铣削技术的新发展使制造商能够通过提高加工效率来节省大量时间和成本。从选择合适的铣刀,到在面铣中使用滚切,以及使用 铣刀 在条件合适时进行孔加工。制造商无需投资新设备即可显著提高生产能力。
如何选择立铣刀
在选择合适的铣刀时,您必须考虑从加工零件的几何形状和尺寸到工件的材料等所有因素。
在机加车间,通常使用 90° 方肩铣刀进行面铣。在某些情况下,这种选择是合理的。如果待铣削的工件形状不规则,或者铸件表面导致切削深度变化,方肩铣刀可能是最佳选择。但在其他情况下,使用标准 45° 面铣刀可能会更有利。
当刀具的主偏角小于90°时,主偏角会对其可用的每齿进给量产生很大影响,因为切屑会变薄,轴向切屑厚度会小于刀具的进给率。在面铣削工序中,主偏角为45°的面铣刀会产生更薄的切屑。随着主偏角的减小,切屑厚度会小于每齿进给量,这反过来又可以使进给率提高1.4倍。在这种情况下,如果使用切入角为90°的面铣刀,由于缺乏45°面铣刀产生的轴向切屑减薄效果,生产率将降低40%。
铣刀选择的另一个重要方面是刀具的尺寸,而用户经常忽略这一点。许多机加工车间在面铣大型零件(例如发动机缸体或飞机结构)时使用较小直径的铣刀,这为提高生产率留下了很大的空间。理想情况下,铣刀的切削刃参与切削的长度应为70%。例如,在铣削大型零件的多个表面时,直径50mm的面铣刀只有35mm的参与切削,从而降低了生产率。如果使用更大直径的铣刀,则可以节省大量加工时间。
如何优化立铣刀铣削策略
改进铣削加工的另一种方法是优化面铣刀的铣削策略。在编写面铣削加工编程时,用户必须首先考虑刀具切入工件的方式。通常,铣刀会直接切入工件。这种切削通常伴有较大的冲击噪音,因为铣刀产生的切屑在刀片退出切削时最厚。刀片对工件材料的强烈冲击通常会引起振动并产生拉应力,从而缩短刀具寿命。
一种较好的进给方式是采用滚动切入法,即铣刀在不降低进给量和切削速度的情况下滚动切入工件。这意味着铣刀必须顺时针旋转,以确保以顺铣方式进行加工。这样形成的切屑由厚变薄,可以减少作用在刀具上的振动和拉应力,并将更多的切削热传递到切屑中。通过改变铣刀每次切入工件的方式,刀具寿命可延长1-2倍。为了实现这种进给方法,刀具路径的编程半径应为铣刀直径的1/2,并应增大刀具到工件的偏移距离。
虽然滚切主要用于改善刀具切入工件的方式,但相同的加工原理也适用于铣削的其他阶段。对于大面积平面铣削操作,常见的编程方法是让刀具沿工件的整个长度连续铣削,并在相反方向完成下一次切削。为了保持恒定的径向切削量并消除振动,通常将螺旋切削和工件拐角滚切相结合更为有效。
机械师对振动引起的切削噪音并不陌生,这种噪音通常发生在刀具切入工件或刀具在切削状态下急转弯90°时。将工件转角进行滚压可以消除这种噪音,并延长刀具寿命。一般来说,工件转角半径应为铣刀直径的75%至100%,这可以缩短铣刀的切削弧长,减少振动,并允许更高的进给率。
为了延长刀具寿命,在面铣削工序中,应尽可能避免刀具穿过工件上的孔或间断部分。当面铣刀穿过工件孔的中间部分时,刀具会在孔的一侧向下铣削,而在另一侧向上铣削,这会对刀片造成很大的冲击。可以通过编程围绕孔和型腔的刀具路径来避免这种情况。
越来越多的制造商使用铣刀以螺旋或圆弧插补的方式加工孔。虽然这种方法比钻孔稍慢,但对于许多操作而言更具优势。
在不规则表面钻孔时,钻头可能难以沿中心线穿透工件,导致钻头偏离工件表面。此外,每钻25毫米孔径需要约10马力的功率,这意味着在低功率机床上钻孔时可能无法达到最佳功率值。此外,有些零件需要加工许多不同尺寸的孔。如果机床的刀库容量有限,使用铣削可以避免频繁停机换刀。
使用铣刀铣孔时,刀具尺寸尤为重要。如果铣刀直径相对于孔径过小,加工过程中孔中心可能会形成芯。当芯脱落时,可能会损坏工件或刀具。如果铣刀直径过大,则会损坏刀具本身和工件,因为铣刀切削时不在中心,可能会与刀具底部发生碰撞。
此外,使用铣刀铣孔时,应从刀具中心线开始编程操作。因为使用可转位刀片铣刀进行螺旋插补铣削时,刀片外缘的高度远高于中心高度,因此程序员有时会忽略这一点,并无意中使用过高的进给率,从而超出刀具的有效加工范围。
通过选择合适的铣刀以最大程度减少振动和拉伸应力的方式切入工件材料,并了解何时铣削比钻孔更有效,制造商可以高效且经济地将工件毛坯变成漂亮的零件。