在過(guò)往十年間传悍，加工車間所用CNC加工中心的主要發(fā)展趨勢(shì)是速度更快畜挥、智能化程度更高灵汪，并采用質(zhì)量更輕、功耗更低的主軸怒允。而目前不斷上升的能源本錢也加速了這一進(jìn)程埂软。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)床完全背道而馳矫撤。高速加工(HSM)也必然意味著是低功耗加工(LPH)思袋，它需要采用不同的刀具，以及對(duì)刀具有不同的熟悉赃勺。

　　近年來(lái)估骡，日益進(jìn)步的能源本錢和對(duì)全球天氣變化的關(guān)注已經(jīng)賦予這種發(fā)展趨勢(shì)新的緊迫性。很多制造商發(fā)現(xiàn)筝妥，他們的電力暮霍、能源等公用事業(yè)支出以每年25%或更高的速度遞增。作為一種回應(yīng)屋问，一些企業(yè)開(kāi)始采用新的策略串篓，承諾實(shí)施“綠色制造”和“低能耗制造”。更多的制造商固然沒(méi)有大肆聲張籍囱，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绩寂，以降低金屬切削加工的能耗水平。選用適當(dāng)?shù)牡毒吆偷凸募庸し椒梢詾閷?shí)現(xiàn)這一目標(biāo)做出貢獻(xiàn)烤脾。

　　為了應(yīng)對(duì)高速/低耗加工的發(fā)展趨勢(shì)佃戈，很多一流的刀具供給商正在開(kāi)發(fā)高速加工專用刀具系列，或在他們的刀具產(chǎn)品上增加額定主軸轉(zhuǎn)速的標(biāo)注匾委。某些刀具供給商的步伐則更加超前拖叙。這樣做的原因在于：固然高速加工或額定主軸轉(zhuǎn)速的現(xiàn)狀是好的，對(duì)高速主軸的安全性也是必要的赂乐，但其發(fā)展尚不夠充分薯鳍。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，同時(shí)刀片在刀具中安裝牢固挨措。但是辐啄，這并不能說(shuō)明刀具的加工效率，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)鍵因素运嗜。

　　當(dāng)然壶辜，高速加工或額定轉(zhuǎn)速是需要夸大的，但眼光還應(yīng)該看得更遠(yuǎn)一些担租。你會(huì)發(fā)現(xiàn)砸民，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奋救。這些差異對(duì)于粗加工岭参、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，看看它與傳統(tǒng)機(jī)床有何不同麸奇。當(dāng)然马怎，它的速度很快，具有最高可到40000r/min的額定主軸轉(zhuǎn)速票援，并可達(dá)到極高的進(jìn)給率惰渐；它的智能化程度也很高，其控制系統(tǒng)通常能實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)加工膊争、刀具路徑優(yōu)化和3～6軸聯(lián)動(dòng)加工校社。不過(guò)它也有不足之處，一是主軸電機(jī)的額定功率可能只有20馬力(25kW)或更性怠欠怕；二是機(jī)床結(jié)構(gòu)很輕，因此更輕易發(fā)生偏斜和振動(dòng)(這一點(diǎn)經(jīng)常被忽視)饰样。實(shí)際上潘所，限制材料往除率進(jìn)步的通常是結(jié)構(gòu)剛性而非主軸功率。不只是主軸電機(jī)菲瓶，這種機(jī)床整體上都是為輕載怠褐、快速的多次走刀切削(而非大切深、少走刀的切削)而設(shè)計(jì)的椎扬。

　　從刀具的觀點(diǎn)來(lái)看惫搏，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，并將熱量傳遞給切屑蚕涤，使熱量隨切屑一起離開(kāi)切削區(qū)筐赔。很明顯，金屬越軟揖铜，切除金屬所需的功率越小茴丰。與過(guò)往采取一切可能的方法降低加工溫度相比，這是一種完全不同的思維方式天吓，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)往不同的方法贿肩。

　　切削熱可能仍然是刀片的大敵，但在工件上的切削點(diǎn)以及切屑中龄寞，它的確可以變?yōu)橛欣蛩靥妗Ｈ缃裨O(shè)計(jì)的高速銑刀性能更為先進(jìn)，它與高速主軸(及其高表面切削速度)配合物邑，可使切削點(diǎn)的金屬發(fā)生塑性軟化鲁其。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)更快速耻覆、更節(jié)能的切削加工耐浙，同時(shí)可以延長(zhǎng)刀具和機(jī)床的壽命夯榛。

