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设计与精密加工之切削知识三

2017-03-26

17、刀具悬伸较长时的切削条件该如何设定?

产品目录中记载的切削条件表，是以多长伸出量为前提使用的？伸出量加长时，那切削条件该如何变更？

标准伸出量

产品目录中记载的切削条件，建议以伸出量低于刀具直径的3倍（最长约5倍）为使用前提。（长柄型等使用时以较大伸出量为前提的产品除外）为了保持刀具的刚性，使用时尽量缩短伸出量，这一点至关重要。

伸出较长时的切削条件

为了防止干涉，刀具必须伸出较长时，易造成颤振，所以最好使用能尽量抑制跳动，具有较高夹持刚性的热膨胀刀柄。
同时，针对标准切削条件，轴向（Z向）切深量请减少10～50％。
如果仍然发生颤振，请根据伸出量将转速和进给速度降低10～40%。

利用长颈型、长柄型

刃长比较长的刀具刚性较低，应尽量缩短刃长，利用长颈型、长柄型刀具为好。并且尽量使用刃数多、刚性高的刀具形状，有助于抑制颤振。

利用5轴加工机床

对于普通机床上伸出量不足就无法加工的型腔底部等处，可使用5轴加工中心，其接近性能高，加工范围大。能减少颤振，提高加工表面精度。

18、倒角加工、V槽加工用立铣刀的正确使用方法 加工零件时，经常使用倒角、V槽加工用立铣刀，却因刃尖频繁崩刃而倍感烦恼。请告知刀具使用诀窍。

进行倒角加工或V槽加工时的要点如下

（1）倒角加工

o必须在考虑最大切深量的条件设定下加工。

o切削量大时，建议逐步切削。

（2）V槽加工

o主要考虑使用普通平头型立铣刀及专用刀具时的V槽加工。

①使用普通平头型立铣刀时

将刀具或工件倾斜后切削V槽的方法。如果V槽底部形状的精度要求不高，则可选择带圆弧角或倒角C型立铣刀加工。

②使用V槽加工用立铣刀时

o仅使用刀具前端部时，请考虑线速度，并以提高转速为设定条件。

o切削量变大时，建议逐步切削。

③选择适合切削用途的刀具

o根据倒角、V槽、定位等加工形状、加工效率及工件材料等，选择最合适的刀具是非常重要的。

硬质合金倒角、V槽加工用立铣刀一览表

主要工件材料		普通钢				高硬度钢	铝
型号		ALC-SVEMC	TSC-CMEM	ALC-MEM2SC	TSC-MEM3S	XCP-HSVEM	SEC-ALCMEM	SEC-ALMEM
1	倒角加工	○	○	○	○	○	○	○
2	V槽加工	○
3	定位		○				○
4	坡走、轮廓、螺旋加工			○	○
5	大进给				○	○

19、欲使挖槽加工时的粗加工、半精加工高速化挖槽加工的切削量大，因此必须考虑缩短粗加工、半精加工时间。为此该采用何种加工方法、使用何种刀具？


利用圆弧角型立铣刀进行高速加工使用下列方法无助于解决粗加工、半精加工的高速化。 o使用粗加工型立铣刀等加工时无法提高进给速度，因此会降低加工效率。 o使用球头型立铣刀加工时，无法获取较大的步距值，因此不能实现彻底的高效化。利用大进给圆弧角型立铣刀进行挖槽粗加工和半精加工的高速铣削，可有效缩短加工时间、提高刀具的使用寿命，取得良好的加工效果。高速加工以有效抑制切深量、提高切削速度（刀具转速）与进给速度的切削条件为特点。齿形线刀具轨迹、复杂形状加工（螺旋形刀具轨迹）等有助于实现实际进给速度接近NC程序中设定的进给速度指令值。

20、如何顺利地进行高硬度钢加工？使用立铣刀加工高硬度钢时，会缩短刀具寿命。因此，有时会频繁地更换刀具或多次进行尺寸补正。如有解决方法，则请告知。

选择合适的高硬度材料刀具与刀柄

刀具选型方面，选择刃尖强度高、刃数多且刚性高的刀具比较有效。如果是涂层硬质合金刀具，选择具有高温、耐热性等优异的涂层就显得非常重要。MISUMI XCP涂层不仅硬度高、抗氧化温度也高，因此可有效提高刀具的耐磨性。此外，采用夹持力高的热膨胀刀柄会比较有效。由于热膨胀刀柄的跳动精度优良，因此以往主要用于精加工的情况较多，而夹持力强且不易颤振的特性又使其在粗加工时也能发挥作用，同时在容易发生崩刃的高硬度钢加工中还能确保稳定性。

调整切深量，不调整进给速度

如果刀具不是正常磨损，而是因崩刃导致急剧磨损时，必须重新讨论刀具选型、切削条件。要提高刃尖强度时，负前角十分有效。选择硬度高、粒子细的极超微粒硬质合金适合作为刀具材料。此外，预计今后高硬度钢加工用CBN刀具也将增加。同时，设定切削条件时，建议不要大幅降低进给速度，首先应减小切深量。为了确保刀具的耐磨性与加工面的光洁美观，相比于低速，采用高速加工的方式是非常重要的。同时，通过减小切深量，可确保在高速范围内也能进行稳定的加工。

