桶形铣刀为什么越来越受欢迎？
学术
2024-11-27 06:18
内蒙古
显而易见，五轴加工在现代金属切削领域越来越流行。五轴加工优势显著，例如仅用一次装夹来加工复杂形状的零件，而不改变工件的定位、同时保证高加工精度及减少加工节拍。先进的工件制造技术提高了精密锻造、铸造和主流增材制造（AM）的水平。这也导致了工件的几何形状更为复杂，通过切削来减少加工余量和材料，并达到反映工件最终形状的结果，这就要求高性能的切削刀具，以用于复杂几何表面的精加工和半精加工。球头铣刀被视为用于加工3D表面的传统刀具。球头铣刀是铣削作业中用于表面半精加工和精加工的最常用刀具。五轴加工中心领域的发展，以及现代CAM系统的重大进步，使得不同切削刃型的刀具在市场中涌现，也就是弧形或桶形立铣刀。尽管这些刀具为机械工人所熟知，但还是经常被人忽视。五轴加工结合CNC软件和复杂刀具配置的计算机建模，使得圆桶形立铣刀的应用重回大众的视野。这些立铣刀的切削刃呈圆弧形，代表半径大于刀具标称半径的一段圆弧。为了便于比较，在球头铣刀中，刀具半径即切削刃的半径。与球头铣刀相比，使用“多刀路铣削技术”的弧形铣刀来加工表面可显著增加步距，从而缩短切削时间。在加工复杂表面时，三轴CNC机床无法保证桶形刀具的正确切削位置。而五轴机床可实现桶形铣刀的充分利用。根据切削刃相对于刀具轴线的方向，桶形立铣刀具有多种配置，如纯桶形、锥桶形、透镜形以及椭圆形或抛物线形。刀具的刃形决定了刀具的应用。例如，透镜形刀具同时适用于五轴和三轴机床，而锥桶形轮廓的立铣刀仅适用于五轴机床。桶形刀具设计应用于多刃整体立铣刀中，可提供更高的刀具精度，并将刀具的齿数最大化。伊斯卡NEOBARREL刀具系列包括多个系列。图1是直径范围为8-12 mm的整体硬质合金立铣刀（SCEM）。10mm锥桶形硬质合金立铣刀具有半径为85mm的弧形外圆切削刃。与10mm球头铣刀相比，该立铣刀的步距提高了四倍，并达到相同的加工表面粗糙度。图1 整体硬质合金桶形铣刀在曲线形状的加工中行之有效伊斯卡的MULTI-MASTER系列是可更换硬质合金头产品系列。该系列的全新锥桶形刀头，与SCEM具有相同切削刃型和直径范围，并为MULTI-MASTER系列在五轴机床上的应用提供了多种选择。MULTI-MASTER系列刀具的可更换头设计确保了硬质合金的合理使用，经济成本优势显著。多样化的刀体、延长杆和减径杆可实现为复杂的加工项目定制模块化刀具组件。图2 整硬可换头桶形刀头被成功应用于高成本效益的MULTI-MASTER设计理念中伊斯卡近期推出了全新的桶形立铣刀系列，该系列采用了单刀片刀具设计方式。
众所周知，与可更换硬质合金刀头的刀具或整体硬质合金立铣刀相比，单刀片刀具的精度较低。但如果我们对单刀片刀具进行分析并对精度做出一些妥协，那么单刀片刀具也可以和可换头刀具或者整硬刀具进行竞争。图3 在加工关键零部件的复杂表面时，单刀片桶形刀具表现出高性能参数为了消除对单刀片桶形刀具设计合理性的质疑，我们应该考虑几个方面。单刀片刀具通过扩大桶形铣刀的直径范围来提高成本效益。这些刀具的标称直径为16-25 mm。与适合硬质合金立铣刀和可更换头的进给量相比，耐用的刀片结构和高刚性的刀片夹持使每齿的进给量有所增加。这确保了适当的进给速度，从而高效地进行加工。当加工稳定性较差时，减少齿数有助于控制振动。BALLPLUS系列刀具可通过使用桶形刃口刀片将常规刀具转换为桶形立铣刀。伊斯卡BALLPLUS刀具包括多种刀体、刀杆和延长杆的选择，大大简化了刀具定制。如今，单刀片桶形刀具设计成为了更加符合逻辑、更加合理的选择。在现代制造业中，桶形铣刀的前景十分广阔。金属加工行业已实现了桶形设计的许多应用用途。其中包括整体硬质合金桶形立铣刀、整硬可换头式桶形铣刀和单刀片桶形铣刀，这些产品构成了一个完整的桶形仿形铣刀系列，共同面对未来的挑战。
