對於模具製造商來說,高效而經濟地加工零件是對其生產能力的永恆要求。在粗加工中,為了去除大量金屬材料,過去車間遵循的傳統常識是基於其金屬切除率的大小來選擇刀具,這將導致選用切除率盡可能最大的刀具來開始粗加工,然後工件尺寸逐漸減小,直至達到要求的形狀和光潔度。粗銑加工通常採用球頭立銑刀或紐扣銑刀。然而,這種加工方法可能會產生很大的應力,因此需要採用剛性極好的加工中心、牢固的夾具和具有良好韌性的切削刀具。

 

  插銑已成為能快速去除金屬材料的另一種深受歡迎的加工方法。插銑的切削力沿軸向傳入主軸,而不是沿徑向作用於刀具,徑向切削力可能會造成刀具撓曲,從而降低加工精度和縮短刀具壽命。然而,插銑存在的一個問題是,刀具轉位到每一個新位置,都要不斷進入和退出凹腔。

  大進給銑削基本原理        

  如今,隨著更多加工車間具備了高速數控加工能力和掌握了複雜的CAM編程技術,大進給銑削(HFM)正成為在最短時間內去除盡可能多工件材料的一種可選方法。大進給銑削主要是為提高金屬切除率,以提高生產率和縮短加工時間而開發的一種粗加工方法。大進給銑削採用較小的切削深度(通常不超過2mm),產生較薄的切屑,這些切屑能從切削刃上帶走大量切削熱。大進給銑削的每齒進給量通常可高達常規銑削的5倍。這種銑削方式可減少產生的切削熱,從而延長刀具壽命,並提供更高的金屬切除率——超過1,000cm3/每分鐘,比傳統銑削方式快1-2倍。

  大進給銑削具有這些優點的原因是採用了小的安裝角(45°或更小),從而使徑向切削力最小化、軸向切削力最大化。與插銑類似,切削力沿軸向傳入機床主軸,從而降低了振動的風險,使加工更為平穩。反過來,這又使得即便在大懸伸加工時,也可以採用更大的切削用量。而且,與插銑不同的是,大進給銑削時,刀具始終處於吃刀狀態。

  大進給銑削能縮短加工時間的另一個原因是可以減少工序數量。由於採用小切深的大進給粗銑加工能夠加工出接近成品要求形狀的近淨外形,因此常常可以省略半精加工工序,從而簡化數控編程。另外,大進給銑削加工不需要增加機床的轉速。

  大進給銑削入門

  為了實現大進給銑削加工,用戶需要對整個加工系統進行評估。首先,要求機床具有高速CNC加工控制功能、很高的主軸精度和防止主軸膨脹的熱穩定性。其次,要求CAM軟體程式能夠處理刀具路徑平滑策略——如轉角圓整和採用螺旋切削路徑。平滑的刀具路徑通過小吃刀量加工,使刀具能平緩地對工件進行分層切削,而刀具的螺旋進給運動可以減小切削衝擊、能源消耗和切削力。

  此外,大進給銑削所用的切削刀片也至關重要。這些刀片的切削部位較厚、圓弧半徑較大、幾何結構強度較高。這就意味著,可以採用很高的切削速度,同時仍然能保證加工的可靠性與安全性。對於大部分大進給銑削而言,應首選三角形刀片而不是圓刀片,理由是其主切削力位於切削刃的底部。當然,在有些情況下也可以選用方形刀片,但必須採用較小的安裝角。一般來說,在穩定的切削條件下用大功率機床進行大進給重載粗銑加工時,或在臥式銑床上加工時,需要採用方形刀片,這樣可使排屑更為有效。但在立式銑床或功率較小、轉速較高的機床上加工時,三角形刀片是一種安全的選擇,並且它具有優異的排屑能力。

  大進給銑削的應用

  (1)端面銑削

  大進給銑削方法非常適合端面銑削加工(尤其是大批量加工),它可以為後續加工或最終精加工奠定良好的基礎。在大部分大進給銑削加工中,通常都能夠達到非常高的尺寸精度,以至於只需再進行最終精加工即可。由於這種加工涉及的工件毛坯較大,因此使用最多的是大直徑銑刀。這就意味著,需要使用刀體上帶有刀夾、安裝三角形刀片的刀具。大進給面銑也很適合加工大部分軟材料。

  大進給銑削方式可用于高效銑削型腔,特別適合模具加工。刀具的選擇和其他切削參數的確定主要取決於被加工材料、被加工零件的尺寸和剛度。在對粗糙表面進行仿形銑削時,採用大進給銑削方法也非常實用。

  (2)螺旋插補銑削

  在螺旋插補銑削中,大進給銑削方法對於大直徑孔的加工也是非常適宜的解決方案——它可以省略預加工或鑽預孔。大進給銑刀可實現與工件壁截面的接觸最小化。其優點是,與具有90°安裝角的傳統銑刀相比,大進給銑刀的加工過程更穩定。

  大進給加工銑刀還可以用於插銑加工。它們特別適合加工難切削材料(如鈦合金和其他輕質合金)。大進給銑削同樣適合用於大懸伸加工。它可以減小振動風險,延長刀具壽命。但是,在刀具懸伸長度大於3倍直徑的加工中,應避免使用方型刀片。不過,用大進給銑刀進行插銑加工依賴于正常的進給率與較大的切削深度相結合。

  儘管大進給銑削並不是一種萬能的解決方案,但在實現高金屬切除率、充分利用當今機床的全部加工能力和延長刀具壽命方面,它確實是一種非常不錯的加工方法。

資料來源:金屬加工在線

 

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