设计与精密加工之切削知识一

2017-03-26

一、铣削加工

1、立铣刀的前角有负前角刃型和正前角刃型之分,两者之间有什么区别?立铣刀的前角有负前角刃型和正前角刃型之分,具体而言都有哪些区别?此外,加工时该如何区分使用?


根据加工用途的不同,需要选择合适的材料以及合适的场所
一般情况下多用刃尖承受较小切削阻力的正前角刃型,但在对高硬度钢等材料进行加工时,由于需要足够的刃尖强度,因此建议您选择前角为负前角刃型的立铣刀。


前角

正前角刃型

负前角刃型

先端图

特点

采用锋利的切削刃形状设计,减小切削阻力,即便是在低速条件下,亦可获得良好的加工表面粗糙度。正前角刃型刀具适用于容易产生挤裂和熔附现象的柔软材质。

以低速条件进行加工,则切削阻力增强,从而降低加工表面粗糙度;以高速条件进行加工,则能够获得良好的加工表面粗糙度。刃尖强度高的负前角刃型刀具适用于容易产生崩刃的高硬度钢等的加工。

适用的
被削材

树脂铜铝不锈钢普通钢调质钢等

高硬度钢铸铁等

2、利用圆弧角型立铣刀进行仿形加工有哪些优点?最近时常听说,进行三维仿形加工时使用的是圆弧角型立铣刀而不是球头型立铣刀。那么,使用圆弧角型立铣刀具体都有哪些优点?

优化切削条件


球头型立铣刀的刃径是先端R的2倍,而圆弧角型立铣刀的刃径则不受先端R尺寸的影响,可以选择较大值。一旦刃径增大,则从下述几点可以看出,切削条件将会得到优化。
刀具的刚性随刃径的增大而提高,尤其是对于小口径刀具,可将其偏摆抑制在最小范围内,实现稳定的加工。此外,实际加工直径增大、可实现切削速度的提高,从而可提高加工表面精度、刀具使用寿命。




提高平坦部位的加工效率
与球头型立铣刀相比,圆弧角型立铣刀能够获得更大的步距值,可切实提高粗加工时的加工效率。



圆弧角型立铣刀与球头型立铣刀的使用区分

加工方法

圆弧角型立铣刀

球头型立铣刀

多平面部的加工

底部带R的型腔加工

高硬度材料的深槽加工

复杂的三维加工

×

转速无法提高的低速机械上的加工

切削稳定性

程序编制

3、如何在侧面加工时改善加工面精度?使用立铣刀进行侧面加工时,会因加工面过于粗糙或无法加工出直角等,请问选用何种刀具、何种方法进行加工,可以满足加工面精度要求?

无法获取加工精度的原因

即便是高刚性硬质合金立铣刀,如果切削刃长、颈长尺寸过大,则切削刃部会出现弹刀或产生颤振,从而导致加工精度、刀具寿命降低。切削刃部弹刀是指加工工件材料时,刀具前端出现的弯曲现象,从而导致加工面变为弓形。
另外,刀具夹持刚性以及跳动精度低,切削条件未优化等,也易造成加工精度的低下。

使用高刚性刀具

如果使用高刚性刀具,则可抑制切削刃部弹刀。刃长短、刀具直径大、刃数多的刀具为高刚性刀具。



分段加工的有效性

刃长短的刀具刚性虽高,但进行侧面加工时可能会与刀柄发生干涉。为避免干涉,须使用颈径小于刀具直径的刀具。
如果是此类刀具,则可在Z方向上进行分段加工。此外,可将切削速度、进给速度设定得较高,因此也有助于缩短加工时间。



加工面避免产生高低差的方法

加工时,因立铣刀外周切削刃端部咬入而导致切削面产生痕迹。
通过在切削刃端部设置R形刀刃,可防止切削刃端部咬入。

4、希望高效、高精度加工键槽加工键槽时槽宽很难均匀一致,非常困惑。槽宽不均匀一致,键就难以装入。请教高精度加工键槽的要点。

使用立铣刀的切削方式

为了降低切削刃部位的切削阻力,减少切深量及采用使刀刃负载稳定的刀具轨迹,可以说是最适合键槽的切削加工。
根据上述理由,采取高转速、大进给量的条件可实现稳定的切削加工。而且,由于将切削阻力和热影响抑制在较小的程度,刀具性能稳定,使用寿命长。
①往复式齿形线刀具轨迹(底刃中心的切削方式)
采用较小的Z向切深量,分几次向下切深的切削方式(参见图1)。由于采取分层式的切削方式,短刃型圆弧角立铣刀加工中能有效抑制颤振。
②次摆线刀具轨迹(外周刃中心的切削方式)
以圆弧形轨迹进行切削加工(参见图2)。外周刃的切深量少而稳定。
使用直径比槽宽小的刀具,有利于排屑。切削稳定,可充分发挥刀具性能,多刃大螺旋角型立铣刀最为有效。

