可变螺旋角铣刀特点与优势

在金属切削过程中,谐振产生的具有衍生能力的振动和震颤,却导致零件表面加工质量降低、返修,甚至可能使工件报废。

借助几何尺寸可变的立铣刀,能够减少这种震颤。尽管这类刀具常常被称为“可变螺旋角刀具”,但已是一种更广义的概念。

可变螺旋立铣刀有两种基本的设计,一种设计的特点是不相等(或不同)的螺旋角沿每一切削刃长度是相同的,而另一种设计是沿着切削刃的长度,其螺旋角是广泛可调的。例如,一把刀具前刀面的螺旋角是30°,中间某点的角度是37.5°,而后刀面的螺旋角可达到45°。螺旋角也同样可以从37°开始变化到30°。“在切削过程中,刀具会受到阻尼的影响,这是由于立铣刀在以不同角度沿同一螺旋线进行切削。”Benchmark硬质合金公司总裁PaulSt.Louis解释道。

Melin工具公司车间主任BobSrail先生补充说,只要工具制造商生产的刀具和工具磨床能够加工,铣刀的螺旋角就能在较大的范围内变化。“大多数机床都能够胜任对任何螺旋角的磨削”。

这两种立铣刀都有不相同的螺旋槽间距(或不同的齿距),因此能够产生一个不同相位(异相)的切削运动从而阻止谐振的产生。例如,一把4槽立铣刀(或可变位的立铣刀)的齿距,在第1、2凹槽间为89°,2、3凹槽间为91°,以此类推,最终加起来等于360°。

“通常当用一把普通立铣刀加工时,会产生持续不断的谐波振动,这是以铣刀螺旋角相同、切削刃平均分配为前提的。”SGS工具公司执行副总裁JeffBurton先生指出,“任何可以干扰谐波的行为都能减低由此而产生的震颤。”SGS工具公司声称,通过将谐波振动最小化,Z-Carb整体硬质合金立铣刀(外形不变但螺旋角可变)可使材料切除率最大化。

在Niagara刀具公司技术主管DennisNoland先生看来,NY基础公司开发的正在申请专利的旋转刀具能使情况得到改善。该设计通过对刀具产生的声音模式的特别选择,对“可变立铣刀”的概念进行了改进。不仅改变了排屑槽间的分度和螺旋线,同时也改变了前刀面倾角和退刀槽。因此,每个槽的切削刃都与其它的不同,每个槽的导程也不相同。“一般而言,对于一套给定几何尺寸的立铣刀,当你从各个方向观察时,其螺旋角的变化不能超过5°的范围,否则将会产生稳定性方面的问题。”由此而来的结果是一把刀具的各个切削刃在与工件表面接触并沿工件表面移动时,都会产生清晰的声音模式。“由于切削刃会产生不同的声音模式,因此发生谐振的潜在危险可能就被忽略了。”尽管Niagara公司的可变螺旋角立铣刀沿每一条切削刃都有相同的几何特征,但对每条切削刃而言,仍可能产生前角、退刀槽、螺旋线、甚至从前刀面到后刀面的完全改变。在用这种铣刀加工工件时,刀具将不断改变其声音模式,“对此,我们尚未完成研究,”他说,“这涉及到大量很复杂的试验操作程序。”在加工高温、高强度合金材料时,Niagara刀具公司的StabilizerHT立铣刀不同的齿距、前角、退刀槽、螺旋线可以有效地减轻加工中的振颤。

VRK公司正在申请专利的SilentPitch3槽、4槽和5槽立铣刀具有偏置的槽型及可变螺旋角,并且每把立铣刀只有两条相同的螺旋线。

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