模具制造領(lǐng)域的14個常見問題解答【下】
/ 2021/6/5 8:48:02
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8、為什么最經(jīng)常將圓刀片銑刀作為模具粗加工刀具的首選？
如果使用方肩銑刀進行型腔的粗銑削，在半精加工中就要去除大量的臺階狀切削余量。這將使切削力發(fā)生變化，使刀具彎曲。其結(jié)果是給精加工留下不均勻的加工余量，從而影響模具的幾何精度。
如果使用刀尖強度較弱的方肩銑刀(帶三角形刀片)，就會產(chǎn)生不可預(yù)測的切削效應(yīng)。三角形或菱形刀片還會產(chǎn)生更大的徑向切削力，并且由于刀片切削刃的數(shù)量較少，所以他們是經(jīng)濟性較差的粗加工刀具。
另一方面，圓刀片可在各種材料中和各個方向上進行銑削，如果使用它，在相鄰刀路之間過渡較平滑，也可以為半精加工留下較小的和較均勻的加工余量。圓刀片的特性之一是他們產(chǎn)生的切屑厚度是可變的。這就使它們可使用比大多數(shù)其它刀片更高的進給率。
圓刀片的主偏角從幾乎為零(非常淺的切削)改變到90度，切削作用非常平穩(wěn)。在切削的違禁詞深度處，主偏角為45度，當(dāng)沿帶外圓的直壁仿形切削時，主偏角為90度。
這也說明了為什么圓刀片刀具的強度大——切削負載是逐漸增大的。粗加工和半粗加工應(yīng)該總將圓刀片銑刀，如CoroMill200(見模具制造樣本C-1102:1)作為首選。在5軸切削中，圓刀片非常適合，特別是它沒有任何限制。
通過使用良好的編程，圓刀片銑刀在很大程度上可代替球頭立銑刀。跳動量小的圓刀片與精磨的的、正前角和輕切削槽形相結(jié)合，也可以用于半精加工和一些精加工工序。
9、什么是有效切削速度(ve)和為什么它對高生產(chǎn)率效直徑上的有效切削速度的基本計算總是非常重要。
由于臺面進給量取決于一定切削速度下的轉(zhuǎn)速，如果未計算有效速度，臺面進給量就會計算錯誤。
如果在計算切削速度時使用刀具的名義直徑值(Dc)，當(dāng)切削深度淺時，有效或?qū)嶋H切削速度要比計算速度低得多。如圓刀片CoroMill200刀具(特別是在小直徑范圍)、球頭立銑刀、大刀尖圓弧半徑立銑刀和CoroMill390立銑刀之類的刀具(這些刀具請參見山特維克可樂滿的模具制造樣本C-1102:1)。
由此，計算得到的進給率也低得多，這嚴重降低了生產(chǎn)率。更重要的是，刀具的切削條件低于它的能力和推薦應(yīng)用范圍。
當(dāng)進行3D切削時，切削時的直徑在變化，它與模具的幾何形狀有關(guān)。此問題的一個解決方案是定義模具的陡壁區(qū)域和幾何形狀淺的零件區(qū)域。如果對每個區(qū)域編制專門的CAM程序和切削參數(shù)，就可以達到良好的折中和結(jié)果。
10、對于成功的淬硬模具鋼銑削來說，重要的應(yīng)用參數(shù)有哪些？
使用高速銑對淬硬模具鋼進行精加工時，一個需遵守的主要因素是采用淺切削。切削深度應(yīng)不超過0.2/0.2mm(ap/ae：軸向切削深度/徑向切削深度)。這是為了避免刀柄/切削刀具的過大彎曲和保持所加工模具擁有小的公差和高精度。
選擇剛性很好的夾緊系統(tǒng)和刀具也非常重要。當(dāng)使用整體硬質(zhì)合金刀具時，采用有違禁詞核心直徑(違禁詞抗彎剛性)的刀具非常重要。一條經(jīng)驗法則是，如果將刀具的直徑提高20%，例如從10mm提高到12mm，刀具的彎曲將減小50%。
也可以說，如果將刀具懸伸/伸出部分縮短20%，刀具的彎曲將減小50%。大直徑和錐度的刀柄進一步提高了剛度。當(dāng)使用可轉(zhuǎn)位刀片的球頭立銑刀(見模具制造樣本C-1102:1)時，如果刀柄用整體硬質(zhì)合金制造，抗彎剛性可以提高3－4倍。
當(dāng)用高速銑對淬硬模具鋼進行精加工時，選擇專用槽形和牌號也非常重要。選擇像TiAlN這樣有高熱硬度的涂層也非常重要。
11、什么時候應(yīng)采用順銑，什么時候應(yīng)采用逆銑？
主要建議是：盡可能多使用順銑。
當(dāng)切削刃剛進行切削時，在順銑中，切屑厚度可達到其違禁詞值。而在逆銑中，為最小值。一般來說，在逆銑中刀具壽命比在順銑中短，這是因為在逆銑中產(chǎn)生的熱量比在順銑中明顯地高。在逆銑中當(dāng)切屑厚度從零增加到違禁詞時，由于切削刃受到的摩擦比在順銑中強，因此會產(chǎn)生更多的熱量。逆銑中徑向力也明顯高，這對主軸軸承有不利影響。
