新型微型立铣刀

　　直径很小的立铣刀（即微型立铣刀）已经通过了工业化应用的考验。但不同的加工任务又有着自己不同的特点，这些不同的任务和要求，对立铣刀的选择提出了许多注意事项。    

　　微型立铣刀是按照成比例缩放的原则，将普通立铣刀的几何参数缩小而制造的立铣刀，它并不能保证生产过程的可靠性。经常微型立铣刀只“切”不“削”，并没有多少切屑产生。之所以如此，与人们对微型立铣刀的长度和吃刀深度之间相互关系的错误理解有关。而恰恰是这种错误的认识导致微型立铣刀在加工过程中的折断。

　　在这种情况下，人们研制了一种成本更加低廉的新型微型立铣刀。这个设计方案的特点在于微型立铣刀从圆锥体到切削部位之间的过渡是一个弧线形。这种双曲线形过渡刀杆一方面避免了刀具与工件在切削加工过程中的接触，从而也减小了摩擦负荷。另一方面，圆形的刀杆横截面也有着很好的弹性变形性能，防止微型立铣刀刀杆部出现应力裂纹。按照这种方法，每一个参与切削的切削刃都受到相同的切削力。切削条件的突然变化可以通过微型立铣刀细长的弹性刀杆得到补偿和平衡。根据被切削材料的不同，切削部位可以拥有最佳的轴向切入深度，方便一次去除所有的加工余量。

　　几何参数相互联系

　　微型立铣刀的几何参数都是相互联系的一个整体。当刀具的一个参数发生变化时，如立铣刀的直径发生变化时，其他参数也都相应的跟着发生变化。刀具各个参数之间的相互关系可以用一个简单的、受到专利保护的数学公式表示。这种功能满足了不同技术要求的刀具几何形状的成形，从机械性能的角度来看也保证了最佳的稳定性。另外，按照这种方法还有可能实现微型立铣刀加工时切削参数和策略性应用的预计目标；以及供用户完成独特的加工任务使用。而这些优化和选择又都对刀具耐用度的估算，以及通过降低刀具消耗实现节约成本有所帮助。这种新型结构的微型立铣刀的直径范围主要集中在0.05~2mm。有效的刀具长度范围在0.1~20mm；相对长径比l/D范围在2~10。常见的微型立铣刀有微型端面立铣刀、微型环面立铣刀和微型圆弧立铣刀。

　　利用今天的磨削加工技术，可以毫不费力的完成微型立铣刀的生产和结构优化。一些着名的刀具生产厂商都对本文介绍的微型立铣刀方案进行了工业化应用条件下的验证，实现了根据工业生产任务的刀具几何参数优化，并推向了市场。  这种微型立铣刀工业化应用方案也在两个方面收到了很好的效果。一个方面，与传统的微型的立铣刀相比，新型立铣刀在切削力相同的情况下刀具中产生的应力减少50%；刀具的变形减少50%。另一方面，切削参数，如切削速度、进给量和吃刀深度都有了明显的提高。

　　当然，这种新型微型立铣刀使用时的机械性能是有一定限制的。例如，使用长径比l/D＞10的刀具对淬火工具钢进行三坐标方向的复杂加工，并不能简单的使用微型立铣刀来完成，但也不是不可能完成。例如，可以用石墨电极进行电火花加工，而石墨电极又可以使用长径比l/D＞10的微型立铣刀进行加工，从而间接的生产制造出这类复杂工件。在使用电极的电火花加工中，微型立铣刀的出现可以经济的解决生产任务中遇到的难题。

　　为证明利用微型立铣刀的优越性，专门利用淬火硬度达到62HRC的工具钢进行了一次加工试验。长期以来，利用铣刀加工这种硬度的钢材一直是不可能的事情。而利用新型微型立铣刀加工这种硬质钢材时的切削速度和每齿进给量，都比使用改进前的微型立铣刀加工硬度更低的钢材提高一倍。利用这种新型铣刀进行一次轮廓铣削测试时，铣削加工的工时缩短了85%。而优化后的微型立铣刀的刀具使用寿命提高了30%。所有的试验刀具在完成试验后都没有折断。同时，还完成了高合金钢和电极材料的加工试验。其加工的最小几何轮廓尺寸只有百分之几毫米。

　　实践获得答案

　　成效非凡的技术试验最终以一个实践检验的成功宣布结束，利用性能优化的铣削微型立铣刀完成高合金钢工件3D轮廓的铣削。这种技术同样也适合于加工传统材料的电极。所示的叶轮外径为4mm，宽度1.2mm，叶片长度1mm。所使用的微型立铣刀直径0.5mm，其切削速度为40m/min，每齿进给量为2μm。

　　微型混合器的成型电极。它的材料为石墨，其中部有256个边长0.2mm的圆弧形穹顶，深度为0.8mm。加工时使用的最小直径的微型立铣刀直径只有0.2mm。主轴转速高达25000r/min。在全面切削和吃刀深度为20μm时，切削速度为1000mm/min，整个电极的加工耗时45min。

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