金屬加工中的振動(dòng)及噪音,一直都是讓制造商們頭疼的問(wèn)題。在加工中,應(yīng)遠(yuǎn)離導(dǎo)致加工表面質(zhì)量差,精度低,刀具壽命低,加速機(jī)床設(shè)備關(guān)鍵部件磨損的振動(dòng)。當(dāng)試圖降低這些負(fù)面影響時(shí),制造商不得不采取使用昂貴的防振刀柄裝置,減小切削參數(shù)這樣的措施,最終導(dǎo)致產(chǎn)品成本上升,生產(chǎn)率降低。
伊斯卡最新的HIGH QLINE(IQ)系列刀具,給出了令人感興趣的解決方案:一款非對(duì)稱的可轉(zhuǎn)位銑刀片。此刀片為金屬加工中的防振降噪開(kāi)啟了新機(jī)遇,以全新的視角設(shè)計(jì)出防振降噪銑刀片。
在金屬加工中,每種可能減振的方法都是提高加工性能的重要因素。通過(guò)調(diào)整各種工藝技術(shù)措施有助于達(dá)成此目標(biāo),如更改工件夾持方式,采用夾持剛性更高的夾具,采用具有減振性能的刀柄,等等。只要有過(guò)加工中產(chǎn)生振動(dòng)的經(jīng)驗(yàn),應(yīng)該能很快理解。在大多數(shù)情況下,操作者最直接的反應(yīng)是減小切削參數(shù),然而這樣操作會(huì)降低生產(chǎn)率。事實(shí)上,用戶對(duì)于刀具供應(yīng)商有著合理的要求,那就是在大多數(shù)加工應(yīng)用中確保穩(wěn)定的加工,生產(chǎn)率不會(huì)大幅下降。在銑削加工中,沖擊載荷及切屑厚度的周期性變化是既定的,為自激振動(dòng)。因此,銑削加工的防振是非常重要的。
盡管刀具制造商為此而探索合適的解決方案,但是可能的設(shè)計(jì)方案卻往往受到限制。目前,大多數(shù)刀具制造商仍然采用傳統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)理念,如提高銑削刀具自身的剛性及強(qiáng)度,或者使刀具的刃口切削更加輕快,減少切削抗力。當(dāng)然,這些方式有效地改善了銑削振動(dòng)的趨勢(shì)。然而,也有一些其他新穎的設(shè)計(jì)方式能夠起到降低切削振動(dòng)的效果。如不等齒距的設(shè)計(jì)(不等齒距角度)就給出了不錯(cuò)的結(jié)果。對(duì)于整體硬質(zhì)合金立銑刀而言,不等螺旋角顯著提高了其防振性;比如伊斯卡的防振降噪立銑刀(CHATTERFREE)系列。另外,帶分屑功能的切削刃在幫助降低振動(dòng)方面具有明確的優(yōu)勢(shì)及效力;比如伊斯卡的粗加工波形刃立銑刀(SOLIDSHRED)系列。此外,結(jié)合了上述防振設(shè)計(jì)元素的立銑刀加工表現(xiàn)更加出色;比如伊斯卡精加工波形刃立銑刀(FINISHRED)系列的ЕС-Н5М-CFR。
然而在將上述規(guī)則應(yīng)用于可轉(zhuǎn)位銑刀時(shí)總是會(huì)遭遇困境。制造出具有分屑功能的切削刃通向可預(yù)見(jiàn)的成功,正如大受歡迎的風(fēng)火輪銑刀(MILLSHRED)系列。但是,制造出帶有不同軸向正前角的可轉(zhuǎn)位銑刀卻受到各種設(shè)計(jì)因素的制約。不等軸向前角需改變刀片定位槽設(shè)計(jì)以改變刀片刃傾角,這顯然受到現(xiàn)實(shí)制約,因?yàn)檎_的設(shè)計(jì)需確保刀具有合適的后角。很顯然,這條路走不通,需另想辦法。
銑刀片HM90 ADCT 1505 ...-CF設(shè)計(jì)新穎,可夾持于HELI2000系列的標(biāo)準(zhǔn)銑刀體,轉(zhuǎn)換方法從根本上解決問(wèn)題。典型的平裝可轉(zhuǎn)位銑刀片基于其刀片中心線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱;一般而言,刀片中心線也是安裝沉孔中心線。而新刀片挑戰(zhàn)了此經(jīng)典結(jié)構(gòu)。銑刀片HM90 ADCT 1505 ...-CF帶有兩個(gè)螺旋切削刃,但切削刃與基準(zhǔn)面的刃傾角是不等的。因此,當(dāng)?shù)镀瑠A持于銑刀體,其切削刃可產(chǎn)生不同的刃傾角。由此可收獲類(lèi)似于帶不等螺旋角的整體硬質(zhì)合金立銑刀的減振效應(yīng),在銑削加工過(guò)程中有效減振。
值得注意的是,新款非對(duì)稱銑刀片適用于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)銑刀體。此特點(diǎn)確保在加工系統(tǒng)剛性不足時(shí)能大幅提高方肩銑刀的加工性能,如銑刀懸伸大,薄壁零件,工件夾持剛性不足時(shí),等等。結(jié)果是,刀片壽命提高15-20%;消耗機(jī)床功率降低10%,有的加工場(chǎng)合甚至更高。
對(duì)于伊斯卡而言,設(shè)計(jì)可轉(zhuǎn)位銑刀片的新方法是大有前景的。粉末冶金技術(shù)及壓制技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了更深遠(yuǎn)的改變,可使得刀片刀尖角高度不同,由此拓展出更改刃傾角的可能性。此外,前刀面毗鄰切削刃的部分具有不同的設(shè)計(jì),不同于常規(guī)前刀面設(shè)計(jì)。以上性能為制造防振的可轉(zhuǎn)位銑刀打下了良好的基礎(chǔ);特別適用于采用成組銑刀片的玉米銑刀。
新的解決方案通過(guò)更改刀片在定位槽中的安裝順序,開(kāi)啟了靈活應(yīng)用、自由選擇之門(mén):
● 相同刃傾角的銑刀,可以有兩種版本
● 相鄰排屑槽帶不等刃傾角銑刀片的銑刀
● 沿各排屑槽排布不等刃傾角的銑刀片
此外,更改前角還可配合帶分屑槽的銑刀片使用。
銑刀片HM90 ADCT 1505 ...-CF兩側(cè)后刀面帶有不同顏色標(biāo)識(shí),一側(cè)為金黃色,一側(cè)為黑色??雌饋?lái)不起眼的細(xì)節(jié)為識(shí)別切削刃的刃傾角帶來(lái)了極大的便利,使得以所希望的順序安裝刀片變得簡(jiǎn)單。
振動(dòng)與噪音的形成是復(fù)雜的。振動(dòng)受眾多因素影響,模擬振動(dòng)是困難的。在設(shè)計(jì)階段,虛擬仿真無(wú)法為設(shè)計(jì)出用途廣泛的防振可轉(zhuǎn)位銑刀提供幫助。因而,通過(guò)改變刀片夾持順序這樣簡(jiǎn)單的操作,進(jìn)而改變“刀具諧振頻率”能力,看起來(lái)很有前景。伊斯卡帶來(lái)的具有不同刃傾角的新型非對(duì)稱銑刀片,再一次驗(yàn)證了伊斯卡對(duì)持續(xù)研發(fā)的承諾。事實(shí)上,多年以來(lái),伊斯卡公司的座右銘正是:“創(chuàng)新永無(wú)止境!”■