铣削加工中平均切屑厚度的作用

　　“如果从事铣削的技工在加工时采用与切削刃设计者推荐相同的切削工况，他就能对切削性能进行优化和预测。” Patrick de Vos 是山高全球STEP （山高技术培训计划）大师。在每期杂志中，Patrick 将讨论一个加工专题并与New Edge 读者分享他的技术诀窍。在本期杂志中，Patrick 讨论了铣削加工中平均切屑厚度的作用。

　　术语“切屑厚度”来自普通加工的理论。它是材料被加工的厚度（在切削刃垂直方向上测量）。进给量和切屑厚度之间存在以下关系式：h =f x sin Kr 。其中，h 是切屑厚度，f 是进给量，Kr 是主偏角。对于车刀，主偏角通常是 93º 或 95º。于是进给量和切屑厚度实际上是相同的。

　　对于铣削，确定切屑厚度的方法是相同的。因为铣削是一种“两维”加工，必须正确应用基本概念。在一个典型的铣削加工中，位于切削刃前方的材料厚度总是在变化。其结果是，对于某一确定的进给量，切屑厚度相应地在改变。

　　那就是为什么要引入术语“平均切屑厚度”的原因：具有相同表面积和实际切屑长度的长方形切屑的“理论”厚度。

　　第二维

　　对于铣削，能定义平均切屑厚度、铣削方法、每齿进给量和主偏角之间的关系式。在这种情形下，需要考虑加工过程中的“第二维”。这可以通过应用 ae/Dc 的比值来得到，其中 Dc 是刀盘的直径，而 ae 是加工中的径向切削深度。

　　为何平均切屑厚度如此地重要？不同切削刃几何角度的特性和可能性的所有研究在很大程度上都基于所使用（或期望）的平均切屑厚度。各种因素，如切削温度、切削力、切屑形成和去除、刀具寿命、切削刃磨损和振动，受切削刃几何角度和平均切屑厚度相互关系的影响非常强烈。如果铣削操作工采用与切削刃设计者相同的切削工况，他就能优化和预测出切削特性。而由于不同加工中采用相同的平均切屑厚度产生不同的每齿进给量，他能最大化加工的生产率。

　　工具

　　哪种实际的刀具是可用的呢？首先，看一下刀片的 ISO 名称。第10 位的代码给出的是关于切削工况几何参数（切削深度和进给量）的选项。对于这一项，在山高使用的代码中，字母代表加工的困难程度，而数字则代表传统工件材料在常规加工工况下的平均切屑厚度。例如，M14 意味着：对于标准的钢件或不锈钢，正常加工情况下的平均切屑厚度为 0.14 mm。另一种工具是切削刃坐标图，其中纵坐标表示加工的困难程度，横坐标表示正确的切屑厚度。有了这种坐标图，就能既选择到一种特定的切削刃几何角度，又解决加工中的问题。在确定困难程度后，就能决定正确的切削刃几何角度和相应的平均切屑厚度。

　　举例

　　一个主偏角 90º 的 100 mm 刀盘被用于宽度为 20 mm 的平面铣削。使用的铣削方法为对称铣削。平均切屑厚度已知（参阅刀片名称中第 10 位代码）：0.14 mm。在图表中，我们看到对于 ae/Dc 比值为20/100 (=20%)，C1的值为1 ；对于主偏角 90º，C2 也为 1 。这意味着应该使用的进给量等于 0.14 x 1 x 1= 0.14 mm /齿。如果用户决定在加工中采用 45 º 的刀盘，进给量应该为0.14 x 1 x 1.4 = 0.20 mm/齿。使用不对称铣削得方法，进给量应该为 0.14 x 2 x 1.4 = 0.40 mm/齿。这意味着初始进给量提高 186% 才能得到相同的平均切屑厚度（换言之，相同的切削刃负载、切削温度和刀具寿命）。

　　结论

　　为了优化铣刀的使用，你需要了解正确的平均切屑厚度，并能转换成正确切削工况下的实际方式，在这个情形下是每齿进给量。上述的工具对此是至关重要的。

　　在山高刀具组织的 STEP 培训计划中，非常详细地讨论了术语平均切屑厚度和用以提高铣削加工生产率的不同方法。

　　对于用于难加工材料（硬铣）或特殊的技术方法（诸如高速铣削）的铣刀，平均切屑厚度是最重要的切削工况。

　　STEP 的目标是让山高刀具公司的客户获得加工的专业特长和技术诀窍。该计划由山高各地区的办事处在当地实施。要想知道如何参加，只要联络您的山高业务代表。

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