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标题: 切削加工中的问题分析
本主题由 管理员 admin 于 2015-8-15 16:56:29 执行 设置高亮 操作
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2007-11-26 20:40
端铣刀知识
立铣刀基本常识

    铣刀用于在铣床上进行开槽和加工精密外型部件的操作。我们日常生活当中的许多东西都可通过铣削工序来制造。如果不使用这些铣削刀具,生产那些东西是很费成本的,只有几美圆的东西生产起来或许要花费数百甚至数千美圆。
铣床 一种用途广泛的机床,在铣床上可以加工平面(水平面、垂直面)、沟槽(键槽、T形槽、燕尾槽等)、分齿零件(齿轮、花键轴、链轮乖、螺旋形表面(螺纹、螺旋槽)及各种曲面。此外,还可用于对回转体表面、内孔加工及进行切断工作等。

铣床在工作时,工件装在工作台上或分度头等附件上,铣刀旋转为主运动,辅以工作台或铣头的进给运动,工件即可获得所需的加工表面。由于是多刀断续切削,因而铣床的生产率较高

    正确的选择和使用立铣刀对于整个加工过程来说至关重要。立铣刀的材料和设计样式多种多样,要根据具体的操作来适当选择。另外,刀具还可有多种多样的外涂膜层,以用来延长刀具寿命以及降低操作温度、起到冷却作用。
    刀具要紧紧地固定在刀架上,这一点非常重要,固定不牢的话,会使切削效果变糟而且不稳定。最佳的固定法是将刀具安装与其同一中心的刀架上。


立铣刀基本使用范围

端面铣削: 适用于较小平面范围、较小切削深度的操作要求。加工后的零件表面相对较为 “粗糙不均”。
键槽加工: 一般来说,生产一道高质的键槽需要至少两把铣刀。
月牙键槽加工: 一般来说,这个过程需要一把铣刀,用全面进给进刀法操作。
特殊切削: 包括锥形表面的铣削(比如:“T”形沟槽)以及鸠尾槽的加工。
精细仿形切削: 在有平行边壁的工件上完成内表面/ 外表面的轮廓。
模具孔洞加工:大致包括在钢模凹处的俯面加工和精细加工。凹模加工需要三维方位的处理。球铣刀比较适合该项操作


铣刀加工的种类

顺铣:具有方向性的铣削操作。刀具加工方向能够适应性的和加工区域一致,进刀力度较低。该操作应首选由计算机数控生产的刀具,该刀具使用寿命较长。该操作亦称“向下铣削”。
常规铣削: 具有方向性的铣削操作。刀具易将工件推离加工区域,进刀力度较高。该操作应首选由手工生产的刀具。该操作亦称“向上铣削”。
端铣: 用旋转的刀具将工件削去金属皮的过程。该操作亦称“立铣”
外围铣削: 加工部件的边缘表面。用铣刀的外围部分来加工工件。
切入式磨削: 将刀具沿轴向进给入部件。计算机数控加工机器是按Z轴的方向加工,直接切入部件的表面,切入的方向即是轴的方向。该操作需要中央切削端铣刀。
斜面切削: 沿轴向进给入部件。计算机数控加工机器是按Z轴和其它轴(X和Y轴)的方向加工,切入部的表面的角度和轴的方向不同。该操作需要中央切削端铣刀。斜面切削能协助端铣操作进入部件表面。

                          数控立铣刀的正确使用


1.立铣刀的装夹

加工中心用立铣刀大多采用弹簧夹套装夹方式,使用时处于悬臂状态。在铣削加工过程中,有时可能出现立铣刀从刀夹中逐渐伸出,甚至完全掉落,致使工件报废的现象,其原因一般是因为刀夹内孔与立铣刀刀柄外径之间存在油膜,造成夹紧力不足所致。立铣刀出厂时通常都涂有防锈油,如果切削时使用非水溶性切削油,刀夹内孔也会附着一层雾状油膜,当刀柄和刀夹上都存在油膜时,刀夹很难牢固夹紧刀柄,在加工中立铣刀就容易松动掉落。所以在立铣刀装夹前,应先将立铣刀柄部和刀夹内孔用清洗液清洗干净,擦干后再进行装夹。

