剝銑

　　幾十年前，機(jī)床轉(zhuǎn)速與切削速度的顯著提高成功實(shí)現(xiàn)了多種高效高速加工(HSM)方式。剝銑，就是其中之一。剝銑的主要法則是采用大的軸向切深(通常不超過(guò)刀具直徑的5xD倍徑)與小的徑向切深(最大為0.2xD倍徑)相結(jié)合。這種組合具有顯著優(yōu)點(diǎn)。

　　減小徑向切寬不僅可以減少切削刃上的熱載荷，而且可以提高切削速度。與傳統(tǒng)銑削方法相比，剝銑的切削速度更快。較低的徑向切寬顯著降低了徑向切削力，避免了銑刀的彎曲和振動(dòng);確保了更好的切削加工穩(wěn)定性，有助于提高切削深度。

　　徑向切屑減薄可以實(shí)現(xiàn)更高的進(jìn)給量，以保持所需的精確切屑厚度。因此，在高切削速度和進(jìn)給率下進(jìn)行小徑向切寬和大軸向切深的銑削是提高加工效率的一種很好方式。此外，這種加工方法使得整個(gè)切削刃的磨損逐漸遞增，呈均勻分布態(tài)勢(shì)，從而增加了刀具壽命。

　　剝銑法非常適合應(yīng)用于深肩銑和寬槽加工。該技術(shù)已成功應(yīng)用于清根銑削——采用小直徑刀具來(lái)銑削各種難以觸達(dá)的區(qū)域的方法，如型腔拐角。

　　擺線銑

　　計(jì)算機(jī)數(shù)字化控制(CNC)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)系統(tǒng)的發(fā)展推動(dòng)了進(jìn)一步的改進(jìn)：用可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜刀具路徑的擺線銑削取代了直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，這非常適用于剝銑。從數(shù)學(xué)角度來(lái)說(shuō)，一個(gè)圓沿一直線無(wú)滑動(dòng)地滾動(dòng)，則圓上一固定點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的軌跡稱為擺線。在擺線銑削中，刀具沿曲線路徑移動(dòng)，逐層逐片地執(zhí)行輕薄切削。通常，曲線路徑為一段圓弧(類似于半圓)，刀具沿弧弦路徑返回到初始點(diǎn)，然后以小的吃刀繼續(xù)重復(fù)加工路徑。在本例中，刀具路徑看起來(lái)像字母“D”。沿著曲線軌跡銑削有利于切削刃載荷恒定，并且避免了切入材料瞬間刀具載荷急劇上升。

　　除了目前被視為是“經(jīng)典”的D型路徑外，如今大多數(shù)配置高端控制系統(tǒng)的先進(jìn)機(jī)床都能實(shí)現(xiàn)比這個(gè)復(fù)雜得多的路徑。擺線刀具軌跡不止可最小化非切削時(shí)間，還能優(yōu)化機(jī)床單元運(yùn)動(dòng)。

　　擺線銑削是一種非常有效的加工深槽、凹槽和型腔的方法，也是針對(duì)淬硬鋼材料和難加工材料的一種非常有前途的方法，特別是鈦和高溫超級(jí)合金(HTSA)。此外，擺線銑削對(duì)于不穩(wěn)定

　　條件下提高切削性能非常有效，如剛性差的工件、加工薄壁區(qū)域、工件夾持剛性差等。更重要的是，均勻和大幅度減少的刀具載荷使擺線銑削還能有效適用于微型銑削加工。

　　擺線銑削的主要挑戰(zhàn)是機(jī)床控制和智能路徑編程。然而，在解決這些挑戰(zhàn)時(shí)，另一個(gè)重要因素——切削刀具——往往受到忽視。如果沒(méi)有合適的刀具，那么即便做過(guò)所有的刀路軌跡設(shè)計(jì)和保持切削刃載荷分布均勻的工作，其加工結(jié)果終將低于預(yù)期效果。這就向刀具制造商提出了新的挑戰(zhàn)，如何提供最優(yōu)化的刀具以滿足擺線銑削要求。

　　高性能擺線銑刀的特征

　　首先，擺線銑刀必須適合高速加工。這涉及到適當(dāng)?shù)木葏?shù)、動(dòng)平衡、超高轉(zhuǎn)速下操作的安全性等。大切削深度的銑削加大了刀具的懸伸量，而刀具的動(dòng)態(tài)性能是確保加工穩(wěn)定可靠性的關(guān)鍵。當(dāng)采用小徑向切寬銑削時(shí)，在任何給定的時(shí)間中僅有一個(gè)刀齒參與加工作業(yè)。優(yōu)化沿齒的接觸區(qū)域是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定銑削的重要因素，而傾角最佳的刀具則是找到最優(yōu)解決方案的關(guān)鍵。擺線銑削時(shí)產(chǎn)生的薄切屑可有效排出，無(wú)需在刀具上設(shè)計(jì)容積大的排屑槽。