21、如何抑制侧面分段加工时的刀痕？为了进行稳定的侧面加工，通常使用刃长短的立铣刀，进行Z向分段加工，但是各段之间的接缝会留下刀痕。如何才能抑制刀痕呢？

加工表面产生刀痕的原因切削表面的加工痕迹是立铣刀的外周切削刃尾端在切削过程中切入工件表面所致。将切削刃尾端设计成R形状，可防止切削刃尾端切入表面。


切削刃尾端R加工的立铣刀与普通颈部避让型刀具的比较试验
刀具SN-TSC-EM4B6-20-9 SNR-TSC-EM4B6-20-9工件材料S50C转速3,290min-1进给速度497mm/min进给宽度（Rd）0.4mm切深量（Ad）9mm结果SNRC(刀刃尾端R颈部避让型)即使在加工到较深的侧面时，面粗糙度的波动仍旧很小(红圈处)，面光洁度良好。

22、如何实现曲面加工的高精度？对模具的曲面形状进行精加工时，为了减少手工抛光研磨的时间，希望能尽可能提高切削加工的精度。什么方法最有效呢？

高速铣削的有效性

使用球头型立铣刀进行曲面形状切削时，为了获得良好的加工表面粗糙度，必须减少每刃进给量与步距。但是，在那样的切削条件下，实际进给速度降低，刀具行程变慢，加工时间延长。因此，既要抑制加工时间的延长，也要提高加工表面粗糙度，必须提高转速。增加转速既可提高刀刃的切削特性，还能抑制毛刺的发生，从而获得优质加工表面。
这样，以微量切深与高速回转为条件的高速铣削，可实现小切削阻力下的稳定加工，因此，减少刀具磨损也是其特征之一。在刀具行程较长的精加工中，也能长时间保持高精度加工。

高速铣削的刀具选择

①立铣刀的选型要点

用于高速铣削的立铣刀刀刃形状，要点是实施“负前角”或“负刃带处理”等加强刚性的刃口处理。然而，负角的刃口形状虽然刚性提高了，但与正前角刃口相比，锋利性却变差。因此，铝合金、铜电极或石墨等硬度小的工件材料，请选择前角大，锋利性好的刀具。
②刀柄的选型要点
夹持立铣刀时，刀具的伸出长度及夹持精度也极为重要。热膨胀刀柄与工件的接近性好，并能最大限度地缩短立铣刀的伸出长度。而且兼具很高的夹持精度和夹持刚性，可以说是一种最适合高速铣削的刀柄。

23、请教使用热膨胀刀柄的优点

随着加工内容的高精度化趋势，正在普及使用热膨胀刀柄，但是具体有哪些优点并不清楚。请教使用热膨胀刀柄的优点。

热膨胀刀柄的基本原理

加热刀柄的前端部，使之膨胀后装入刀具。

此后再使其冷却收缩，来夹持刀具的方式。

优点①高精度、高可靠性

与以前广泛使用的筒夹式刀柄相比，构成零件的数量最少，可实现高刚性、高精度的刀具夹持。

刀具夹持精度在夹具的夹口处仅数μm以内，且重复精度高，因此无需刀具夹持作业的熟练性要求以及为了精度确认的测量等作业。使用热膨胀刀柄后，可简化刀具的装拆作业及提高可靠性。优点②延长刀具寿命

低跳动的高刚性夹持，可稳定并延长刀具的使用寿命。

优点③高精度加工

低跳动可保证稳定切削，从而实现高精度加工。

工序	粗加工		精加工
使用刀柄	筒夹式刀柄	热膨胀刀柄	筒夹式刀柄	热膨胀刀柄
SKD61 （50HRC）
SKD11 （60HRC）

24、请教使用热膨胀刀柄时应注意的事项 正在考虑使用热膨胀刀柄，至今一直使用筒夹式刀柄，比较担心使用热膨胀刀柄时会发生什么麻烦。请教初次使用热膨胀刀柄时应注意的事项。

①使用刀具

热膨胀刀柄最适合硬质合金刀具。
请注意，由于高速钢刀具的热膨胀率与刀柄材质相近，热压配合的时间较长，刀具拆装困难。

②刀具的选型和夹持方法

■专用刀具
热膨胀刀柄外圆细长，工件的接近性优良，因此无需很长的刀具。
使用过长的刀具易产生颤振而降低加工精度，建议选用热膨胀刀柄专用刀具。

■刀具夹持长度

与筒夹式刀夹相比，即便刀具夹持长度较短，也具有足够的夹持刚性。
如果刀具装入刀柄的长度过长，会因刀柄内部的振动而引起颤振，或发生刀具在刀柄内部受到损伤等不良后果。
重要的是按照热膨胀刀柄所设定的最大装入长度进行加工。

③保养■怎样才能防锈？
铁质物品上存在“水分”和“空气（氧气）”会生锈。防锈的方法是清除“水分”或不使“金属”直接接触“空气（氧气）”。

【保养方法】
①使用后请用压缩空气吹干“水分”。尤其是孔的深处，边孔型的细孔内等处请充分进行空气吹洗。用清洗油或清洗机洗净后再用空气吹洗效果更佳。
②请用热膨胀加热器加热后取出刀具。
③清洗后喷防锈油或将其浸放在防锈油中。
④进行热压配合前，须先清除刀柄上的防锈油。喷射清洗剂或溶剂便于清除防锈油。