螺旋铣削提高钻孔生产率

jingang金刚

螺旋铣削，包括三轴同步喂料：Z轴运行时同步插入X、Y轴，扩大钻孔尺寸。这种开孔方法要求机床具备插入能力，据说它的性能均超出扁钻、麻花钻、穿孔、和火焰切割等技术。螺旋铣削的支持者称它能制造出足够光滑的且无需精镗的表面。
. Y; C9 U% n, }1 h“如果采用螺旋铣削，在任何情况下刀具和加工件之间都只有一个很小的接触面积，所需的切削力要比扁钻小，”Ingersoll刀具公司产品经理Konrad Forman说，“而且它还削除了钻槽、材料碎片、孔壁之间的摩擦。”
8 m( T. g4 \/ u: S6 W“轨道铣削主要由两个步骤组成：插入然后绕轨道运转。而螺旋铣削则是持续的。铣床的中心线做螺旋动作，这让切割更加快速，铣削表面更加光洁。孔的尺寸是由程序，而不是刀具的尺寸决定的。这降低了钻头仓储要求，因为无需再为每个孔尺寸配备一个钻头。”
刀具特点
, j6 ^4 w% F  ?很多工厂倾向于采用Ingersoll Hi-Pos+可转位铣刀或是Form-Master+按钮面铣刀进行螺旋铣削。前者适合于浅孔，后者则更适合深孔。即使是导梢孔，用Hi-Pos+铣刀也能铣削出足够好的无需精镗的表面。
鉴于铣刀螺旋切削刃的几何形状，两种铣刀都适合用于螺旋铣削。铣刀走的是一个螺旋型的路径，能切削出笔直的侧壁和一个90度的底部。Forman说：“相对来说，传统的方形刀具，即使走同样的路径，也不能在一个盲孔内制造出一个方角，而且还可能会在侧壁上留下圈痕。”
2 x# l; M, j, U% ~+ F铣刀的螺旋刀刃以一种更加温柔的方式切入加工件内，就像剪刀剪纸一样。经这种方法铣削出来的表面效果和硬质合金端铣刀的铣削效果一样。
% j9 y1 [* n0 h7 w“在任何螺旋铣削过程中，要特别注意一个问题：在硬质合金上开垂直孔的时候，要准备一个独立电源，随时准备清除开孔产生的切屑，”Forman建议：“因为铣刀的几何形状本身没有给切削碎片提供任何排除通道。如果是水平打孔，重力作用能将碎屑排出，但对于垂直打孔，你需要用压缩空气来将碎屑吹出。”
大量模具和压模工厂的实践经验证明：螺旋铣削无需额外设置或机床到机床间的转换（对于大型加工件来说，在机床间的来回挪动代价巨大）。“在用传统打孔法的时候，很多模具和压模制造商往往会因为功率问题，不得不将沉重的加工件从重型钻床挪到坐标镗床。如果采用螺旋铣削法就不会存在这一问题。螺旋铣削解决了摩擦力问题，而且能用低功率的机床开出更大的孔。如果需要精镗的话，这个工作在同一个加工中心上就能完成。”

' b" U5 Y3 O1 ^! n8 ZLogan Machine Works公司采用螺旋铣削法，配合Ingersoll公司的Form-Master+按钮面铣刀，
在坚硬的坯料上开出大的通孔。与之前所用方法所耗时间的比是1：16。实地报告
0 p  V9 V' X/ p. g下文的几个实例说明了一些工厂是如何从螺旋铣削技术中获益的。
+ m6 c8 O5 R5 N0 v7 |8 _Logan Machine Works公司（阿拉巴马州菲尼克斯）每年要生产60个耳轴块，每个耳轴块上都要打上若干个不同尺寸的孔。以前，Logan公司用一台导向孔钻机打大型孔，然后再火焰切割，最后精镗得到成品。现在，Logan公司只需花30分钟就能在大型机械部件上开出直径4英寸的孔，以前，完成同样的工作需要花8个小时，有的时候还需要火焰切割。另外，Logan公司在同一台机床上对孔进行铣削和精镗，无需两次设置，也无需将加工件在机床间挪来挪去。
% f' [) j+ v+ d" U$ I2 Y: YLogan公司采用Form Master+铣刀，以800sfpm（表面英尺/分钟）和85ipm（英寸/分钟）的进给速率来铣削加工件。对于小孔和薄坯料，Logan公司以前采用的方法是先导向钻孔，再激光切割，然后是精镗。现在，Logan公司用Ingersoll Quad Drill+铣刀，以650sfpm和8ipm的进给速率进行螺旋铣削，将所耗时间从1分钟缩短到10秒，且无需任何精镗。除了加快了生产速度外，Quad Drill+铣刀还延长了刀刃的使用寿命。

