銑削刀具的發(fā)展及面臨挑戰(zhàn)

方肩面銑在當(dāng)今銑削工序中所占的比重最大。同樣，在生產(chǎn)效率、可靠性以及質(zhì)量水平方面的持續(xù)改進(jìn)也擁有巨大的潛力。在許多需要進(jìn)行端面、邊緣和槽切削的立銑應(yīng)用中，可以經(jīng)常采用方肩面銑的方式。幾乎每個(gè)生產(chǎn)企業(yè)的加工車間都或多或少需要執(zhí)行其中某種形式的工序，并且應(yīng)用次數(shù)也在不斷增長中。

　　目前，在改進(jìn)這些銑削工序方面有兩個(gè)主要的方向：一個(gè)是通過更高的金屬去除率，尤其是在更小的機(jī)床上；另一個(gè)則是通過一次走刀而獲得更好的表面質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)。獨(dú)特的新型銑削刀具即可將這些功能組合到一起。

加工方式正在改變

　　一般來說，在機(jī)床方面，更小的機(jī)床和/或低功率的主軸正在日益增多；高的主軸速度可提供高的切削速度，機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)更高的進(jìn)給率；刀具室容量突出了對良好刀具通用性的需求；對操作員進(jìn)行監(jiān)督的需求也越來越小。

　　在操作方面，由于對機(jī)床有利并且適合低功耗可用性，因此小切削深度就成為首選，追求更多組合的粗加工/精加工切削，愈發(fā)要求具有更長的刀具可達(dá)性；同時(shí)要求更高的靈活性和更有效的刀具裝夾，盡可能避免毛刺/接刀誤差。

　　當(dāng)為方肩銑刀開發(fā)新刀具平臺(tái)時(shí)，在擴(kuò)充已建立的CoroMill系列銑削刀具方面所取得的進(jìn)展和經(jīng)驗(yàn)起到了很重要的作用。伴隨著CNC機(jī)床的發(fā)展，這個(gè)漫長的過程已持續(xù)了20年，其中也出現(xiàn)了許多在不同制造部門中已大幅提升車間加工性能的刀具。

CNC銑削刀具的發(fā)展

　　CoroMill290方肩面銑刀集成了多項(xiàng)優(yōu)勢，如配有預(yù)淬硬刀體和具有四切削刃的高性價(jià)比方刀片以及利用中心螺釘（在許多要求苛刻的工序中用以提供高強(qiáng)度）確保高精度和改進(jìn)的刀片定位，因此能夠輕而易舉地獲得比先前更好的表面效果。這種90°銑刀從小直徑到大直徑都已成為應(yīng)用非常廣泛的刀具，能夠獲得相當(dāng)大的切削深度。

　　純粹的面銑包括精加工至鏡面般的表面以及利用高金屬去除率進(jìn)行粗加工，這些功能已組合到一把面銑刀中——CoroMill245。利用45°的主偏角，該銑刀即可在高工作臺(tái)進(jìn)給或刀具懸深太長時(shí)針對具體走刀來實(shí)現(xiàn)切削力平衡。一般來說，可通過刀片上的修光刃可選項(xiàng)來免除后續(xù)的工序。在大多數(shù)工件材料中，此刀具已成為面銑的標(biāo)志。

　　無論是深還是淺方肩銑削，在刀具方面都有著與眾不同的需求，90°刀具是必不可少的選擇。同樣，CoroMill790代表了一種新的方向，最初側(cè)重于有色金屬材料的切削，例如航空航天業(yè)中的鋁翼架。這種刀具具有非常高的金屬去除率，在進(jìn)行高速切削時(shí)能夠留下高質(zhì)量的方肩表面，并且其接刀誤差可以忽略不計(jì)。由于專為獲得輕型切削作用而開發(fā)，因此低功耗要求顯然就是一項(xiàng)有利的特性。此外，極為安全和高精度的刀片定位也使該刀具適合于坡走銑、插補(bǔ)銑、大切削深度以及插銑。

　　立銑刀是最通用的銑削刀具，因?yàn)樗�能�?zhí)行大多數(shù)工序。CoroMill390可轉(zhuǎn)位刀片在其推出時(shí)就為刀具類型賦予了新的含義。在這里，90°刀具能夠完成CNC機(jī)床所要求執(zhí)行的所有任務(wù)——即以所有形式出現(xiàn)的現(xiàn)代輕型切削立銑工序，包括高效的可獲得良好表面質(zhì)量的由深到淺的方肩面銑。當(dāng)后續(xù)推出更大的刀片型號(hào)時(shí)，不僅限制更少，甚至從根本上已消除了大多數(shù)限制。

