掌握硬质合金立铣刀进给和速度的复杂性对于优化加工操作中的效率、精度和刀具寿命至关重要。此过程涉及确定立铣刀旋转的最佳速率（速度）和其穿过材料的前进速率（进给）。有几个因素会影响这些参数，包括硬质合金材料、立铣刀的涂层、加工材料的硬度和类型以及刀具的几何形状。通过精心校准进给和速度以符合这些考虑因素，机械师可以显著提高表面光洁度质量、减少刀具磨损并提高生产量。本章旨在揭开计算过程的神秘面纱，并提供实现最佳铣削结果的最佳实践。
了解硬质合金立铣刀的基础知识
什么是硬质合金立铣刀？
硬质合金立铣刀的特点是其成分为碳化钨和钴。这种组合产生了 立铣刀 这种材料硬度极高，耐磨，并且能够在高温下工作。这些特性使硬质合金立铣刀成为精确快速切割刚性材料的理想选择，从而在大批量生产环境中提高效率。这些刀具的几何形状（包括排屑槽数量、角度和涂层等因素）进一步完善了它们在特定材料和切削条件下的应用。
铣削过程中速度和进给的重要性
速度（以每分钟转数 (RPM) 为单位）和进给（以立铣刀每转穿过材料的速度为单位）是铣削过程中的关键参数。这些因素直接影响成品的质量、刀具寿命和整体生产率。
- 速度 (转/分): 确定工具旋转的速度，影响温度和表面质量。速度不正确会导致表面光洁度不佳或工具过度磨损。
- 喂养： 决定刀具在材料中的前进速度，影响切屑负荷和材料去除效率。最佳进给率可确保高效切削，同时最大程度降低刀具断裂风险。
平衡这些组件对于防止工具故障、实现卓越的表面光洁度以及最大限度提高材料去除率至关重要。
硬质合金与其他立铣刀材料之间的差异
硬质合金立铣刀比由其他材料制成的立铣刀（例如高速钢 (HSS) 或钴）具有多种优势。
- 硬度和耐磨性： 硬质合金的卓越硬度使其在高温下也能保持锋利的切削刃，从而延长刀具寿命并提高性能。
- 耐热性： 硬质合金的高热容量使其能够承受加工过程中产生的热量，从而降低因过热而导致工具故障的可能性。
- 速度能力： 由于其硬度和耐热性，硬质合金立铣刀的运行速度明显高于高速钢或钴立铣刀，从而提高了生产率。
然而，硬质合金立铣刀可能更昂贵且更脆，需要小心处理以防止崩裂或开裂。了解这些差异有助于为特定加工应用选择合适的立铣刀材料，并有效平衡成本和性能。
计算硬质合金立铣刀的最佳进给和速度
用于精确测量速度和进给的工具和计算器
行业专业人士可以利用专门的软件工具和计算器来准确确定硬质合金立铣刀的正确 RPM（每分钟转数）和进给率。这些工具考虑了各种参数，包括：
- 材料特性： 工件材料的硬度、柔韧性和热性能显著影响切削速度和进给速度。
- 立铣刀特点： 立铣刀的直径、槽数和材料会影响其切割工件材料的速度，而不会过热或断裂。
- 机加工操作： 不同的操作（例如粗加工、精加工）需要调整速度和进给才能达到最佳效果。
- 机床能力： 铣床的功率和刚度影响可实现的切削速度和进给。
如何确定正确的转速和进给率
- 识别材料： 对工件材料进行分类以确定其特定的切削速度 (Vc)，通常以表面英尺/分钟 (SFM) 或米/分钟 (M/min) 为单位进行测量。
- 选择立铣刀： 选择适合材料和操作的立铣刀，注意其直径和槽数。
- 计算切割速度： 要找到最佳主轴速度，请使用公式 RPM = (SFM x 3.82) / 立铣刀直径（英寸）（英制单位）或 RPM = (1000 x Vc) / (π x 立铣刀直径（毫米）（公制单位）。
- 确定进给速率： 要确定理想的进给率，请应用公式进给率 = RPM x 刃数 x 切屑负荷（每个齿去除的材料所需厚度）。