: j4 u1 Z4 e7 x5 o, U; t3 L在螺旋铣削过程中，刀具在加工件绕轨道运转的时候切入加工件，
5 W5 ]+ H/ c+ F& f) X其开孔速度比钻孔更快，而且能同时减少摩擦力。由于采用了螺旋铣削，Deering Machine公司在每个孔（从1英寸到1.5英寸直径孔）上节省了15分钟时间。“螺旋铣削要求的功率比渐进式麻花钻要小，”Deering公司总裁Steve Deering说。Deering公司以前采用的是麻花钻法。那时候，Ingersoll公司的John Spray还在极力推销螺旋铣削这种方法，他还在现场演示了一次螺旋铣削的钻孔过程。
“我看了那个演示，但当时我不敢相信我的眼睛，”Deering说 ：“有谁能相信，将一把端铣刀切入一块硬质合金坯料，就能像用开瓶器拔开瓶塞一样打出一个孔来。”
5 H* J6 V1 l/ R如今，螺旋铣削已经成为大型孔标准开孔方法。Deering采用0.625英寸的Hi-Pos+铣刀来打1.125英寸的孔，用0.75英寸铣刀来打更大号的孔，进给速率都是61ipm。
3 Y$ U# f! b5 W4 K0 _德克萨斯州的一家大型锻造厂采用螺旋铣削来加工所有的导梢孔，将这个原本8小时的工作缩短到1.5小时。以前，该公司采用扁平钻，开出来的孔需要精镗。自从采用了螺旋铣削法后，从此便省去了精镗这个步骤，光这一项每年就能节省成本35000美元。
  T) X: ?) Q' G在一整天的生产中，底模的热膨胀会导致模座发生偏差，为了避免这种情况发生，这家公司在模座间开了一个约0.005-0.010英寸宽的槽。“螺旋铣削帮我们节省了时间，改进模座的设计，”经理说 ：“这些是扁钻无法做到的。”
田纳西州纳什维尔的Vaughn Manufacturing Co.公司主要为家电产品生产冲压模具，据该公司预计，自从采用了螺旋铣削后，公司在每块模座上节省了100美元。以前Vaughn公司采用的是扁钻法，该公司厂长Thomas Austin说 ：“孔越大，节约的成本就越大。首先，我们不用像麻花钻一样开孔；其次，机床功率不成问题，而这一个问题在钻大型孔的时候经常发生。”
7 u" J* n+ t1 Y$ M: N“有了螺旋铣削，刀具能逐步地将很多细小的切屑接二连三地而不是一次性清除出去，”Ingersoll公司的Konrad Forman说:“这种新方法减少了大型钻孔时的摩擦力。相比之下，如果让现代的低功率CNC加工中心去扁钻一个大孔，过不了一会它们就会出故障或是死机。”
通常来说，孔尺寸与刀具直径的比是2:1。例如，要打一个2.5英寸的孔，应选择1.5英寸的Hi-Pos+刀具。Forman称 ：“究竟选择用什么刀具其实要看模具制造商自己的喜好，但总的来说2:1的比例能给切屑的清理留出更多空间。”
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