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在现代加工技术中,显著减少铣削加工的余量,提高工件表面质量和精度已成为一种趋势。铣削加工更高的生产率、精度和可持续发展的需求驱动铣削的进步。铣削加工的主要发展概况如下:快速去除金属的重点是提高金属去除率(MRR),通过显著提高切削速度或每齿进给量来实现更高的效率,可以通过高速铣削(HSM)以及在粗加工中的大进给铣削(HFM)等技术实现;采用精密铣削可实现更高的加工精度;利用多轴加工机床实现复杂的铣削加工;自适应铣削旨在开发智能铣削系统,以适应加工过程中不断变化的条件;可持续发展的铣削旨在减少铣削作业对环境的影响,涉及环保切削液的开发、材料的回收和再利用、节能机床和铣刀的使用。
上述各方面的发展离不开机床、切削刀具和计算机辅助工程(CAE)系统的协同作用。例如,高速铣削需要满足极高转速的机床、先进的铣刀基体材料和涂层技术。提高铣削加工的精度不仅需要铣刀有更高精度的公差,还需要改进控制系统和直线电机驱动。多轴铣削突破之处在于增加了可控制的运动轴以及采用合适的刀片几何形状。同时,自适应铣削开始使用先进的监控系统、高灵敏度传感器和高效算法,以实时优化切削数据和刀具路径。此外,采用合适机床、切削刀具和环保冷却技术等也保证了铣削的持续发展。
可转位铣削刀具反映了铣削方式的进步,其特点是在加工中采用可换式刀片。优化刀片材质是一个不断发展的过程,改进可转位铣刀刀片的材质包括开发先进的硬质合金牌号、陶瓷和超硬切削材料,并持续研发新的涂层以提高耐磨性和耐热性,同时还需注意增强润滑性。应用优化几何外形的铣刀来完成铣削加工,以便在铣削过程中减少切削力并控制切屑形状和排屑方向。有效利用刀具刀片材料,采用智能刀片设计,在不降低切削性能的情况下提供最多数量的切削刃。
智能制造要求将数字化结合到铣削操作和铣削刀具中。就铣削刀具而言,数字孪生和适合的软件应用程序已经成为一套综合刀具体系的标准配置。伊斯卡及时响应了金属加工领域当前的需求,提供了相应的产品以及加工方法。
高速摆线铣削法可使沿着曲线刀具路径的切削刃载荷始终保持恒定,从而避免加工过程中载荷突然出现峰值。这种加工方式适用于加工铣削深槽、凹槽和型腔,特别是在加工稳定性较低的情况下更加明显。在处理硬钢或高温合金(HTSA)等难加工的材料时,摆线铣削的加工效果十分显著。
Chatterfree EC-E7/H7-CF是多刃整体硬质合金立铣刀新系列,可用于摆线铣削。该系列的几何设计包括变螺旋角和不等齿距,以提高动态性能。切削长径比可选。
得益于现代化的机床,在高主轴转速下(最高转速可达33000r/min)也可以高效铣削铝合金材料零件。为应对这一加工挑战,伊斯卡研发了90°可转位铣刀,可容纳大尺寸刀片,切削深度可达22mm。该刀具可防止在高速旋转过程中因高离心力而导致的刀片径向位移。
大进给铣削(HFM)已被广泛用于平面和复杂型面的高效粗加工。伊斯卡HFM产品可以满足各种加工应用的需求。近期该系列又添加了LOGIQ-4-FEED系列新产品。采用特别设计的螺旋切削刃,新增了更大尺寸的刀片。这些新产品拓宽了刀具的应用范围,可用于模具行业对大尺寸型腔进行大进给铣削。另一新产品是带双面方形刀片的HFM刀具系列NEOFEED,该系列刀具有8个切削刃,可降低加工成本。
多轴机床和CAD/CAM系统的进步推动了弧形铣刀和鼓形铣刀的使用,可采用最小的加工余量对复杂的形状进行精密铣削。这个产品系列包含整体硬质合金、MULTI-MASTER可换刀头和单个刀片三种不同的结构。
当铣削高温合金(HTSA)时,使用陶瓷材质的刀具能够大幅提高切削速度,可达1000m/min 。伊斯卡最新的陶瓷刀具包括整体陶瓷立铣刀和带双面圆形陶瓷刀片的可转位铣刀。双面刀片的设计旨在最大限度地利用陶瓷牌号,如“黑色”陶瓷、晶须增强陶瓷和SiAlON(一种氮化硅基陶瓷)。
上述实例阐述了铣削刀具的主要发展方向。新需求的出现需要新的解决方案来应对,而新挑战将推动对创新刀具设计的探索。
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