在順銑中，切削刃主要受到的是壓縮應(yīng)力，這與逆銑中產(chǎn)生的拉力相比，對硬質(zhì)合金刀片或整體硬質(zhì)合金刀具的影響有利得多。當(dāng)然也有例外。當(dāng)使用整體硬質(zhì)合金立銑刀(見模具樣本C-1102:1中的刀具)進行側(cè)銑(精加工)時，特別是在淬硬材料中，逆銑是首選。
這更容易獲得更小公差的壁直線度和更好的90度角。不同軸向走刀之間如果有不重合的話，接刀痕也非常小。這主要是因為切削力的方向。如果在切削中使用非常鋒利的切削刃，切削力便趨向?qū)⒌?amp;ldquo;拉”向材料。可以使用逆銑的另一個例子是，使用老式手動銑床進行銑削，老式銑床的絲杠有較大的間隙。逆銑產(chǎn)生消除間隙的切削力，使銑削動作更平穩(wěn)。
12、仿形銑削還是等高線切削？
在型腔銑削中，保證順銑刀具路徑成功的違禁詞方法是采用等高線銑削路徑。
銑刀(例如球頭立銑刀，見模具制造樣本C-1102:1)外圓沿等高線銑削常常得到高生產(chǎn)率，這是因為在較大的刀具直徑上，有更多的齒在切削。如果機床主軸的轉(zhuǎn)速受到限制，等高線銑削將幫助保持切削速度和進給率。
采用這種刀具路徑，工作負載和方向的變化也小。在高速銑應(yīng)用和淬硬材料加工中，這特別重要。這是因為如果切削速度和進給量高的話，切削刃和切削過程便更容易受到工作負載和方向改變的不利影響，工作負載和方向的變化會引起切削力和刀具彎曲的變化。應(yīng)盡可能避免沿陡壁的仿形銑削。下仿形銑削時，低切削速度下的切屑厚度大。
在球頭刀中央，還有刃口崩碎的危險。如果控制差，或機床無預(yù)讀功能，就不能足夠快地減速，最容易在中央發(fā)生刃口崩碎的危險。沿陡壁的上仿形銑削對切削過程較好一些，這是因為在有利的切屑速度下，切屑厚度為其違禁詞值。
為了得到最長的刀具壽命，在銑削過程中應(yīng)使切削刃盡可能長時間地保持連續(xù)切削。如果刀具進入和退出太頻繁，刀具壽命會明顯縮短。
這會使切削刃上的熱應(yīng)力和熱疲勞加劇。在切削區(qū)域有均勻和高的溫度比有大的波動對現(xiàn)代硬質(zhì)合金刀具更有利。仿形銑削路徑常常是逆銑和順銑的混合(之字形)，這意味切削中會頻繁地吃刀和退刀。這種刀具路徑對模具質(zhì)量也有不好的影響。
每次吃刀意味刀具彎曲，在表面上便有抬起的標記。當(dāng)?shù)毒咄顺鰰r，切削力和刀具的彎曲減小，在退出部分會有輕微的材料“過切削”。
13、為什么有的銑刀上必須有不同的齒距？
銑刀是多切削刃刀具，齒數(shù)(z)是可改變的，有一些因素可以幫助確定用于不同加工類型的齒距或齒數(shù)。
材料、工件尺寸、總體穩(wěn)定性、懸伸尺寸、表面質(zhì)量要求和可用功率就是與加工有關(guān)的因素。與刀具有關(guān)的因素包括足夠的每齒進給量、至少同時有兩個齒在切削以及刀具的切屑容量，這些僅是其中的一小部分。
銑刀的齒距(u)是刀片切削刃上的點到下一個切削刃上同一個點的距離。銑刀分為疏、密和超密齒距銑刀，大部分可樂滿銑刀都有這3個選項，見模具制造樣本C-1102:1。密齒距是指有較多的齒和適當(dāng)?shù)娜菪伎臻g，可以以高金屬去除率切削。一般用于鑄鐵和鋼的中等負載銑削。密齒距是通用銑刀的首選，推薦用于混合生產(chǎn)。
疏齒距是指在銑刀圓周上有較少的齒和有大的容屑空間。疏齒距常常用于鋼的粗加工到精加工，在鋼加工中振動對加工結(jié)果影響很大。疏齒距是真正有效的問題解決方案，它是長懸伸銑削、低功率機床或其它必須減小切削力應(yīng)用的首選。
超密齒距刀具的容屑空間非常小，可以使用較高的工作臺進給。這些刀具適合于間斷的鑄鐵表面的切削、鑄鐵粗加工和鋼的小余量切削，例如側(cè)銑。它們也適合于必須保持低切削速度的應(yīng)用。銑刀還可以有均勻的或不等的齒距。后者是指刀具上齒的間隔不相等，這也是解決振動問題的有效方法。
當(dāng)存在振動問題時，推薦盡可能采用疏齒不等齒距銑刀。由于刀片少，振動加劇的可能性就小。小的刀具直徑也可改善這種情況。應(yīng)使用能很好適應(yīng)的槽形和牌號的組合——鋒利的切削刃和韌性好的牌號組合。
14、為了獲得最佳性能，銑刀應(yīng)怎樣定位？
切削長度會受到銑刀位置的影響。刀具壽命常常與切削刃必須承擔(dān)的切削長度有關(guān)。定位于工件中央的銑刀其切削長度短，如果使銑刀在任一方向偏離中心線，切削的弧就長。
要記住，切削力是如何作用的，必須達到一個折中。在刀具定位于工件的中央的情況下，當(dāng)?shù)镀邢魅羞M入或退出切削時，徑向切削力的方向就隨之改變。機床主軸的間隙也使振動加劇，導(dǎo)致刀片振動。
通過使刀具偏離中央，就會得到恒定的和有利的切削力方向。懸伸越長，克服所有可能的振動也就越重要。
恒定的加工余量的另一個有利的效應(yīng)是對機床——導(dǎo)軌、球絲杠和主軸軸承的不利影響小。