应用公式和图表确保准确性
利用上述公式可确保采用计算方法来确定进给和速度。不过，行业图表和软件计算器可以通过考虑刀具路径、冷却液存在和切屑排出效率等其他变量来提供更细致的指导。
专业人员必须仔细考虑这些各种因素，并根据他们的经验和加工任务的具体条件进行调整。正确使用这些工具和公式可以有效使用硬质合金立铣刀，最大限度地提高其在加工过程中的性能和使用寿命。
使用硬质合金立铣刀最大程度提高金属去除率
提高金属去除效率的策略
提高金属去除率 (MRR) 对于提高铣削操作的生产率至关重要。关键策略包括：
- 根据您的材料选择合适的硬质合金立铣刀： 选择立铣刀对于优化性能和 MRR 至关重要。考虑材料的硬度、韧性和可加工性。对于更复杂的材料，具有更多槽且由超细碳化物材质制成的立铣刀可确保耐用性和效率。
- 优化切屑负荷： 切屑负荷（即刀具每个齿去除的材料厚度）在 MRR 中起着重要作用。优化切屑负荷可确保平衡磨损、延长刀具寿命并改善表面光洁度。更高的切屑负荷可以增加 MRR，但也会对刀具造成更大的压力。理想的切屑负荷因材料和立铣刀类型而异，但通常在制造商推荐的范围内。
- 调整笛子数量： 立铣刀上的排屑槽数量会影响切屑去除和表面质量。排屑槽数量越少，切屑负荷就越大，这有利于加工较软的材料。相反，排屑槽数量越多，表面质量就越好，适合加工较复杂的材料，但需要调整进给率以防止刀具过载。
- 实施高效的刀具路径： 刀具路径策略（包括摆线铣削或动态铣削等高效加工技术）可通过提高进给率和减少刀具磨损来显著提高 MRR。这些方法可促进刀具的恒定啮合和最佳切屑厚度。
制造商可以通过根据材料特性选择立铣刀、优化切屑负荷、根据所需的精加工和应用调整刀刃数量以及采用先进的刀具路径策略来显著提高金属去除率。这些改进不仅可以提高生产效率，还可以提高加工零件的质量。
优化不同材料的硬质合金立铣刀性能
铝、不锈钢和钛的进给和速度建议
加工不同材料时，调整进给和速度对于优化性能和确保切削刀具的使用寿命至关重要。以下是针对常见材料的具体建议：
- 铝： 铝通常较软且磨蚀性较低，因此可以实现更高的速度和进给。主轴转速约为 2500 RPM，进给率为每齿 0.005 英寸，是良好的起点。对于整体硬质合金立铣刀，由于其强度和耐热性较高，因此可以将其推至更高的速度。
- 不锈钢： 不锈钢以其韧性和加工硬化倾向而闻名，因此需要更保守的进给和速度。主轴转速应为大约 400 RPM，进给率为每齿 0.002 英寸。由于其耐磨性，较低的槽数可能有利于控制热量并防止加工硬化。
- 钛： 这种材料兼具铝和不锈钢的特性——坚韧且相对较软——但它非常耐热。主轴转速约为 800 RPM，进给率为每齿 0.002 英寸。高耐热性使整体硬质合金立铣刀在此得到有效利用。
调整整体硬质合金和有色金属材料的参数
利用整体硬质合金立铣刀的强度和耐热性，通常意味着您可以在各种材料上以更高的进给率和主轴速度进行加工。对于铝和黄铜等有色金属材料尤其如此，因为较高的进给率可以防止材料粘在刀具上。在这些情况下，高达 3000 RPM 的速度和每齿高达 0.010 英寸的进给率就足够了。
了解硬度和材料对切削条件的影响
这 硬度 材料的切削速度对切削条件有显著影响。较复杂的材料需要较低的切削速度以减少刀具磨损，而较软的材料可以以较高的切削速度加工以提高生产率。 材料特性包括延展性、磨蚀性和导热性等因素也决定了最佳切削条件。例如，不锈钢等磨蚀性材料会更快磨损刀具，因此需要降低切削速度和进给速度。相比之下，铝等导热性材料由于散热效率高，因此可以提高切削速度。
