當(dāng)演奏音樂(lè)時(shí)麦葱，樂(lè)器諧振形成愉悅糟需、和諧的泛音常令人陶醉忘晤；但在金屬切削過(guò)程中旅赢，諧振產(chǎn)生的具有衍生能力的振動(dòng)和震顫齿桃，卻導(dǎo)致零件表面加工質(zhì)量降低、返修煮盼，甚至可能使工件報(bào)廢短纵。 

　　借助幾何尺寸可變的立銑刀，能夠減少這種震顫僵控。盡管這類(lèi)刀具常常被稱(chēng)為“可變螺旋角刀具”香到，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)报破，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)度悠就，其螺旋角是廣泛可調(diào)的。例如烘梭，一把刀具前刀面的螺旋角是30°阴应，中間某點(diǎn)的角度是37.5°，而后刀面的螺旋角可達(dá)到45°衡蟹。螺旋角也同樣可以從37°開(kāi)始變化到30°已清。“在切削過(guò)程中镇弄，刀具會(huì)受到阻尼的影響卷霜，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∨σ蓿”Benchmark硬質(zhì)合金公司總裁 PaulSt.Louis解釋道遗渊。 

　　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夹村，銑刀的螺旋角就能在較大的范圍內(nèi)變化什异。“大多數(shù)機(jī)床都能夠勝任對(duì)任何螺旋角的磨削”袒兵。 

　　這兩種立銑刀都有不相同的螺旋槽間距(或不同的齒距)毙驯，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)生倒堕。例如，一把4槽立銑刀(或可變位的立銑刀)的齒距爆价，在第1垦巴、2凹槽間為89°，2铭段、3凹槽間為91°骤宣，以此類(lèi)推，最終加起來(lái)等于360°序愚。 

　　“通常當(dāng)用一把普通立銑刀加工時(shí)憔披，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爸吮、切削刃平均分配為前提的芬膝。”SGS工具公司執(zhí)行副總裁 JeffBurton先生指出形娇，“任何可以干擾諧波的行為都能減低由此而產(chǎn)生的震顫蔗候。”SGS工具公司聲稱(chēng)埂软，通過(guò)將諧波振動(dòng)最小化矫撤，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)聪供，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赃勺。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)蜒且。不僅改變了排屑槽間的分度和螺旋線(xiàn)筝妥，同時(shí)也改變了前刀面傾角和退刀槽。因此尤喂，每個(gè)槽的切削刃都與其它的不同屋问，每個(gè)槽的導(dǎo)程也不相同×砂拢“一般而言籍囱，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)茶括，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)題烤脾。”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)诅福，都會(huì)產(chǎn)生清晰的聲音模式匾委。“由于切削刃會(huì)產(chǎn)生不同的聲音模式氓润，因此發(fā)生諧振的潛在危險(xiǎn)可能就被忽略了赂乐∈眵ⅲ”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)每條切削刃而言挨措，仍可能產(chǎn)生前角辐啄、退刀槽、螺旋線(xiàn)运嗜、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)悯舟，刀具將不斷改變其聲音模式担租，“對(duì)此，我們尚未完成研究抵怎，”他說(shuō)奋救，“這涉及到大量很復(fù)雜的試驗(yàn)操作程序》刺瑁”在加工高溫赶马、高強(qiáng)度合金材料時(shí)，Niagara刀具公司的StabilizerHT立銑刀不同的齒距马怎、前角既屋、退刀槽、螺旋線(xiàn)可以有效地減輕加工中的振顫惰渐。 

　　VRK公司正在申請(qǐng)專(zhuān)利的SilentPitch3槽闰幽、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)校社。 

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

　　3-D模擬軟件 

　　如果不是磨床3-D模擬軟件的出現(xiàn)摸进，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)潘所，如果不借助模擬裝置挽晌，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怠褐，而不用把時(shí)間耗費(fèi)在生產(chǎn)車(chē)間矛渴。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惫搏。 

　　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)有的舊銑刀具温。而把刀具寄回給制造商進(jìn)行重銳同樣也不是辦法。對(duì)此筐赔，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商铣猩。我們的刀具價(jià)格足夠低揖铜，具有相當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)力，因此與舊刀重銳相比达皿，買(mǎi)一把新刀具也許是更好的選擇天吓。” 

　　與此相反峦椰，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)行重銳龄寞。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)到新刀的效果汤功。他解釋說(shuō)物邑，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)生吟芜，也就是使一個(gè)4槽立銑刀像兩個(gè)獨(dú)立的2槽立銑刀那樣工作耻覆。 

　　粗加工時(shí)間 

　　隨著震顫的消失，螺旋角可變的立銑刀能夠?qū)崿F(xiàn)很高的材料去除率夯榛。Niagara公司的Noland認(rèn)為营慷，“在某些情況下，通過(guò)排除諧振產(chǎn)生的可能性杯岩，完全可以讓切削深度增加2倍朽慕、3倍甚至4倍。比如测脯，可以在長(zhǎng)度為600mm以上的4340鋼材表面加工2mm深的細(xì)槽谬堕。”