刀片型號(hào)決定了切削參數(shù)能力、切削時(shí)間、刀具壽命、可靠性以及通用性。最近推出的新一代涂層硬質(zhì)合金刀具能夠相當(dāng)可觀地提供更高水平的性能。這不僅使加工車間變得更有競爭力，而且滿足了更嚴(yán)格的最終期限要求并獲得更高的質(zhì)量一致性。新的CVD和PVD涂層刀片允許采用更高的切削參數(shù)，在其應(yīng)用范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)可靠且更易預(yù)測的高速切削。尤其對于新型方肩面銑，這種牌號(hào)的開發(fā)也使采用更鋒利的正前角切削刃來進(jìn)行更輕、更精密的切削成為可能，而這絲毫不會(huì)降低刀片強(qiáng)度。

新型方肩面銑刀的組合功能

　　在開發(fā)新型方肩面銑刀時(shí)，關(guān)鍵的一點(diǎn)是將生成高質(zhì)量端表面的能力與方肩表面組合到一起。有些銑削刀具能夠切削出高水平的端面或者方肩，但是沒有刀具能夠同時(shí)使兩者達(dá)到精度和表面質(zhì)量俱高的水平。

　　由于工業(yè)上對生產(chǎn)效率最為關(guān)注，因此，就必須把能夠進(jìn)行優(yōu)良端面和方肩精加工銑削的能力與執(zhí)行高金屬去除的粗加工工序時(shí)所獲得高質(zhì)量的能力結(jié)合起來。在某些應(yīng)用中也要求把粗加工走刀和精加工走刀組合到一起。單切削能力兼有高金屬去除率和良好的方肩表面質(zhì)量，在性能方面無絲毫折衷，而且其功能也有所改進(jìn)。

　　盡管切削刀具成本在所有零件的總生產(chǎn)成本中只占一小部分，但許多用戶卻把刀具成本問題和刀具庫存一起擺到突出的位置上。方刀片可提供4個(gè)切削刃，同樣也提供了使每個(gè)刀片具有最佳切削刃的能力。但是方刀片意味著90°圓角，并且對新的高效方肩所要求的能力組合來說其應(yīng)用范圍有限。

銑削刀具面臨的新挑戰(zhàn)

　　在開發(fā)具有真正90°主偏角的新型高性能銑削刀具時(shí)，方刀片要求也代表了其中一項(xiàng)挑戰(zhàn)。高精度和消除任何相關(guān)的接刀誤差以及高金屬去除能力都是必需的。此外，角精度也必須比現(xiàn)有刀具高出若干倍。

　　通過依賴現(xiàn)有的CoroMill解決方案以及與此同時(shí)開發(fā)全新的概念方向，從而建立了適合新型方肩面銑平臺(tái)的模式。涉及制造新型銑削刀具的方法和度量方面的最新研發(fā)已為此提供了支持。

　　為了實(shí)現(xiàn)組合粗加工和精加工刀具的目標(biāo)，并且也為了使用方刀片，因此就需要提供能夠同時(shí)生成端面和方肩的全新切削刃。此時(shí)必須確立有利的切削作用和高精加工能力。

　　在任何多齒銑削刀具中，切削刃的修光刃帶都起到至關(guān)重要的作用，因?yàn)樗�是生成端面的決定性因素。修光刃帶必須長于刀具的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量以確保生成良好的表面質(zhì)量。使用修光刃帶的問題之一是切削刃吃刀過長而增加了切削力，因此就易于出現(xiàn)振動(dòng)趨勢和導(dǎo)致更高的功耗以及更高的切削穩(wěn)定性需求。對CoroMill490來說，如何在沒有固有缺點(diǎn)的情況下?lián)碛凶詈线m的修光刃帶就是其面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

