2016年03月13日
微小徑立銑刀加工高要求產(chǎn)品的作用
微型立銑刀是按照成比例縮放的原則，將普通立銑刀的幾何參數(shù)縮小而制造的立銑刀，它并不能保證生產(chǎn)過程的可靠性。經(jīng)常微型立銑刀只“切”不“削”，并沒有多少切屑產(chǎn)生。之所以如此，與人們對微型立銑刀的長度和吃刀深度之間相互關(guān)系的錯誤理解有關(guān)。而恰恰是這種錯誤的認(rèn)識導(dǎo)致微型立銑刀在加工過程中的折斷。
在這種情況下，人們研制了一種成本更加低廉的新型微型立銑刀。這個設(shè)計方案的特點在于微型立銑刀從圓錐體到切削部位之間的過渡是一個弧線形。這種雙曲線形過渡刀桿一方面避免了刀具與工件在切削加工過程中的接觸，從而也減小了摩擦負(fù)荷。另一方面，圓形的刀桿橫截面也有著很好的彈性變形性能，防止微型立銑刀刀桿部出現(xiàn)應(yīng)力裂紋。按照這種方法，每一個參與切削的切削刃都受到相同的切削力。切削條件的突然變化可以通過微型立銑刀細(xì)長的彈性刀桿得到補(bǔ)償和平衡。根據(jù)被切削材料的不同，切削部位可以擁有最佳的軸向切入深度，方便一次去除所有的加工余量。
幾何參數(shù)相互聯(lián)系
微型立銑刀的幾何參數(shù)都是相互聯(lián)系的一個整體。當(dāng)?shù)毒叩囊粋€參數(shù)發(fā)生變化時，如立銑刀的直徑發(fā)生變化時，其他參數(shù)也都相應(yīng)的跟著發(fā)生變化。刀具各個參數(shù)之間的相互關(guān)系可以用一個簡單的、受到專利保護(hù)的數(shù)學(xué)公式表示。這種功能滿足了不同技術(shù)要求的刀具幾何形狀的成形，從機(jī)械性能的角度來看也保證了最佳的穩(wěn)定性。另外，按照這種方法還有可能實現(xiàn)微型立銑刀加工時切削參數(shù)和策略性應(yīng)用的預(yù)計目標(biāo)；以及供用戶完成獨特的加工任務(wù)使用。而這些優(yōu)化和選擇又都對刀具耐用度的估算，以及通過降低刀具消耗實現(xiàn)節(jié)約成本有所幫助。這種新型結(jié)構(gòu)的微型立銑刀的直徑范圍主要集中在0.05~2mm。有效的刀具長度范圍在0.1~20mm；相對長徑比l/D范圍在2~10。常見的微型立銑刀有微型端面立銑刀、微型環(huán)面立銑刀和微型圓弧立銑刀。
利用今天的磨削加工技術(shù)，可以毫不費(fèi)力的完成微型立銑刀的生產(chǎn)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。一些著名的刀具生產(chǎn)廠商都對本文介紹的微型立銑刀方案進(jìn)行了工業(yè)化應(yīng)用條件下的驗證，實現(xiàn)了根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)任務(wù)的刀具幾何參數(shù)優(yōu)化，并推向了市場。
這種微型立銑刀工業(yè)化應(yīng)用方案也在兩個方面收到了很好的效果。一個方面，與傳統(tǒng)的微型的立銑刀相比，新型立銑刀在切削力相同的情況下刀具中產(chǎn)生的應(yīng)力減少50%；刀具的變形減少50%。另一方面，切削參數(shù)，如切削速度、進(jìn)給量和吃刀深度都有了明顯的提高。
當(dāng)然，這種新型微型立銑刀使用時的機(jī)械性能是有一定限制的。例如，使用長徑比l/D＞10的刀具對淬火工具鋼進(jìn)行三坐標(biāo)方向的復(fù)雜加工，并不能簡單的使用微型立銑刀來完成，但也不是不可能完成。例如，可以用石墨電極進(jìn)行電火花加工，而石墨電極又可以使用長徑比l/D＞10的微型立銑刀進(jìn)行加工，從而間接的生產(chǎn)制造出這類復(fù)雜工件。在使用電極的電火花加工中，微型立銑刀的出現(xiàn)可以經(jīng)濟(jì)的解決生產(chǎn)任務(wù)中遇到的難題。
為證明利用微型立銑刀的優(yōu)越性，專門利用淬火硬度達(dá)到62 HRC的工具鋼進(jìn)行了一次加工試驗。長期以來，利用銑刀加工這種硬度的鋼材一直是不可能的事情。而利用新型微型立銑刀加工這種硬質(zhì)鋼材時的切削速度和每齒進(jìn)給量，都比使用改進(jìn)前的微型立銑刀加工硬度更低的鋼材提高一倍。利用這種新型銑刀進(jìn)行一次輪廓銑削測試時，銑削加工的工時縮短了85%。而優(yōu)化后的微型立銑刀的刀具使用壽命提高了30%。所有的試驗刀具在完成試驗后都沒有折斷。同時，還完成了高合金鋼和電極材料的加工試驗。其加工的最小幾何輪廓尺寸只有百分之幾毫米。
實踐獲得答案
成效非凡的技術(shù)試驗最終以一個實踐檢驗的成功宣布結(jié)束，利用性能優(yōu)化的銑削微型立銑刀完成高合金鋼工件3D輪廓的銑削。這種技術(shù)同樣也適合于加工傳統(tǒng)材料的電極。圖3b所示的葉輪外徑為4mm，寬度1.2mm，葉片長度1mm。所使用的微小徑平頭銑刀直徑0.5mm，其切削速度為40m/min，每齒進(jìn)給量為2μm。
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