精加工刀具如何提高金属快速切除率

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    大型零件粗加工时间对于模具厂是具有挑战性的。通常粗加工耗费大量时间用于切除很大的加工余量，但仍然留给精加工刀具去完成大量的工作。这导致加工周期延长和产量下降。B&J Specialty公司(Wawaka, IN，以下简称B&J)是一家模具制造商。当它需要一种能快速地对零件粗加工并尽可能为精加工刀具留最少加工余量的刀具时，也碰到了这个问题。
    一种设计用于金属快速切除的刀盘式铣刀。挑战这个任务涉及硬度HRC36-40的P-20模具钢的粗加工。模具的设计上需要在粗加工时切除超过2000磅的材料。为了完成这个重载粗加工任务，需要大量时间和资源。B&J的第一个加工尝试专注于花费大量时间的大型模具粗加工，在某些场合使用标准的圆刀片面铣刀甚至要花数天时间。最初使用直径4英寸的圆刀片铣刀用于粗加工。刀片的每个切削刃通常仅能连续加工约15分钟，对于淬硬的P-20工具钢的加工参数为切深0.035、进给速度约为40ipm。这样的切削性能表现远达不到B&J的要求。它的任务需要对宽30英寸、长48英寸、厚11英寸的工件进行粗加工。更进一步，这种粗加工刀具具有很大的刀尖圆弧半径，那意味着精加工刀具最终将要碰到更多的加工量。列举了这些利害关系，B&J开始寻找能以更短的时间粗加工其模具的刀具，而且还能为精加工刀具留更少的加工余量。这能帮助B&J变得更有效率，而且为其客户生产出更好的产品。解决方案当听到粗加工有问题时，B&J的Iscar代表提供了一些建议。第一个解决方案是四英寸的仿形铣刀。最初这个方案产生了一些惊人的结果。使用IC908牌号的刀片，B&J在转速450rpm、切深0.05时获得了65 ipm的进给速度。使用这把铣刀时，每个切削刃的刀片寿命至少是一个小时，为原来的四倍。与原先刀具的每个切削刃15分钟寿命相比，它有了极大的提高。虽然已经有了这些优点，但他们的Iscar代表相信金属切除率能进一步提高。接下去他建议用FEEDMILL做试验，那是一种特别设计用于金属快速切除(F.M.R.)的刀盘式铣刀。结合了非常少的调整时间、提高了刀具寿命和在极高的进给量下运转的能力，使得FEEDMILL成为B&J用于其粗加工任务的上好选择。
    FEEDMILL系列刀具使用一种特殊形状的三角形刀片，它能承受高达每齿0.138的进给量。三角形的刀片使用大的圆弧半径，切削刃外形使得刀具在很高的进给速度下运转，每齿切除很大的量。另外，刀片设计成底部带有一个凸台，能装到刀片座上相匹配的孔里。这使得刀片能承受更高的切削力，使其能运转于比常规更高的进给速度。有了这种设计，刀片被更牢固地夹紧并因此能释放通常作用到夹紧螺钉的大部分应力。于是切削力沿轴向作用到主轴上，即使加工时有长的悬伸也有助于提供稳定性。如果FEEDMILL与专门设计用于快速进给铣刀深型腔应用的新型长悬伸BT、DIN69871刀柄一起使用，深型腔铣削变得更加容易。这些刀柄在设计上考虑了提高稳定性并改善了排屑。
    这种新的装备使得B&J能极大地提高生产率并在其粗加工上变得更有效率(以更高的进给速度粗加工整个模具，而且一片刀片也不需更换)。如某技工指出的那样，“进给速度真的留给我们深刻的印象，尤其是当你在主轴上的悬伸超过八英寸，使用2.5英寸FEEDMILL、切深为0.040英寸，我们能以转速800rpm和进给速度250ipm运转。”B&J原先使用的装备是16-mm的圆刀片并在切削时残留大的圆弧半径。换成相同规格的IC908牌号的刀片，B&J能得到每刃45分钟的刀片寿命。“有了这种性能表现，我们知道我们找到了解决方案，”工程经理Jim Reed解释道。在寻找新刀具方面，通过使用Iscar的FEEDMILL，B&J Specialty公司能够极大地减少调整时间、提高刀具寿命并缩短加工周期。 

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