这些建议只是起点。材料特性、工具和加工条件（例如冷却液使用和机器刚性）可以进一步影响最佳参数。
硬质合金立铣刀常见问题及解决方法
防止颤动并改善表面光洁度
铣削操作过程中的颤动会对刀具寿命和表面光洁度产生不利影响。为了减轻颤动，请考虑以下策略：
- 优化刀具路径：采用顺铣策略，即刀具首先切削最大厚度的材料，然后切削最小厚度的材料，这样可以提高切削稳定性。
- 增加刚性：为了增强系统的刚性，应减少刀具悬伸，并使用刀柄上接触面积最大的刀柄。
- 调整速度和进给：试验主轴速度和进给速度，因为增加或减少这些值可以将振动频率转移到影响较小的范围内。
- 使用可变螺旋/可变螺距立铣刀：这些工具旨在打破谐波振动模式，从而使操作更加平稳。
解决偏斜和刀具破损问题
挠曲和刀具破损会影响加工精度和效率。有效的对策包括：
- 缩短工具伸出部分：尽量缩短刀具从刀柄突出的长度，以提高刚性。
- 选择合适的立铣刀：使用直径和槽数与材料和切割类型正确平衡的立铣刀，确保它能够承受所遇到的力。
- 优化排屑槽几何形状：某些材料受益于特定的凹槽设计，可以减少偏转和破损的可能性。
- 使用正确的冷却液：战略性地使用冷却剂可以减少热量积聚，影响刀具寿命，并最大限度地减少刀具上的材料焊接。
解决金属去除率低的问题
确保最佳的金属去除率对于高效的加工过程至关重要。要解决此方面的问题，请执行以下操作：
- 评估进给率：验证进给率是否与工具的容量和材料的特性相一致。
- 检查主轴转速：根据材料硬度和工具进行调整，确保其不会太低而妨碍金属去除效率。
- 评估切割深度和宽度：考虑工具能力和材料特性，调整这些参数以优化每次通过时所用的材料。
- 检查刀具磨损：钝或磨损的工具会显著降低切削率。定期检查和更换可保持效率。
实施这些策略将减轻硬质合金立铣刀中遇到的常见问题，提高整体生产率和表面质量。
硬质合金立铣刀用户的高级技术和技巧
探索高效铣削 (HEM) 策略
高效铣削 (HEM) 策略旨在最大限度地提高材料去除率，同时延长刀具寿命并最大限度地缩短加工时间。HEM 的关键要素包括：
- 利用较低的径向切削深度 (RDOC) 确保工具始终啮合，减少冲击和偏转，这对于工具的使用寿命至关重要。
- 更高的轴向切削深度 (ADOC)：HEM 通过沿刀具长度进行更深的切割来充分利用整个刀槽长度，均匀分布磨损并延长刀具寿命。
- 优化路径策略：实施动态铣削路径可减少刀具的径向啮合，从而允许更高的进给速度，而不会牺牲表面光洁度或刀具完整性。
冷却液和润滑在延长刀具寿命中的作用
冷却液和润滑在加工过程中起着关键作用：
- 减少热量的产生：有效的冷却可防止过热，从而直接影响刀具寿命，而过热会导致过早磨损和破损。
- 减少摩擦：润滑剂可减少工具与材料之间的摩擦，从而减少切削刃的热量和磨损。
- 排出碎片：适当的冷却液流动有助于排屑，防止材料重新切割，从而降低刀具和工件的质量。
为复杂形状和操作定制进给和速度
在加工复杂形状或进行复杂操作时，调整进给和速度对于精度和刀具寿命至关重要。考虑因素包括：
- 材料特性：较硬的材料需要较低的速度以减少磨损，而较软的材料则可以以较高的速度加工。
- 刀具几何形状：为特定材料或操作设计的工具可能需要调整进给和速度以优化性能。
- 冷却液使用：冷却液的可用性和类型会影响最佳速度和进给。例如，使用高压冷却液的作业通常可以以更高的速度运行，因为冷却效果更好，切屑去除效果更好。
