常见的模具切削加工27个问题（下）

16. 在常规和高速切削应用中，为了得到尽可能好的效果，应使用何种刀柄？
高速加工时，离心力非常大，会导致主轴孔慢慢变大。这对一些V形法兰的刀柄会产生负面影响，因为V形法兰的刀柄仅在径向面上与主轴孔接触。主轴孔变大会使刀具在拉杆恒定的拉力作用下被拉入主轴。这甚至会引起刀具粘住或Z轴方向的尺寸精度降低。
与主轴孔和端面同时接触的刀具，即径向和轴向同时配合的刀具更适用于高速下的切削。当主轴孔扩大时，端面接触可避免刀具在主轴孔内向上的移动。使用空心刀柄的刀具也容易受离心力的影响，但它们已设计成在高速下随主轴孔的增大而增大。刀具和主轴在径向和轴向都接触提供了良好的夹紧刚性，使刀具可以进行高速切削。
当安排高速切削时，应尽量使用由对称的刀具和刀柄组合而成的刀具系统。有几种可用的不同刀具系统。先将刀柄加热使孔扩张，待它们冷却后刀具就被夹紧了，这就是过盈配合系统。对于高速切削来说，这是最好和最可靠的固定刀具方法。这首先是因为它的跳动量非常小；第二，这种连接能传递大扭矩；第三，它很容易构建定制刀具和刀具组件；最后，用这种方法组成的刀具组件有极高的总体刚性。
另一种出众并非常通用的刀具夹紧装置是高精度强力夹头，这种刀柄系统覆盖了从粗加工到超精加工的所有应用。一个夹头可夹紧使用直柄、惠氏刻槽或侧压式刀柄的面铣刀到钻头的所有类型的刀具。标准弹簧夹套，如可用液压（HydroGrip）、BIG、Nikken、NT的弹簧夹套，均可用于CoroGrip夹头。在4XD处的跳动量仅为0.002– 0.006 mm。夹紧力和扭矩传递特别高，其平衡设计使它用于高速切削（<40 000转/分）时有非常完美的性能。

17. 应怎样切削转角才能没有振动的危险？
传统的切削转角的方法是使用线性切削（G1）,在转角的过渡不连续。这就是说，当刀具到达角落时，由于线性轴的动力特性限制，刀具必须减速。在电机改变进给方向前，有一短暂的停顿，这会产生大量的热量和摩擦。很长的接触长度会导致切削力的不稳定，并常常使角落切削不足。典型的结果是振动——刀具越大和越长，或刀具总悬伸越大，振动越强。
此问题的最佳解决方案：
• 使用圆角半径比转角半径小的刀具。使用圆弧插补生成角落。这种加工方法在块的边界处不会产生停顿，这就是说，刀具的运动提供了光滑和连续的过渡，产生振动的可能性大大地降低了。
•另一种解决方案是通过圆弧插补产生比图纸上的规定稍大些的圆角半径。这是很有利的，这样，有时就可在粗加工中使用较大的刀具，以保持高生产率。
• 在角落处余下的加工余量可以采用较小的刀具进行固定铣削或圆弧插补切削。

18. 什么是开始切削型腔的最佳方法？
共有4种主要方法：
•起始孔的预钻削，角落也可预钻削。不推荐这种方法：这需要增加一种刀具，同时此刀具也要占据刀具室内空间。单从切削的观点看，刀具通过预钻削孔时因切削力而产生不利的振动。当使用预钻削孔时，常常会导致刀具损坏。使用预钻削孔，也会增加切屑的再切削。

• 如果使用球头立铣刀或圆刀片刀具，通常采用啄铣，以保证全部轴向深度都能得以切削。使用这种方法的缺点是排屑问题和使用圆刀片会产生非常长的切屑。

•最佳的方法之一是使用X/Y和Z方向的线性坡走切削，以达到全部轴向深度的切削。
最后，可以以螺旋形式进行圆插补铣。这是一种非常好的方法，因为它可产生光滑的切削作用，而只要求很小的开始空间。

19. 高速切削的定义是什么？

我们对高速切削的定义描述如下：
• HSM不是简单意义上的高切削速度。它应当被认为是用特定方法和生产设备进行加工的工艺。
• 高速切削无需高转速主轴切削。许多高速切削应用是以中等转速主轴并采用大尺寸刀具进行的。
• 如果在高切削速度和高进给条件下对淬硬钢进行精加工，切削参数可为常规的4到6倍。
• 在小尺寸零件的粗加工到半精加工、精加工及任何尺寸零件的超精加工中，HSM意味着高生产率切削。
•零件形状变得越来越复杂，高速切削也就显得越来越重要。
•现在，高速切削主要应用于锥度40的机床上。

