高進(jìn)給刀盤的高效率模具加工

欄目：公司新聞發(fā)布時間：2021-09-04

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模具加工中，無法避免大懸長加工一些深腔

。使用外部風(fēng)冷，進(jìn)行切屑處理的加工機(jī)器仍然還有很多

，在風(fēng)冷困難的型腔加工中，切屑容易滯留型腔

，而滯留的切屑會擠傷刀具

，使刀具壽命、加工精度受影響惡化

。制造現(xiàn)場利用切削加工來提高生產(chǎn)效率

，就需要尋求穩(wěn)定的高效率加工

。在每個單位時間內(nèi)切屑排出量大的高進(jìn)給刀盤如需實現(xiàn)穩(wěn)定切削，刀片的耐崩刃性

、刀盤的剛性

，都是實現(xiàn)穩(wěn)定的大切屑排出性能的很重要的因素。

??開發(fā)理由

??在模具等的高效率粗加工中

，被廣泛使用的高進(jìn)給刀具有各種各樣的形狀

。作為正角型刀具，一般有2刃型

、3刃型及4刃型這3種

，這3種刀具各有優(yōu)缺點(diǎn)。2刃型刀片與刀體的緊固面積大

，刀片尺寸可以做到很小

，故多被利用在小直徑多刃型的結(jié)構(gòu)上

。如本公司的代表刀具QM快魔系列

，就被各用戶廣泛采用。

??3刃型比2刃型可多使用一個刃口

，更經(jīng)濟(jì)

，本公司的新干線SKS就是3刃型的代表。4刃型相比3刃型的刃口更多

、經(jīng)濟(jì)性更好

，同時主切削刃更長，比3刃型刀具可實現(xiàn)更大的切深量

，更進(jìn)一步提高加工效率

。另外，刀片小尺寸化的設(shè)計

，更節(jié)省了資源

、提高了經(jīng)濟(jì)性。

??但是

，普通的4刃型刀具也有不如2刃型

、3刃型的地方，由于內(nèi)刃沒有有效的直線切削刃

，在傾斜切入時相對比較吃力

。同時，如果切削刃增加修光的設(shè)計

，就難以保證外周后刀面形狀的完美

。并且，當(dāng)切深量大于相對應(yīng)的刀片尺寸大小時

，就意味著切削時需要更多的負(fù)載

，這有可能導(dǎo)致刀具突然發(fā)生崩刃

。本次開發(fā)的SKS-GⅡ型是一款既改善了上述缺點(diǎn)，又可實現(xiàn)高效率加工

、排屑性能穩(wěn)定的4刃型高進(jìn)給刀具

。

排屑性能的重要性

??高進(jìn)給刀具的加工中，需要生成大量的切屑

，并迅速排出

。這也致使型腔加工最容易出現(xiàn)生成的切屑堆積在型腔的底部，擠崩刀片的問題

。為了防止這種情況

，僅通過離心力將切屑排向外部是不夠的，更需要將切屑向上排出

。加大刀片的前角雖可增大推高切屑的力量

，但也會使刀具的刃口強(qiáng)度變差。高進(jìn)給刀具靈活運(yùn)用了切削時生成的切屑彈性變形的效果

，使切屑向上向外排出

。

??切削加工是切削對象物體的加工方法，產(chǎn)生的切屑在切削過程中經(jīng)受壓縮的彈性變形

。當(dāng)切屑離開工件時

，它通過彈簧回彈作用，在接受壓縮力的方向生成排屑的作用力

。由于壓縮力在垂直于切削刃的方向上起作用

，所以它在高進(jìn)給刀具中是向上傾斜的。然而

，利用回彈力有效排出切屑

，最重要的是生成的切屑需要保持合適的卷曲半徑。因此

，為了順暢地排出切屑

，需要穩(wěn)定地生成適當(dāng)卷曲形狀的切屑，即使是切深量

、進(jìn)給產(chǎn)生變化時

，切屑也不會受斷屑槽的影響改變切屑向上流動的方向。

??4刃型高進(jìn)給刀具和3刃型

、2刃型相比

，從主切削刃到斷屑槽底部的距離短，斷屑槽的設(shè)計也更為考究

。因此

，與切削刃形狀相匹配的柔緩的R圓弧刃形比直線刃形的壓縮作用力更強(qiáng)、更容易通過彈性變形順暢地排出切屑

。

圖2 模擬的切屑解析及實際加工（高速攝像）中的切屑排出性

??如圖2所示

，使用高速攝像頭拍攝SKS-GIIφ50的刀具在實際加工中切屑的排出狀態(tài)

