可轉位銑刀加工工件時總是伴隨著振動,在車間里,可以感受到振動帶來的熟悉的聲音和感覺。當通過增大刀具的切削深度來提高金屬切削率時,往往會損壞刀具的刃尖,縮短機床的壽命。
除了提高機床性能外,還有一種方法可以改善加工狀況,那就是使用仿形銑刀。這種刀具又稱做“鈕扣刀具”。
仿形銑刀只是在傳統的立銑刀基礎上有一個簡單的變化,與傳統的菱形刀片或方形刀片不同,仿形銑刀使用圓形刀片。這個變化使仿形銑刀具備多種優點,其中大部分益處可以說是當今小切深,大進給,和高速加工發展趨勢下的一個補充。本文將分別介紹這些優點:
進刀能力強加強螺旋銑和斜面加工能力切削刃強度更高更多的切削刃參與加工低功率下獲得高切削率接近精加工的粗加工
進刀
一些仿形銑刀可以象鉆頭那樣,直接進刀,切入工件。如:端銑刀式仿形銑刀,但僅在制造商在刀具末端留有足夠的間隙時才可以沿這個方向切削。套式仿形銑刀也可直接切入工件,但加工時功率消耗很大。
仿形銑刀不可能取代鉆頭,因為鉆削時參與加工的面積較大,超過了這種刀具所能承受的切削深度。但仿形銑刀這種可以直接切入工件的能力解決了加工中一個令人頭疼的問題:那就是在粗加工之前需要預鉆一個起始孔。
因為普通的可轉位立銑刀不能沿Z軸直接切入材料,所以需要預先鉆一個起始孔。另一種進刀方法是通過一個斜面進入,通常需要應用CAM軟件來完成。而使用仿形銑刀,這一步可以省去。可將刀具的進刀操作與型腔加工編為一個完整的程序,無需特別考慮刀具的進刀問題。這種可自由進刀的方式對于復雜型腔的粗加工,以及調用表面粗加工例行程序很有用。
螺旋插補
綜合運用仿形銑刀和螺旋插補可以容易、快速地加工大直徑孔。這種技術類似于螺紋銑削,三個軸(X、Y、Z)同時運動。但它又不同于螺旋銑削,因為用仿形銑刀加工不需要起始孔,就可以直接切入材料。此外,由于仿形銑刀有大的后角,螺旋插補過程中的升角可以很大,而且不用擔心會摩擦到切削刃的底部。這個簡單易行的過程帶來很多好處,可以用相同直徑的刀具加工不同尺寸的孔,只需將孔尺寸的變化編入程序。
一個典型的對比可以說明這種技術有提高效率的潛力。
切削刃強度
由于沒有尖角,在可轉位硬質合金刀片中,圓形刀片的切削刃強度最高。因此可用于重切削,或者不穩定條件下的粗加工。當需要使用長型刀具時,圓形刀片能承受更大的刀具偏轉和振動,允許加工中提高轉速、增大進給,同時減少崩刃的危險。
使用圓形刀片時,切削力可以得到有效的分布。而對于典型的直角銑刀,刀具壓力主要為徑向力,這導致了刀具變形大,增加了振動和刀具破損的可能。圓形切削刃均勻地分散切削力,將更多的切削力轉化為軸向力。這正是使用加長型刀具時所希望的,因為減小徑向力也就減小了刀具變形。
但使用臥式加工中心時則要小心。軸向力的增加可能使安裝在機床角板上的夾具出現撓曲,這是因為該結構不象在立式加工中心上時那樣穩固。在臥式加工中心上,撓曲會帶來振動,進而會導致刀片出現輕微的崩刃。刀具壽命會因此而縮短,刀具破損的可能性加大。為了減少或避免這種情況,應該使用正軸向前角的刀具,這樣可以減小對工件向下推的力。
切削刃數目
圓形刀片還有一個優點就是比普通的硬質合金刀片擁有更多可用的切削刃。根據刀片的尺寸以及切削深度,圓形刀片可以有4到8次有效的轉位,材料去除量至少是普通菱形和方形刀片的兩倍。這種優勢可以減少操作者去工具室換新刀片的次數(保證了操作者的有效工作時間),減少了刀片的存貨量(降低庫存費用),降低了每條切削刃的成本。