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模具是采用铣削还是采用电火花加工？这个问题是Walter Prototyp品牌刀具专家们经常碰到的一个问题。毫无疑问，出现的趋向是：铣削工艺比电火花加工赢得了更为重要的地位。如像锥齿轮锻模这样的工件加工就是这种趋向的很有说服力的一个例子。对于采用铣削工艺来加工淬硬至58HRC的高性能高速工具钢（HSS-E）材质（材料编号1.3243）的复杂构件，早已反复考虑多次，但是始终没能实现。生产厂家最终还是决定来试验一下，依靠Walter Prototyp品牌刀具专家们的帮助勇敢地走出了这一步。
在铣削淬硬工件时，各种因素必须要相互准确相配：刀具、战略、机床和软件功能。Prototyp品牌产品的应用技术人员对所有这些领域是十分内行的。虽然是进行首次试验，但进行得较为成功：虽没有加工出整个锥齿，但接近轮廓粗铣了锥齿轮外廓。于是，Prototyp品牌刀具开发部的项目主管Michael Kaltenbach先生和铣刀开发部门Mathias Scherer先生着手制订出了各个加工工序。其中应考虑客户的下列要求：即加工应在三轴加工机床上进行，在高速精加工后，工件的表面质量，其不平度的平均高度Rz应低于或等于1.5 ；客户免去了手动抛光加工。 （图片）
图1 精铣锥齿轮轮廓：在这里可以看到锥齿轮锻模（材质为高性能高速工具钢HSS-E，
材料号1.3243,淬硬到58 HRC）和铣刀。铣刀的夹紧装置是采用热装冷缩式夹头；
采用了直径为2mm的Protostar-Ultra系列小直径球头立铣刀和20000 r/min的转速高速精加工齿轮 两位刀具开发人员的方案如下：6个工步采用5把不同的铣刀，其中包括4把有刀尖圆弧半径的立铣刀和1把进行高速精加工的球头仿形铣刀；铣床是一台Mikron的主轴最高转速达20000r/min的UPC 600型机床：采用的软件是Edge-CAM。原则上没有任何东西能妨碍把采取的措施和铣削战略传送到另一些系统或者另一些机床上，Michael Kaltenbach先生和Mathias Scherer先生做出了这样的保证。整体硬质合金铣刀是选自Protostar-Ultra系列，是专家们为在现代高速加工机床上加工硬度在48～63HRC范围的工件而开发的，所有型号的铣刀以高材料切除率和高切削参数而闻名。此外，由于铣刀的半径公差小于或等于5祄，因而能获得高精度的构件。就选择切削参数而言，两位铣刀专家建议使用免费的软件CCS（Computer Cutting Data Service计算机切削数据服务），该软件能给机床操作人员提供适合实际使用的切削用量。另外，往往还能够特别适合具体的加工情况。 （图片）
图2 刀具开发人员：Mathias Scherer（左）和Michael Kaltenbach（项目主管）先生推荐，
进行粗加工尽可能采用具有刀尖圆弧半径的立铣刀。 可供采用的是这一种加工工艺，而最佳的是另一种工艺。项目主管Michael Kaltenbach先生对此说道：“在我们正在处理的这个事情上，为了获得尽可能好的表面质量，我们把精加工分成两道加工工序，半精加工和精加工。” 除了这些切削用量外，微量润滑（MMS）也对获得较好的加工表面质量做出了贡献。“在我们公司里，微量润滑已被证明是有效的”，刀具开发人员Mathias Scherer先生解释道。“虽然纯粹的冷空气对于可靠的工艺过程或许是足够了，但是通过采用微量润滑，则可以进一步提高刀具的耐用度和改善加工的表面质量。” （图片）
图3 铣削过程：相应于从左至右的工件图，表示了锥齿轮锻模的各个加工工步，
包括有贴近齿顶轮廓的粗铣、粗铣锥齿轮廓、半精铣、精铣和锥齿齿根精铣。
为此，采用了4把具有刀尖圆弧半径的立铣刀和1把高速切削的球头仿形铣刀。 此外，刀具开发人员对于粗加工，建议尽可能采用一种有刀尖圆弧半径的立铣刀。“在实际生产中，还常常采用球头仿形铣刀来进行粗加工。但是，这只有在没有别的办法时才采用。在同样的直径情况下，具有刀尖圆弧半径的铣刀有较多的切削刀刃，因此是一种较好的粗加工刀具。有较高的刀具耐用度，并能获得较短的加工时间。”
铣刀在锥齿轮的齿谷中进行加工而不致于发生任何危险是得益于CAM的功能。“如果软件具有进行摆线铣削（也称旋风铣削。是通过铣刀沿着摆线路径对工件进行高速铣削的铣削工艺。据译者所知，如西门子公司的ShopMill，Open Mind公司的Hypermill，Sescoi公司的Work NC等软件就具有进行旋风铣削的功能。——译注）和提供相应进给速度的功能，这对过程的可靠性是十分有益的。” 项目主管解释道，“通过该软件和旋风铣削，一方面可以避免进行满负荷切削，另一方面，当出现较大侧吃刀量时，会自动调整进给速度。”所以，在切削用量方面并不需要按“折衷”的办法来进行处理。（图片）
图4 所使用的铣刀：直径由10mm到2mm的Protostar-Ultra系列整体硬质合金刀具。
只有小直径球头仿形铣刀用于精加工。 如加工空间比较狭窄，作为夹紧工具的热装冷缩式夹头较适合用于这样的工作条件。所以，即使在这样的场合，铣刀的刀夹是相当稳固的，并把对加工的障碍减少到最低的程度。“刀具的悬伸长度即使缩短一毫米也能起到提高刀具耐用度的作用”，Michael Kaltenbach先生强调道。“这非常重要，因为必须要保证各个加工工步可以不进行换刀。”Walter-Prototyp品牌的铣刀满足了这样的要求。从这里还是要引出一个令人满意的结论：对于这种未来的加工模式，用户会全盘接受下来。
6/9/2010
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