提高微型刀具加工效率的三個相關(guān)要素包括微型刀具的優(yōu)化設(shè)計、采用低粘度冷卻液和高速切削技術(shù)。

　　(1)微型刀具的設(shè)計

　　簡單地將較大直徑刀具的幾何參數(shù)按比例縮小而獲得的微型刀具通常難以實現(xiàn)高效進給和達到令人滿意的加工精度。因為隨著刀具直徑的減小和主軸轉(zhuǎn)速的提高量奸，對刀具的要求也在發(fā)生變化。采用機夾刀片的常規(guī)刀具設(shè)計并不適合微型刀具的加工要求卷撞。這主要是因為提高轉(zhuǎn)速對刀具的要求并不僅僅局限于刀具直徑的縮小澄璃。轉(zhuǎn)速的提高要求刀具具有更好的平衡性和更大的容屑空間，以確保順利排屑和防止產(chǎn)生積屑瘤盐文。采用微型刀具進行有效的高速切削加工需要對刀具進行專門的優(yōu)化設(shè)計圣翅。微型刀具正確的幾何參數(shù)加上高速主軸機床和合理的冷卻方式，就能夠完全取消為去除毛刺而進行二次加工咏摔。

　　(2)冷卻方式的優(yōu)化

　　用微型刀具進行高速加工時會產(chǎn)生大量切削熱握饼，因此需要采取一些措施來冷卻降溫。雖然高速切削在減少切削熱方面具有某些優(yōu)勢昙百，但僅靠高速切削技術(shù)有時還不足以完全解決冷卻問題诡泌，因此對于某些加工仍然需要一套有效的冷卻系統(tǒng)。

　　冷卻系統(tǒng)能消除切削熱啄枕，同時還可以起到潤滑作用婚陪，使刀具能夠在工件表面進行快速切削。嘗試用一把冷卻的餐刀切一塊冷黃油是一件相當困難的事频祝，因為餐刀切過黃油表面時缺乏潤滑泌参。但如果將餐刀加熱后，它就能夠融化少許黃油常空，從而為餐刀提供潤滑及舍，使其很容易地切割黃油未辆。用刀具進行高速切削也是相同的原理。微型刀具需要使用粘度比水更低的潤滑劑锯玛，這是因為需要使冷卻液能夠到達高速旋轉(zhuǎn)刀具的切削刃處。乳基冷卻液的粘度比水基冷卻液大兼蜈，因此不適合用作微型刀具高速切削加工的潤滑劑攘残。

　　加工中使用的微量噴霧冷卻系統(tǒng)可以采用酒精(乙醇)作為冷卻液，它對于有色金屬和某些塑性材料加工的冷卻潤滑效果十分理想为狸。但在加工鋼鐵類材料時則需要使用油基冷卻液歼郭，即酒精冷卻液的優(yōu)點并不適用于鋼鐵材料的加工，因為硬質(zhì)合金刀具在鋼鐵表面可能會引起瞬間放電臭膊，如果暴露于乙醇基冷卻液中則可能產(chǎn)生相當高的動態(tài)電勢盆扳。

　　常用的噴淋冷卻液通常都是石油基制品，這些冷卻液使用后需要進行適當?shù)幕厥仗幚砝父常瑫a(chǎn)生附加費用俭整。而酒精使用后就全部蒸發(fā)了，因此無需處理或回收再利用仙衩。雖然酒精具有易燃性妄由，但它很低的揮發(fā)點使其成為一種對高速切削加工非常有效的冷卻潤滑劑。由于酒精是一種天然化合物篇挡，對環(huán)境無害像淋，無廢棄物，無需清掃报葬，因此也不會產(chǎn)生相關(guān)費用语雇。此外，用酒精作為冷卻潤滑劑不會在工件上殘留任何油漬挺久，從而可以避免對工件再進行去油污的二次操作磨涵，而這些工序的成本都相當高。

　　(3)高速切削技術(shù)

　　刀具直徑越小朋蔫，有效切削工件所需的主軸轉(zhuǎn)速就越高罚渐。用微型刀具進行銑削、鉆削驯妄、銑螺紋和雕銑加工時荷并，采用轉(zhuǎn)速范圍6000～60000r/min的高頻主軸最為理想。高速切削技術(shù)采用了高轉(zhuǎn)速青扔、小步距源织、大進給的加工策略。試想微猖，移動你的手通過燃燒著的蠟燭火苗谈息，如果你的手移動緩慢缘屹，火苗就有足夠時間灼傷你的手;而如果你的手快速掠過，火苗就來不及灼傷皮膚侠仇。用微型刀具進行高速切削加工的原理也與此類似轻姿，當?shù)毒呖焖僖苿訒r，切削熱就來不及傳入工件中并造成各種問題逻炊。

　　在切削加工過程中祷骂，刀具不斷將切屑切離工件。所產(chǎn)生的切削熱約有40%來源于刀具每一個刀面與切屑的摩擦發(fā)熱嗅呻，另有約20%來源于切屑的變形(彎曲)發(fā)熱藤习。因此，總共有約60%的切削熱來源于切屑內(nèi)部导劝。高速切削技術(shù)嘗試利用切屑帶走大部分熱量第粟，以實現(xiàn)更為清潔的切削。較高的加工質(zhì)量是基于良好的刀具冷卻齐皂、較低的切削力和因此而減小的加工振動协颅。

