近年來(lái)亏掀，日益提高的能源成本和對(duì)全球氣候變化的關(guān)注已經(jīng)賦予這種發(fā)展趨勢(shì)新的緊迫性坞裂。許多制造商發(fā)現(xiàn)首捶，他們的電力、能源等公用事業(yè)支出以每年25%或更高的速度遞增狞绰。作為一種回應(yīng)完株，一些企業(yè)開(kāi)始采用新的策略，承諾實(shí)施“綠色制造”和“低能耗制造”般迈。更多的制造商雖然沒(méi)有大肆聲張，但也在企業(yè)范圍內(nèi)默默但有意識(shí)地尋求加工工藝的變革匠泵，以降低金屬切削加工的能耗水平恋赎。選用適當(dāng)?shù)?a target="_blank" class="mmstipl2" >刀具和低功耗加工方法可以為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)做出貢獻(xiàn)。
   
    眾所周知了酌，在過(guò)去十年間疾浓，加工車間所用CNC加工中心的主要發(fā)展趨勢(shì)是速度更快、智能化程度更高对嚼，并采用質(zhì)量更輕夹抗、功耗更低的主軸。而目前不斷上升的能源成本也加速了這一進(jìn)程纵竖。這種發(fā)展趨勢(shì)與使用能在一次走刀中實(shí)現(xiàn)大切深切削的強(qiáng)力機(jī)床完全背道而馳漠烧。高速加工（HSM）也必然意味著是低功耗加工（LPH），它需要采用不同的刀具靡砌，以及對(duì)刀具有不同的認(rèn)識(shí)已脓。

    為了應(yīng)對(duì)高速/低耗加工的發(fā)展趨勢(shì)，許多一流的刀具供應(yīng)商正在開(kāi)發(fā)高速加工專用刀具系列通殃，或在他們的刀具產(chǎn)品上增加額定主軸轉(zhuǎn)速的標(biāo)注度液。某些刀具供應(yīng)商的步伐則更加超前。這樣做的原因在于：雖然高速加工或額定主軸轉(zhuǎn)速的現(xiàn)狀是好的画舌，對(duì)高速主軸的安全性也是必要的堕担，但其發(fā)展尚不夠充分。高速加工或額定轉(zhuǎn)速本身僅僅意味著鉆頭或刀具以12000轉(zhuǎn)/分或40000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速實(shí)際運(yùn)行時(shí)具有足夠好的平衡性曲聂，同時(shí)刀片在刀具中安裝牢固霹购。但是，這并不能說(shuō)明刀具的加工效率侠呛，而效率才是節(jié)約能源和保護(hù)輕型機(jī)床結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素巫顽。

    當(dāng)然，高速加工或額定轉(zhuǎn)速是需要強(qiáng)調(diào)的跃等，但眼光還應(yīng)該看得更遠(yuǎn)一些菲痹。你會(huì)發(fā)現(xiàn)湘秀，在目前用于高速加工的各種銑刀和鉆頭中，在加工效率及能效上存在巨大差異编毒。這些差異對(duì)于粗加工军含、一次走刀銑削和大直徑孔加工尤其重要。

    讓我們首先解剖一臺(tái)典型的CNC高速加工中心歹簸，看看它與傳統(tǒng)機(jī)床有何不同孩砸。當(dāng)然，它的速度很快搬洪，具有最高可到40000r/min的額定主軸轉(zhuǎn)速贸掰，并可達(dá)到極高的進(jìn)給率；它的智能化程度也很高燃拥，其控制系統(tǒng)通常能實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)加工审胚、刀具路徑優(yōu)化和3－6軸聯(lián)動(dòng)加工。不過(guò)它也有不足之處礼旅，一是主軸電機(jī)的額定功率可能只有20馬力（25kW）或更猩胚丁；二是機(jī)床結(jié)構(gòu)很輕痘系，因此更容易發(fā)生偏斜和振動(dòng)（這一點(diǎn)常常被忽視）菲嘴。實(shí)際上，限制材料去除率提高的通常是結(jié)構(gòu)剛性而非主軸功率汰翠。不只是主軸電機(jī)龄坪，這種機(jī)床整體上都是為輕載、快速的多次走刀切削（而非大切深复唤、少走刀的切削）而設(shè)計(jì)的悉默。

