小直徑可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀
發(fā)布日期：2012-08-29 蘭生客服中心 瀏覽：3393
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小直徑可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀 |
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今天的可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀能在寬范圍的小直徑立銑加工用于替代傳統(tǒng)的高速鋼或整體硬質(zhì)合金。雖然高速鋼和整體硬質(zhì)合金立銑刀仍是用于軸向切深長的仿形切削的最佳選擇，可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀對于涉及小到高達16mm中等軸向切深的大批量小直徑加工提供一個更經(jīng)濟的替換物。
可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀提供若干節(jié)約成本的優(yōu)點。最明顯的是它們戲劇性地削減刀具替換成本。鈷高速鋼和整體硬質(zhì)合金都是很昂貴的。當它們斷裂時，整個刀具必須以新刀具的成本更換。相反，破裂的刀片只需幾美圓就能換新的。
可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀還消除了重磨的需求，那是一個勞動密集型的活并且它本身成本很高。重磨還引起刀具直徑大小的損失。象在銑槽加工時，那意味著一個額外的精加工來滿足關(guān)鍵尺寸需求所引出的成本增加。
最后，可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀提供很廣的通用性來削減成本。在許多情況下，僅僅只需在同一個刀體簡單地改變刀片材質(zhì)或槽形就能用于不同的工件材料或加工--允許你容易和經(jīng)濟地從中碳鋼轉(zhuǎn)到鈦合金或者從銑槽轉(zhuǎn)換到快速仿形。
總體來說，可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀最適合于涉及較小的軸向切深的加工。但是它們不局限于小直徑加工。例如山高提供能加工直徑38mm及以上的更大的可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀，還提供超過3~4英寸長度切深的有效精加工仿形能力。同小直徑高速鋼或整體硬質(zhì)合金立銑刀相比，這些更大的可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀甚至比它們較小的對照物經(jīng)濟性更好。大直徑的高速鋼或整體硬質(zhì)合金刀具既很貴而且重磨也很貴。
高性能加上通用性
許多用在汽車、航空、模具和其它工業(yè)的立銑加工會涉及到在具有低主軸扭矩和剛性的低功率機床上的小直徑加工。今天的一個主要趨勢是事實上的對小于15馬力容量（包括很多10馬力或更低）的加工中心快速增長的市場。用在這些機床的小直徑立銑刀局限于小到中等軸向切深，但是提供很高的切削速度和進給率的優(yōu)勢。
用于小直徑應(yīng)用的可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀既能單獨購買，也能以通用立銑系統(tǒng)的元件購買。后者的一個例子是山高著名的小魔王系統(tǒng)（它提供150種刀片型式和70種刀桿設(shè)計的選擇，能組合起來創(chuàng)建一個很寬的各種各樣的直徑范圍從6mm到20mm的銑刀）。每一種鋼制或重金屬刀桿僅使用一個簡單的兩個或三個有效切削刃選擇的可轉(zhuǎn)位刀片，允許刀具使用者直接在機床上數(shù)秒內(nèi)從球頭立銑刀快速改變到點鉆或從槽銑刀轉(zhuǎn)到倒角銑。專利的刀片夾緊機構(gòu)確保剛性好并且安全夾固刀片。
這些小直徑立銑刀提供優(yōu)異的性能和生產(chǎn)率。例如，使用平衡后的高速鋼刀桿，它們能安全地運轉(zhuǎn)在高達每分鐘3600米的極高的切削速度。在很大的進給量下，獲得的金屬切除率比那些整體高速鋼刀具獲得的高五倍。
小魔王立銑刀系統(tǒng)還很精確。例如，精密的球頭刀刃達到的尺寸精度是從+0.005mm到-0.03mm，容易地匹配用任何整體硬質(zhì)合金或高速鋼刀具能達到的效果。