　　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、耐沖擊慢荧；二是切削刃幾何外形的設(shè)計(jì)能充分實(shí)現(xiàn)自由切削(高速杯岩、無(wú)支承切削)∷山保基體和涂層需要經(jīng)受得住與切削區(qū)材料塑性變化有關(guān)的高溫環(huán)境测脯，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，這些沖擊力隨著主軸轉(zhuǎn)速的進(jìn)步而成比例地增大计员。

　　關(guān)于低功耗銑削刀具的前刀面幾何外形薯替，刀片至少應(yīng)具有雙重正前角——在徑向和軸向均為正前角沈论。這樣假仙，可保證在兩個(gè)方向上都有平滑的劈進(jìn)式切削效果，與用更鈍的0°前角刀具產(chǎn)生的刮削效果相比簿煌，產(chǎn)生的切削力較小氮唯，耗費(fèi)的功率也更少。然而姨伟，并非所有的刀片都具有雙重正前角惩琉，因此需要留意選擇。

　　還需要尋找具有螺旋切削刃的銑刀(此類銑刀牌號(hào)很少)夺荒，這種銑刀可明顯降低功率需求和沖擊力瞒渠，其曲線切削刃使刀片更輕易切進(jìn)工件。從微觀層面來(lái)看技扼，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伍玖，而不是一次性地猛烈沖壓整塊金屬板。銑刀采用20°～45°的螺旋升角也可減小刀具切進(jìn)時(shí)的沖擊剿吻，并能抑制切出時(shí)產(chǎn)生毛刺窍箍。

　　在模具加工中，使用球鼻銑刀銑削要浪費(fèi)大量功率丽旅，由于只有一小部分切削表面(中緯線周邊區(qū)域)是以最佳表面速度和效率在參與切削椰棘。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Chip-Surfer銑刀，它可使更多的切削表面參與切削)榄笙。

　　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)一致的丰倾。在切削表面的兩端，其表面速度并不趨近于零晶聂，由于它必須靠近球鼻銑刀的鼻部齿雕。其次，在直線切削中译拿，采用大的刮削半徑剔撮，利用切屑減薄效應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)更快的材料往除。大的刀尖圓弧半徑與倒錐度相結(jié)合母边，使轉(zhuǎn)角清根變得更為輕易砍倾，并可使切削力減至最小。所有的切削表面都采用了大的正前角蒲姥，以減小切削力乎叫，降低功率消耗。

　　一旦選定了合適的銑刀六泞，就一定要充分加以利用语但。切削大多數(shù)鋼材的規(guī)則是：快速切削、熱切削急黎、干切削扎狱。進(jìn)步主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給率，可引起材料的塑性化效應(yīng)勃教，同時(shí)也進(jìn)步了生產(chǎn)率淤击。將刀具制造商推薦的切削參數(shù)(進(jìn)給量和切削速度)僅僅作為出發(fā)點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)步故源。最重要的一點(diǎn)是不能使用冷卻液污抬。除了要防止刀具受到熱沖擊以外，還要讓刀具產(chǎn)生軟化工件材料所需要的熱量绳军。在加工中印机，或許不需要為沖洗切屑而使用切削液，采用正前角刀具的高速加工能夠很好地排屑门驾。增加一個(gè)帶除濕功能的噴氣裝置將有所裨益射赛。

　　以下是一些指導(dǎo)原則，其中一部分通沉匝洌可以應(yīng)用于粗銑加工咒劲，但對(duì)于低功耗銑削來(lái)說(shuō)，所有這些原則都很重要拄渣。

　　在可能的情況下盡量采用順銑轴布，它可使切削刃更平滑地切進(jìn)工件，既可保護(hù)重量較輕的機(jī)床結(jié)構(gòu)浦砚，又可延長(zhǎng)刀具壽命缓捂。

　　通過(guò)研究切屑的顏色，可以發(fā)現(xiàn)與切削效率有關(guān)的線索亚滑。在銑削鋼件時(shí)茄妇，不必?fù)?dān)心出現(xiàn)深藍(lán)色切屑，由于它意味著良好的銑削狀態(tài)和材料軟化效果还做，且切削熱正以正確方式被切屑帶走晨丸。而在銑削不銹鋼時(shí)诱榴，淺草黃色的切屑也是銑削狀態(tài)良好的信號(hào)。

