模具制造领域的25个常见问题解答(2)

HEATS

13) 为什么有的铣刀上必须有不同的齿距？   
    铣刀是多切削刃刀具，齿数（z）是可改变的，有一些因素可以帮助确定用于不同加工类型的齿距或齿数。 材料、工件尺寸、总体稳定性、悬伸尺寸、表面质量要求和可用功率就是与加工有关的因素。 与刀具有关的因素包括足够的每齿进给量、至少同时有两个齿在切削以及刀具的切屑容量，这些仅是其中的一小部分。   
    铣刀的齿距（u）是刀片切削刃上的点到下一个切削刃上同一个点的距离。 铣刀分为疏、密和超密齿距铣刀，大部分可乐满铣刀都有这3个选项，见模具制造样本C-1102:1。密齿距是指有较多的齿和适当的容屑空间，可以以高金属去除率切削。 一般用于铸铁和钢的中等负载铣削。 密齿距是通用铣刀的首选，推荐用于混合生产。   
    疏齿距是指在铣刀圆周上有较少的齿和有大的容屑空间。疏齿距常常用于钢的粗加工到精加工，在钢加工中振动对加工结果影响很大。 疏齿距是真正有效的问题解决方案，它是长悬伸铣削、低功率机床或其它必须减小切削力应用的首选。   
    超密齿距刀具的容屑空间非常小，可以使用较高的工作台进给。 这些刀具适合于间断的铸铁表面的切削、铸铁粗加工和钢的小余量切削，例如侧铣。 它们也适合于必须保持低切削速度的应用。 铣刀还可以有均匀的或不等的齿距。 后者是指刀具上齿的间隔不相等，这也是解决振动问题的有效方法。   
    当存在振动问题时，推荐尽可能采用疏齿不等齿距铣刀。由于刀片少，振动加剧的可能性就小。 小的刀具直径也可改善这种情况。 应使用能很好适应的槽形和牌号的组合——锋利的切削刃和韧性好的牌号组合。   
14) 为了获得最佳性能，铣刀应怎样定位？   
    切削长度会受到铣刀位置的影响。 刀具寿命常常与切削刃必须承担的切削长度有关。 定位于工件中央的铣刀其切削长度短，如果使铣刀在任一方向偏离中心线，切削的弧就长。 要记住，切削力是如何作用的，必须达到一个折中。 在刀具定位于工件的中央的情况下，当刀片切削刃进入或退出切削时，径向切削力的方向就随之改变。 机床主轴的间隙也使振动加剧，导致刀片振动。   
    通过使刀具偏离中央，就会得到恒定的和有利的切削力方向。 悬伸越长，克服所有可能的振动也就越重要。   
15) 为了消除切削过程中的振动，应采取什么措施？   
    当存在振动问题时，基本措施是减小切削力。 这可通过使用正确的刀具、方法和切削参数达到。   
    遵守下面的已证明有效的建议：   
    - 选择疏齿距或不等齿距铣刀。  
    - 使用正前角、小切削力刀片槽形。   
    - 尽可能使用小铣刀。 当使用减震接杆进行铣削时，这一点特别重要。   
    - 使用小切削刃钝化半径（ER）的刀片。 从厚涂层到薄涂层。 如需要可使用非涂层刀片。 应使用基体为细晶颗粒的高韧性刀片牌号。   
    - 使用大的每齿进给。 降低转速，保持工作台进给量（等于较大的每齿进给量）。 或保持转速并提高工作台进给量（较大的每齿进给量）。 切勿减小每齿进给量！   
    - 减小径向和轴向切削深度。   
    - 选择稳定的刀柄，如可乐满Capto。 使用尽可能大的接柄尺寸，以获得最佳稳定性。 使用锥度加长杆，以获得最大刚性。  
    - 对于大悬伸，使用与疏齿距不等齿距铣刀结合的减震接杆。 安装铣刀时，使铣刀与减震接柄直接连接。   
    - 使铣刀偏离工件中心。   
    - 如果使用偶数齿的刀具——可每隔一齿拆下一个刀片。   
16) 为了使刀具平衡，应采取的最重要措施有哪些？   
    在整个切削过程中，为达到刀具平衡牵涉到的典型步骤如下：   
    - 测量刀具/刀柄组件的不平衡。   
    - 通过变更刀具、切削它以去除一些质量，或移动刀柄上的配重来降低不平衡。   