当立铣刀的直径较大时,即使刀柄和刀夹都很清洁,还是可能发生掉刀事故,这时应选用带削平缺口的刀柄和相应的侧面锁紧方式。

立铣刀夹紧后可能出现的另一问题是加工中立铣刀在刀夹端口处折断,其原因一般是因为刀夹使用时间过长,刀夹端口部已磨损成锥形所致,此时应更换新的刀夹。

2.立铣刀的振动

由于立铣刀与刀夹之间存在微小间隙,所以在加工过程中刀具有可能出现振动现象。振动会使立铣刀圆周刃的吃刀量不均匀,且切扩量比原定值增大,影响加工精度和刀具使用寿命。但当加工出的沟槽宽度偏小时,也可以有目的地使刀具振动,通过增大切扩量来获得所需槽宽,但这种情况下应将立铣刀的最大振幅限制在0.02mm以下,否则无法进行稳定的切削。在正常加工中立铣刀的振动越小越好。

当出现刀具振动时,应考虑降低切削速度和进给速度,如两者都已降低40%后仍存在较大振动,则应考虑减小吃刀量。
如加工系统出现共振,其原因可能是切削速度过大、进给速度偏小、刀具系统刚性不足、工件装夹力不够以及工件形状或工件装夹方法等因素所致,此时应采取调整切削用量、增加刀具系统刚度、提高进给速度等措施。

3.立铣刀的端刃切削

在模具等工件型腔的数控铣削加工中,当被切削点为下凹部分或深腔时,需加长立铣刀的伸出量。如果使用长刃型立铣刀,由于刀具的挠度较大,易产生振动并导致刀具折损。因此在加工过程中,如果只需刀具端部附近的刀刃参加切削,则最好选用刀具总长度较长的短刃长柄型立铣刀。在卧式数控机床上使用大直径立铣刀加工工件时,由于刀具自重所产生的变形较大,更应十分注意端刃切削容易出现的问题。在必须使用长刃型立铣刀的情况下,则需大幅度降低切削速度和进给速度。

4.切削参数的选用

切削速度的选择主要取决于被加工工件的材质;进给速度的选择主要取决于被加工工件的材质及立铣刀的直径。国外一些刀具生产厂家的刀具样本附有刀具切削参数选用表,可供参考。但切削参数的选用同时又受机床、刀具系统、被加工工件形状以及装夹方式等多方面因素的影响,应根据实际情况适当调整切削速度和进给速度。

当以刀具寿命为优先考虑因素时,可适当降低切削速度和进给速度;当切屑的离刃状况不好时,则可适当增大切削速度。

5.切削方式的选择

采用顺铣有利于防止刀刃损坏,可提高刀具寿命。但有两点需要注意:①如采用普通机床加工,应设法消除进给机构的间隙;②当工件表面残留有铸、锻工艺形成的氧化膜或其它硬化层时,宜采用逆铣。

6.硬质合金立铣刀的使用

高速钢立铣刀的使用范围和使用要求较为宽泛,即使切削条件的选择略有不当,也不至出现太大问题。而硬质合金立铣刀虽然在高速切削时具有很好的耐磨性,但它的使用范围不及高速钢立铣刀广泛,且切削条件必须严格符合刀具的使用要求。

#1  
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立铣刀的选择

    当选择一把立铣刀做特定的铣削操作时,需要考虑许多因素以确保操作成功。
刀具的材料

    刀具的材料(刀具本身的物质)是刀具的主要特性,不论刀具是否具有涂层或是刀具成本有多少,对于您的铣削操作它都起到至关重要的作用。
    高速钢(HSS):高速钢是最基本最普通的刀具材料,多用于老式磨床用作简单、短期的操作。高速钢材料的刀具不如高速钢-钴合金以及硬制合金材料的刀具那样,具有转速和进给量上的优势。
    高速钢-钴合金:往普通的高速钢中掺入8%含量的钴而制成的刀具,其硬度要比纯高速钢材料大,这样转速、进给量以及价格方面都会比后者有所提高;当然,即使提高后也远不能和硬制合金材料的刀具相比。
    硬制合金:硬制合金刀具的运行速度要比高速钢和高速钢-钴合金刀具快2至2.5倍,实际上也提高的生产的效率和产量。如果您正在使用或打算使用硬制合金刀具,请注意以下几点:
确保您的刀具具有一个牢固结实的接轴,使其连接在刀架上不发生移动。因为,硬制合金刀具质地较脆,而且转速较高,如果连接不牢固很容易发生断裂。
最初购进硬制合金的成本也许要比前两者高,但使用它在生产中效率很高,而且使用期效长,又节约了更换的费用;整个算下来,其创造的利润远大于其成本。
硬制合金刀具比高速钢刀具更易受切削碎料的影响,操作时要格外小心。

