适合于采用高进给速度的铣刀
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众所周知,由于经济原因,企业要求不断地提高生产效率和降低生产成本。对于这一点,起决定性作用的便是这些特征值的数量级。前几年,生产企业的领导对制造费用降低百分之五已是满意了。但是,由于材料价格的上涨,尤其是由于来自亚洲地区价格上的压力,企业将提高生产率和降低生产成本的期望值做了较大的提高:例如,企业希望将生产效率提高30%甚至更高,才是比较理想的目标。
大多数企业,在决定采用现代高效,然而价格却很昂贵的生产设备之前,在某种程度上应首先试一试利用现有设备能否解决他们的任务,在这方面有许多可能的途径。而其中一种可能性是采用现代切削刀具,通过新的刀具材料、涂层和切削刀刃的几何形状,可以显著提高切削效率。而在这方面,对于铣削加工,还有第4要素起作用:铣削战略。
属于LMT(蓝帜)金属加工技术集团成员的刀具制造成员Fette(www.fette.com)可以说是利用了这四要素使该厂新的铣刀产品——Multi Edge Feed具备了高效切削性能。这种刀具也可以在普通的机床上使用。
图1 不同的切削刀刃
这种新型的刀具产品,具有不同的结构型式,而它们的共同特点是:具有适合于高速进给的几何形状。这种几何形状的特征是切削刀刃具有一个很大的圆弧半径(与圆形可转位刀片相比较),这样便少许限制了轴向吃刀量ap,由于较小的主偏角k,使作用于铣刀上的径向切削力载荷大大减小,从而可以毫无顾及地采用很高的每齿进给量。在加工钢件时,每齿进给量至少可以达到fz=5mm。

显著提高材料切除率

通过这种铣削战略,也就是在减小轴向吃刀量的情况下提高进给速度,材料切除率最大可以提高500%,这有助于显著降低生产费用。特别是对于切削量很大的粗加工(在工具和模具制造中,这是会经常遇到的情况)来说,则收益会更可观。
目前,在 Fette公司,Multi Edge系列的整体硬质合金铣刀和装有可转位刀片的铣刀,就具有适合于高速进给铣削的这种特点。按照Multi Edge系列刀具的结构,该公司可提供有二个、三个和四个切削刀刃的各种铣刀。
Multi Edge 2Feed是一种具有两个切削刀刃的整体硬质合金立铣刀。该公司已可提供直径在1 mm以上的这种立铣刀。该铣刀在长度上有特别短的、较短的和较长的三种不同结构。根据Fette公司的经验,这些刀具可以满足对加工稳定性的极高要求,也可适合于工具和模具制造中刀具常常需要以较大的悬伸来进行的加工。
图2 极高的铣削效率
图3 硬加工
图2中所示的是一把直径为12mm的Multi Edge 2Feed铣刀在进行加工时的情景。被切削的是一种材料编号为1.2312的工件材质(按德国工业标准DIN,这种编号的材料是40CrMnMoS8.6合金工具钢——译注)。采用下列切削用量:切削速度Vc=237m/min,轴向吃刀量ap=0.8mm,径向吃刀量ae=8mm。对于这种小直径刀具,每齿进给量至少可以达到fz=1mm,而进给速度则达到Vf=12.6m/min。被加工的是材料编号为1.2379的工件材质(这种材料系X155CrVMo12.1,也是一种合金工具钢——译注),工件淬透,其硬度达63HRC。由于在工件上存在着多个孔,这会造成加工的困难,也就是在铣削时会导致间断的切削。铣削时采用下列切削用量:切削速度Vc=322m/min,轴向吃刀量ap=0.2mm(总的材料切除量为2 mm),径向吃刀量ae=15 mm,在这种淬硬工件上每齿进给量至少可达fz=0.5mm,进给速度达到Vf=4.8m/min,加工是干式加工,铣削所达到的效果给人留下深刻印象:CBN 的Multi Edge 3Feed即使在这种难于加工的条件下,刀具寿命还是超过19m。还有多一个切削刀刃的Multi Edge 4Feed可转位刀片,在粗加工时,采用这种装有4个切削刀刃可转位刀片(刀刃圆弧也同样稍稍向外凸起)的铣刀,可以显著提高生产率。在下面的图4中,所示的是这种刀片同采用圆形可转位刀片进行加工时的效果比较:加工的工件材质为CK45(系常用的调质钢——译注),铣刀直径为42mm。
图4 采用常规的圆形可转位刀片和采用Multi Edge-4Feed可转位刀片的铣削效果比较

在相同的时间里提高了5倍的材料切除率

铣削的效果显示:在采用圆形可转位刀片进行铣削时,达到的材料切除率为100cm3/min ,而采用Multi Edge 4Feed可转位刀片进行铣削时,根据Fette公司的资料,在同样的时间里其材料切除率可提高5倍之多。
在这里,所采用的切削用量为:切削速度Vc=220m/min,轴向吃刀量ap=0.6 mm,径向吃刀量ae=30 mm,每齿进给量可显著地达到相当高的值fz=3.6mm,进给速度达到Vf=30m/min。这样高的切削效率需要附加采用新的涂层——MultiC。这种涂层是一种双色涂层:在可转位刀片的前面涂Al6(AlCrN——氮铬化铝)和在后面涂TiN(氮化钛)涂层。这种复合涂层特别适合用于高效铣削,此外,这种复合涂层能够便于用来识别刀具的磨损。
结论:适合采用高速进给的这种刀具,特别适合于用来提高生产效率,这种铣刀也可以在现有的机床上使用。
本文作者:Diethard Thomas
原载:《国际模具制造商情》2006年8月号
上载于:2006-9-27 22:57:38

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