    - 经常必须重复这些步骤，包括再次检查刀具、再次精确调整，直到达到平衡。   
    刀具平衡还牵涉到几个未讨论过的工艺中的不稳定性。其中之一是刀柄与主轴之间的配合问题。其原因是夹紧时常常有可测量的间隙，也可能是锥柄上有切屑或脏污。这会造成锥柄每次定位都不相同。即使刀具、刀柄和主轴在各个方面的状态都很好，但如果存在沾污，也会造成不平衡。为了平衡刀具，必须会增加切削过程中的成本，如果刀具平衡对降低成本非常重要，就应并对每种的具体情况进行分析。   
    但是，为了很好地平衡刀具，在选择正确的刀具时还有许多工作要做。以下几点是选择刀具时应给予考虑的：   
    - 购买高质量的刀具与刀柄。应选择预先已消除了不平衡的刀柄。   
    - 最好使用短的和尽可能轻的刀具。   
    - 定期检验刀具和刀柄，检查是否有疲劳螺纹和变形的征兆。   
    工艺能接受的刀具不平衡由工艺自身的情况来确定。这些情况包括切削过程的切削力、机床的平衡状况及这两个因素彼此相互影响的程度。试验是找到最佳平衡的最好方法。用不同的不平衡值运行几次，例如从不平衡值为20克毫米或更低开始。每次运行后，再用更加平衡的刀具重复试验。最佳平衡应该是这样的一个点：超过这个点后，进一步提高刀具平衡不会提高工件的表面质量；或是这样的一个点：在此点上工艺能易于保证规定的工件公差。   
    关键是始终将重点放在工艺上，而不是将动平衡等级-G值或其它任意确定的平衡值作为目标。此目标应为达到效率尽可能高的工艺。这牵涉到权衡刀具平衡的成本和因此而获得的好处，因此应在成本与好处之间合理地进行平衡。   
    关于刀具平衡更详细的技术信息， 请与当地的可乐满代表联系。   
17) 在常规和高速切削应用中，为了得到尽可能好的效果，我应使用何种刀柄？   
    高速加工时，离心力非常大，会导致主轴孔慢慢变大。这对一些V形法兰的刀柄会产生负面影响，因为V形法兰的刀柄仅在径向面上与主轴孔接触。主轴孔变大会使刀具在拉杆恒定的拉力作用下被拉入主轴。这甚至会引起刀具粘住或Z轴方向的尺寸精度降低。   
    与主轴孔和端面同时接触的刀具，即径向和轴向同时配合的刀具更适用于高速下的切削。当主轴孔扩大时，端面接触可避免刀具在主轴孔内向上的移动。使用空心刀柄的刀具也容易受离心力的影响，但它们已设计成在高速下随主轴孔的增大而增大。刀具和主轴在径向和轴向都接触提供了良好的夹紧刚性，使刀具可以进行高速切削。采用独有的椭圆三棱短锥设计的可乐满Capto接口在传递扭矩和高生产率切削时，具有更优秀的性能。   
    高主轴转速时主轴表面接触的对照表   
    主轴转速 ISO 40 HSK 50A Coromant Capto C5   
    0 100% 100% 100%   
    20 000 100% 95% 100%   
    25 000 37% 91% 99%   
    30 000 31% 83% 95%   
    35 000 26% 72% 91%   
    40 000 26% 67% 84%   
    当安排高速切削时，应尽量使用由对称的刀具和刀柄组合而成的刀具系统。有几种可用的不同刀具系统。先将刀柄加热使孔扩张，待它们冷却后刀具就被夹紧了，这就是过盈配合系统。对于高速切削来说，这是最好和最可靠的固定刀具方法。这首先是因为它的跳动量非常小；第二，这种连接能传递大扭矩；第三，它很容易构建定制刀具和刀具组件；最后，用这种方法组成的刀具组件有极高的总体刚性。   
    另一种出众并非常通用的刀具夹紧装置是可乐满高精度强力夹头——CoroGrip。这种刀柄系统覆盖了从粗加工到超精加工的所有应用。一个夹头可夹紧使用直柄、惠氏刻槽或侧压式刀柄的面铣刀到钻头的所有类型的刀具。标准弹簧夹套，如可用液压（HydroGrip）、BIG、Nikken、NT的弹簧夹套，均可用于CoroGrip夹头。在4XD处的跳动量仅为0.002 – 0.006 mm。夹紧力和扭矩传递特别高，其平衡设计使它用于高速切削  
