苞米齿铣刀在HPC加工中的应绕线电阻器

苞米齿铣刀在HPC加工中的应

苞米齿铣刀在HPC加工中的应 2011年12月10日 来源： 高效切削（HPC）技术问世至今，几乎受到了制造业所有重要工业部门的青睐，并且随着切削刀具和机床的不断发展，已在很多企业得到了应用。HPC粗加工追求最大的金属切除率，并以此来降低制造成本。对于立铣刀来说，要实现上述目标的通常做法是将适用的硬质合金材料和涂层的性能与刀具切入的条件结合起来考虑，这也是目前应用高速钢铣刀进行铣削加工的做法。 如何在老式机床上实现HPC加工

在铣削加工中，高的金属切除率是通过大的径向和轴向吃刀深度和高的进给速度来实现的。与高速切削（HSC）相比，在HPC条件下刀具切削刃所承受的切削力要大得多，因为高速切削的特点是切削截面较小，因而切削力也较小。因此，将连续切削刃的立铣刀用于HPC加工时，所产生的较大切削力就会妨碍刀具在老的和性能不稳定的机床上使用，这种机床往往显得功率不够大。出于加工的需要，通常会提出如何在功率较小的老式机床上实现HPC铣削加工的问题。

在过去几年里，许多刀具制造商采取了一种策略，就是针对各种不同的工件材料类别开发连续切削刃的硬质合金粗加工立铣刀，尤其在加工高强度钢时，连续切削刃刀具证明是可靠的。HPC加工时，较大的切削力会使苞米齿铣刀在很多情况下出现崩刃，从而降低刀具的耐用度。在加工某种强度略低于1000N/mm2的钢材时，就出现了这种失效现象，究其原因是硬质合金材料缺乏足够的韧性。

随着高韧性硬质合金材料的开发，为开发可用于粗加工的苞米铣刀提供了可能，也推动了苞米铣刀结构的创新。新的苞米铣刀不仅加工效率高，而且可以用于功率相对较低的机床，例如，NX-FP型硬质合金粗切苞米铣刀可显著降低切削力，尤其适合加工低强度钢。

苞米齿切削刃减小了切削力

对于一个给定几何形状的切削刃，切削力的大小满足以下关系：切削力与切削宽度成正比，与切削厚度成指数关系。根据理论分析可知，圆弧齿的苞米铣刀（NF）的切削力可比连续切削刃的铣刀降低20%。由于切下众多小块切屑所作的功之和要小于切下一整块切屑所作的功，所以这个理论值还只是一个下限值。

为了证实上述理论分析结论，对硬质合金苞米铣刀和连续切削刃铣刀进行了试验对比（工件材料56NiCrMoV7，刀具直径10mm，Vc=80m/min，fz=0.05mm，ap=5mm，ae=10mm）。得出的这两种刀具切削力平均值的关系为：前者比后者低23.5%，与理论值十分接近。因此，为了充分利用机床主轴的功率，应较用于HPC加工的粗铣刀设计成苞米齿。此外，由于整块切屑被分为小块切屑，有利于排屑，使切削过程更可靠。

刀具寿命也得到提高

开发HPC铣刀时，应对刀具材料、涂层和刀具的宏观、微观几何形状三者进行优化组合。尤其是对于苞米齿铣刀，会由于机械负荷而在齿形的高点产生崩刃，因此更有必要根据有利于提高刀具寿命的原则对齿形几何形状、螺旋角、前角、后角等参数进行优化。

对于一把立铣刀，除了已经提到的降低切削力以提高加工效率外，从使用的经济性考虑，还应使刀具寿命尽可能长，即磨损尽可能慢。为此，在切削时切削刃应只有正常磨损，如出现崩刃则说明刀刃有局部过载现象。造成局部过载的一个重要原因是切屑的截形，而切屑的截形又取决于苞米齿的几何形状、刀齿的螺旋方向、头数、刀具的齿数以及每齿进给量。下面对这些因素逐一加以说明。

两种不同的切削截形的每齿进给量相同，唯一的区别是苞米齿分布的螺旋方向不同。对于给定的齿形，苞米齿沿左旋螺旋线分布时，刀齿在切入工件时有较大的切屑厚度，然后逐渐减薄；刀齿沿右旋螺旋线分布时，刀齿在切入工件时切屑厚度较薄，然后逐渐增厚。试验结果表明，前者优于后者。为此，新开发的NX-FP硬质合金粗切铣刀采用了单头左旋的苞米齿分布方案。

设计齿形的另一个关键因素是齿形的深度，在单头螺旋的情况下，齿形的深度应远大于每齿进给量，否则一旦某一个齿出现崩刃，紧跟着的刀齿就可能不再分切而产生整块切屑。例如，用一把直径12mm具有新齿形的苞米铣刀进行切削试验时，如果选用0.11mm的每齿进给量，则切屑不再被分切，因此对这把铣刀推荐的每齿进给量应小于该试验值。

螺旋角也是一个重要因素，也会影响刀齿的形状。例如，45°螺旋角能够实现平稳的切削，这是因为较大的螺旋角使每个刀齿的切入成为侧向渐切的过程，可显著减小对刀齿的冲击载荷，从而可以减少崩刃危险，延长刀具寿命。

此外，径向前角和端刃几何参数也是需要考虑的另一些重要因素。在此，设计人员可借助于用连续切削刃铣刀（HX）高效加工高强度钢时所积累的经验，将NX-FP铣刀设计为

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