　　采用高主軸轉(zhuǎn)速可將切屑載荷(切深)減小到0.005″(0.13mm)以下，如此小的切深能顯著減小刀具與工件材料之間的切削力宏湾。高速/小切削力加工產(chǎn)生的熱量較少淘砌，可減小刀具偏差，并可實現(xiàn)對薄壁工件的加工旋稚。由于具有這些優(yōu)點厦浦，采用高速切削可以獲得較好的加工表面質(zhì)量，切削溫度較低奕枝，工件易于夾持棺榔，加工精度也較高。

　　正確選用加工機床

　　基于使用微型刀具進行高速切削的加工機床所具有的動力學特性隘道，上述高速切削技術(shù)的相關(guān)原理是完全可以實現(xiàn)的症歇。此類機床通常重量較輕，因此運動范圍較大谭梗，具有較好的靈敏性忘晤、柔性、多功能性以及很高的速度激捏。常規(guī)的數(shù)控機床重量較大设塔，因此其速度和機動性難以達到輕型機床的水平，但它們能夠采用較大的刀具進行加工远舅。常規(guī)數(shù)控機床有點像SUV(皮卡)闰蛔，雖然動力強勁剩愧，但機動性不足或無法在狹小空間停放耗憨。而跑車的設(shè)計和結(jié)構(gòu)使其不但馬力十足累铅，而且具有高水平的可控性和靈敏性悠就。用于微型刀具高速切削的數(shù)控機床就與跑車的特點非常相似。正如你不可能在SUV上安裝一個擾流板和漆上賽車條紋拒吧，然后就期望它能像跑車那樣飛馳一樣划疟，你也不可能在笨重的常規(guī)數(shù)控機床上換裝一根高速主軸，就期望它能高效完成使用微型刀具的高速切削加工描蹦。

　　在設(shè)計一臺機床時勤鼓，你可以在兩種思路中任選其一。你可以制造一臺功率強大的大型機床幔私，使其能用大型主軸來驅(qū)動大型刀具進行加工。驅(qū)動大型刀具需要強勁的動力甲盘，這就意味著必須采用質(zhì)量較重的大電機菠山。另一方面，你也可以制造一臺專門用于微型刀具的輕型機床臣镜。為采用微型刀具進行高速切削而設(shè)計的機床需要承受的切削力較小乙错，因此設(shè)計重點應(yīng)放在速度和靈敏性上，而不需要采用大電機驅(qū)動洁馒。

　　為了使一架飛機完成飛行贾悬，哪一邊的機翼更重要，左翼還是右翼?回答當然是：要使飛機飛起來柱锹，兩翼同樣重要哪自，同樣不可或缺。與此類似禁熏，為了實現(xiàn)微型刀具的高速切削加工壤巷，三要素(微型刀具、冷卻方式和高速切削)中的每一要素都同樣重要瞧毙，缺少了其中任何一個環(huán)節(jié)胧华，都不可能實現(xiàn)高效率、高可靠性和高柔性加工宙彪。反之矩动，如果將三要素完美地結(jié)合在一起，就能達到令人驚喜的加工速度和高水平的加工質(zhì)量释漆。其加工優(yōu)勢還不止于此悲没，它還能完全取消如去毛刺、去油污等后續(xù)二次操作灵汪。

　　加工實例

　　下面列舉兩個在Datron機床上用微型刀具進行高速切削的加工實例：①用直徑1/4″(6.35mm)的單槽銑刀高速銑削厚度為1/8″的6061鋁板檀训，加工轉(zhuǎn)速為45000r/min，采用酒精冷卻姆赔，機床進給率為250ipm;②用直徑1/8″(3.175mm)的小螺旋角雙槽高速銑刀(HSC+)銑削1/8″厚的6061鋁板阅窝，加工轉(zhuǎn)速為50000r/min梯俘，采用酒精冷卻，機床進給率為200ipm坞龙。

　　對于高速切削加工霎挚，有一些經(jīng)驗值得注意：①應(yīng)避免在主軸上加裝襯套，因為這樣會增大磨損和破損蚀稻，大大縮短主軸壽命;②采用具有較小步距和較高進給率的機床;③快速移動刀具骗早，利用切屑帶走熱量。

　　結(jié)論

　　綜上所述府塘，要完美地完成任務(wù)爪撤，就必須使用正確的工具。一個高爾夫球手既不會使用長打棒在草地上擊球棚疏，也不會使用輕擊棒在球座上開球网燃。同樣，在常規(guī)數(shù)控機床上換裝高速主軸继溯，也很難期望它能達到高速切削所要求的高標準雄炕。只有專門為微型刀具的高速切削而設(shè)計制造的機床才能滿足這種加工的嚴苛要求。

　　用微型刀具進行高速切削加工的優(yōu)點包括：切削力小需忿，刀具不易損壞诅炉，加工溫度低，表面光潔度好屋厘，可取消后續(xù)去毛刺涕烧、去油污操作和刀具振動小等。高達60000r/min的主軸轉(zhuǎn)速使加工速度比過去大大加快擅这，同時工件加工質(zhì)量也得到了提高澈魄。

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