當(dāng)演奏音樂時愤栽，樂器諧振形成愉悅坛铭、和諧的泛音常令人陶醉；但在金屬切削過程中西龟，諧振產(chǎn)生的具有衍生能力的振動和震顫馒脏，卻導(dǎo)致零件表面加工質(zhì)量降低、返修镣学，甚至可能使工件報廢歌淹。 

　　借助幾何尺寸可變的立銑刀，能夠減少這種震顫誓沸。盡管這類刀具常常被稱為“可變螺旋角刀具”梅桩，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)計拜隧，一種設(shè)計的特點是不相等(或不同)的螺旋角沿每一切削刃長度是相同的,而另一種設(shè)計是沿著切削刃的長度宿百，其螺旋角是廣泛可調(diào)的。例如洪添，一把刀具前刀面的螺旋角是30°垦页，中間某點的角度是37.5°雀费，而后刀面的螺旋角可達到45°。螺旋角也同樣可以從37°開始變化到30°痊焊≌蛋溃“在切削過程中，刀具會受到阻尼的影響薄啥，這是由于立銑刀在以不同角度沿同一螺旋線進行切削辕羽。”Benchmark硬質(zhì)合金公司總裁Paul St. Louis解釋道垄惧。 

　　Melin工具公司車間主任Bob Srail先生補充說刁愿，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)變化搜计∷涡瘢“大多數(shù)機床都能夠勝任對任何螺旋角的磨削”。 

　　這兩種立銑刀都有不相同的螺旋槽間距(或不同的齒距)杉藐，因此能夠產(chǎn)生一個不同相位(異相)的切削運動從而阻止諧振的產(chǎn)生枯橱。例如，一把4槽立銑刀(或可變位的立銑刀)的齒距攒置，在第1粹岁、2凹槽間為89°，2尖坦、3凹槽間為91°侦纳，以此類推，最終加起來等于360°也您。 

　　“通常當(dāng)用一把普通立銑刀加工時，會產(chǎn)生持續(xù)不斷的諧波振動脾膨，這是以銑刀螺旋角相同愕炸、切削刃平均分配為前提的♂Ｉ”SGS工具公司執(zhí)行副總裁Jeff Burton先生指出辆它，“任何可以干擾諧波的行為都能減低由此而產(chǎn)生的震顫÷亩鳎”SGS工具公司聲稱锰茉，通過將諧波振動最小化，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切心。 

　　在Niagara刀具公司技術(shù)主管Dennis Noland先生看來飒筑，N Y基礎(chǔ)公司開發(fā)的正在申請專利的旋轉(zhuǎn)刀具能使情況得到改善。該設(shè)計通過對刀具產(chǎn)生的聲音模式的特別選擇绽昏，對“可變立銑刀”的概念進行了改進协屡。不僅改變了排屑槽間的分度和螺旋線俏脊，同時也改變了前刀面傾角和退刀槽。因此肤晓，每個槽的切削刃都與其它的不同爷贫，每個槽的導(dǎo)程也不相同〔购叮“一般而言惯篇，對于一套給定幾何尺寸的立銑刀，當(dāng)你從各個方向觀察時忱厨，其螺旋角的變化不能超過5°的范圍,否則將會產(chǎn)生穩(wěn)定性方面的問題辱囤。”由此而來的結(jié)果是一把刀具的各個切削刃在與工件表面接觸并沿工件表面移動時乡试，都會產(chǎn)生清晰的聲音模式拌九。“由于切削刃會產(chǎn)生不同的聲音模式吻蟹，因此發(fā)生諧振的潛在危險可能就被忽略了恐丧。”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果邢，但對每條切削刃而言晚沙，仍可能產(chǎn)生前角、退刀槽辙恨、螺旋線喝赎、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赡模，刀具將不斷改變其聲音模式田炭，“對此，我們尚未完成研究漓柑，”他說教硫，“這涉及到大量很復(fù)雜的試驗操作程序×静迹”在加工高溫瞬矩、高強度合金材料時，Niagara刀具公司的Stabilizer HT立銑刀不同的齒距锋玲、前角景用、退刀槽、螺旋線可以有效地減輕加工中的振顫惭蹂。 

　　VRK公司正在申請專利的Silent Pitch 3槽伞插、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盾碗》湓酰可變的幾何尺寸使立銑刀能“幾乎無振顫地切削穆刻，并且以幾乎接近粗加工的速度來完成精加工〉潜耄” 

　　3-D模擬軟件 

　　如果不是磨床3-D模擬軟件的出現(xiàn)籍勘，要改變立銑刀的螺旋角是不可能的。在刃磨這種立銑刀時标狼，如果不借助模擬裝置挤胃，就會損壞數(shù)以百計的刀具和大量的砂輪。這種能使很多設(shè)計變化在幾分鐘內(nèi)完成的模擬裝置還能使更多的工作在辦公室里完成纠徘，而不用把時間耗費在生產(chǎn)車間君博。過去磨一把直徑1/2″的立銑刀需耗時15min，而現(xiàn)在通過模擬裝置只需2～3min暴雕。 

　　但模擬軟件及可以磨削可變螺旋角銑刀的磨床會導(dǎo)致這類刀具的很多終端用戶無法修磨現(xiàn)有的舊銑刀慧贩。而把刀具寄回給制造商進行重銳同樣也不是辦法。對此豫鞭，Jeff Davis(Harvey工具公司技術(shù)副總)說：“我們公司并不是一個真正意義上的刀具修磨廠商抡悼。我們的刀具價格足夠低，具有相當(dāng)競爭力鬓预，因此與舊刀重銳相比篮烈，買一把新刀具也許是更好的選擇」焊冢” 

