MF5槽型——刀具的幾何角度因素

    當(dāng)嘗試對(duì)刀片的價(jià)值進(jìn)行評(píng)定時(shí)，需要知道加工過(guò)程中的幾件事情。
    首先，刀片的性能由硬質(zhì)合金的材質(zhì)等級(jí)決定，而材質(zhì)等級(jí)必須由使用者根據(jù)工件材料來(lái)選擇。這兩者之間的共性是切削速度。切削速度和硬質(zhì)合金材質(zhì)等級(jí)是在選擇時(shí)考慮其相互配合的兩個(gè)參數(shù)。
    其次，刀片的性能也非常依賴其幾何角度，而刀片的幾何角度必須根據(jù)所進(jìn)行的加工類型來(lái)選擇，如粗加工還是精加工。這里的共性指標(biāo)是幾何角度相關(guān)的切削工況（進(jìn)給量和切削深度）。
    在本文中，我想強(qiáng)調(diào)切削刃的幾何角度及如何正確地建立幾何角度和切削深度、進(jìn)給量和所進(jìn)行的加工類型之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。
    幾何角度類型
    硬質(zhì)合金刀片的幾何角度有兩種基本的類型。第一種被稱作微觀幾何角度或一種鋒利的微觀幾何角度，它距切削刃非常近。在形成切屑的那一刻，靠這部分的幾何角度來(lái)彎曲、折斷和切除。這些典型的“F”槽型生成短切屑。像這樣的切削刃的機(jī)械強(qiáng)度是相當(dāng)有限的——每樣?xùn)|西都集中在切削刃上，提高了脆性。這就要求我們?cè)谑褂眠@種類型的槽型時(shí)限制切削深度和進(jìn)給量。
    另一種幾何角度的基本類型被稱作粗加工槽型或“R”槽型。粗加工槽型的大優(yōu)勢(shì)是它使切削刃的強(qiáng)度更好；缺點(diǎn)是我們讓排屑更自由，生成更長(zhǎng)的切屑。
    最有意思的幾何角度是“F”和“R”槽型的組合。在山高，我們把這些組合的槽型稱作“M”槽型，例如新的MF5槽型。有了這些槽型，我們?cè)噲D找到機(jī)械強(qiáng)度和良好的斷屑能力盡可能最佳的組合。
    無(wú)論我們提供什么樣的槽型，我們總是能讓它工作，只要我們遵循一些有關(guān)切削工況（即切削深度和進(jìn)給量）的基本原則。
    切削深度的基本原則是它絕不能小于刀片的刀尖圓弧半徑。例如，如果你使用的刀片的刀尖圓角為0.8 mm，最小切削深度通常應(yīng)該是0.8mm。但是，在精加工時(shí)，我們必須接受這一總是生成長(zhǎng)切屑的自然趨勢(shì)，因?yàn)槲覀兊挠昧康陀谶@個(gè)限制值。
    選擇的切削深度也不能太高，因?yàn)槲覀儠?huì)冒刀片機(jī)械負(fù)荷超載的風(fēng)險(xiǎn)并將最終導(dǎo)致刀片破壞。
    基本原則是切削深度絕不能超過(guò)切削刃的有效長(zhǎng)度（對(duì)于如“V“形刀片之類更易碎的刀片，我們必須進(jìn)一步降低那個(gè)數(shù)值）。
    對(duì)于一片刀片，我們必須考慮的另一件事是進(jìn)給量。通常，進(jìn)給量的最大值是刀片的刀尖圓弧半徑的一半。例如，如果你有一種刀片的刀尖圓弧半徑是0.8mm，通常我們使用的進(jìn)給量絕不能高于0.4mm。
    修光刃刀片
    對(duì)于所謂的“修光刃”刀片的需求在不斷增加。修光刃提供了克服這種進(jìn)給量限制的可能性并能應(yīng)用更高的進(jìn)給量（以較小的切削深度），即使刀片具有較小的刀尖圓弧半徑。牢記，當(dāng)你需求生產(chǎn)率最大化時(shí)，這是很重要的。
    進(jìn)給量不能太小，因?yàn)榍邢魅袑⒉荒芮邢鞫�且加工隨即減為摩擦過(guò)程。對(duì)于某些“F“槽型，我們能獲得非常低的進(jìn)給量，因?yàn)檫@些切削刃是針對(duì)非常低的進(jìn)給量進(jìn)行專門開發(fā)的。
