现代钢材粗加工用的铣削刀具

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　　几乎二十年以来，高速切削(HSC)一直都被认为是高速生产加工的同义词。今天，人们的注意力越来越多地集中到了HPC(高生产率切削或高性能切削)这一新名词上了。
( M. r* b" S& j, i/ O5 u& @# u9 }, m
) t% g" @4 g* p6 L1 V- F& I) Q2 g　　图1使用成形的和非成形的刀具切削刃时的测量切削力
. ^3 g4 G  T; k　　什么是HPC铣削?
7 f. n3 w+ b* [6 f1 _% |　　通常，HPC铣削被描述为能满足提高金属去除率要求的铣削加工，这是决定一个加工过程性能潜力的关键技术量值，与传统的加工技术相比，要提高200%到500%。更广义的解释就是，HPC这一名词还意味着对整个加工工艺链进行优化，目标是将生产成本降低10%到30%。
　　HPC与HSC之间有什么区别?
* t( F( ^# r' r) u; {' W2 g" @5 E　　粗加工的目的主要是使金属去除率达到最大：由于事实上无论增加轴向或径向进给来加工3D曲面，都会严重地受到HSC技术的制约，要想提高加工率，就只有借助于增加切削速度了。然而，还会有其它实际的和技术上的制约。
　　同时增加轴向和径向的吃刀量，以及增加进给速度(提高vf的速度并不一定会提高HSC的切削速度)，应该能够对提高加工效率有所帮助。
$ d/ K# _8 ?2 _　　一方面，这些铣削工艺的一个结果就是，与传统铣削加工的效率相差无几。另一方面，在一定的切削速度下提高进给速度会导致刀具的每齿进给速度提高，因此，就增加了铣刀上的机械载荷。不管被选定的切削刃的几何形状和刀具材料如何，在加工过程中都会产生相当高的切削力，这反过来又会提高对机床工作环境的要求。

  z* r. F4 R5 E　　图2成形的和非成形的刀具切削刃的磨损演变
　　基于这一背景，提出的主要的问题就是，高切削率粗加工用刀具是否应该采用不同的刃部几何形状。
　　高性能切削中产生的切削力和磨损现象
　　我们进行了很多实验，以确定不同形状的切削刃对加工过程中切削力的影响。图1显示用带有轮廓的刀具铣削10秒钟以后，在固定条件下的切削力曲线和具有平滑切削刃的刀具进行切削时的相应的曲线。
　　如果两种刀具的算术平均切削力关联设定的话，则通过试验可以确定，有轮廓外形的刀具的切削力降低了23.5%。就最大限度地利用主轴输出功率这个问题来说，设计具有轮廓外形切削刃的HPC粗铣刀似乎是一个极好的选择。
　　除了高速金属切削和优化利用主轴输出功率的要求以外，在铣削加工的经济性中，刀具的使用寿命也是一个关键性的因素。
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