用鈦合金銑刀體，獲最佳性能
2023-5-30 來源：伊斯卡 作者：技術經理 Andrei Petrilin
整體式VS組裝式
用大懸伸刀具進行銑削常見于各種加工過程中，并受到刀具結構或夾具的影響。深腔銑削的特點包括方肩、陡壁、深邊和清根，這些都是典型需要用到大懸伸刀具的應用。增加的刀具懸伸降低了刀具的剛性，從而影響加工穩定性。最終造成振動、表面粗糙度差以及刀具壽命縮短。
整體式設計的長懸伸刀具提供了最大剛性的解決方案。但由于巨大的生產成本且極有可能造成功能損失，這種設計理念的應用受到限制。例如，刀片斷裂會造成刀體損壞，所以在使用昂貴的刀具時，可能會造成很大的損失。
組裝式刀具的設計很常見，用于避免可能的刀具損壞。這種長懸伸刀具由常規尺寸的銑刀和安裝該銑刀的刀柄組成。如有必要，刀柄本身就是一個模塊化組件，包括標準元件，如機床主軸接口、延長桿、減徑桿等部分。組裝式刀具具有高通用性、優異的刀具結構和可高效定制等重要的優點。如果刀盤損壞，可以很容易地更換，與此同時其他組件可繼續使用。
與整體式刀具相比，組裝式刀具會導致刀具剛性的降低，從而影響刀具的動態性能。但組裝式刀具可以使用具有減振功能的刀柄，這種減震刀柄能夠顯著提高組裝式刀具的動態性能。在這種情況下，需要經常降低切削參數，以消除導致生產率下降的振動和噪音。
此外，長懸伸銑削的性能也可以通過一些方法獲得提升，如帶分屑刃口的切削刃、不對稱齒距和不同的刃傾角，這些特性與切削刃型和刀具本身有關。
減輕刀體的重量有助于獲得更好的動態穩定性。然而，減重不應以刀具的強度為代價。鋼是制造刀具的傳統材料。鈦可以用來代替鋼，其密度低，但強度高。鈦還具有優異的耐腐蝕性和抗磨性能，這是延長刀體壽命的重要因素。與鋼相比，鈦的加工性差，這必然會導致加工成本的增加。如果采用具有型腔的刀體設計也可以減少刀具的質量，但同樣也會增加其制造成本。
現代制造技術，突破局限
現代制造技術的發展使得解決方案能夠克服這些障礙。如增材制造(AM)就是一種有效的方法來完成刀體的復雜配置，同時最大限度地減少加工操作。3D打印推動了鈦制刀體的生產，同時確保了可持續性。領先的刀具制造商已經采用增材制造工藝來生產用于大懸伸加工的銑刀。使用增材制造技術來制造鈦合金刀體的輕質可轉位銑刀越來越常見。伊斯卡近期推出了一種新的套式銑刀。該銑刀擴展了HELI2000 90°銑刀的產品范圍，安裝了帶螺旋切削刃的可轉位刀片，使用螺旋刃刀片的輕型鈦合金刀體的刀盤。該新產品以其原創和革新的銑削解決方案成為伊斯卡創新精神的典型代表。(圖1)
這種鈦合金套式銑刀刀體采用3D打印技術之一——選擇性激光熔化(SLM)技術。因此，刀體的特征，如容屑槽和減重腔的形狀復雜，在金屬加工中不是很常見。增材制造技術可以最大化地利用計算流體動力學來優化內部通道的輪廓，以確保冷卻液精準有效地通過刀體到達刃口。傳統的加工工藝在形成通道方面有局限性，而增材制造提供了無限的選擇。(圖2,3)
此外該銑刀的設計還利用不對稱齒距原理來提高刀具的抗振性。
這種堅固的輕質可轉位套式銑刀，結合非典型刀體材料與增材制造的優勢進行了新的設計，適用于長懸伸加工應用。該新刀具可在大懸伸的情況下實現平穩的切削，從而確保提高生產率和刀具壽命。在產品應用的初始階段，伊斯卡引入了直徑為50和63毫米(公制產品線)或2.00英寸的鈦合金刀體套式銑刀。為優化加工效果并獲得良好的表面粗糙度，建議將銑刀安裝在具有抗振動機制的刀柄上，如伊斯卡的WHISPER LINE刀柄。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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