    從刀具的觀點(diǎn)來(lái)看，高效低耗加工的關(guān)鍵是瞬時(shí)加熱切削區(qū)以軟化被切削金屬苟穆，并將熱量傳遞給切屑抄课，使熱量隨切屑一起離開(kāi)切削區(qū)。很明顯雳旅，金屬越軟跟磨，切除金屬所需的功率越小。與過(guò)去采取一切可能的方法降低加工溫度相比忱痴，這是一種完全不同的思維方式潭灯，這就要求我們?cè)诘毒咴O(shè)計(jì)階段以及用戶在刀具選擇階段都必須采取與過(guò)去不同的方法。

    切削熱可能仍然是刀片的大敵蚪应，但在工件上的切削點(diǎn)以及切屑中话弹，它的確可以變?yōu)橛欣蛩亍Ｈ缃裨O(shè)計(jì)的高速銑刀性能更為先進(jìn)伍戚，它與高速主軸（及其高表面切削速度）配合味专，可使切削點(diǎn)的金屬發(fā)生塑性軟化雌她。如能找到這種刀具——它能利用切屑變形產(chǎn)生的熱量軟化待切削金屬，使其正好達(dá)到更易切削的狀態(tài)——就能實(shí)現(xiàn)更快速数荤、更節(jié)能的切削加工政用，同時(shí)可以延長(zhǎng)刀具和機(jī)床的壽命。

    為低功耗加工而開(kāi)發(fā)的刀片還應(yīng)具有另外兩個(gè)重要特征：一是基體和涂層能夠耐高溫阴戚、耐沖擊倘灸；二是切削刃幾何形狀的設(shè)計(jì)能充分實(shí)現(xiàn)自由切削（高速、無(wú)支承切削）笋熬∪饶常基體和涂層需要經(jīng)受得住與切削區(qū)材料塑性變化有關(guān)的高溫環(huán)境，同時(shí)還要承受以較高表面速度反復(fù)碰撞工件的頻繁沖擊胳螟，這些沖擊力隨著主軸轉(zhuǎn)速的提高而成比例地增大昔馋。

    關(guān)于低功耗銑削刀具的前刀面幾何形狀，刀片至少應(yīng)具有雙重正前角——在徑向和軸向均為正前角旺隙。這樣绒极，可保證在兩個(gè)方向上都有平滑的劈入式切削效果骏令，與用更鈍的0°前角刀具產(chǎn)生的刮削效果相比蔬捷，產(chǎn)生的切削力較小，耗費(fèi)的功率也更少榔袋。然而周拐，并非所有的刀片都具有雙重正前角，因此需要注意選擇凰兑。

    還需要尋找具有螺旋切削刃的銑刀（此類銑刀牌號(hào)很少）妥粟，這種銑刀可顯著降低功率需求和沖擊力，其曲線切削刃使刀片更容易切入工件吏够。從微觀層面來(lái)看犀进，它更像在鈑金加工時(shí)用帶角度的刀片一次只剪切掉一部分材料，而不是一次性地猛烈沖壓整塊金屬板织扰。銑刀采用20°～45°的螺旋升角也可減小刀具切入時(shí)的沖擊膊节，并能抑制切出時(shí)產(chǎn)生毛刺。

    在模具加工中率肉，使用球鼻銑刀銑削要浪費(fèi)大量功率原拉，因?yàn)橹挥幸恍〔糠智邢鞅砻妫ㄖ芯暰€周邊區(qū)域）是以最佳表面速度和效率在參與切削。更好的選擇是采用一種有更多直齒的圓鼻銑刀（如英格索爾公司開(kāi)發(fā)的ChipSurfer銑刀剑三，它可使更多的切削表面參與切削）堵套。

