01.18 如何正確的選擇銑刀及加工方式

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如何正確的選擇銑刀及加工方式

在選擇適合加工任務的銑刀時,必須考慮被加工零件的幾何形狀、尺寸和工件材質的各種問題

銑刀主偏角

主偏角為切削刃與切削平面的夾角。主偏角對徑向切削力和切削深度影響很大。徑向切削力的大小直接影響切削功率和刀具的抗振性能。

主偏角影響:

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銑刀的主偏角越小,其徑向切削力越小,抗振性也越好,但切削深度也隨之減小。

例子:方肩銑

在銑削帶方肩的平面時選用90°主偏角。該類刀具通用性好,在單件、小批量加工中選用。由於該類刀具的徑向切削力等於切削力,進給抗力大,易振動,因而要求機床具有較大功率和足夠的剛性。在加工帶方肩的平面時,也可選用88°主偏角的銑刀。較之90°主偏角銑刀,其切削性能有一定改善。90°方肩銑刀進行平面銑削的情況也十分常見。在某些情況下,這種選擇有其合理性。銑削的工件形狀不規則,或鑄件表面會導致切深量發生變化,方肩銑刀可能是最佳選擇。但在其他情況下,選用標準的45°當銑刀的切入角小於90°時,由於切屑變薄,軸向切屑厚度會小於銑刀的進給率,則銑刀切入角將對其適用的每齒進給量產生很大的影響。

例子:面銑

在面銑加工中,切入角為45°的面銑刀會使切屑變得更薄。隨著切入角的減小,切屑厚度會小於每齒進給量,而這反過來可以使進給率提高到原來的1.4倍。45°主偏角銑刀的徑向切削力大幅度減小,約等於軸向切削力,切削載荷分佈在較長的切削刃上,具有很好的抗振性,適用於鏜銑床主軸懸伸較長的加工場合。用該類刀具加工平面時,刀片破損率低,耐用度高;在加工鑄鐵件時,工件邊緣不易產生崩刃。

銑刀尺寸如何選擇:

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標準可轉位面銑刀直徑規格為Φ16~Φ630mm。銑刀的直徑應根據銑削寬度、深度選擇,一般銑前深度、寬度越大,銑刀直徑也應越大。粗銑時,銑床銑刀直徑要小些;精銑時,銑刀直徑要大些,儘量包容工件整個加工寬度,減小相鄰兩次進給之間的接刀痕跡。在對大型零件進行面銑加工時,都是使用直徑較小的銑刀,這就為提高生產率留下了很大餘地。在理想情況下,銑刀應有70%的切削刃參與切削。

用銑刀銑孔時,刀具尺寸變得尤為重要。如果相對於孔徑而言,銑刀的直徑太小,則加工時可能會在孔的中心形成一個料芯(下圖)。

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當該料芯落下時,可能會損壞工件或刀具。如果銑刀直徑過大,則會損壞刀具本身和工件,因為銑刀不在中心切削,可能會在刀具底部發生碰撞(如下圖)。

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銑削加工方式的選擇:

在對平面銑削進行加工編程時,用戶必須首先考慮刀具切入工件的方式。通常,銑刀都是簡單地直接切入工件(如下圖)。這種切入方式通常會伴隨很大的衝擊噪聲,這是因為當刀片退出切削時,銑刀所產生的切屑最厚所致。由於刀片對工件材料形成很大的衝擊,往往會引起振動,併產生會縮短刀具壽命的拉應力。

如何正確的選擇銑刀及加工方式

一種更好的進刀方式是採用滾動切入法,即在不降低進給率和切削速度的情況下,銑刀滾動切入工件(如下圖)。這意味著銑刀必須順時針旋轉,確保其以順銑方式進行加工。這樣形成的切屑由厚到薄,從而可以減小振動和作用於刀具的拉應力,並將更多切削熱傳入切屑中。通過改變銑刀每次切入工件的方式,可使刀具壽命延長1-2倍。為了實現這種進刀方式,刀具路徑的編程半徑應採用銑刀直徑的1/2,並增大從刀具到工件的偏置距離。

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雖然滾動切入法主要用於改進刀具切入工件的方式,但相同的加工原理也可應用於銑削的其他階段。對於大面積的平面銑削加工,常用的編程方式是讓刀具沿工件的全長逐次走刀銑削(下圖),並在相反方向上完成下一次切削。為了保持恆定的徑向吃刀量,消除振動,採用螺旋下刀和滾動銑削工件轉角相結合的走刀方式通常效果更好。

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加工中伴隨的噪音我們在熟悉不過,它通常發生在刀具切入工件時,或刀具在吃刀狀態下進行90°急劇轉向時。滾動銑削工件轉角可以消除這種噪聲和延長刀具壽命。一般來說,工件的轉角半徑應為銑刀直徑的75%-100%,這樣可以縮短銑刀的吃刀弧長和減小振動,並允許採用更高的進給率。

其他注意事項:

為了延長刀具壽命,在面銑加工中,應儘量避免刀具從工件上的孔或中斷部位通過(如果可能的話)。當面銑刀從工件上一個孔的中間通過時,刀具在孔的一側是順銑,而在孔的另一側是逆銑,這樣會對刀片造成很大沖擊。通過在對刀具路徑編程時繞過孔和凹腔,就可以避免發生這種情況。

越來越多的製造商利用銑刀以螺旋插補或圓周插補方式來加工孔。雖然這種方法的加工速度比鑽孔略遜一籌,但對於許多加工來說卻更具優勢。在不規則表面上鑽孔時,鑽頭可能很難沿中心線鑽入工件,從而導致鑽頭在工件表面發生偏移(下圖)。此外,鑽頭每加工25mm的孔徑,就需要大約10馬力的功率,這就意味著,在小功率機床上鑽孔時,可能達不到所需的最佳功率值。此外,某些零件上需要加工許多不同尺寸的孔,如果機床的刀庫容量有限,採用銑孔方式則可避免機床因更換刀具而頻繁停機。

如何正確的選擇銑刀及加工方式

通過選擇合適的銑刀角度,尺寸和進刀方式,使刀具以振動和拉應力最小的方式切入工件材料,並知道在哪種情況下銑孔比鑽孔加工更有效,製造商就能高效率、低成本地將工件毛坯加工成精美的零件。


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