　　與此相反汰聋，Kennametal公司立銑刀和硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)刀具產(chǎn)品市場部經(jīng)理Steve Abrams先生認(rèn)為：數(shù)量龐大的終端用戶期望在立銑刀磨損后能夠進行重銳。而Kennametal公司Vari Mill銑刀的終端用戶可以在自已公司或當(dāng)?shù)氐牡毒咝弈シ?wù)中心進行銑刀的重銳和再涂層喊积，同樣可以達到新刀的效果烹困。他解釋說，Vari Mill立銑刀并不具有可變的或者不同的螺旋角乾吻，而是具有偏置的排屑槽以及沿排屑槽長度上不變的前角來阻止諧振的產(chǎn)生韭邓，也就是使一個4槽立銑刀像兩個獨立的2槽立銑刀那樣工作。 

　　粗加工時間 

　　隨著震顫的消失溶弟，螺旋角可變的立銑刀能夠?qū)崿F(xiàn)很高的材料去除率。Niagara公司的Noland認(rèn)為瞭郑，“在某些情況下辜御，通過排除諧振產(chǎn)生的可能性，完全可以讓切削深度增加2倍屈张、3倍甚至4倍擒权。比如，可以在長度為600mm以上的4340鋼材表面加工2mm深的細槽讽益⊙反玻” 

　　SGS的Burton說：盡管這種立銑刀同樣適用于精加工遥喘，但粗加工是人們通常認(rèn)為最顯著、最有效的加工工序蚪库，因為粗加工工序可以增加材料去除率纯殖。在很多情況下，你能夠增加切削深度人杜、切削寬度以及進給量动荚。當(dāng)沒有受到有害振顫的影響時，你可以加大上述參數(shù)皱蝙，更強有力的進給刀具悉通。此時，由于可變立銑刀避免了沿工件表面的跳動矮层，因此它能使精加工質(zhì)量與采用標(biāo)準(zhǔn)立銑刀進行一次微小進給精銑時的效果相同甚至更好滤填。“你經(jīng)诚裕可以見到未經(jīng)精加工的工件達到令人滿意的表面質(zhì)量认扼。”Burton這樣評價可變立銑刀的加工效果倦逐∑┱“即使最終還是需要精銑，采用可變立銑刀也可以增加粗加工工序的切削量檬姥，從而提高加工效率曾我。” 相反健民，如果一個終端用戶只需要進行小進給切削抒巢，那么可變立銑刀通常并不是最好的選擇。因為它在加工中無法發(fā)揮能在高切削載荷下切削的優(yōu)勢秉犹。Benchmark硬質(zhì)合金公司的St Louis先生說：“對只做小進給精加工的用戶蛉谜，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；如果只是將可變立銑刀用來加工坯料的硬皮崇堵，那么它將無法發(fā)揮它在加工中減少振顫的優(yōu)勢型诚。”  

　　機械問題 

　　由于可變螺旋角立銑刀的成本比標(biāo)準(zhǔn)立銑刀高20%～25%鸳劳，因此并不適合廣泛用于各種機床狰贯。Melin工具公司的Srail先生認(rèn)為，“銑刀的使用取決于設(shè)備的類型念澜。在舊的Bridgepots機床上使用可變螺旋角立銑刀吼闽，在經(jīng)濟上當(dāng)然是不劃算的『萄” 

　　為了更有效地使用可變螺旋角立銑刀驱香，理想的機床需至少擁有一個40°錐度的主軸揖蜒，使用30°錐度的主軸將會產(chǎn)生很多偏差，但是也可以用示奉，只是使用時需降低進給量升诡。 

　　Noland先生說：“一臺功率為15～20hp、主軸錐度為40°净耍、最大速度可達10000rpm健需、安裝直徑1/2″(或更小)可變螺旋角立銑刀的機床，其生產(chǎn)率將大幅提高嘉警。甚至在老型Bridgepot機床上蕴来，使用可變螺旋角立銑刀其效率也能成倍提高∑捶欤” 

　　Noland先生強調(diào)娱局，不管使用什么機床，當(dāng)進行重切削時(比如銑削2mm深的細槽時)咧七，始終保持刀具冷卻是至關(guān)重要的衰齐。因此，需要高速供給大量的冷卻液继阻。一個重要的環(huán)節(jié)就是要能讓冷卻液進入切削區(qū)耻涛，保持切削區(qū)的溫度足夠低，以避免產(chǎn)生材料粘接瘟檩。一旦發(fā)生材料粘接抹缕，刀具將很快產(chǎn)生故障并破損。內(nèi)冷卻刀具可作為一項選擇墨辛，但會增加不少成本卓研。“在我們公司的可變立銑刀設(shè)計中尚未采取這種內(nèi)冷卻結(jié)構(gòu)睹簇，但這絕對是我們一直關(guān)注的方向奏赘。” 

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

　　要使生產(chǎn)率最大化尺果，需要優(yōu)化加工系統(tǒng)中的每個因素，同樣也包括刀具本身乡羹。在刀具幾何結(jié)構(gòu)決定后，涂層可提供比其它因素更大的優(yōu)勢肘何，刀具涂層和幾何結(jié)構(gòu)的完美結(jié)合將為用戶帶來產(chǎn)出的最大化矫震。如再使用高質(zhì)量硬質(zhì)合金基體裁甘，立銑刀將加工得更深。 

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