　　上述簡(jiǎn)單測(cè)試表明多齒整體硬質(zhì)合金立銑刀(SCEM)或裝配有可換式硬質(zhì)合金刀頭的銑刀是滿足需求的最佳方式。事實(shí)上，多齒整體硬質(zhì)合金立銑刀(SCEM)確實(shí)代表了當(dāng)今大多數(shù)擺線銑刀。

　　可以理解的是，這些立銑刀在設(shè)計(jì)方面各有千秋，能從伊斯卡最新款創(chuàng)新系列產(chǎn)品中輕松辨識(shí)出。這些產(chǎn)品有以下幾大特點(diǎn)：

　　1.不等螺旋角及不等齒距的獨(dú)特設(shè)計(jì)使立銑刀具有出色的防振降噪特性，提高了刀具大懸伸的情況下高速加工的穩(wěn)定性。

　　2.特定形狀設(shè)計(jì)的排屑槽，不單具有足夠的排屑空間以使得排屑流暢，而且提高了銑刀芯部實(shí)體部分直徑，從而提高了銑刀的動(dòng)態(tài)加工強(qiáng)度。

　　3.這些銑刀在加工絕大多數(shù)工程材料時(shí)都能保持高精度，并最大化金屬去除率。

　　伊斯卡擺線銑刀

　　伊斯卡用于擺線銑削的整體硬質(zhì)合金立銑刀(SCEM)的直徑范圍是2-25mm。

　　CHATTERFREE EC-E7/H7-CF整體硬質(zhì)合金立銑刀帶有7個(gè)螺旋切削刃及多種刀尖圓角半徑。伊斯卡提供2xD、3xD、4xD和6XD倍徑的立銑刀。立銑刀均采用PVD涂層的IC902牌號(hào)制成。(圖1)

圖1：CHATTERFREE多刃整體硬質(zhì)合金立銑刀具有成系列的不同的切削長(zhǎng)徑比。

　　7刃立銑刀ECP-H7-CF的主要特點(diǎn)是切削刃刃口設(shè)計(jì)有分屑槽。引入這一幾何設(shè)計(jì)可提高大懸伸加工的性能，并獨(dú)具特色地顯著改善深槽切削加工及型腔加工中的排屑。更重要的是該幾何形狀可確保為絕大多數(shù)加工需求提供令其滿意的加工表面質(zhì)量。(圖2)

圖2：帶分屑槽切削刃刃口的設(shè)計(jì)能顯著改善排屑，并收獲出色的表面光潔度。

　　Ti-TURBO 7刃及9刃整體硬質(zhì)合金立銑刀ECK-H7/9-CFR，是專為高速加工鈦合金而設(shè)計(jì)的，切削長(zhǎng)度約為2xD倍徑。憑借非凡的防振降噪特性和優(yōu)化的刃口幾何形狀，這些整體硬質(zhì)合金立銑刀在各種飛機(jī)部件的擺線銑削加工中表現(xiàn)優(yōu)秀，包括加工鈦合金葉片轉(zhuǎn)子(葉盤)的曲線槽。

　　如果需要對(duì)鈦合金零件的淺槽或轉(zhuǎn)角進(jìn)行擺線銑削，那么最近推出的可換頭式6刃變形金剛立銑刀(MULTI-MASTER)則是更為合適的解決方案。伊斯卡在該領(lǐng)域具備足夠的能力和豐富的經(jīng)驗(yàn)，其設(shè)計(jì)的可換式刀頭可高效加工難加工材料鈦合金，如Ti-10V-2Fe-3Al和Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr等。(圖3)

圖3：伊斯卡用于擺線銑削的可換頭式變形金剛立銑刀(MULTI-MASTER)可加工難加工材料鈦合金。

　　合適的刀柄也是影響擺線銑削成功與否的重要因素。加工實(shí)踐表明，當(dāng)銑刀安裝在液壓刀柄或熱縮夾頭時(shí)，采用擺線銑可以達(dá)成最佳效果。(圖4)

　　圖4：安裝在熱縮夾頭中的多刃整體硬質(zhì)合金立銑刀對(duì)一個(gè)整體葉盤進(jìn)行擺線粗銑。