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高速擺線銑

2021-10-21 來源：伊斯卡技術（shù）經理作者：Andrei Petrilin

剝銑

幾（jǐ）十年前，機床轉速與切削速度的顯著提高成功實現了多種高效高速加工（HSM）方式。剝銑，就是其中之一。剝銑的主要法則是采用大的（de）軸向切（qiē）深（通常不超過刀具直徑的5xD倍徑）與小的徑向切深（最大為0.2xD倍徑）相結（jié）合。這種組合具有顯著優點。

減小徑向切寬不僅可以減少切削刃上的熱載荷，而（ér）且可以提高（gāo）切削速度。與傳統銑削方法相比（bǐ），剝銑的切削速度更快。較（jiào）低（dī）的徑向切寬顯著（zhe）降低了徑向切削力，避免了銑刀的彎曲和振動；確保了更好的切削（xuē）加工穩定性，有助於提高切削深度。

徑向切屑減薄可以實現更高的進給量，以保持所需的精確切屑厚度。因此，在高切削速度和進給率下進行小徑向切寬和大軸向（xiàng）切深的銑（xǐ）削是提（tí）高加工效率的一（yī）種很（hěn）好方式。此外，這種加工方法使得整個切削刃的磨損逐漸遞增，呈均勻分布（bù）態勢，從而增加了刀具壽（shòu）命。

剝銑（xǐ）法（fǎ）非常（cháng）適合應用於深肩銑和寬槽加工。該技術（shù）已成功（gōng）應用於清根銑削——采用小（xiǎo）直徑刀具來銑（xǐ）削各種難以觸達的區域的方法，如型腔拐（guǎi）角（jiǎo）。

擺（bǎi）線銑

計算機數字（zì）化（huà）控製(CNC)和計算機輔助製造(CAM)係統的發展推動了進一步的（de）改進：用可實現複雜刀具路徑的擺線銑（xǐ）削取代了直線進給運動，這非常適用於（yú）剝銑。從數學角度來說，一個圓沿一（yī）直線無滑（huá）動地滾動，則圓上一固定點所經過的軌跡稱為擺線。在擺（bǎi）線銑削中，刀具沿（yán）曲線路徑移動（dòng），逐層逐片地執（zhí）行輕薄切削（xuē）。通常，曲線路徑為一段圓弧（類似於半圓），刀具沿弧弦（xián）路徑返回到初（chū）始（shǐ）點，然後（hòu）以小的吃刀繼續重複加工路徑。在本例中，刀具路徑（jìng）看起來像字母“D”。沿著曲線軌跡銑（xǐ）削有利（lì）於切削刃載荷恒定，並且避免了切入材料瞬間（jiān）刀具載荷急劇上（shàng）升。

除了目前被視為是“經典”的D型路徑外，如今大多數配置高端控製係統的先進機床都能實現比這個複雜（zá）得多的路徑。擺線刀具軌跡（jì）不止（zhǐ）可最小化非切削（xuē）時（shí）間，還能優化機床單元運動。

擺線銑削是一種（zhǒng）非常有效的加工深槽（cáo）、凹槽和型腔的方法，也是針對淬硬鋼材料和難加工材料的一種非常有前途的（de）方法（fǎ），特別是鈦和高溫超（chāo）級合金(HTSA)。此外（wài），擺線銑削對於不穩定（dìng）條件（jiàn）下提高（gāo）切削（xuē）性能非常（cháng）有（yǒu）效，如剛性差的工件、加工薄壁區域、工（gōng）件夾持剛性差等。更重要（yào）的是，均勻和（hé）大幅（fú）度減少的（de）刀具載荷使擺線銑削還能有效適用（yòng）於微型銑削加工。

擺線銑（xǐ）削的主要挑戰是機床控製和智能路徑編程。然而，在解決（jué）這些（xiē）挑戰時，另一個重要因素——切削刀具——往往受到忽視。如（rú）果沒有合適的刀具，那麽即便做過（guò）所有的刀路軌跡設計和保持（chí）切削刃載荷分布（bù）均勻的工作，其加工結果終將低於預期效果（guǒ）。這就向刀具製造商（shāng）提出了新的挑戰，如何（hé）提供最（zuì）優化的刀具以滿足擺線銑削要求。

