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伊斯卡技术总监吴江先生
模具应用里的术语“高速切削(HSC)”实际上意味着两个不同的方面。首先,它意味着在很高的主轴转速和超高的进给率的精加工,保证加工后表面光洁度好到足以明显降低或甚至消除在钳工台上的辅助手工精加工。另外,这个术语还指在高的金属切除率下进行重粗加工。因此,高速切削是高效加工的手段之一,更重要的是高速切削可以导致工艺替代,从而简化生产工艺流程。在模具制造中用高速硬铣替代电火花加工是一个十分典型的例子,淬硬后的工件可在一次装夹下通过粗铣和高速精铣加工成成品。这方面还反映出,高速硬铣的应用,为模具制造实现CAD-CAM-HPC的集成创造了条件。高速硬铣工艺无疑给模具制造技术带来了一次重大变革。
一种提高刀片承载能力的方法是增加刀片的尺寸如厚度来增加刀齿的强度。铣刀的立装刀片结构,将通常刀片承受载荷的平截面改为立截面,不改变刀片尺寸,而只改变刀片安装方向来增加刀片承载能力,如图1,HELITANG—立装螺旋刃铣刀。图2为ISCAR平装结构双面螺旋刃铣刀HELIDO,这是ISCAR第二代和第三代螺旋刃铣刀HELI2000和MILL2000的综合优化和升级,它利用改变刀片的刀楔角来改变刀齿强度。此系列铣刀在刀片的刀楔角加大增强刀刃的同时,还使切削力作用在刀体上的应力峰值往更强的刀体芯部内移,进一步增加了承载能力,可以允许比一般平装刀片大一倍的进给。双面的切削刃更提升了刀片的经济性。

束魔铣刀T290立铣刀系列能在更小直径的铣刀上安装数量更多的刀片以获得更多的切削刃,为铣削刀具及刀片开辟了新的发展方向。特别的刀具设计使得同样直径的刀具具有更大的刀体内核,从而具有更大的抗扭矩性能。立装螺旋刃刀片安装于刀体的外侧。刀体上更多的切削刃数有效地提高了进给率,从而提高了生产率水平。这款刀具是新的重型铣刀,是快速金属切削的佼佼者。
ISCAR的FEEDMILL——飞碟铣刀。这系列刀具使用一种特殊形状的三角形刀片,它能承受高达每齿3.5mm的进给量(图4)。三角形的刀片使用大的圆弧半径,切削刃外形使得刀具在很高的进给速度下运转,每齿切除很大的量。另外,刀片设计成底部带有一个凸台,能装到刀片座上相匹配的孔里。这使得刀片能承受更高的切削力,使其能运转于比常规更高的进给速度。有了这种设计,刀片被更牢固地夹紧并因此能释放通常作用到夹紧螺钉的大部分应力。于是切削力沿轴向作用到主轴上,即使加工时有长的悬伸也有助于提供稳定性。加工时,主轴上的悬伸超过203mm,使用D63mm的FEEDMILL、切深为1mm,以转速800rpm和进给速度6350mm/min运转。
小的主偏角减薄切削使每齿能承受更高的进给。小主偏角减薄切削技术也可用在模具加工的其它铣刀,如八角铣刀片(图5)每齿进给可达3.0mm、变形金刚铣刀(图6)每齿进给1.0mm和牛鼻刀(图7)每齿进给1.5mm。

图8是ISCAR可装在常规立铣刀上的APKT10和ADKT15的高进给铣刀片,这种多刃型大进给圆角刀具的设计理念是在有限的刀具外径内,根据以往的刃数设计方法,将切削刃尺寸缩小,但又不会降低刃口强度。将大进给圆角立铣刀的刀片主切削刃半径设定为R8。与半径同为R8的圆刀片相比,它具有相同的刃口强度,但又最大限度地缩小了刀片面积。如ADKT1505R8T-FF,每齿进给可达1.5mm,是普通铣刀ADKT1505PDR的5—10倍。
ISCAR风火轮铣刀圆刀片(图9)的波形刃将长的切屑分屑,降低了切削力,使铣刀在十倍长径比的条件下也能稳定可靠的切削,同时碎的切屑在深腔中较容易排出,避免了长切屑对加工的纠缠以及被二次切削的可能。