　　基于刀具中擁有足夠大的用于刀片的軸向前傾角以及刀片上鋒利的正前角切削刃，該解決方案通過CoroMill490這樣的輕型切削刀具設(shè)計(jì)而從根本上獲得了發(fā)展。剪切明顯的基本刀具槽形也預(yù)示著刀片會(huì)負(fù)進(jìn)入材料，這就意味著更平穩(wěn)和增加了強(qiáng)度。刀具精度也有助于該解決方案的執(zhí)行和保證有利的切削作用，尤其對于精加工更為如此。獨(dú)特的新刀片修光刃帶和刀具特性的成功開發(fā)不僅是確保CoroMill490能力的關(guān)鍵因素，而且也是其獲得每單位功耗最佳金屬去除率的關(guān)鍵因素。

修光刃技術(shù)

　　該技術(shù)是銑削解決方案的核心部分。由于修光刃技術(shù)是由山特維克可樂滿率先針對車削而開發(fā)，因此其也進(jìn)一步針對CoroMill490修光刃帶以及用于方肩切削的刀片切削刃進(jìn)行了開發(fā)。在切削時(shí)，帶有多個(gè)刀片的刀具很容易通過每個(gè)刀片刃帶所產(chǎn)生的過渡而生成一些接刀誤差。

　　此外也存在刀具偏斜的問題。切削時(shí)所有刀具會(huì)出現(xiàn)一定程序的偏斜，并且采用常規(guī)修光刃帶常常會(huì)由于留下鋒利的過渡刃而對所生成的表面帶來負(fù)面的影響。

　　CoroMill490刀片修光刃帶的多弧形修光刃設(shè)計(jì)補(bǔ)償了公差和進(jìn)行切削的角偏差。這不僅最小化了任何接刀誤差的趨勢，而且同時(shí)改進(jìn)了端面和方肩表面的精度。在方肩上通過不同的走刀或在端面上通過不同的刀片所生成的表面之間，現(xiàn)在能夠達(dá)到幾乎一樣的效果，而以往這還需要進(jìn)行其他的精加工。

利用刀片牌號(hào)進(jìn)行優(yōu)化

　　具有正前角槽形的鋒利切削刃是輕型切削特性的關(guān)鍵所在，并且在具有大量修光刃帶時(shí)尤為如此，這樣就能通過使用方刀片獲得高生產(chǎn)效率、高表面質(zhì)量和真正90°的方肩。另外，為了在高進(jìn)給率和高切削速度條件下獲得這種特性，刀片就必須具有很高的強(qiáng)度和耐用性。通過開發(fā)新一代刀片牌號(hào)即可實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

　　對CoroMill490來說，新的PVD涂層牌號(hào)GC1030為適合的刀片槽形提供了主要的刀具材料，并在隨后成為這些材料的首選。該牌號(hào)尤其適合于小直徑應(yīng)用、不穩(wěn)定工況、大刀具懸深、要求苛刻的刀具進(jìn)出以及小刀具吃刀，在方肩面銑工序中所有這些不利情形通常都會(huì)遇到。

　　根據(jù)切削的具體性質(zhì)，某些工序?qū)⒉豢杀苊獾匦枰�進(jìn)行優(yōu)化。由于牌號(hào)的不同特性，可能會(huì)出現(xiàn)CVD涂層牌號(hào)比PVD牌號(hào)更適合的情形。CVD牌號(hào)的刀片雖然不及PVD牌號(hào)一樣鋒利，但仍然為CoroMill490所采用，這樣就能提供更高的切削速度和更長的刀具壽命。尤其在刀具直徑和吃刀量較大并且熱相關(guān)磨損威脅到切削刃的工序中更為如此。GC4230是適合立銑刀應(yīng)用的切削速度優(yōu)化器，同樣它也是非常耐用的通用刀片牌號(hào)，而GC4240則是非常堅(jiān)固的鋼銑削牌號(hào)，對這種牌號(hào)來說，切削刃韌性是其決定性的參數(shù)。

利用刀片槽形進(jìn)行優(yōu)化

　　方肩面銑工序通常采用非常適中的進(jìn)給率，當(dāng)進(jìn)給值直接影響到金屬去除率時(shí)就會(huì)影響生產(chǎn)效率。近來的研究表明，所應(yīng)用的絕大多數(shù)每齒進(jìn)給率都低于0.12mm。對精加工工序來說，這些進(jìn)給值還可接受；但對目前高性價(jià)比的普通工序和粗加工工序來說，則顯得有些不足。