18) 我应怎样切削转角才能没有振动的危险？   
    传统的切削转角的方法是使用线性切削（G1）,在转角的过渡不连续。这就是说，当刀具到达角落时，由于线性轴的动力特性限制，刀具必须减速。在电机改变进给方向前，有一短暂的停顿，这会产生大量的热量和摩擦。很长的接触长度会导致切削力的不稳定，并常常使角落切削不足。典型的结果是振动——刀具越大和越长，或刀具总悬伸越大，振动越强。   
    此问题的最佳解决方案：   
    • 使用圆角半径比转角半径小的刀具。使用圆弧插补生成角落。这种加工方法在块的边界处不会产生停顿，这就是说，刀具的运动提供了光滑和连续的过渡，产生振动的可能性大大地降低了。   
    • 另一种解决方案是通过圆弧插补产生比图纸上的规定稍大些的圆角半径。这是很有利的，这样，有时就可在粗加工中使用较大的刀具，以保持高生产率。  
    • 在角落处余下的加工余量可以采用较小的刀具进行固定铣削或圆弧插补切削。   
19) 什么是开始切削型腔的最佳方法？   
    共有4种主要方法：   
    • 起始孔的预钻削，角落也可预钻削。不推荐这种方法： 这需要增加一种刀具，同时此刀具也要占据刀具室内空间。单从切削的观点看，刀具通过预钻削孔时因切削力而产生不利的振动。当使用预钻削孔时，常常会导致刀具损坏。使用预钻削孔，也会增加切屑的再切削。   
    • 如果使用球头立铣刀或圆刀片刀具（见模具制造样本C-1102:1），通常采用啄铣，以保证全部轴向深度都能得以切削。使用这种方法的缺点是排屑问题和使用圆刀片会产生非常长的切屑。   
    • 最佳的方法之一是使用X/Y和Z方向的线性坡走切削，以达到全部轴向深度的切削。   
    最后，可以以螺旋形式进行圆插补铣。这是一种非常好的方法，因为它可产生光滑的切削作用，而只要求很小的开始空间。   
20) 高速切削的定义是什么？   
    对于高速切削的讨论在一定程度上仍是混乱的。如何定义高速切削（HSM），目前有许多观点和许多方法。   
    让我们看一下这些定义中的几个：   
    • 高切削速度切削   
    • 高主轴速度切削   
    • 高进给切削   
    • 高速和高进给切削   
    • 高生产率切削   
    我们对高速切削的定义描述如下：   
    • HSM不是简单意义上的高切削速度。它应当被认为是用特定方法和生产设备进行加工的工艺。   
    • 高速切削无需高转速主轴切削。许多高速切削应用是以中等转速主轴并采用大尺寸刀具进行的。   
    • 如果在高切削速度和高进给条件下对淬硬钢进行精加工，切削参数可为常规的4到6倍。   
    • 在小尺寸零件的粗加工到半精加工、精加工及任何尺寸零件的超精加工中，HSM意味着高生产率切削。   
    • 零件形状变得越来越复杂，高速切削也就显得越来越重要。  
    • 现在，高速切削主要应用于锥度40的机床上。   
    关于高速切削的详细信息，请参见模具制造应用指南 C-1120:2。 请参见模具制造应用指南 C-1120:2。   
21) 高速切削的目标是什么？   
    高速切削的主要目标之一是通过高生产率来降低生产成本。它主要应用于精加工工序，常常是用于加工淬硬模具钢。另一个目标是通过缩短生产时间和交货时间提高整体竞争力。  
    达到这些目标的主要因素为：   
    • 一次（更少此数）装夹的模具加工。   
    • 通过切削改善模具的几何精度，同时可减少手工劳动和缩短试模时间。   
    • 使用CAM系统和面向车间的编程来帮助制定工艺计划，通过工艺计划提高机床和车间的利用率 w+ @6 `% g2 k- @' z