    另一個(gè)非常重要的因素是切削深度和進(jìn)給量之間的比值，用以獲得成形良好的切屑，如不太長(zhǎng)也不太短的切屑。切削深度與進(jìn)給量的比值也應(yīng)該在某個(gè)范圍之內(nèi)�；�于英制計(jì)量的長(zhǎng)切屑材料，切削深度與進(jìn)給量的比值應(yīng)該在5到15之間。
    通常，我們認(rèn)為切削深度與進(jìn)給量的理想比值約為10。例如，如果我們已經(jīng)選擇了進(jìn)給量約為0.3mm，與其結(jié)合使用的理想切削深度將是3mm。
    理想的比值
    所有這些考慮因素，當(dāng)被一起放在一張圖上，就是我們大多數(shù)客戶所熟知的斷屑圖。切削深度不能太高也不能太低；切削深度與進(jìn)給量的比值應(yīng)該接近形成正確切屑形狀的理想狀態(tài)，而且這兩者的數(shù)值不能太高，因?yàn)椴蝗坏脑捨覀儗⒚暗镀�破壞的風(fēng)險(xiǎn)。看一下斷屑圖，你能直接地看出如何解決斷屑問(wèn)題。如果你正在使用的這些參數(shù)超出范圍，問(wèn)題就將產(chǎn)生。
    當(dāng)然，幾何角度對(duì)于車削加工的影響有很多內(nèi)容可講。切削刃的幾何角度是切削刃本身的幾何角度、斷屑槽型和刀尖幾何角度的總和。正確選擇幾何角度的最佳組合為進(jìn)一步優(yōu)化選擇提供了很多種可行性。
    如果用戶希望再向前一步并恰好需要一些經(jīng)過(guò)技術(shù)優(yōu)化的刀片，這也可能使用如MF5這樣的新槽型。
    在切削區(qū)，我們看到“MF”槽型表現(xiàn)出它是一種相當(dāng)鋒利的槽型；使用這種類型的刀片，切削力及那些與切削力相關(guān)的參數(shù)是相對(duì)較低的。這種鋒利的切削刃與一種我們稱作“R”槽型的幾何角度相結(jié)合，就在距切削刃的十分之幾毫米處。它是一種為切屑順暢地形成提供一些空間的幾何角度，進(jìn)一步降低了作用在切削刃上的切削力。
    在這個(gè)方面，MF5槽型是一種機(jī)械強(qiáng)度相當(dāng)好且在選擇切削深度和進(jìn)給量時(shí)給我們更多的確定性，結(jié)果使切削力更低。在車削時(shí)，這是一種非常引人關(guān)注的情形，因?yàn)槲覀冞�進(jìn)一步降低了振動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，我們不必需要太多的功率來(lái)使刀片工作，而且我們也沒(méi)有太多讓工件或刀具產(chǎn)生彎曲變形的風(fēng)險(xiǎn)。
    如果我們朝著刀片的刀尖看過(guò)去，我們能看到兩個(gè)小的凸臺(tái)，它通過(guò)限制切屑從切削刃上排出的自由度來(lái)提供良好的切屑控制。在刀片前刀面上的那兩個(gè)凸臺(tái)在某種程度上為我們提供了神秘的優(yōu)勢(shì)；與冷卻液的壓力結(jié)合在一起，它們朝著刀尖方向推過(guò)去，形成一種“壓力艙”。我們能看到冷卻液會(huì)進(jìn)入到壓力艙，在切屑的底邊上生成額外的壓力并進(jìn)一步將其抬升。這個(gè)壓力有利于切屑的折斷。這是我們第一次看到這種類型的槽型，而這肯定會(huì)為加工的優(yōu)化提供非常大的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)使用這種槽型，生成過(guò)長(zhǎng)切屑的風(fēng)險(xiǎn)被極大地降低。
    如果被正確地使用，我們?cè)贛F5內(nèi)設(shè)計(jì)的切削幾何角度是針對(duì)金屬加工的現(xiàn)代思想進(jìn)行“定制”的。