伊斯卡高精度面铣加工
高精度面铣加工
如何在铣削中获得高表面精度？如何在高精度和高生产率之间找到一个平衡？刀具制造商能否找到快速、简单、有效的方法来满足制造业的新需求？
01
对高质量面铣加工的执着追求
在金属加工行业，确保高质量的精加工表面一直是刀具开发的主要方向之一，可转位面铣刀也是如此。尽管铣削的表面质量已取得巨大进步，但刀具设计师仍然坚信，还存在着可用资源，对上一代先进铣刀加以更好利用，可以显著改善表面粗糙度。
当探索可转位铣刀时，决定表面质量的关键因素就是铣刀的刃型和精度。这两个因素主要与刀具所配备的刀片有关。
粉末冶金加工使生产复杂形状的硬质合金刀片成为可能，确保了最佳的切削刃型，同时保持了烧结刀片的高精度。意料之中，这样的技术进步显著提高了平面铣削的表面精度。然而，当可转位铣刀成功应用于加工高强度材料，并且制造商注意到硬铣削可替代磨削时，金属加工行业便开始对铣削的表面精度等级提出更高的要求。
02
伊斯卡持续创新解难题
可转位面铣刀是一种多齿刀具。更多的齿意味着更高的生产率。这是该刀具不可否认的一个优势。但是，就表面粗糙度而言，多齿可能成了问题。齿高的细微差别会导致齿进给不规则，引发颤振，最终影响表面粗糙度。
很明显，通过磨削可以显著提高刀片精度。此外，通过磨削可生成锋利的切削刃，这在保持切削作用力和防止金属在精铣这种切削深度较浅的加工中的塑性变形方面非常重要。确保高精度的切削刃需要对刀片的顶部和侧面进行磨削。这可能会削弱粉末冶金在生成复杂表面，从而沿切削刃形成所需的前角和后角时的优势。为避免这种不利影响，刀具工程师在设计精磨的刀片时应该随机应变。刀齿精度损失的一个重要因素是刀片定位槽有其自身的尺寸和形状公差。因此，即使是优质的精密刀片，齿高也会有所不同。当然，这种差异是在可接受的范围内，尽管与磨削相比，这种方法不能确保超精细的表面粗糙度。解决这个问题的一种方法是使用只装一个刀片的飞刀。单齿飞刀在各种铣削加工中都使用得很成功，有助于实现平滑、干净的切削，达到优异的表面质量参数。但话说回来，这种情况下的生产率远远低于多齿可转位面铣刀。
如何解决难题，并在表面质量和生产率之间找到一个适当的平衡？刀具制造商给出了不同的解决方法。各种铣削刀片中都十分常用的一种方式就是修光平面配合特殊刃型短切削刃的整体式设计，其修光宽度应大于每转进给量。尽管我们称为修光平面，但短切削刃的刃型有时也较为复杂，以抵消磨损带来的负面影响。当刀片安装在刀具上时，修光平面应与加工表面平行。因此，加工表面是由刀具中最突出的刀片切削而成。在刀片设计中加入修光平面是提高表面粗糙度的有效方法。到了如今，粗铣刀片中也可能配备一个一体式的修光刀片。
▲NEODO双面方形粗铣刀片，
带有整体式修光平面，可实现更高的表面精度
伊斯卡的DOVEIQMILL系列面铣刀具有宽修光平面的双面刀片。这些刀具适用于粗铣和半粗铣，但表面粗糙度可达到半精加工至精加工的程度。DOVEIQMILL刀具成功实现了设计师的希望——在各种工艺中采用该系列刀具，便无需精加工。当铣削钢和铸铁时，该刀具可提供高达Ra0.4µm（16µin）的粗糙度。
增加大直径面铣刀的齿数和使用密齿距铣刀，使得整体式修光刃的宽度会有所增加，不过受到设计和尺寸的制约，自然会有一定限制。在这种情况下，就需要使用专门设计的一个修光刃刀片（或两个刀片用于大尺寸刀具）来实现高表面粗糙度，这种情况下，修光平面明显要比常规标准刀片宽。该刀片和常规刀片安装在相同的刀片定位槽中，但相对于标准刀片来说，会轴向突出十分之几毫米（百分之一英寸）。
▲安装在面铣刀上的修光刃刀片
使用可调节铣刀，可以获得非常好的加工效果，该铣刀利用调节机构在非常严格的限制（仅几微米）下调节刀片切削刃的位置。刀具的可调节性虽好，但也有一定的劣势；这项工作较为繁琐，需要时间。
最佳的解决方案是这样的一种刀具：在安装刀片后，无需进行调整即可获得高表面质量等级。这就是为什么在发展用于表面精铣的可转位刀具时，提高精度和先进的刃型仍然是关注的重点。
同时，刀具制造商致力于提供独特的加工方案，以独创性吸引眼球。伊斯卡的TANGFIN系列铣刀就是一个例子，该系列铣刀具有切向夹紧刀片和宽整体式修光平面。
▲TANGFIN可转位铣刀采用渐进式刀片分布原理
刀片固定在TANGFIN刀具上，在径向和轴向方向上渐进式分布。因此，每个刀片只切削一小段被加工材料，从而实现粗糙度Ra高达0.1μm（4μin）的超精细表面粗糙度。
为确保铣削相对较小的侧表面（主要是方肩边界面）时，达到较高表面质量，伊斯卡为其MULTI-MASTER和T-FACE系列开发了直径范围为12-50 mm（.472-2.000 in）的专用可更换头式整体硬质合金面铣刀。
▲MULTI-MASTER可更换头式整体硬质合金面铣刀
与配备相同直径可转位刀片的铣刀相比，该刀头进行了充分磨制，加工精度高，有助于形成锋利的切削刃，并允许更多的齿数。这些特点的结合，可保证高性能精铣。
03
顺应变革新趋势
由于积极引入精密工件生产技术和3D打印技术，减少加工余量成为了趋势，更加凸显了通过平面铣削获得高表面精度这一问题的重要性。刀具制造商能否找到快速、简单、有效的方法来满足制造业的新需求？不久的将来我们就会看到结果。
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（ 伊斯卡金属切削技术）
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