刀具的参数

    需要根据具体的操作来选择合适的端铣刀参数。以下是一些需要考虑到的基本要素:
    刀具总长:如果操作允许的话,尽量使用较短的端铣刀以减小铣削过程中的偏差。所以尽可能选用短型端铣刀以节约刀具成本。



标准型:根据特定操作选择
长型:根据特定操作选择
短型:适合加工任何需要深度进给量的材料,极大的减小了铣削过程中的偏差。
刀槽的数目:刀具刀槽数目的增多会使切屑不易排出,但能在进给程度不变的情况下提高加工表面的质量。二槽和四槽刀具较为常见。

         
二槽                    三槽                四槽

#2  
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二槽:具有最大的排屑空间。多用于普通的铣削操作和较软材料的铣削操作。
三槽:非常适用于开孔操作,也适用于普通的铣削操作。排屑性能和加工质量介于中间。
四槽:适用于较硬的铁金属操作,加工质量较高。
六槽和八槽:大数目刀槽的刀具排屑能力减小,而成品的表面质量有了提高。这样的刀具特别适合做最终成品的加工。操作前要清除掉杂屑污物。



刀面角(前角):一般端铣刀的具有10-12°的正刀面角,这样比较适合切削软质、粘质以及高韧强度的材料。要根据所加工的材料调整刀面角。在选择刀面角(前角)的同时,也要考虑到刀具的间隙角(后角),以直接增加切削刃后的力量。
螺旋角:一般端铣刀的螺旋角通常在30°左右。更高的螺旋角有利于切屑的排出,比较适合用于像铝这样材料的快速铣销加工。
刀具设计式样

球端:刀具的尾端形状是圆型或半圆型。这种端铣刀用来铣削模槽腔和齿凹面、削出底孔和底槽。
方端:方端端铣刀有中心切削型和非中心切削型,前者对于倾伏切入式铣削十分中央;而后者只适用于边铣削。
角半径端(圆鼻角端):因为端铣刀最薄弱的地方是其锋利的刀角,所以采用角半径形式的刀角有助于保护刀具末端不受切屑的损伤。这种角半径端铣刀比普通的球端铣刀切削更快、更多,但同时要考虑到所加工工件的类型,它最适用于模具加工。
单端:刀具只有一端有刀刃。这是最常用的刀具式样类型。
双端:两端都有刀刃的端铣刀。使用前要将刀架清理干净。
钻头端:这是多功能的切削铣刀,用它可以进行钻孔、立刨、斜面切削以及轮廓铣削等操作。
斜面切端:具有独特的切削质量,可使成品免去手工修边的操作。
磨锉型铣刀(或碎锉型铣刀):磨锉对于要迅速削去大量材料的操作十分有效。锉刃上设计的小短槽能使更多的金属加工液流经加工表面,更好地带走热量。磨锉的外表轮廓有多种设计样式,以适应各种不同材质的加工。锉刃的短槽越粗糙,磨去的材料就越多,成品的表面就越不平滑。由于大多数磨锉工作时偏心作用力都要降低,所以二次研磨只能用切削面完成,如果您有二次研磨设备那成本就减少很多。
左手螺旋型端:适合铣削薄层片件,其切屑会直接排离工件。
涂层类型

    刀具的涂层能够提高高速钢和硬制合金刀具的性能,可根据具体的加工操作来选择不同的涂层。要注意的是,尽管涂层可以增加刀具的表面硬度,但若是刀具本身的材料很差,达不到加工表面的要求,那么即使有了涂层也无济于事。
    更多详情请参见“涂层知识”。
刀具使用安全知识

为了您能安全使用刀具, 请您务必阅读以下安全事项。
一、请不要在不合适的切削条件下使用。
  请将产品目录中所记载的切削条件表内的参数作为新的加工工作开始时的大致标准。因为切削而出现异常的震动或响声时,请调整切削条件。
二、请不要使用磨损严重,有缺口的刀具。
  连续地使用磨损严重、有缺口的刀具,会引起破损,在装上刀具之前请先确认刀具的损伤情况,并在合适的时候更换刀具或重新研磨。
三、请不要进行反向使用
  刀具通常是在向右旋转的状态下使用。如为向左旋转,则会在包装上加以提示,故请予确认。

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