用鈦（tài）合金銑刀體，獲最佳性（xìng）能
2023-5-30 來源：伊斯卡 作者：技術（shù）經理 Andrei Petrilin
整體式VS組裝式
用大懸伸刀具進行銑削常見（jiàn）於各種加工過（guò）程中，並受到刀具結構或夾具的影響。深腔銑（xǐ）削的（de）特點包括方肩、陡壁、深邊和清根，這些都是典型需要用到大懸伸刀具的應用。增加的刀具懸伸降低了刀具的剛性，從而影（yǐng）響（xiǎng）加工穩定性。最終造成振動、表麵粗糙度差以及（jí）刀具壽命縮（suō）短。
整（zhěng）體式（shì）設計的長懸（xuán）伸刀具提供了最大（dà）剛性的解決方案。但由於巨大（dà）的生產成（chéng）本且極有可能造成功能損失（shī），這種設計理念的應用受（shòu）到限製。例如（rú），刀片斷裂會造（zào）成刀體（tǐ）損（sǔn）壞，所以（yǐ）在使用昂貴的刀具時，可能會造成（chéng）很大的（de）損失。
組裝（zhuāng）式（shì）刀具的設（shè）計很（hěn）常見，用於避免可（kě）能的刀具損壞（huài）。這種長懸伸刀具由常規尺寸（cùn）的銑刀和安（ān）裝該銑刀的刀柄組成。如有（yǒu）必要，刀柄本身就是一個模塊化組件，包括（kuò）標準元件，如機床主軸接口、延長杆、減徑杆等部分。組裝式刀具具有高（gāo）通（tōng）用性、優異的刀具（jù）結構和可高效定製等重要的優點。如果刀盤損壞，可以很容易地更換，與此同時其他組件可（kě）繼續使用。
與整體式刀具（jù）相比，組（zǔ）裝式刀具會導致刀具剛性的降低，從而影響刀具的動態性能。但組裝式刀具可以使用具有減振功能的刀柄（bǐng），這種減震刀（dāo）柄能夠（gòu）顯著提高（gāo）組裝式刀具的動態（tài）性能。在這種情況下，需要經（jīng）常降低切削參數，以消除導（dǎo）致生產率下降的振動和噪音。
此外，長懸伸（shēn）銑削的性能也可以通過一些方法獲得提升，如帶分屑刃口的切削刃（rèn）、不對稱（chēng）齒距和不同的刃傾角，這些特性與切削（xuē）刃型和刀具本身有關。
減輕刀體的重量有助於獲得更好的動態穩定性。然而，減（jiǎn）重不應以刀具的強度為代價。鋼是製造刀具的傳統材料。鈦可以用來代替鋼，其密度低，但強度高。鈦還具有優異的耐腐蝕性和抗磨性能，這是延長刀體壽命的重要因素。與鋼相比，鈦的（de）加工性差，這必然會導致加工成本的增加。如果采用具有型腔的刀體設計也可以減少刀（dāo）具的質量（liàng），但同（tóng）樣（yàng）也會增加其製造成本。
現代製造（zào）技術，突破局限（xiàn）
現代製造技術的發展使得解決方（fāng）案能夠克服這些障礙。如增材製造(AM)就是一種有效的方法來（lái）完成刀體的複（fù）雜配置，同時（shí）最大限度地（dì）減少加工操作（zuò）。3D打印推動了鈦製刀體的生產（chǎn），同時（shí）確保了可持續性。領先（xiān）的刀具製造（zào）商已經采用增材製造（zào）工藝來生產用於大懸伸加工的銑刀。使（shǐ）用（yòng）增材製造技術來製（zhì）造鈦合金（jīn）刀體的輕質可轉位銑刀越來越常（cháng）見。伊斯卡近期推出了一種新的套式銑刀（dāo）。該銑刀擴展了HELI2000 90°銑刀的產品範圍，安裝了帶螺旋切削刃的可轉位刀片（piàn），使用螺旋刃刀片的輕型鈦合金刀體的刀盤。該新產品以其原創和革新的銑削解決方案成為伊斯卡創新精神的典型代表。(圖1)
這種鈦合金套式銑刀刀體采用3D打印技術之一——選擇性激光熔化（huà）(SLM)技（jì）術（shù）。因此（cǐ），刀體的特征，如容屑槽和減（jiǎn）重腔的形狀複雜，在金屬加工（gōng）中不是很常見。增材製造技術可以最大化地利（lì）用計算流體動力學來優（yōu）化內部通（tōng）道的輪廓，以確保冷卻液（yè）精準有效地通過刀體到達刃口。傳統的加工工藝在形成通道方麵有局限性，而增材製造提供了無限的選擇（zé）。(圖2,3)
此外該銑刀的設計（jì）還利用不對（duì）稱齒距原理來提高刀具的抗振性。
這種堅固的輕質可轉位套式銑刀，結（jié）合非典型刀體材料與增材製造的優勢進行了新的設（shè）計，適用於長懸伸加工應用。該新刀具可在大懸伸（shēn）的情（qíng）況下實現平穩的切（qiē）削，從而確保提高生產率和刀（dāo）具壽命。在產品應用（yòng）的初始階（jiē）段，伊（yī）斯卡引入了直徑為50和（hé）63毫米(公製產品線)或2.00英寸的鈦合金刀體套式銑（xǐ）刀。為優化加工效果並獲得良好的表麵粗糙度，建議（yì）將銑刀安裝在具有抗振動機製的刀柄上，如伊斯卡的WHISPER LINE刀（dāo）柄。
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