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| 山特维克可乐满CoroMill® 790铝合金加工的利器 | |
| 山特维克可乐满 | |
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航空工业铝合金零件的加工对刀具有很高的要求，刀具在具有高性价比的同时还必须满足高质量加工的需求。在此背景下，整体硬质合金刀具逐渐取代了传统的高速钢刀具，这是因为整体硬质合金刀具具有槽型合适，切削刃锋利，在铝合金精加工中切削力小，并且容屑空间大，排屑顺畅等优点。
硬质合金的弹性模量大约是钢的3 倍，它的这个优点使在负载相同的情况下，整体硬质合金刀具的让刀值仅为普通钢刀具的1/3。整体硬质合金立铣刀还可以做成螺旋刃，这样就能平稳地进行切入和切出，排屑也很平稳顺畅，这些都有助于减小切削力的波动从而抑制由此带来的振动趋势。
在使用直径较大的刀具（如Φ 25 ～ 100）时，可转位刀具对铝合金的粗加工和精加工依然有潜在的优势。用于铝合金加工的可转位立铣刀无需重磨，具有更好的安全性、通用性和更高的金属去除率，尤其在去除大余量的工件时具有很大的优势。
CoroMill® 790在切削力上的改进
在研发新型可转位立铣刀概念（主要用于铝合金和其他材料的高效精加工）时，可以通过修改参数来取得许多关键性的突破。为了满足粗加工和精加工的不同要求，面临的主要技术难点包括以下几个方面：
· 平稳的切削作用；
· 良好的切屑形成；
· 极高的材料去除率；
· 低功耗；
· 很好的表面粗糙度和最小的接刀痕迹；
· 确保高转速下刀具的安全性。
加工铝合金，尤其是在小余量切削的精加工时，可转位刀片刃口通常显得较钝，常常导致犁削效应的产生，切削刃也容易猛然进入切口，引起切削力突然增加，从而因切削力的变化而导致让刀过大以及功率需求过高。上述问题因切削刃的需求而变得更为复杂，精加工时必须使用锋利的正前角切削刃，而粗加工时为确保金属去除率，要求切削刃具有足够强度。因此，我们需要一种新的充分考虑到切削力、切入、切屑形成、切削稳定性以及刀片的定位和夹紧的可转位刀片。
当铣刀的切削刃切入工件时，猛然的撞击会引起刀具的振动。它所产生的切削力主要取决于切屑厚度，该厚度与进给速度成一定比例。最初诱发的刀具振动将改变后续的切屑厚度，随后当切削力变化而反过来引起加工系统的振动加剧时，该厚度可能还会继续增加。切削力的方向和变动幅度在很大程度上决定了振动趋势。此类再生振动也称作颤振，如果不加以抑制，切削力的变化幅度就会增大，从而使切削后的表面粗糙度下降，产生接刀，甚至导致切削刃和刀具损坏，此外还会对机床主轴产生不利影响。为此，必须在切削开始时就抑制切削力的剧烈的变动从而抑制振动趋势，这也是采用防振刀具的主要原因。不过在许多情况下，这是通过对刀片结构参数进行优化（使其能对切削力剧烈变动的进行抑制）而实现的。
众所周知，在铣削铸铁时，后刀面的磨损会形成一定程度的振动阻尼。磨损后的“刃带”磨过加工表面，吸收振动能量，从而导致振幅衰减。从逻辑上讲，该效应也应该能够用于抑制其他类型的铣削振动。该项技术所面临的难点是如何合理地将专门设计的后刀面磨损带用作主后刀面。为了获得正确的阻尼效应，它在刀片上的位置、角度、宽度以及用在切削刃上的范围都需要相当精确，并且与刀片上的其他设计因素也应具有正确的关系。
径向切削力在很大程度上决定了刀具的让刀量和振动的强弱。如果应用得当，起缓冲作用的主后角刃带可抑制刀具偏移幅度的增加，从而控制切屑厚度与径向切削力。山特维克可乐满已获专利的新型刀片设计的秘密在于，当刀片有偏离工件的趋势时，其刃带将在刀具开始向后弯曲的瞬间与工件上相应形成的已加工曲面接触——从而防止在加工期间刀具振幅的增加。这意味着该刀片有持续的稳定效应，该效应也是切削作用的一部分。专门设计的主后角刃带与工件之间偶尔短暂的接触非常轻柔，不会对刀具切削性能、磨损发展或毛刺形成产生任何影响，其结果是—— 径向切削力的变化相当小。该技术成功的关键在于主后角刃带相对于刀片几何构型和刀具直径的尺寸和位置。然后，通过具有切削过程仿真的有限元分析来评估切削合力、切屑形成以及刀片中应力水平的分布。
对于径向切削力的影响来说，小到中等直径刀具刚性不好，较易发生偏斜，而大直径刀具则比较稳定，它们对防振的要求也不一样。此外还发现，进给率不是影响径向切削力的主要因素，在刀具的不同的进给之间（通常每齿进给量为0.25m m 和0.35m m），径向切削力的大小只有些许的变化。对于典型的Φ 25m m 铝合金立铣刀，其刀片上的刃带呈1°、0.1mm宽，并且与曲线形切削刃完全匹配。切削刃技术的发展带来的问题即为相应刀片的制造问题。 （图片） （图片） | |
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