20. 高速切削的目标是什么？

高速切削的主要目标之一是通过高生产率来降低生产成本。它主要应用于精加工工序，常常是用于加工淬硬模具钢。另一个目标是通过缩短生产时间和交货时间提高整体竞争力。
达到这些目标的主要因素为：
•一次（更少此数）装夹的模具加工。
•通过切削改善模具的几何精度，同时可减少手工劳动和缩短试模时间。
•使用CAM系统和面向车间的编程来帮助制定工艺计划，通过工艺计划提高机床和车间的利用率。

21. 高速切削的实际优点是什么？
刀具和工件可保持低温度，这在许多情况下延长了刀具的寿命。另一方面，在高速切削应用中，切削量是浅的，切削刃的吃刀时间特别短。这就是说，进给比热传播的时间快。
低切削力得到小而一致的刀具弯曲。这与每种刀具和工序所需的恒定的加工余量相结合，是高效和安全加工的先决条件之一。
由于高速切削中典型的切削深度是浅的，刀具和主轴上的径向力低。这减少了主轴轴承、导轨和滚珠丝杠的磨损。高速切削和轴向铣削也是良好的组合，它对主轴轴承的冲击小，使用这种方法可以使用悬伸较长的刀具而振动的风险不大。
小尺寸零件的高生产率切削，如粗加工、半精加工和精加工，在总的材料去除率相对低时有很好的经济性。

高速切削可在一般精加工中获得高生产率，可获得杰出的表面质量。表面质量常低于Ra0.2 um。
采用高速切削，使对薄壁零件的切削成为可能。使用高速切削，吃刀时间短，冲击和弯曲减小了。
模具的几何精度提高了，组装就容易和更快了。无论是什么人，技能如何，都能获得CAM/CNC生产的表面纹理和几何精度。如果花在切削上的时间稍多一些，费时的人工抛光工作可显著减少。常常可减少达60-100%
一些加工，如淬火、电解加工和电火花加工（EDM），可以大大减少。这就可降低投资成本和简化后勤供应。用切削代替电火花加工（EDM），模具使用寿命和质量也得到提高。
采用高速切削，可通过CAD/CAM很快改变设计，特别是在不需要生产新电极的情况下。

22. 高速切削有风险或缺点吗？
• 由于起始过程有高的加速度和减速度以及停止，导轨、滚珠丝杠和主轴轴承产生相对快的磨损。这常常导致较高的维护成本。
• 需要专门的工艺知识、编程设备和快速传送数据的接口。
•可能很难找到和挑选高级技术员工。
•常有相当长的调试和出故障时间。
• 加工中无需紧急停止，导致人为错误和软件或硬件故障会产生许多严重后果。
•必须有良好的加工计划——“向饥饿的机床提供食物”。
• 必须有安全保护措施：使用带安全外罩及防碎片盖的机床。避免刀具的大悬伸。不要使用“重”刀具和接杆。定期检查刀具、接杆和螺栓是否有疲劳裂纹。仅使用注明最高主轴速度的刀具。不要使用整体高速钢（HSS）刀具！

23. 高速切削对切削刀具的典型特性或要求有哪些？
整体硬质合金：
•高精度磨削，径向跳动低于3微米。
•尽可能小的凸出和悬伸，最大的刚性，尽可能小的刀具弯曲变形和大的芯核直径。
•为了使振动的风险、切削力和弯曲尽可能小，切削刃和接触长度应尽可能短。
•超尺寸、锥度刀柄，这在小直径时特别重要。
• 细晶粒基体和为了得到高耐磨性的TiAlN涂层。
•用于风冷或冷却液的内冷却孔。
•适合淬硬钢高速切削要求的坚固微槽形。
• 对称刀具，最好是设计保证平衡。
使用可转位刀片的刀具：
•设计保证的平衡。
• 在刀片座和刀片上的保证跳动量小的高精度，主刀片的最大径向跳动为10微米。
•适合淬硬钢高速切削要求的牌号和槽形。
• 刀具体上有适当的间隙，以避免刀具弯曲（切削力）消失时产生摩擦。
•送风或冷却液的冷却孔（立铣刀）。
• 刀具体上标明允许的最大转速。