　　窄肩切削比寬肩切削能效更高云卤，每一次切削的接觸寬度不要超過(guò)刀具的75%备则。出于相同的原因，不要用兩個(gè)以上的刀片同時(shí)參與切削城也，否則只會(huì)產(chǎn)生更多摩擦隐锭、消耗更多功率，得不償失计贰。假如加工中發(fā)生震顫钦睡，可以改變刀具的幾何參數(shù)(如前角、安裝角或?qū)С探?躁倒、增大切屑載荷和(或)減小(而不是增大)刀片的傾角荞怒。

　　孔加工通常被以為是往除單位材料耗能最多的加工。即使采用新型麻花鉆樱溉，也只有一小部分切削表面能以理想的表面速度進(jìn)行切削挣输；即使在最好的加工環(huán)境條件下纬凤，切屑與容屑槽之間的摩擦也會(huì)消耗切削能量福贞。此外，將切削液輸送到切削表面的液泵也需要消耗能量停士。被加工的孔越大挖帘、越深，對(duì)能量的消耗也越大恋技。

　　對(duì)于直徑25.4mm以上的大孔加工拇舀，比較好的替換方法是采用螺旋銑孔法。當(dāng)然狈报，這需要機(jī)床具有插補(bǔ)控制功能株矩。采用這種干式、節(jié)能的切削方法取代濕式溺剖、耗能的傳統(tǒng)加工工藝具有不錯(cuò)的效果碱跃，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。

　　根據(jù)螺旋銑孔技術(shù)應(yīng)用者的報(bào)告鳖进，定位銷孔的加工循環(huán)時(shí)間縮短了3/4园湘，銑削加工的功率消耗僅為40%。假如采用扁鉆加工這種大直徑孔葵斗，大多數(shù)現(xiàn)代CNC機(jī)床將無(wú)法提供所需的功率单墓。由于這一原因，很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)鏜床或重型鉆床上杂虐。而借助于螺旋銑孔技術(shù)返工，他們就可以在用于型腔加工的小功率銑床上通過(guò)一次裝夾完玉成部定位銷孔的加工易贿。不管你信不信，采用螺旋銑孔技術(shù)嫡纠，可以直接在無(wú)預(yù)孔的工件上加工大孔悍赢，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。

　　采用螺旋銑削加工各種深度的孔或盲孔時(shí)货徙，需要留意清除切屑左权。銑刀的幾何外形可以天生細(xì)小切屑，但并不一定要由刀具自身來(lái)清除切屑痴颊，在垂直銑削和某些水平銑削加工中赏迟，可能需要采用空氣吹屑。

　　可換齒冠鉆頭(如英格索爾公司的Quick-Twist鉆頭)也可用于大孔加工蠢棱，且所需功率小于帶槽鉆頭锌杀。由于其獨(dú)特的幾何外形，齒冠的切削效率很高泻仙，而且鉆桿的直徑小于齒冠直徑糕再，從而能夠更輕易地清除切屑和減小摩擦力。此外玉转，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)和刀具變形突想，而整體硬質(zhì)合金鉆頭則輕易因振動(dòng)和變形而損壞。

　　可換齒冠鉆頭主要用于大批量生產(chǎn)究抓，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)存侄侨，由于其更高效的切削刃幾何外形和韌性更好的鉆桿，提升了低功耗鉆削加工的附加值肚微。

　　為了進(jìn)步高速/低功耗加工的效率气凫，在選擇銑刀和孔加工刀具時(shí)，不僅要關(guān)注高速加工(主軸轉(zhuǎn)速)旭眼，而且要使刀具適合實(shí)際加工市协。除了高速加工的安全性，還會(huì)有更多收獲料害。銑削加工時(shí)瞬芒，選擇“完全自由切削”的刀具幾何外形(帶螺旋切削刃的雙正前角銑刀)，并采用熱硬性好的刀具杠捂。鉆削加工時(shí)始树，可考慮采用螺旋銑削來(lái)加工大孔。對(duì)于普通鉆削加工赋芥，可試用具有高韌性合金鋼鉆桿的可換齒冠鉆頭绳宰，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∫慌颍可換齒冠鉆頭可以進(jìn)步金屬往除率呀邢，保護(hù)輕型機(jī)床和刀具洒沦，同時(shí)節(jié)省加工功率。

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)价淌，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享申眼，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，也不構(gòu)成任何其他建議蝉衣。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布括尸、編輯整理上傳，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)病毡，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)濒翻。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片啦膜、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題有送，請(qǐng)第一時(shí)間告知，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)容僧家，以保證您的權(quán)益雀摘！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。