。被加工材料是S50C，加工參數(shù)：Vc=150?m/min

、fz=1.5?mm/刃

、ap=1.5?mm、ae=35?mm

?div id="jfovm50" class="index-wrap">？煽闯銮行急淮罅康叵蛏吓懦觥Ｓ纱?div id="jfovm50" class="index-wrap">，就不會發(fā)生切屑大量堆積的問題

，同時在不影響刀具剛性的提前下對刀盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化。SKS-G II的刀片主切削刃采用的是R圓弧刃形

。R圓弧刃形與直線刃形相比

，切削殘余量更少。并且還有一個優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)切深量小時

，切削刃角也小

。另外，普通的R圓弧刃形比直線刃形的刀片與刀體緊固面面積小

，所以SKS-GII刀片采用的是帶有一定直線刃的復(fù)合型不完全R圓弧的刃形

。

??高進(jìn)給刀具即使是同樣的刃數(shù)，尺寸大的刀片的加工參數(shù)

、刀片剛性占更大的優(yōu)勢。但刀片尺寸過大時

，刀體的剛性會變低

。SKS-GII刀具充分合理化了直徑與刃數(shù)的比例，同時優(yōu)化斷屑槽形狀

，保證了刀體剛性的同時

，φ50刀具采用□10型、及□14型刀片

，實現(xiàn)5刃型

、4刃型的多刃型設(shè)計。并且

，根據(jù)充分的數(shù)據(jù)分析設(shè)定合適的刀片厚度

，提高刀具的耐崩刃性能。最大切深量可達(dá)1.5?mm及2.5?mm

。□10型刀片可實現(xiàn)更多刃的構(gòu)造

，可進(jìn)一步地提高進(jìn)給速度、增加切屑排出量

，實現(xiàn)高效率的加工

。而根據(jù)本公司的標(biāo)準(zhǔn)切削參數(shù)表的數(shù)值做的切屑排出量數(shù)據(jù)比較

，也表明其切屑排出量大于本公司其他高進(jìn)給刀具。

??4刃型的高進(jìn)給刀具在加工轉(zhuǎn)角部時

，比3刃型

、2刃型更容易發(fā)生振刀問題。這是因為當(dāng)越切越深時

，刀具外周的避空越小而導(dǎo)致的

。SKS-GII系列采用的是負(fù)角型徑向前角，保

??4刃型的高進(jìn)給刀具因為沒有有效直線內(nèi)刃

，與2刃和3刃型刀片相比

，在傾斜切入加工中略顯困難。4刃型的高進(jìn)給刀具在傾斜切入時

，刀片的R圓弧形狀部分成為內(nèi)刃

。加大R圓弧形狀可以進(jìn)行傾斜切入加工，但加大R圓弧形狀后

，更容易發(fā)生振動問題

。所以，最合適的R圓弧形狀的設(shè)計

，才可以實現(xiàn)穩(wěn)定的傾斜切入加工

。

??在開發(fā)時，經(jīng)全面的數(shù)據(jù)分析

，最優(yōu)化了刀片的尺寸大小

、厚度、切削刃形狀

、R圓弧形狀

、徑向前角角度等，研制出了可實現(xiàn)穩(wěn)定的高效率加工的粗加工刀具

。刀片材料有強(qiáng)耐磨性能優(yōu)良的JC8118及耐崩刃性能優(yōu)良的JC8050

。可靈活應(yīng)對從普通軟料到50HRC高硬度材料的粗加工

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