优化切削路径 延长刀具寿命

jimo

机械加工市场发展到今天，光靠产品已不能满足用户的需求，向用户推荐优秀产品的同时，还要把正确与优化的加工方法传授给用户。没有掌握正确的铣削方法，再好的机床和刀具也不能发挥出应有的效率。
: ^* ?2 a6 F/ I& X# u铣削是一种非常灵活的加工方式，能够加工几乎任意形状的零件。但是加工灵活性也给切削过程增加了更多的变数，这使得优化切削过程变得更富挑战性。
提起切削路径，首先让我们来详细分析一下铣刀切削刃的切削过程：铣削是切削刃不断切入和切出工件的循环过程。铣刀采用通用（径向）进给时，所形成的切屑厚度是不断变化的（插铣/轴向进给形成恒定的切屑厚度）。不管铣刀与工件的位置以及进给方向（顺铣/逆铣）如何变化，切削刃的切削作用都可分为三个切削区域，即“切入工件”、“圆弧切削”和“切出工件”。
$ i9 j( G1 Z9 z8 S0 r8 [8 z/ z对于铣削来说，这三个切削区域是同时存在的，但是它们对切削作用的影响却差别甚大，而这直接关系到刀片的寿命：
8 t; Z. k4 q7 ~4 _, s# b! s（1）切入工件
这是三个切削区域中，切削作用受影响程度最低的区域。切入工件时，不管是厚切屑还是薄切屑，硬质合金刀片都能很好地处理伴随产生的压应力的影响。
$ L; g& i2 Y) T* G' M3 }3 d3 [: @（2）圆弧切削
% H3 k/ C( _( T/ k$ s5 W0 e满槽铣时，接触弧的最大弧度是180°。对于精加工仿形铣削，接触弧会非常短。接触弧越长，传递到切削刃上的热量就会越多。因此，根据切宽的不同，对刀片牌号的要求也会完全不同。
长接触弧——CVD涂层牌号可提供最佳的热屏障。
短接触弧——切屑通常很薄，PVD涂层牌号上更锋利的切削刃会产生较少的热量和切削压力。
! D1 z( w3 N# v8 s2 l$ Y& p8 c7 R（3）切出工件
" ]& |4 D, r8 {7 \, {) P1 L* M( k8 @采用硬质合金刀片时，如果刀片切出工件时切屑较厚，这将导致刀具寿命的急剧降低。形成的切屑在切口的最终点缺乏足够的支撑，这将使切屑弯曲而不是继续被切削。因为方向的改变，作用到硬质合金刃口上的切削力（压应力变为拉应力）易使切削刃口发生断裂。
) ?3 h3 k. l, T1 Y' m: S% G对刀具寿命影响最大的切削区域是切出工件。要想提高刀具寿命，优化加工过程，切出工件时的切屑状态是我们关注的重点。
通过对切出工件切屑厚度的研究，我们总结出了铣削加工中的一条黄金法则：
4 o; W6 E) ?7 R6 b- N5 z加工工艺必须保证刀片在切出工件时切屑最薄。
掌握了这一黄金法则，我们就可以在切削路径方面进行很多优化工作。顺铣与逆铣就是其中一例。顺铣切出工件时，切屑厚度是零，完全满足黄金法则，因此顺铣会带来更好的刀具寿命。
我们再来看一下铣刀在切入工件时，直线切入与圆弧切入对刀具寿命的影响。
4 {% Q5 i. y7 x* o$ A  \# e% H如果我们编程时让刀具直线切入工件，刀刃切离工件时厚切屑会不断产生，直至刀具完全切入工件中，刀片切出工件时的厚切屑将导致刀具寿命降低，甚至彻底损坏，因此不得不在切入时降低进给。
现在，我们向您推荐一种优化的加工方法，从而保证在刀具切入过程中获得最佳的进给率：顺时针方向圆弧切入。
我们可以看到，铣刀圆弧切入使得刀片切出工件时切屑厚度总是为零，这样就可以获得更高的进给和更长的刀具寿命。
同时需要注意的是，逆时针切入不仅解决不了切屑过厚的问题反而会使情况更为严重。
7 S1 K! T( _5 ^2 J' }除了圆弧切入工件，还有另外一种铣削方法也值得推荐，那就是斜线切入。这种方法不仅可以保证刀片在切出工件时获得薄切屑，同时还可以满足切入工件时的小切宽，以降低振动倾向，提高刀具寿命。
7 V/ S) C! j2 `优化切削过程，延长刀具寿命，是机械加工业的一大课题。在切削路径上做一些小小的改变，也能给我们带来意想不到的效果。
文章关键词： 切削、刀具