高進給刀具的加工應用
2021-7-20 來源：許昌（chāng）煙草機械有限責任公（gōng）司 作者：牛卿豔，韓旭光
摘要: 通過分析槽類零件加工（gōng）中遇到的問題，探（tàn）討了槽類加工中因刀具折損引（yǐn）起的成本增高和加工效率較低的關鍵因素（sù）。對刀具類型和加工成本進（jìn）行綜合分析，完善了現有的加工方案，找到了合（hé）適的加工刀具和加工策略，降低了加工成本。
關鍵詞: 槽類加工; 刀具; 加工策略; 加工成本; 加（jiā）工效率（lǜ）; 加工中心
1、引言
槽類零（líng）件加工中通常存在排屑不暢的問題。由於合金材料粘膩，易引起刀具擠屑和（hé）散熱困難，導致（zhì）夾刀（dāo）、斷刀的現象，降低了刀具壽命和加（jiā）工效率，增（zēng）加了（le）加工成本，應結合工況（kuàng）合理選用刀具及加工策略，提（tí）高槽類的加工效率，降低加工成本。
本文選取新型 980ML 高進給（gěi）刀具和經典（diǎn）的整體硬質（zhì）合金刀具，對不同零件的多個槽（cáo）類進行對比加工，從加工時間、加工成本、加工效率和金（jīn）屬去除率（lǜ）等方麵進行（háng）數據匯總和分析，並對新刀具的加工方案進行驗證（zhèng），對（duì）槽類（lèi）零件現有加工方案進行完善。
2、刀具特點
( 1) 刀具結構
980ML 高進（jìn）給銑刀的整體構造和加工特點（diǎn）見圖 1。刀具的 κ 較小（xiǎo），最大（dà）約 15°，有效（xiào）地減小了刀具（jù）的徑向（xiàng）受力，提高了刀具軸（zhóu）向受（shòu）力能力，保護了刀具韌帶，提高（gāo）了刀具的使用壽命。
刀具采用縮頸設計，刀頸部直徑 D3 小於刀具直徑 D，有利於排屑，減少切屑（xiè）堆積，便於刀具散熱，保護刀刃的韌性。刀具采用縮頸高進給加工，便於大懸伸工況深度方向的加工，擴大（dà）了刀具的（de）應用範（fàn）圍。
圖1 980ML 高進（jìn）給銑刀的整體構造和加工特點（diǎn）
( 2) 刀具加工特點
980ML 高進（jìn）給銑刀的適用性較整體硬質合金刀具更苛刻。其“小切深，高進給”加工策略（luè）中的“高進給”加工，對機床的高速（sù）性能要求較高，因此該刀具僅適用於輕型高速銑削機床。其加工的優（yōu）勢如下:
①刀具的縮頸結構（gòu）和刀尖處的大圓弧設（shè）計，使刀具加工時（shí）主（zhǔ）要受徑向力作用，便於排屑和散（sàn）熱（rè）。在采用相同進給量（liàng）時，該刀具比整體硬質合金刀具提供（gòng）更（gèng）長的使用壽命。當采用高進給加工時，可顯著提升生產率;
②“小切深（shēn），高進給”的加工策略（luè），需要提高（gāo）刀刃（rèn）的鋒利性（xìng），使其更適於加工深槽、鋼件和硬度不超過 HＲC62 的淬硬鋼、不鏽鋼、超合金以及鈦合金等膩材料。降低了生產成本，並最大限（xiàn）度地減少振（zhèn）動和機床磨損。
整體硬質合金立銑（xǐ）刀（dāo）對加工工況要求較低（dī），是較為通（tōng）用的加工刀具。但在（zài）槽類零件加工時，由於（yú）其切削刃處的排屑槽相對較淺，且不存在縮頸設計，使深槽（cáo）類零件加工（gōng）排屑不便，易導致槽類零（líng）件被加工麵光潔度較差和刀具折斷的現象。
3、刀具加工實例對比（bǐ）
鑒於 980ML 高進給刀具在加工中心上受到的限製（zhì），在 MAZAK 車銑複合加工中心上進行高速銑（xǐ）削加工（gōng）試驗對比。
3.1 配氣座圓弧槽加工
選取零件配氣座的圓弧槽進行加工試驗。配氣座零件共 57 件，材料為 3Cr13。整（zhěng）體硬質合（hé）金刀具（jù）加工方案選用 PM-4Ｒ-D8Ｒ1 刀具進行分（fèn）層（céng）銑削（xuē），而高進（jìn）給刀具加工方案選用 980ML08-MEGA 刀具進行（háng）分層銑削。配氣座零件及整體硬質（zhì）合金刀具（jù）加工見圖 2，高進給刀具加工見圖 3。
圖 2 配氣（qì）座圓（yuán）弧槽（cáo）及整體（tǐ）硬質合金刀具加工
圖 3 配氣座圓弧槽及高進給刀具（jù）加工
由表 1 可知，應用 980ML 型高速銑刀後，單件（jiàn）加工效率提高了 79． 2% ，刀具成本降低（dī）了 45． 3% ，證明了 980ML 新型刀具的（de）加工高效性以及對高合金材料的耐磨性。
表 1 配氣座圓弧槽加工試（shì）驗結果對比
3.2 底座加工
底座材料為 12Cr18Ni9Ti，因其含 Ni 和 Ti 等元素，屬於（yú）難加工材料，其結構見圖 4。需要加工圖（tú） 5中（zhōng）特征一( 寬度 4． 5mm，深 14mm) 、特征二( 寬度（dù）4. 5mm，深 9mm) 和特征三( 寬（kuān）度 6． 6mm，深 14m) 。運（yùn）用槽類加工思維（wéi）進行加工，對相（xiàng）同區域加工時，1 把刀具能完成的金屬去除率切削數據（jù）對比見表 2。
圖 4 底座零件結構
表 2 底（dǐ）座加工試（shì）驗數（shù）據對比
由表 2 可知，應用刀具推薦（jiàn）參數對零件（jiàn）狹窄處的特征進行加工，同規格的 980ML 型（xíng）高速銑刀的金屬去除率較 VSM-4E 型刀具分別（bié）提（tí）高了 3．16 倍和3.22 倍，有效提高了零（líng）件的加工效率。
4、 結語
由實際加工數據可知，加工槽類零件（jiàn）時（shí），980ML高進給刀具能有（yǒu）效地（dì）降（jiàng）低刀具（jù）加工成本，提高加工效率，這充分肯（kěn）定了新型 980ML 刀具“小切深，高進給”加工方案（àn）的可行性。
圖 5 多種刀具加工策略
當加工中心工況滿足高速銑削要求時，應優先選用 980ML 高進給刀具“小切深，高進給”的切削策略（luè）。對於重型力量型加工中心，由於其進給較低，則可采用傳統（tǒng）的整體立銑刀進行槽類加工。兩種刀具均可配合“擺線銑”、“片皮銑削”等多種加工策略( 見圖（tú） 5) ，不僅可完善零件外形、溝槽及型腔（qiāng）的加工（gōng）方（fāng）案，還可解決加工中（zhōng）心由於轉速和機床性能差異帶來刀具受限的問題，為不同工況環境加工提供更多的選擇。
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