铣削智慧之选-伊斯卡防振降噪可转位铣刀

国际金属加工网 2017年02月23日

伊斯卡最新的HIGH QLINE(IQ)系列刀具,给出了令人感兴趣的解决方案:一款非对称的可转位铣刀片。此刀片为金属加工中的防振降噪开启了新机遇,以全新的视角设计出防振降噪铣刀

金属加工中的振动及噪音,一直都是让制造商们头疼的问题。在加工中,应远离导致加工表面质量差,精度低,刀具寿命低,加速机床设备关键部件磨损的振动。当试图降低这些负面影响时,制造商不得不采取使用昂贵的防振刀柄装置,减小切削参数这样的措施,最终导致产品成本上升,生产率降低。

伊斯卡最新的HIGH QLINE(IQ)系列刀具,给出了令人感兴趣的解决方案:一款非对称的可转位铣刀片。此刀片为金属加工中的防振降噪开启了新机遇,以全新的视角设计出防振降噪铣刀片。

在金属加工中,每种可能减振的方法都是提高加工性能的重要因素。通过调整各种工艺技术措施有助于达成此目标,如更改工件夹持方式,采用夹持刚性更高的夹具,采用具有减振性能的刀柄,等等。只要有过加工中产生振动的经验,应该能很快理解。在大多数情况下,操作者最直接的反应是减小切削参数,然而这样操作会降低生产率。事实上,用户对于刀具供应商有着合理的要求,那就是在大多数加工应用中确保稳定的加工,生产率不会大幅下降。在铣削加工中,冲击载荷及切屑厚度的周期性变化是既定的,为自激振动。因此,铣削加工的防振是非常重要的。

尽管刀具制造商为此而探索合适的解决方案,但是可能的设计方案却往往受到限制。目前,大多数刀具制造商仍然采用传统的基础设计理念,如提高铣削刀具自身的刚性及强度,或者使刀具的刃口切削更加轻快,减少切削抗力。当然,这些方式有效地改善了铣削振动的趋势。然而,也有一些其他新颖的设计方式能够起到降低切削振动的效果。如不等齿距的设计(不等齿距角度)就给出了不错的结果。对于整体硬质合金立铣刀而言,不等螺旋角显著提高了其防振性;比如伊斯卡的防振降噪立铣刀(CHATTERFREE)系列。另外,带分屑功能的切削刃在帮助降低振动方面具有明确的优势及效力;比如伊斯卡的粗加工波形刃立铣刀(SOLIDSHRED)系列。此外,结合了上述防振设计元素的立铣刀加工表现更加出色;比如伊斯卡精加工波形刃立铣刀(FINISHRED)系列的ЕС-Н5М-CFR。

然而在将上述规则应用于可转位铣刀时总是会遭遇困境。制造出具有分屑功能的切削刃通向可预见的成功,正如大受欢迎的风火轮铣刀(MILLSHRED)系列。但是,制造出带有不同轴向正前角的可转位铣刀却受到各种设计因素的制约。不等轴向前角需改变刀片定位槽设计以改变刀片刃倾角,这显然受到现实制约,因为正确的设计需确保刀具有合适的后角。很显然,这条路走不通,需另想办法。

铣刀片HM90 ADCT 1505 ...-CF设计新颖,可夹持于HELI2000系列的标准铣刀体,转换方法从根本上解决问题。典型的平装可转位铣刀片基于其刀片中心线旋转对称;一般而言,刀片中心线也是安装沉孔中心线。而新刀片挑战了此经典结构。铣刀片HM90 ADCT 1505 ...-CF带有两个螺旋切削刃,但切削刃与基准面的刃倾角是不等的。因此,当刀片夹持于铣刀体,其切削刃可产生不同的刃倾角。由此可收获类似于带不等螺旋角的整体硬质合金立铣刀的减振效应,在铣削加工过程中有效减振。

值得注意的是,新款非对称铣刀片适用于现有标准铣刀体。此特点确保在加工系统刚性不足时能大幅提高方肩铣刀的加工性能,如铣刀悬伸大,薄壁零件,工件夹持刚性不足时,等等。结果是,刀片寿命提高15-20%;消耗机床功率降低10%,有的加工场合甚至更高。

对于伊斯卡而言,设计可转位铣刀片的新方法是大有前景的。粉末冶金技术及压制技术的发展带来了更深远的改变,可使得刀片刀尖角高度不同,由此拓展出更改刃倾角的可能性。此外,前刀面毗邻切削刃的部分具有不同的设计,不同于常规前刀面设计。以上性能为制造防振的可转位铣刀打下了良好的基础;特别适用于采用成组铣刀片的玉米铣刀

新的解决方案通过更改刀片在定位槽中的安装顺序,开启了灵活应用、自由选择之门:

- 相同刃倾角的铣刀,可以有两种版本

- 相邻排屑槽带不等刃倾角铣刀片的铣刀

- 沿各排屑槽排布不等刃倾角的铣刀片

此外,更改前角还可配合带分屑槽的铣刀片使用。

铣刀片HM90 ADCT 1505 ...-CF两侧后刀面带有不同颜色标识,一侧为金黄色,一侧为黑色。看起来不起眼的细节为识别切削刃的刃倾角带来了极大的便利,使得以所希望的顺序安装刀片变得简单。

振动与噪音的形成是复杂的。振动受众多因素影响,模拟振动是困难的。在设计阶段,虚拟仿真无法为设计出用途广泛的防振可转位铣刀提供帮助。因而,通过改变刀片夹持顺序这样简单的操作,进而改变“刀具谐振频率”能力,看起来很有前景。伊斯卡带来的具有不同刃倾角的新型非对称铣刀片,再一次验证了伊斯卡对持续研发的承诺。事实上,多年以来,伊斯卡公司的座右铭正是:“创新永无止境!”


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