金屬切削過(guò)程中，諧振產(chǎn)生的具有衍生能力的振動(dòng)和震顫，卻導(dǎo)致零件表面加工質(zhì)量降低、返修，甚至可能使工件報(bào)廢。

     借助幾何尺寸可變的立銑刀，能夠減少這種震顫。盡管這類(lèi)刀具常常被稱(chēng)為“可變螺旋角刀具”，但已是一種更廣義的概念。

     可變螺旋立銑刀有兩種基本的設(shè)計(jì)，一種設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是不相等(或不同)的螺旋角沿每一切削刃長(zhǎng)度是相同的,而另一種設(shè)計(jì)是沿著切削刃的長(zhǎng)度，其螺旋角是廣泛可調(diào)的。例如，一把刀具前刀面的螺旋角是30°，中間某點(diǎn)的角度是37.5°，而后刀面的螺旋角可達(dá)到45°。螺旋角也同樣可以從37°開(kāi)始變化到30°。“在切削過(guò)程中，刀具會(huì)受到阻尼的影響，這是由于立銑刀在以不同角度沿同一螺旋線(xiàn)進(jìn)行切削。”Benchmark硬質(zhì)合金公司總裁PaulSt.Louis解釋道。

     Melin工具公司車(chē)間主任BobSrail先生補(bǔ)充說(shuō)，只要工具制造商生產(chǎn)的刀具和工具磨床能夠加工，銑刀的螺旋角就能在較大的范圍內(nèi)變化。“大多數(shù)機(jī)床都能夠勝任對(duì)任何螺旋角的磨削”。

    這兩種立銑刀都有不相同的螺旋槽間距(或不同的齒距)，因此能夠產(chǎn)生一個(gè)不同相位(異相)的切削運(yùn)動(dòng)從而阻止諧振的產(chǎn)生。例如，一把4槽立銑刀(或可變位的立銑刀)的齒距，在第1、2凹槽間為89°，2、3凹槽間為91°，以此類(lèi)推，最終加起來(lái)等于360°。

    “通常當(dāng)用一把普通立銑刀加工時(shí)，會(huì)產(chǎn)生持續(xù)不斷的諧波振動(dòng)，這是以銑刀螺旋角相同、切削刃平均分配為前提的。”SGS工具公司執(zhí)行副總裁JeffBurton先生指出，“任何可以干擾諧波的行為都能減低由此而產(chǎn)生的震顫。”SGS工具公司聲稱(chēng)，通過(guò)將諧波振動(dòng)最小化，Z-Carb整體硬質(zhì)合金立銑刀(外形不變但螺旋角可變)可使材料切除率最大化。

    在Niagara刀具公司技術(shù)主管DennisNoland先生看來(lái)，NY基礎(chǔ)公司開(kāi)發(fā)的正在申請(qǐng)專(zhuān)利的旋轉(zhuǎn)刀具能使情況得到改善。該設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)刀具產(chǎn)生的聲音模式的特別選擇，對(duì)“可變立銑刀”的概念進(jìn)行了改進(jìn)。不僅改變了排屑槽間的分度和螺旋線(xiàn)，同時(shí)也改變了前刀面傾角和退刀槽。因此，每個(gè)槽的切削刃都與其它的不同，每個(gè)槽的導(dǎo)程也不相同。“一般而言，對(duì)于一套給定幾何尺寸的立銑刀，當(dāng)你從各個(gè)方向觀察時(shí)，其螺旋角的變化不能超過(guò)5°的范圍,否則將會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定性方面的問(wèn)題。”由此而來(lái)的結(jié)果是一把刀具的各個(gè)切削刃在與工件表面接觸并沿工件表面移動(dòng)時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生清晰的聲音模式。“由于切削刃會(huì)產(chǎn)生不同的聲音模式，因此發(fā)生諧振的潛在危險(xiǎn)可能就被忽略了。”盡管Niagara公司的可變螺旋角立銑刀沿每一條切削刃都有相同的幾何特征，但對(duì)每條切削刃而言，仍可能產(chǎn)生前角、退刀槽、螺旋線(xiàn)、甚至從前刀面到后刀面的完全改變。在用這種銑刀加工工件時(shí)，刀具將不斷改變其聲音模式，“對(duì)此，我們尚未完成研究，”他說(shuō)，“這涉及到大量很復(fù)雜的試驗(yàn)操作程序。”在加工高溫、高強(qiáng)度合金材料時(shí)，Niagara刀具公司的StabilizerHT立銑刀不同的齒距、前角、退刀槽、螺旋線(xiàn)可以有效地減輕加工中的振顫。

    VRK公司正在申請(qǐng)專(zhuān)利的SilentPitch3槽、4槽和5槽立銑刀具有偏置的槽型及可變螺旋角，并且每把立銑刀只有兩條相同的螺旋線(xiàn)。

    可變的幾何尺寸使立銑刀能“幾乎無(wú)振顫地切削，并且以幾乎接近粗加工的速度來(lái)完成精加工。”

3-D模擬軟件

    如果不是磨床3-D模擬軟件的出現(xiàn)，要改變立銑刀的螺旋角是不可能的。在刃磨這種立銑刀時(shí)，如果不借助模擬裝置，就會(huì)損壞數(shù)以百計(jì)的刀具和大量的砂輪。這種能使很多設(shè)計(jì)變化在幾分鐘內(nèi)完成的模擬裝置還能使更多的工作在辦公室里完成，而不用把時(shí)間耗費(fèi)在生產(chǎn)車(chē)間。過(guò)去磨一把直徑1/2″的立銑刀需耗時(shí)15min，而現(xiàn)在通過(guò)模擬裝置只需2～3min。? 

    但模擬軟件及可以磨削可變螺旋角銑刀的磨床會(huì)導(dǎo)致這類(lèi)刀具的很多終端用戶(hù)無(wú)法修磨現(xiàn)有的舊銑刀。而把刀具寄回給制造商進(jìn)行重銳同樣也不是辦法。對(duì)此，JeffDavis（Harvey工具公司技術(shù)副總）說(shuō)：“我們公司并不是一個(gè)真正意義上的刀具修磨廠(chǎng)商。我們的刀具價(jià)格足夠低，具有相當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)力，因此與舊刀重銳相比，買(mǎi)一把新刀具也許是更好的選擇。”?

    與此相反，Kennametal公司立銑刀和硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)刀具產(chǎn)品市場(chǎng)部經(jīng)理SteveAbrams先生認(rèn)為：數(shù)量龐大的終端用戶(hù)期望在立銑刀磨損后能夠進(jìn)行重銳。而Kennametal公司VariMill銑刀的終端用戶(hù)可以在自已公司或當(dāng)?shù)氐牡毒咝弈シ��?wù)中心進(jìn)行銑刀的重銳和再涂層，同樣可以達(dá)到新刀的效果。他解釋說(shuō)，VariMill立銑刀并不具有可變的或者不同的螺旋角，而是具有偏置的排屑槽以及沿排屑槽長(zhǎng)度上不變的前角來(lái)阻止諧振的產(chǎn)生，也就是使一個(gè)4槽立銑刀像兩個(gè)獨(dú)立的2槽立銑刀那樣工作。