摘要：對銑削加工工藝的改進。

　　要實現經濟的金屬切除作業，必須全盤考慮整個加工過程。在許多情況下，與采用廉價刀具相比，采用高質量銑刀，可選用更高的進給量和切削速度，并可獲得更長的刀具壽命。由于加工時間減少，大大提高了生產率和成本效益。

　　我們可以采用多種不同的方法，來降低制造成本。由于直接減少刀具成本的方法，實施起來簡便而迅速，所以經常有人做這方面的嘗試。據專業刊物報導，刀具成本僅占總制造成本4%左右，這是眾所周知的事實。因此可以推斷，采用高質量刀具可節省更多的費用。因為高質量的刀具允許采用最大的進給量，從而可獲得最短的加工時間。實際上，降低成本要從金屬切除作業的整體來考慮。如果用戶希望經濟地使用現今的刀具，就必須研究某些要素。首先是約束參數和刀具使用條件，還包括加工材料。這對于刀具的選擇和切削參數的確定極為重要。可以看到，在濕切削、干切削和硬材料切削中，加工可靠性是一個重要的因素。具有異常鋒利刀刃和合適幾何形狀的刀具，可減小切削力和摩擦生熱。

　　濕切削在冷卻潤滑液條件下用端銑刀進行銑拐角

　　切削和約束參數對不同涂層高速鋼刀具的耐用度有重大影響，見右1.4301)時，無涂層和TiN、TiCN、TiAlCN、TiAlN涂層端銑刀的耐用度。刀齒進給量fz是變量。隨著進給量的增大，涂層刀具的耐用度明顯變大。這是由于不銹鋼切削時的加工硬化所致。在刀齒進給量小時，切屑在上次切削的加工硬化區內形成，使應力作用在刀具及其涂層上。這說明TiCN、TiAlN和TiAlCN涂層具有有利的性能。隨著進給量的增大，相對于金屬去除率的比切削力減小。在較低的應力載荷下，TiN、TiCN、TiAlCN和TiAlN涂層不再顯示任何不同(表1，A)。從這些關系所表露的事實，可通過減少涂層的重復性而節省刀具費用。為此，瑞士Alesa公司將標準刀具的涂層限定在TiN、TiAlN和TiAlN-X幾種。其他涂層刀具也可按要求供應。

　　表1　濕切削的切削用量 　 刀具 切削用量 材料 工序 銑刀類型 刀直徑

　　mm 齒數 刀片 刀片材料 每齒進

　　給量fz

　　mm/Z 切削速度

　　Vc

　　m/min 切深

　　aP

　　mm 切寬

　　aB

　　mm A DIN 1.4301

　　(X5GrNi1810) 銑角 端銑刀 10 4 　 　 　 60 13 2 B DIN 1.4301

　　(X5GrNi1810) 銑槽 Alesa螺旋式90°

　　AO 20R 63 5 　 　 0.12 19.8 16 63 C GGV-40 粗銑 面銑刀

　　90°SD

　　12R 160 10 SDFT

　　1204-

　　AEFN 硬質合金

　　MG-20

　　TiAIN

　　(單層) 0.15 130 2.0 130 D GGV-40 精銑 面銑刀

　　45°SD

　　12Rtd width=54>160 10 SDFT

　　1204-

　　AEFN 硬質合金

　　MG-20

　　TiAIN

　　(單層) 0.05 130 1.0 130

　　在奧氏體不銹鋼上銑槽

　　機床之外，實踐中某些參數已基本上不必再選。在第一個例子中，這些與切削寬度ae、深度ap和材料有關。盡管如此，該例還是說明了依據使用高速鋼刀頭的切削規范，可實現的切削性能。附加的措施確保了可靠的加工。該例還表明，涂層是非常合適的。為獲得最佳結果，奧氏體不銹鋼(材料牌號為1.4301)是在一臺穩固的立式銑床上進行切削的。該銑床主軸驅動電機功率為22kW，銑削時以較小壓力從外部供給冷卻潤滑液。

　　首先，必須保證可靠排屑。排屑是借助一套壓縮空氣噴射裝置直接完成的。允許的最大切削速度Vc和刀具進給量，受限于由機床、工件、工件夾緊機構和刀具組成的系統的剛度。甚至，稍稍增大切削速度就會觸發顯著的振動。結果，使刀刃在瞬間遭到破裂。采用槽銑刀時(左其一，它在刀具與工件之間起一個熱壁壘的作用，從而減小作用于刀具基體上的熱應力;同時，它起一種固體潤滑劑的作用，以減小摩擦和切屑的附著。理想的涂層應能阻礙這類磨損，不致損壞刀具，且延續的時間要盡可能地長。目前，TiAlN涂層便是其中一種能滿足這些要求的高性能涂層。

　　銑削導柱

　　由于所需切削力和發熱量有限，采用干切削加工導柱并不困難。不管長度如何，被加工工件都會產生少量變形。但由于所用的切削力異常地小，所造成的變形也很小。結果，加工時間明顯縮短。干切削時，必須切記，不管采用何種刀具涂層，加工過程中產生的熱量，總有一部分會傳到刀具上，并再經刀具傳到刀具主軸，尤其是在工件特別長或延長加工時間的情況下。