推荐刀具

①往复式齿形线刀具轨迹,②次摆线刀具轨迹,都请使用圆弧角型立铣刀,并且具有适合加工形状的圆角R和适合键槽深度的颈长。



5、如何有效处理退刀时产生的毛刺?为了清除退刀时产生的毛刺,需要花费相当长的时间。
为什么会产生毛刺?有何方法能短时间清除已经产生的毛刺?


关于毛刺的产生

退刀时向空间伸展的切削残留部分就成为毛刺。 按工件分类来观察,不同的工件材质会产生不同的毛刺。铝合金,铜合金等软质材料产生较大的毛刺,高硬度材料产生较小的毛刺,铸铁则产生负毛刺(缺损)。是无法避免 其它产生毛刺的例子,还有切削面的“挤裂”。可以说,切削加工中毛刺的现象。


抑制毛刺的方法


①尽量压缩毛刺产生的空间
要抑制退刀时产生的毛刺,消除毛刺产生的空间是一种有效方法。譬如退刀前可采取倒角处理等缩减空间的措施。
②采用适当的切削条件抑制毛刺
要尽量减少切削残留量,必须选择最适宜的刀具和切削条件。
选用前角大、切削刃锋利的刀具。
提高切削速度,改善切削特性。
尤其是精加工切削时,须采用最小的切深量和进给量。
清除毛刺的方法使用倒角立铣刀能有效去除毛刺。



6、深腔切削时如何抑制颤振?模具进行深腔切削时立铣刀发生颤振,导致刀具折损或加工表面不美观,不光洁,无法达到设计要求。您是否因此困惑过,有抑制颤振的良方吗?

发生颤振的原因

立铣刀切削时,如果刀具承受的负载过大,超过了其本身的刚性,就会发生颤振。深腔加工时为了避免与工件发生干涉,刀具伸出部分较长,这样就难以确保刀具的刚性,容易发生颤振。


减轻刀具的负载

要减轻刀具的负载,可减少切入量、增加切削速度,这样能有效提高刀刃的切削特性。尤其对于切削速度难以提高,刀刃性能难以发挥的小直径立铣刀,转速不足可能成为负载增大的原因。


增大刀具的刚性

使用刚性好的立铣刀可有效抑制颤振。请尽量选用刃长和伸出长度较短的立铣刀。圆弧角型立铣刀与同一R尺寸的球头型立铣刀相比,其刀具直径更大,因此刚性也越好。就刀具形状来说,锥颈型刀具比长颈型刀具的刚度大。
热膨胀刀柄对切削部位的接近性优良,即使很深的部位也能以较短的伸出长度进行切削,而且其夹持刚性大、夹持精度高,可有效抑制颤振。


减轻切削负载

球头型和圆弧角型立铣刀,其外周刃采用倒锥形状的刀具,由于加工时的点切削状态减轻了切削负载,有利于抑制刀具的退让和颤振。

7、欲省去挖槽加工时钻预置孔的加工要进行挖槽加工,首先就要使用钻头进行预置孔加工,然后使用直径小于孔径的立铣刀,进行横向加工。为了达到缩短加工时间的目的,请告知无需落刀孔即可实现挖槽加工的方法。足加工面精度要求?

欲省去挖槽加工时钻预置孔的加工想不通过钻预置孔就能进行挖槽加工,请使用平头型立铣刀,切削方法大致有2种。
①借助坡走加工或螺旋加工的方式切入后,再进行横向加工。该方式可确保在维持高速旋转的同时进行加工,因此加工底部浅、宽度大的腔槽时可缩短工时。并且由于能够避开立铣刀的中心刃而利用其外周刃实施加工,因此可有效提高刀具的使用寿命,取得良好的加工效果。
②无需钻预置孔,通过纵深(钻削)加工切削至必要深度,然后进行复杂形状加工。该方式可确保在Z方向上获取较大的切深量,因此加工底部深、宽度小的型腔时,可缩短工时。并且由于加工时刀具刃尖会承受负载,因此必须使用应对纵深加工的专用刀具。
①、②的加工方法必须根据使用刀具、型腔形状区分使用。



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