀的切削性能，并最終導(dǎo)致橫刃破損。該立銑刀的表面光潔度也較差（切削刃上有明顯可見的細(xì)小橫紋）
圖4 圖示的兩刃球頭立銑刀橫刃太厚，這意味著存在較大面積的“死區(qū)”，該區(qū)域無(wú)法參與切削，并會(huì)對(duì)立銑刀施加更大壓力，造出刀具過早失效和/或破損。此外，與“S”形螺旋中心刃相比，該銑刀的直線中心刃切削更吃力，且鈍化速度更快.
在開發(fā)加工解決方案時(shí)，Advanced Tool公司會(huì)結(jié)合其專有的磨損分析（Wear Analysis）流程，包括用顯微鏡檢查立銑刀的磨損狀況，并對(duì)其進(jìn)行有限元分析，以幫助確定可采取的優(yōu)化途徑?；谶@種分析，該公司將確定是否將刀具基體、幾何刃形或涂層作為優(yōu)先優(yōu)化目標(biāo)。他們嘗試每次切削試驗(yàn)只改變1—2個(gè)要素。然后現(xiàn)場(chǎng)取下刀具再進(jìn)行磨損分析，以確定我們是更接近預(yù)定目標(biāo)，還是與其背道而馳。
例如，當(dāng)?shù)毒邏勖焕硐霑r(shí)，則應(yīng)考慮刀具的幾何刃形是否合理，是否需要對(duì)立銑刀的芯厚、后角、前角或螺旋角進(jìn)行調(diào)整，以提高其切削性能。刀具制造質(zhì)量欠佳也會(huì)引起一些問題。例如，如果銑刀的橫刃太厚，就會(huì)在刀尖處形成不能參與切削的“死區(qū)”，它會(huì)對(duì)立銑刀施加更大的壓力，導(dǎo)致刀具過快磨損。
然而，最終用戶可能并不了解刀具上這些會(huì)影響切削效率，并最終縮短刀具壽命的細(xì)微差別。用戶希望把立銑刀裝在夾頭上就開始切削，直到下班時(shí)再來(lái)評(píng)估加工效果。
為了獲得理想的加工效果，必須采用與工件材料相匹配的刀具基體。一個(gè)并未廣為人知的事實(shí)是，鋁很容易與硬質(zhì)合金中的鈷發(fā)生粘結(jié)。因此，切削鋁合金時(shí)最好采用鈷含量等于或小于6％的硬質(zhì)合金基體。
較低的鈷含量還可以提高硬質(zhì)合金的硬度，因此，鈷含量不超過6%的硬質(zhì)合金立銑刀可用于切削高磨蝕性材料。但是，對(duì)于刀具橫向斷裂強(qiáng)度要求較高的加工，鈷含量為12%的硬質(zhì)合金基體是更好的選擇。在硬質(zhì)合金中，鈷是碳化鎢顆粒的結(jié)合劑。由于鈷的硬度低于碳化鎢，因此，減少鈷含量可以提高硬質(zhì)合金刀具的硬度，而增加鈷含量會(huì)降低刀具硬度，但可以提高其橫向斷裂強(qiáng)度和韌性。
雖然所有的刀具幾何形狀都會(huì)對(duì)優(yōu)化立銑加工系統(tǒng)發(fā)揮作用，但最終都要?dú)w結(jié)到切削刃的幾何形狀。在設(shè)計(jì)刀具時(shí)，經(jīng)常需要進(jìn)行權(quán)衡取舍。例如，較大的前角有利于剪切工件材料和減小刀具變形，但卻可能會(huì)縮短切削刃壽命。另一方面，刃口制備可以延長(zhǎng)切削刃壽命，但當(dāng)?shù)毒叱缘读枯^小時(shí)，卻可能產(chǎn)生“耕犁”或磨擦（而非切削）工件的不利后果。
切削熱肯定不是刀具的“朋友”，但在采用耐熱涂層的情況下，熱量也可以變得“亦敵亦友”。例如，在銑削高韌性材料時(shí)，產(chǎn)生的大量切削熱有助于成屑和斷屑。在此類加工中，許多立銑刀都可以受益于通常用于淬硬材料加工的涂層，因?yàn)檫@種涂層具有很好的耐高溫性能。
涂層之前對(duì)立銑刀進(jìn)行預(yù)處理，可以改進(jìn)硬質(zhì)合金的表面質(zhì)量，并提高涂層的粘附性，而涂層之后的后處理工藝則能提高涂層的表面光潔度和排屑性能。
在針對(duì)某種加工優(yōu)化解決方案時(shí)，所采用的立銑刀往往并非最便宜的刀具，但它肯定物有所值。當(dāng)用戶表示你的刀具較貴時(shí)，你需要問他，“你的每把刀具是否每次都能加工出相同數(shù)量的零件？”如果并非如此，那你就會(huì)付出更高的加工成本。
然而，并不是只有刀具制造商才能對(duì)立銑加工的優(yōu)化發(fā)揮作用。經(jīng)驗(yàn)豐富的用戶也會(huì)制定自己的立銑加工評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。如果用戶自己不采取合理、到位的優(yōu)化措施，就很難改進(jìn)加工效果，用戶在尋找理想立銑刀的同時(shí)，也要不斷尋找更好的銑削方法和加工解決方案。
來(lái)源：中國(guó)刀具商務(wù)網(wǎng)