　　SGS的Burton說(shuō)：盡管這種立銑刀同樣適用于精加工薯替，但粗加工是人們通常認(rèn)為最顯著沈论、最有效的加工工序，因?yàn)榇旨庸すば蚩梢栽黾硬牧先コ示认健Ｔ诤芏嗲闆r下簿煌，你能夠增加切削深度、切削寬度以及進(jìn)給量鉴吹。當(dāng)沒(méi)有受到有害振顫的影響時(shí)姨伟，你可以加大上述參數(shù)，更強(qiáng)有力的進(jìn)給刀具豆励。此時(shí)夺荒，由于可變立銑刀避免了沿工件表面的跳動(dòng)，因此它能使精加工質(zhì)量與采用標(biāo)準(zhǔn)立銑刀進(jìn)行一次微小進(jìn)給精銑時(shí)的效果相同甚至更好良蒸〖级螅“你經(jīng)常可以見(jiàn)到未經(jīng)精加工的工件達(dá)到令人滿(mǎn)意的表面質(zhì)量〗宋牵”Burton這樣評(píng)價(jià)可變立銑刀的加工效果窍箍。“即使最終還是需要精銑丽旅，采用可變立銑刀也可以增加粗加工工序的切削量椰棘，從而提高加工效率￠希” 

　　相反丰倾，如果一個(gè)終端用戶(hù)只需要進(jìn)行小進(jìn)給切削，那么可變立銑刀通常并不是最好的選擇晶聂。因?yàn)樗诩庸ぶ袩o(wú)法發(fā)揮能在高切削載荷下切削的優(yōu)勢(shì)齿雕。 Benchmark硬質(zhì)合金公司的StLouis先生說(shuō)：“對(duì)只做小進(jìn)給精加工的用戶(hù)，我建議他們最好不用可變立銑刀而采用所能找到的最便宜的刀具译拿；如果只是將可變立銑刀用來(lái)加工坯料的硬皮，那么它將無(wú)法發(fā)揮它在加工中減少振顫的優(yōu)勢(shì)请癣⊙Χ裕” 

　　機(jī)械問(wèn)題 

　　由于可變螺旋角立銑刀的成本比標(biāo)準(zhǔn)立銑刀高20%～25%，因此并不適合廣泛用于各種機(jī)床砍倾。 

　　Melin工具公司的Srail先生認(rèn)為深冶，“銑刀的使用取決于設(shè)備的類(lèi)型。在舊的Bridgepots機(jī)床上使用可變螺旋角立銑刀乎叫，在經(jīng)濟(jì)上當(dāng)然是不劃算的欧陋。” 

　　為了更有效地使用可變螺旋角立銑刀语但，理想的機(jī)床需至少擁有一個(gè)40°錐度的主軸邪蛔，使用30°錐度的主軸將會(huì)產(chǎn)生很多偏差，但是也可以用扎狱，只是使用時(shí)需降低進(jìn)給量侧到。 

　　Noland先生說(shuō)：“一臺(tái)功率為15～20hp、主軸錐度為40°淤击、最大速度可達(dá)10000rpm匠抗、安裝直徑1/2″(或更小)可變螺旋角立銑刀的機(jī)床，其生產(chǎn)率將大幅提高污抬。甚至在老型Bridgepot機(jī)床上汞贸，使用可變螺旋角立銑刀其效率也能成倍提高∮』” 

　　Noland先生強(qiáng)調(diào)矢腻，不管使用什么機(jī)床，當(dāng)進(jìn)行重切削時(shí)(比如銑削2mm深的細(xì)槽時(shí))，始終保持刀具冷卻是至關(guān)重要的踏堡。因此猎唁，需要高速供給大量的冷卻液。一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是要能讓冷卻液進(jìn)入切削區(qū)今伏，保持切削區(qū)的溫度足夠低拄渣，以避免產(chǎn)生材料粘接。一旦發(fā)生材料粘接癌越，刀具將很快產(chǎn)生故障并破損浦砚。內(nèi)冷卻刀具可作為一項(xiàng)選擇，但會(huì)增加不少成本洲芥⊙腔“在我們公司的可變立銑刀設(shè)計(jì)中尚未采取這種內(nèi)冷卻結(jié)構(gòu)，但這絕對(duì)是我們一直關(guān)注的方向昌嘶』棺觯”

　　由于可變螺旋角立銑刀的幾何結(jié)構(gòu)，切削時(shí)不需要冷卻液诱榴。其表層通常涂覆TiAlN或AlTiN涂層裕甸，這兩種涂層刀具都可適用于干式切削和準(zhǔn)干式切削。 

　　要使生產(chǎn)率最大化备则，需要優(yōu)化加工系統(tǒng)中的每個(gè)因素碳扯，同樣也包括刀具本身。在刀具幾何結(jié)構(gòu)決定后隐锭，涂層可提供比其它因素更大的優(yōu)勢(shì)窃躲，刀具涂層和幾何結(jié)構(gòu)的完美結(jié)合將為用戶(hù)帶來(lái)產(chǎn)出的最大化。如再使用高質(zhì)量硬質(zhì)合金基體钦睡，立銑刀將加工得更深蒂窒。

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