最后，這些刀桿刀片組合的立銑刀提供杰出的通用性。它們在一個50馬力加工中心或在形形色色的如Bridgeport銑床等低功率機床或輕載加工中心上達到相同的效率。憑著各種各樣范圍很寬的刀片材質(zhì)和槽形，從小魔王系統(tǒng)創(chuàng)建的刀具能用于從塑料和鋁到淬硬鋼和高溫合金這樣跨度的材料的粗加工到超細精加工。可能的加工包括銑平面、銑槽、銑倒角、切凹面、斜坡銑、仿形銑和螺旋插補。象整體硬質(zhì)合金立銑刀那樣，小魔王立銑刀也加工符合ANSI或工業(yè)精度標準的真正的90度方肩，使用有鋒利圓角或預(yù)磨刀尖圓弧半徑的刀片。隨著刀片的改變，同一把刀還能完成90度中心孔鉆削、120度鉆削和插銑。在這些功能里，用傳統(tǒng)的高速鋼或整體硬質(zhì)合金立銑刀不能完成垂直插銑和大傾角斜坡銑加工。
對于寬范圍的要求提供廣泛的選擇
除了它們的多面性和高性能，今天的可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀有寬范圍的形形色色的形式來滿足寬范圍的應(yīng)用要求和加工偏好。例如山高小魔王系統(tǒng)最近增加的是一種三刃大螺旋角帶內(nèi)冷卻孔的刀片設(shè)計。有很寬的刀桿供選擇，范圍從用于高速加工的短圓柱型式到為了增加深度的很長的型式。先進的刀片設(shè)計允許這些可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀運轉(zhuǎn)在整體硬質(zhì)合金的全速（5倍于高速鋼立銑刀的切削速度）。同時三刃刀具保留經(jīng)濟性，維持可換刀片的成本優(yōu)勢和廣泛的多面性。相反，同樣的設(shè)計應(yīng)用到整體硬質(zhì)合金立銑刀將使它們的使用成本高得驚人。
三刃可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀的其它的重要優(yōu)勢是更短更穩(wěn)定刀桿設(shè)計的可靠性。對于整體硬質(zhì)合金立銑刀，刀具長度取決于可達性的要求，而長的懸伸會產(chǎn)生刀具穩(wěn)定性和振動的問題。
相反，有了小魔王立銑系統(tǒng)，刀具長度取決于現(xiàn)有的刀桿型式，這根據(jù)要執(zhí)行的加工選擇。最長的刀桿滿足任何可達性的要求，同時提供良好加工表現(xiàn)所需的穩(wěn)定性。良好的加工表現(xiàn)包括為了更高生產(chǎn)率的進給量和速度的增加和為了更好的表面光潔度和更長的刀具壽命要求的更小的刀具振動。
為了補充小魔王小直徑系統(tǒng)，山高提供用于小型和中型機床的更大直徑的常規(guī)輕載可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀系列，叫做小旋風銑刀。這些銑刀的直徑從12mm到50mm。標準的立銑刀版本提供四種形式的刀桿選擇，包括圓柱型、側(cè)固式、莫氏型和特長型。另外，還提供用于方肩銑和平面銑削的刀盤型式。象小魔王立銑刀，小旋風銑刀擁有用于金屬切除率高所需的優(yōu)異的自由切削槽形的特點，還有冷卻通孔能力和寬廣的應(yīng)用多面性。雖然使用的可轉(zhuǎn)位刀片的切削長度只有9mm，但是刀能在全寬銑槽加工時承受5mm的切深，對于仿形加工能達到6mm。其它加工包括斜坡銑、插銑和在實體上圓周和螺旋插補。
為了在切深上到8mm下進行90度銑槽、輪廓銑和方肩銑加工時的經(jīng)濟性增加，山高提供它的'迷你方肩'系列立銑刀。這些銑刀使用刃長9mm的小四方刀片，提供明顯的初期成本優(yōu)勢還有四個切削刃，導致更低的每刃平均成本。三種刀體型式具備廣泛的應(yīng)用通用性，包括直徑從25mm到32mm的刀桿式立銑刀、直徑從38mm到100mm的刀盤式銑刀和直徑從80mm到250mm的可調(diào)卡座式銑刀盤。刀盤式銑刀和可調(diào)卡座式銑刀都有正常齒距和密齒距型式。
山高還提供一種能滿足實際上任何模具或航空加工（包括高速精加工）需求的叫做CombiMaster的分體可轉(zhuǎn)位刀片仿形銑刀系列。這種模塊化系列由不同長度的鋼制刀桿和帶螺紋連接的使用可轉(zhuǎn)位刀片的各種形式的切削頭組成�，F(xiàn)有的刀頭包括一種在高金屬切除率下用于面銑、斜坡銑和插銑的使用直徑12mm圓刀片的按鈕型式的銑刀和一種用于高速半精加工和精加工輪廓的標準90度球頭型式，還有一種用于大切深或薄壁銑削的螺旋刃設(shè)計。另外，一種用于直壁零件的真三維切削和高速半精加工的獨有的120度球頭切削頭設(shè)計。
各種各樣的可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀系列提供一種任何整體硬質(zhì)合金立銑刀不能找到的刀桿形式和長度的有效選擇。例如，小魔王和分體銑刀系列都提供了一種很寬范圍的刀桿長度。它們還包括在長懸伸應(yīng)用里為了消除振動由一種重金屬材料制造的刀桿。另外，所有的山高可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀都提供一種有專利的集成刀墊的可轉(zhuǎn)位刀片。這種集成刀墊通過在發(fā)生刀片失效時保護刀體來增加安全性。
針對應(yīng)用柔性的材質(zhì)/槽形