    刀具的節(jié)圓半徑及與此相關(guān)的表面切削速度在整個(gè)切削表面上是相當(dāng)一致的。在切削表面的兩端矩汪，其表面速度并不趨近于零端皮，因?yàn)樗仨毧拷虮倾姷兜谋遣柯囫伞Ｆ浯危谥本€切削中近们，采用大的刮削半徑腿扒，利用切屑減薄效應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)更快的材料去除术瓮。大的刀尖圓弧半徑與倒錐度相結(jié)合康聂，使轉(zhuǎn)角清根變得更為容易，并可使切削力減至最小胞四。所有的切削表面都采用了大的正前角恬汁，以減小切削力，降低功率消耗辜伟。

    一旦選定了合適的銑刀氓侧，就一定要充分加以利用。切削大多數(shù)鋼材的規(guī)則是：快速切削导狡、熱切削约巷、干切削。提高主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給率旱捧，可引起材料的塑性化效應(yīng)独郎，同時(shí)也提高了生產(chǎn)率。將刀具制造商推薦的切削參數(shù)（進(jìn)給量和切削速度）僅僅作為起點(diǎn)枚赡，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高氓癌。最重要的一點(diǎn)是不能使用冷卻液。除了要防止刀具受到熱沖擊以外蛹拜，還要讓刀具產(chǎn)生軟化工件材料所需要的熱量她蛉。在加工中，或許不需要為沖刷切屑而使用切削液慰颊，采用正前角刀具的高速加工能夠很好地排屑赚兰。增加一個(gè)帶除濕功能的噴氣裝置將有所裨益。

    以下是一些指導(dǎo)原則辱折，其中一部分通忱墒可以應(yīng)用于粗銑加工，但對(duì)于低功耗銑削來(lái)說(shuō)晦哺，所有這些原則都很重要箫驻。

    （1）在可能的情況下盡量采用順銑，它可使切削刃更平滑地切入工件贩挨，既可保護(hù)重量較輕的機(jī)床結(jié)構(gòu)绍挤，又可延長(zhǎng)刀具壽命。

    （2）通過(guò)研究切屑的顏色尤桃，可以發(fā)現(xiàn)與切削效率有關(guān)的線索籽榕。在銑削鋼件時(shí)爷耀，不必?fù)?dān)心出現(xiàn)深藍(lán)色切屑，因?yàn)樗馕吨己玫你娤鳡顟B(tài)和材料軟化效果拍皮，且切削熱正以正確方式被切屑帶走歹叮。而在銑削不銹鋼時(shí)，淺草黃色的切屑也是銑削狀態(tài)良好的信號(hào)铆帽。

    （3）窄肩切削比寬肩切削能效更高咆耿，每一次切削的接觸寬度不要超過(guò)刀具的75%。出于相同的原因爹橱，不要用兩個(gè)以上的刀片同時(shí)參與切削萨螺，否則只會(huì)產(chǎn)生更多摩擦、消耗更多功率愧驱，得不償失慰技。如果加工中發(fā)生震顫，可以改變刀具的幾何參數(shù)（如前角组砚、安裝角或?qū)С探牵┪巧獭⒃龃笄行驾d荷和（或）減小（而不是增大）刀片的傾角糟红。

    孔加工通常被認(rèn)為是去除單位材料耗能最多的加工址檀。即使采用新型麻花鉆，也只有一小部分切削表面能以理想的表面速度進(jìn)行切削流沦；即使在最好的加工環(huán)境條件下笋骡，切屑與容屑槽之間的摩擦也會(huì)消耗切削能量絮商。此外邢窜，將切削液輸送到切削表面的液泵也需要消耗能量。被加工的孔越大铆韭、越深丘隙，對(duì)能量的消耗也越大。