　　已開發(fā)的CoroMill490是一種低功耗刀具，能夠提供很高的金屬去除率（每齒進(jìn)給率可高達(dá)0.22mm）。同時(shí)這種刀具還能夠在獲得精細(xì)切屑厚度的情況下進(jìn)行高精度精加工銑削（每齒進(jìn)給率可低至0.05mm）。為了優(yōu)化其寬廣的應(yīng)用范圍，我們提供了3種不同的刀片槽形（L、M和H）。

　　H槽形適合于一系列較大的每齒進(jìn)給值。這種堅(jiān)固的切削刃足以應(yīng)付包括厚切屑的重載切削，這使得CoroMill490成為輕型切削的粗加工刀具。L槽形刀片可將CoroMill490改造成強(qiáng)大的精加工刀具，能夠提供更高水平的方肩面銑質(zhì)量，這對可轉(zhuǎn)位刀片刀具來說絕無僅有。配有M型刀片槽形的CoroMill490具有通用的能力，因此，在任何必須要銑削各種端面、方肩、邊緣甚至槽的數(shù)控機(jī)床上，它都應(yīng)該在其刀具室中占據(jù)突出的位置，每齒進(jìn)給范圍覆蓋了中間的通用范圍。由于組合了多種可能性，既有不同的刀片槽形和牌號(hào)，也有銑削刀具每齒進(jìn)給的變化，因此CoroMill490就能夠提供非常廣的應(yīng)用范圍，并成為提升加工性能的最佳替代選擇。

更小的切削深度

　　目前，通常在車間加工零件時(shí)需要更小的切削深度，當(dāng)然這也是使用多數(shù)較小機(jī)床所必須做到的。而與之相反，其發(fā)展趨勢是更高的進(jìn)給率和更高的切削速度。功率限制也是其中一項(xiàng)因素，特別對于ISO錐度40和30加工中心以及對大多數(shù)多任務(wù)機(jī)床和車削中心來說尤為如此。當(dāng)今機(jī)床的更高速度和進(jìn)給也意味著能夠更為高效地使用小直徑（25～80mm）刀具并通過重復(fù)走刀來切削方肩和端面。

　這樣的背景有助于為新一代方肩面銑刀設(shè)置發(fā)展方向。結(jié)果表明，適合CoroMill490的最大切削深度是5.5mm，并且推薦值是4mm。這為新刀具概念配備方刀片提供了機(jī)會(huì)，也是通過精確和安全的刀片定位獲得刀片高穩(wěn)定性以及良好刀具經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)。CoroMill490已優(yōu)化了刀片支撐點(diǎn)，并將其沿著刀座邊緣盡可能遠(yuǎn)離放置，從而就能把切削力的影響降到最低，因?yàn)檫@種切削力很容易使刀座上的刀片出現(xiàn)移動(dòng)。

選擇正確的方肩面銑刀

　　使用方刀片銑刀的主要限制是無法進(jìn)行軸向切削，特別是對于型腔加工來說尤為如此。為了執(zhí)行這些工序，在軸向周圍（刀具切削刃四周）就需要有足夠的刀體端隙。CoroMill490也不例外，除圓弧插補(bǔ)、鏜削和某些輪廓銑削受到限制之外，軸向進(jìn)給也無法提供。

　　在這方面，已被廣泛接受的CoroMill390很好地補(bǔ)充了CoroMill490刀具的不足，從而能夠執(zhí)行許多其他的立銑工序，例如坡走銑、圓弧插補(bǔ)、插銑以及深輪廓銑。CoroMill390每個(gè)刀片具有兩個(gè)切削刃，能夠加工出更大的切削深度并擁有大圓角半徑刀片選項(xiàng)。隨著多年的發(fā)展，現(xiàn)在它已發(fā)展成應(yīng)用范圍很廣的產(chǎn)品系列，能夠在各種材料和工業(yè)部門中用于大量的不同工序。CoroMill390可提供CoroMill490無法提供的功能，同樣CoroMill490也能提供相當(dāng)多的CoroMill390不具備的功能。

　　選擇哪種方肩面銑刀或立銑刀基本上可究根至其工作特性，但是當(dāng)這些特性針對CoroMill490的參數(shù)而逐一落實(shí)時(shí)，為了最佳化性能、加工結(jié)果以及可預(yù)測性就必須將其作為首選。借助第一把基于新型方肩面銑平臺(tái)的刀具和新一代刀片牌號(hào)，就使銑削向前跨進(jìn)了一大步，從而在提高CNC銑削領(lǐng)域（其中每年都在快速增長）的切削競爭力方面提供了新的潛力。