　　導柱(用St52-3制成)上的槽，是采用45°SD12R面銑刀銑削的。銑刀上裝有SDFT 1204 AEFN機夾刀片(參見表2，A)。鑒于這些刀片刀刃的耐用度超過40min，因而，不用換刀，便可加工10個以上的工件。在此情況下，最大金屬切除率達到315cm3/min。平面銑削是使用90°AP 16R面銑刀進行的，銑刀上裝有APFT 1604PDR刀片(參見表2，B)。

　　銑削多位夾具

　　該工件由工具鋼(材料牌號：1.2312)制成，平面加工由銑削完成，槽部挖空且將角銑至90°。基于這些情況，考慮采用干切削。這不僅可保證順利地排屑，而且能不太困難地實現穩定可靠的加工。壓縮空氣用于輔助排屑，尤其是在銑削槽部和角部時。采用這種方法可防止切屑回落到切削區。每個刀刃的耐用度為45～60min(參見表2，C～E)。 表2　干切削的切削用量 　 刀具 切削用量 　 材料 工序 面銑刀 刀具

　　直徑

　　mm 齒數 刀片 刀片材料 每齒進

　　給fz 切削速度

　　Vc

　　m/min 進給量

　　Vf

　　mm/min 切深

　　aP

　　mm 切寬

　　aB

　　mm A St52-3 槽銑 Alesa

　　45°SD

　　12R 50 4 SDFT

　　1204

　　AEFN 硬合金

　　MG-20

　　TiAIN(單層) 0.25 260 1400 2.0 50 B St52-3 平面銑 Alesa

　　90°SD

　　16R 50 4 APFT

　　1604

　　PDR 硬合金

　　MG-20

　　TiAIN(單層) 0.1 260 640 3.5 17 C 工具鋼

　　1.2312 平面銑 Alesa

　　45°SD

　　12R 100 7 SDFT

　　1204

　　AEFN 硬合金

　　MG-20

　　TiAIN(單層) 0.084 150 280 5 75 D 工具鋼

　　1.2312 擴孔 Alesa

　　45°SD

　　12R 50 4 SDFT

　　1204

　　AEFN 硬合金

　　MG-20

　　TiAIN(單層) 0.084 150 320 5×3 50 E 工具鋼1.2312 開槽銑 Alesa

　　90°AP

　　16R 50 4 SDFT

　　1604

　　PDR 硬合金

　　MG-20

　　TiAIN(單層) 0.06 140 214 15 1

　　銑削淬硬金屬

　　與干切削一樣，使用幾何形狀確定的刀具加工淬硬零件，在金屬去除加工領域是一種突破性的工藝技術。它特別適用于大量生產。目前，硬化零件的加工程序通常的安排是，加工成形后便進行熱處理，以磨削作為最后工序。淬硬金屬切削的優點在于，淘汰了金屬工件在未淬硬狀態下的成形加工。這是由“接近純粹形狀”技術支持的。淬硬零件的最后成形，是用一種專用刀具直接完成的。因此，可明顯地縮短工件的傳送和切削時間。另一個優點是可加工出具有很高表面質量的工件。

　　這種技術的出現是基于：新的制造概念和機床設計;高溫硬質切削材料的出現和涂層技術的發展，另外還包括低導熱性和高耐熱、耐化學性技術的發展。

　　只有在能量轉換點產生的高溫，使材料軟化，硬金屬的加工才是可行的。適用作切削材料的有CBN(立方氮化硼)、陶瓷和超細晶粒硬質合金。成功地進行加工的先決條件，是正確地選擇切削速度、進給量和切削深度等加工參數。由于作用于刀具上的應力載荷相當高，因而這些參數要小于切削未淬硬金屬的參數，特別是切削深度。這樣能達到的金屬去除率也相對較低。確保淬硬工件邊緣的金屬組織不會在切削過程中遭到破壞也是很重要的。這在刀具鋒利時進行切削加工是能實現的，但隨著刀刃的磨損，邊緣區域可能會受影響。

　　銑削導軌

　　銑削導軌時，工件(參見左圖)局部表面淬硬至60～62HRC。對于曲面以及從淬硬材料與未淬硬材料的過渡區，采用間斷加工法。加工該工件型面的外輪廓相當困難。加工是在驅動電機額定功率為10kW的加工中心上進行的。

　　銑削時所用銑刀為90°AP16R面銑刀，其直徑為80mm，6齒，用裝有帶TiAlN涂層的硬質合金APFT 1604 PDR刀片，刀片前角為18°。所用切削速度200m/min，進給量100mm/min，切削寬度48mm，分三個工步，每工步切深2.5mm，每齒進給量為0.02mm。刀具可穩定地加工50多個工件。具有標準幾何形狀的刀具不能加工淬硬金屬。

　　充分合作

　　將來，為能經濟地完成金屬去除工作，需要用戶與刀具、機床及涂層制造廠商密切合作。在制造環境方面，刀具制造廠商的作用將從單獨供貨商變為在很大程度上共擔生產責任的協作者。他將不僅管理刀具后勤和與生產過程有關的服務，而且需要提供優化加工參數的技術支持。用戶期待著新的技術，以保證其產品的質量符合要求并能確保加工的可靠性。當然，在每個決策階段，成本效益仍起著決定性的作用。