模具的精密度加工之刀具的选择

优胜编程龚老师

模具的精密度加工之刀具的选择



模具的精密度之刀具的选择

模具精密不精密，还是要看它！
如果说到加工中心的选择，在几年前，若是选择了具有高速ATC(自动刀具交换装置)和高速APC（自动工作台交换装置）功能的设备，是个非常明智的决定，因为当时追求的是无人化、自动化的功能。但是，对於一台机器，如果只需要触动一下操作键就可以工作，那无论是谁都可以操作。归根到底，只是工具的差别而已。

高速加工并不一定是主轴转速在几万转以上，而是回转速度可以使刀具刃部负荷降低。根据工件的种类及刀具的选择方法，就算用转速为几千转的加工中心也是完全可以实现的。

因此，即使使用小直径刀具，也可以进行高效率化的高速加工。一提到小直径刀具，我们的第一印象是慢，可是小直径刀具在必要形状的加工中，比大直径刀具的加工要快得多。而且加工海绵状等软材料时，小直径刀具比大直径刀具更容易实现没有飞边和毛刺加工。

对小刀具的误解
高速加工与刀具的直径没有直接关系，我们有必要澄清普遍存在认为小直径工具难以进行高速加工的误解。

用高速加工可以处理至今为止不能加工的任何材料
因为没有达到适当线速度的高速主轴而不能加工的工件，用高速主轴接近其适当的线速度就能够加工，例如0.05mm至0.2mm微小直径刀具加工就是一个例子。但是，适正线速度降至每分钟几十米的时候就不适合了。

不论什麽直径的刀具都可以进行高速加工

这个仍然是线速度的问题，适正线速度由工件和刀具决定，如果选择了无视适正线速度的刀具直径和转速，就无法进行实用性加工。

用高速回转加工时，加工负荷下降

研究切削加工的人们说，这种现象是可能发生的。可是，伴随?负荷下降而来的是急剧增加的摩擦力，不能说这是能够进行实用加工的领域。因为没有达到适正的回转速度而使加工负荷增大的情况有很多。选择削切负荷下降的路径，用适正的转速进行加工时，可以提高进给速度，延长刀具寿命。

用高速回转加工时，工件和刀具不发热
选择削切负荷极小的条件才能达到这个效果。相反，用切削负荷高条件进行重切削加工，工件和刀具依然会发热。

用高速回转加工时，加工表面的光洁度提高，不需磨削
这要根据刀具的刃部形状、切削深度，以及进给量而定。如果要使磨削的工时降至最少或不需磨削，那麽精加工後的表面必须是均匀的。虽然用球头铣刀擦是最好的，但是这不是切削，而是在抛光，这会令刀具的寿命很快丧失。

高速回转加工必须加工低负荷工件，所以最好是进行很薄的加工，可是这时在刀具的中心附近，进行的是线速度非常慢的加工，负荷反而会增加。

等高线加工在程序编制时需要花费时间，在加工效率方面，还是往复式的扫描线加工方法好。

两者相比，刀具轨迹的生成的确需要时间。但是，对於刀具的负荷是一定的，对刀具寿命、加工面的粗糙等要好很多。

刀具寿命的缩短和对策
在使用球头立铣刀加工时，即使选择合适的线速度及切削深度进行加工，但还有很多因素导致刀具寿命下降。

切削开始时负荷增加
在Z轴方向刀具垂直下降，开始切削时，线速度慢的刀具中心首先开始接触工件，加工开始时，必然成为槽加工。槽加工时进给方向的右侧和左侧都有工件，成为一边是下降加工，一边是上升加工。特别是上升加工，刀具的寿命、加工面的光洁度都会下降。因此和通常的侧面加工相比，必须降低进给速度。

使用刀具像画螺旋线那样下降的螺旋加工接触工件的方法，虽然消除了线速度慢、刀具中心首先接触工件的问题，但不能说是最好的方法，也就是说，在螺旋终了後进入直线加工时，还是槽加工。在这里如果进给速度不下降，也是导致刀具寿命缩短的原因。

槽加工负荷大及加工面粗糙
在由内侧向外侧进行加工时（设置的加工），在螺旋终了後的(Z轴到达加工位置後)加工，必然变成糟加工。这时如果不降低进给速度，刀具的寿命会缩短。

角部负荷增加
从内侧向外侧加工时，锐角的角部加工较多。此时与侧面加工相比，每转切削体积会增加。为了使单位时间的切削体积一致，有必要在角部进行自动加速或减速。工件的硬度越高，在角部的加减速幅度应越大。

过长的刀具伸出量
刀具伸出的长度过长时，刚性会下降，刀具的寿命会缩短。当遇到高硬度材料或难切削材料时，这种现象会更加明显。
刀具

用立铣刀进行的铣削加工，也就是用复数的切削刃进行断序的切削，有的刃从非切削状态，随着主轴的旋转，接触到工件开始切削。工件的硬度越高，刀尖接触工件的瞬间冲击越大，刀尖损坏的可能性越高。为此使刀尖变厚，刀刃的切削面制成负面，减小槽部使刃的根部变粗，此种刀具称为高硬度用刀具。

不过，非高硬度用铣刀的刀具磨耗，对於在实际加工直径附近表现出的临界摩擦现象，高硬度用铣刀的磨耗，前端的中心部在实际加工直径的大小範围内显得很平，不能加工的时间大幅度缩短。所以，必须将此因素考虑在内。

综合来说，采用适当的线速度，减小切削深度，并用尽可能快的进给速度进行加工的基本原则不仅限於小直径刀具。

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