    對(duì)于直徑25.4mm以上的大孔加工菜涯，比較好的替代方法是采用螺旋銑孔法伶离。當(dāng)然，這需要機(jī)床具有插補(bǔ)控制功能拣末。采用這種干式诺教、節(jié)能的切削方法取代濕式、耗能的傳統(tǒng)加工工藝具有不錯(cuò)的效果饼瓮，用單齒或多齒立銑刀加工大直徑孔比用任何鉆頭加工需要的機(jī)床功率和系統(tǒng)剛性都更小碗帅。

    根據(jù)螺旋銑孔技術(shù)應(yīng)用者的報(bào)告，定位銷孔的加工循環(huán)時(shí)間縮短了3/4豹爹，銑削加工的功率消耗僅為40%裆悄。如果采用扁鉆加工這種大直徑孔矛纹，大多數(shù)現(xiàn)代CNC機(jī)床將無(wú)法提供所需的功率。由于這一原因光稼，許多模具制造商僅僅為了加工定位銷孔而不得不將工裝移到坐標(biāo)鏜床或重型鉆床上或南。而借助于螺旋銑孔技術(shù)，他們就可以在用于型腔加工的小功率銑床上通過(guò)一次裝夾完成全部定位銷孔的加工艾君。不管你信不信采够，采用螺旋銑孔技術(shù)，可以直接在無(wú)預(yù)孔的工件上加工大孔冰垄，而無(wú)需為日益增多的大孔鉆削加工浪費(fèi)大量時(shí)間和電能吁恍。

    采用螺旋銑削加工各種深度的孔或盲孔時(shí)，需要注意清除切屑播演。銑刀的幾何形狀可以生成細(xì)小切屑冀瓦，但并不一定要由刀具自身來(lái)清除切屑，在垂直銑削和某些水平銑削加工中写烤，可能需要采用空氣吹屑秘舅。

    可換齒冠鉆頭（如英格索爾公司的Quick-Twist鉆頭）也可用于大孔加工，且所需功率小于帶槽鉆頭培车。由于其獨(dú)特的幾何形狀猩烘，齒冠的切削效率很高，而且鉆桿的直徑小于齒冠直徑割钧，從而能夠更容易地清除切屑和減小摩擦力内会。此外，韌性較好的合金鋼鉆桿能夠承受在輕型機(jī)床上常見(jiàn)的振動(dòng)和刀具變形衔侯，而整體硬質(zhì)合金鉆頭則容易因振動(dòng)和變形而損壞蝉嘲。

    可換齒冠鉆頭主要用于大批量生產(chǎn)，以避免重新調(diào)整機(jī)床和各種整體硬質(zhì)合金鉆頭的大量庫(kù)存迈枪，由于其更高效的切削刃幾何形狀和韌性更好的鉆桿痛的，提升了低功耗鉆削加工的附加值。

    為了提高高速/低功耗加工的效率违酣，在選擇銑刀和孔加工刀具時(shí)梆栏，不僅要關(guān)注高速加工（主軸轉(zhuǎn)速），而且要使刀具適合實(shí)際加工受啥。除了高速加工的安全性做个，還會(huì)有更多收獲。銑削加工時(shí)滚局，選擇“完全自由切削”的刀具幾何形狀（帶螺旋切削刃的雙正前角銑刀）居暖，并采用熱硬性好的刀具。鉆削加工時(shí)，可考慮采用螺旋銑削來(lái)加工大孔膝但。對(duì)于普通鉆削加工冲九，可試用具有高韌性合金鋼鉆桿的可換齒冠鉆頭，以避免整體硬質(zhì)合金鉆頭在不穩(wěn)定的安裝條件下發(fā)生折斷跟束≥杭椋可換齒冠鉆頭可以提高金屬去除率，保護(hù)輕型機(jī)床和刀具冀宴，同時(shí)節(jié)省加工功率灭贷。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開(kāi)資料來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享略贮，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)甚疟，也不構(gòu)成任何其他建議。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布梯盹、編輯整理上傳俗股，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)约绒。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻馁言、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題痛主，請(qǐng)第一時(shí)間告知群骂，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容，以保證您的權(quán)益蚂芹！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn谱聂。