- 机器动力学：加工中心的稳定性和功率影响可实现的进给和速度，更坚固的机器能够实现更高的速率，而不会影响质量或刀具寿命。
利用这些策略和考虑因素可大大提高硬质合金立铣刀操作的效率、准确性和质量。
参考
-
进给和速度：权威指南（2024 年更新）
- 来源： CNC 食谱 (https://www.cnccookbook.com/feeds-speeds/)
- 概括： 本指南是一份全面的资源，可帮助您了解和应用使用硬质合金立铣刀进行铣削操作时的进给和速度概念。它涵盖了影响刀具寿命、加工时间和表面光洁度的关键因素，并提供了计算各种材料的最佳进给率和主轴转速的详细方法。该指南还包括实用技巧和软件工具以简化流程，使其成为寻求优化铣削流程的新手和经验丰富的机械师的必备资源。
-
硬质合金涂层立铣刀：综合指南
- 来源： 华纳工具（https://huanatools.com/carbide-end-mill-coated-a-comprehensive-guide/)
- 概括： 本综合指南重点介绍硬质合金立铣刀的磨损机制，包括涂层对刀具寿命和性能的影响。通过了解不同的涂层如何减轻磨损并延长刀具寿命，用户可以决定为其特定应用选择合适的立铣刀。该指南还涉及刀具磨损对进给和速度的影响，全面介绍了刀具选择和操作参数在精密制造中如何相互作用。
-
铣削表面光洁度：完整指南 [提示和秘密]
- 来源： CNC 食谱 (https://www.cnccookbook.com/milling-finish-complete-guide-feeds-speeds-master-class-lesson-7/)
- 概括： 本文深入探讨了如何实现卓越的铣削表面光洁度，强调了进给和速度的关键作用。它介绍了一系列减少加工后精加工工作和满足严格精加工规范的技巧和秘诀。本文重点介绍了进给和速度的调整如何显著影响表面质量，为旨在提高加工零件美观度和功能性的机械师提供了切实可行的建议。
经常问的问题
问：什么是合金？它与硬质合金立铣刀的进给和速度有何关系？
答：合金是金属的混合物或一种金属与另一种元素的混合物。选择硬质合金立铣刀的进给和速度时，必须考虑被切削材料的合金，因为它会影响切削参数。
问：如何确定硬质合金立铣刀的主轴转速？
答：要确定硬质合金立铣刀的主轴转速，您可以使用被切割材料的建议表面每分钟英尺 (SFM) 和铣刀的直径来计算主轴转速（以每分钟转数 (RPM) 为单位）。
问：选择硬质合金立铣刀的刃数时应考虑哪些因素？
答：选择硬质合金立铣刀的排屑槽数量时，请考虑切割材料、机床的转速能力以及所需的表面光洁度。不同的排屑槽数量会影响切屑负载和切屑排出。
问：为什么使用硬质合金立铣刀时正确设置每齿进给量很重要？
答：使用硬质合金立铣刀时，正确设置每齿进给对于实现最佳切削性能至关重要。此参数会影响加工零件的切屑负荷、刀具寿命和表面光洁度。
问：使用硬质合金立铣刀时，如何调整不同材料的进给和速度？
答：使用不同材料时，您可能需要调整硬质合金立铣刀的进给和速度。考虑材料系列、硬度和推荐的切削参数等因素，以优化您的加工过程。
问：在数控机床上设置硬质合金立铣刀的进给和速度时应采取哪些预防措施？
答：在 CNC 机床上设置硬质合金立铣刀的进给和速度时，请务必小心谨慎并遵循刀具制造商提供的建议。输入准确的切削参数，以避免刀具断裂或加工效果不佳。
推荐阅读： 探索 4 刃立铣刀的世界