高性能擺線銑刀（dāo）的特征

首先，擺線（xiàn）銑（xǐ）刀（dāo）必須適（shì）合高速加（jiā）工。這涉及到（dào）適當的精度參數、動平衡、超（chāo）高（gāo）轉速下操作的安全性等（děng）。大切削深度的銑削加大了刀具的懸伸量，而刀具的動態性能是確保加（jiā）工穩定可靠性的關鍵。當采（cǎi）用小徑向切寬（kuān）銑削時，在任何給定的時間中僅有一個（gè）刀齒參與（yǔ）加工作業。優化沿（yán）齒的接觸區域是實現穩定銑削的重要因素，而傾角最佳（jiā）的刀具則是找到最優解決方案的關（guān）鍵（jiàn）。擺線銑削時產生的薄切屑可有效排出，無需在刀具上設計容積大的排屑槽。

上述簡單測試（shì）表明多齒整（zhěng）體硬質合金立銑刀(SCEM)或裝（zhuāng）配有可換式硬質合金（jīn）刀頭的銑刀是滿足（zú）需（xū）求的最佳方式（shì）。事實上，多齒整體硬質合金立銑（xǐ）刀(SCEM)確實代表了當今大多數擺線銑刀。

可以理解的是，這些立銑刀在設計方麵各有千（qiān）秋，能從伊斯卡最新款創新係列產品中輕鬆辨識出。這些（xiē）產品有以下幾大特點：

1.不等螺旋角及不等齒距的獨特（tè）設計使立銑刀具（jù）有出色的（de）防振降噪特性，提高（gāo）了刀具大懸伸的情況下高速加工的穩定性。

2.特定形狀（zhuàng）設計的排屑槽，不（bú）單具（jù）有足夠的排屑空間以使得（dé）排屑流暢，而且提高了銑刀芯部實體部分直徑，從而（ér）提（tí）高了銑刀的（de）動態加工強度。

3.這些銑刀在（zài）加工絕大多數工程材料時都能保持高精度，並最（zuì）大（dà）化金屬去除（chú）率。

伊斯卡擺（bǎi）線銑刀

伊（yī）斯卡用於擺（bǎi）線銑削的整體硬質合金（jīn）立銑（xǐ）刀(SCEM)的直徑範圍是2-25mm。

CHATTERFREE EC-E7/H7-CF整體硬質合金立銑刀帶有7個螺旋切削刃及多種刀尖（jiān）圓（yuán）角半徑。伊斯卡提供2xD、3xD、4xD和6XD倍徑（jìng）的立銑刀。立銑刀均采用PVD塗層的IC902牌號製成。（圖1）

圖1：CHATTERFREE多刃（rèn）整體硬質（zhì）合金立銑刀具有成（chéng）係列的不同的切削長徑比。

7刃立銑刀ECP-H7-CF的主要特點是（shì）切削（xuē）刃刃口設計有分屑槽。引入這一幾何設計可（kě）提高大懸伸加工的性能，並獨具特色地顯著改善深槽切削加工及型腔加工中（zhōng）的排屑。更重要的是該幾何形狀可確保為絕大多數加工需求提供令其滿意的加工表麵質量。（圖2）

圖2：帶分屑（xiè）槽切削刃刃口（kǒu）的設計能顯（xiǎn）著改善排屑，並收獲出色的表麵光潔度。

Ti-TURBO 7刃及9刃整體硬（yìng）質合金立銑刀ECK-H7/9-CFR，是專為高速加工鈦合金而設計的，切削長度約為2xD倍徑。憑（píng）借非凡的防振降（jiàng）噪（zào）特性和優化的刃口（kǒu）幾（jǐ）何形狀，這（zhè）些整體硬質合金立銑（xǐ）刀在各種飛機部件的擺線銑削加工中表現優秀，包括（kuò）加工鈦合金葉片轉子（葉盤）的曲線槽。

如果需要對鈦合金零件（jiàn）的淺槽或轉（zhuǎn）角進行擺（bǎi）線銑削，那（nà）麽（me）最近推出的可（kě）換頭式6刃變形金剛立銑刀（MULTI-MASTER）則是更為合適的解決方案。伊斯卡在該領域具備（bèi）足（zú）夠的能（néng）力和豐富的經驗，其設計的可換式刀頭（tóu）可高效加工難加工材料（liào）鈦合金，如Ti-10V-2Fe-3Al和Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr等。（圖（tú）3）

圖3：伊斯卡用於（yú）擺線銑削的可換頭式變形金剛立銑刀（MULTI-MASTER）可（kě）加工難加工材（cái）料鈦合金。

合適的刀柄也是影響擺線銑削成功與否的（de）重要因素。加工實踐（jiàn）表明，當銑刀安裝在液壓刀柄或熱縮夾（jiá）頭時，采（cǎi）用（yòng）擺線銑可以達成最佳效果。（圖4）

圖4：安裝在熱縮夾頭中（zhōng）的多刃（rèn）整體硬質合金立銑刀對一個整體葉盤（pán）進行擺線粗銑。

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