現(xiàn)有的寬選擇范圍的刀片材質(zhì)和槽形進一步擴展了小直徑可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀的能力。這能通過現(xiàn)有的切削材質(zhì)首先被看到。例如，小魔王球頭立銑刀會使用有很鋒利切削刃的細顆粒硬質(zhì)合金刀片和先進的PVD（物理氣相沉積）涂層來有效加工洛氏55度的淬硬鋼。事實上，裝有這些刀片的小直徑立銑刀在模具工業(yè)的沖模、注塑模和玻璃瓶模具的精加工上獲得成功。通過在很高進給率下的小步距（歧點高度）小切深，PVD涂層硬質(zhì)合金生成實質(zhì)上消除鉗工修磨要求的超光表面。
在其它刀具材料里，PCBN（聚晶立方氮化硼）刀片現(xiàn)在正被成功使用于模具鋼還有硬鑄鐵的超高速加工。
在航空工業(yè)，PCD（聚晶金剛石）刀片正扮演一個鋁合金立銑加工的重要角色。一個專有的應(yīng)用領(lǐng)域是鉚接在一起用在飛機內(nèi)部的薄壁鋁合金擠壓件框架。山高自己的使用PCD鑲?cè)械镀男∧趿€姷侗粡V泛用來加工許多這些零件要求的形狀。這些零件通常是以棒料進給通過加工中心得到1.6mm厚25~50mm寬的成品。
通過很多種類的刀片槽形（包括平頂、直壓前角、鋒利切削刃、珩磨切削刃和負倒棱強化的切削刃），可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀進一步提供應(yīng)用的柔性。這些柔性的重要性是明顯的，例如，在硬度洛氏55度的D-12模具鋼輪廓的精加工。使用涂有山高韌性很好的F30M PVD涂層的銑削材質(zhì)和M05中載槽形（進給量每齒0.05mm）的小魔王B90P 90度精密球頭在這個加工能達到顯著的效果。這種刀具在實際應(yīng)用里在軸向切深0.5mm步距0.25mm(徑向切深)和進給每分鐘6600mm下切削，在90分鐘刀具壽命下得到表面光潔度為0.4微米。
不管使用什么形式的可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀，不管它是象山高小魔王那樣的小直徑形式還是象小旋風銑刀那樣的直徑稍大的形式，現(xiàn)有的合適的刀片材質(zhì)和槽形使它適合于手上的應(yīng)用。不管他們怎樣使用，底線是小直徑可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀同高速鋼和整體硬質(zhì)合金立銑刀相比主要在通用性、性能、機床利用率、經(jīng)濟性和可靠性方面有重要優(yōu)勢。
現(xiàn)實世界的解決方案
可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀的許多優(yōu)點在廣泛的應(yīng)用和行業(yè)里得到經(jīng)濟性好的解決方案。這里有一個關(guān)于山高立銑刀產(chǎn)品的例子。
可靠的不銹鋼加工
一家用于醫(yī)療生物技術(shù)行業(yè)的不銹鋼隔膜閥制造商正遭受316L奧氏體不銹鋼鍛件閥體上直徑38mm型腔的加工難題。零件設(shè)計用于直接連接相同直徑的管子。
加工閥體型腔所需的立銑加工在一臺15馬力的有換刀機械手的加工中心上進行。和那些用于模具加工的相似，使用一個三軸仿真程序。加工工況出現(xiàn)許多挑戰(zhàn)，包括刀具懸伸長、斷續(xù)切削、由于鍛造工藝的不一致引起的切削時載荷波動變化和不銹鋼材料的韌性好、粘的特性。
最早用于這個加工的刀具是一把傳統(tǒng)的單齒可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀，在有冷卻液的情況下主軸轉(zhuǎn)速每分鐘3800轉(zhuǎn)和進給量每齒0.08mm。每個零件的總加工時間平均大約11分鐘，刀片的預(yù)期壽命是8個零件。但是主要問題是由于懸伸過長刀體在刀片失效之前就可能發(fā)生斷裂。
尋找一種加工方案，制造商轉(zhuǎn)向已用在其它工件中的山高小魔王小直徑立銑刀系統(tǒng)。替代品由直徑20mm的重金屬抗振刀桿和直徑12mm的新的F30M PVD涂層銑削材質(zhì)的球頭刀組合。兩者都提供重要的優(yōu)勢。重金屬刀桿提供極佳的抗振性和剛性。F30M硬質(zhì)合金材質(zhì)專門設(shè)計用于加工不銹鋼、熱處理鋼和高溫合金。
雖然重金屬刀桿實際上比先前使用失效的刀更小，但它能堅實地抵抗在加工閥體鍛件時產(chǎn)生的嚴重應(yīng)力。使用新的刀具還允許加工參數(shù)的總體提升。主軸轉(zhuǎn)速升至每分鐘6900轉(zhuǎn)，接近用老刀具的2倍。另外，在切深提高到0.7mm下，進給率從原來的每分鐘450mm增加到令人驚愕的每分鐘3300mm，高了7倍多！還有，在這些積極的進給量下，刀具壽命增加50%，平均從8個增加到12個完整的零件。
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