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2022年06月26日

提升大型工件的粗加工效率

提升大型工件的粗加工效率 2011年12月02日来源：随着加工技术从中型零件往大型零件稳步发展，在对轨道车辆车轮、风力发电机轮毂、机械和工程设备机架及其它超大型零件进行粗铣和粗车加工时，不再需要依靠“蛮力”。伊斯卡公司的大型高科技切削刀具不仅能将加工效率提高一倍甚至更高，还可以延长刀刃使用寿命，减小机器和底座上承受的切削力，降低切削功率。在对碳钢、合金钢、不锈钢、铸铁、铸钢进行加工时都能得到相同的效果。下列为借助伊斯卡革新技术提高生产效率的实例：一家德国发电设备生产商正采用方肩铣对GGG70球墨铸铁轮毂进行重型加工，每齿进给率为fz:0.35-0.42mm/min，刀片每刃可持续加工40分钟，每刃可以完成对几个零件的加工。工作台进给量Vf: 557-668mm/min，切削宽度ae: 0.7xD，切削深度为Ap: 11-15mm。切屑控制问题的解决，也是提高生产效率的另一个因素。有效排屑，既免除了重复切削，也延长了刀具寿命。以上性能共同有效提升此类加工至少 30%以上的生产效率。另外一家欧洲重型设备生产商在对大型不锈钢棒料进行方肩铣粗加工时也有同样受益。在切削参数为：每齿进给量 fz: 0.37mm，工作台进给Vf: 482mm/min，切削深度Ap: 9-11mm的前提下，后刀面磨损比以前大幅减少。即使加工效率提高，刀片每刃仍然持续加工将近一小时。从总体上提升此类加工生产效率至20%以上。强韧设计的卷屑槽保证在对长屑材料CrMnS13V进行加工时产生短小卷曲的碎屑。奥地利一家生产商对一个100吨级的GS60铸钢发电机架进行面铣粗加工，工作台进给Vf: 800mm/min，切削深度 Ap: 15mm，每齿进给量fz: 0.5mm。即便加工效率为同类加工标准的约2倍，切削刃的持续加工时间仍然达到25-40分钟，甚至可完成32m长度的切削任务。而以往，因为过度的后刀面磨损，需要在加工中途更换刀刃。同样的改进也发生在对大型工件进行粗车加工时。在对渗碳马氏体钢轨道车辆车轮表面进行粗加工时，每转进给量fn: 1.3mm/rev，切削深度Ap: 6mm，平均每刀刃可加工6个零件，大大超越以往。重型刀具新视界以上的成功，主要源自于伊斯卡在小型零件加工和小型刀具中久经考验的六大技术改进。伊斯卡已将它们进一步拓展至22mm规格的刀片。具体包括对以下技术的采纳：立装夹持、螺旋切削刃、SUMO TEC（束魔涂层技术）、大正前角、大进给几何结构以及强韧卷屑槽。这些技术改进共同实现在提高切削效率的同时减小切削力，延长刀片寿命并改善操作安全性。以下逐个分析介绍这六项技术改进：立装夹持：在伊斯卡 TANGMILL和HELITANG铣刀的应用中，刀片与节圆呈切向排列而非垂直于节圆呈放射状安装。这是刀具设计中的一大突破，带来诸多优点。其原理是令主切削力指向最厚实的刀片截面从而提高每刃承载能力，同时使得既定直径的刀具能安装更多刀片，从而降低每齿的切削力。另外，立装夹持可以使刀体更强固，这是因为刀座可以更浅，刀体支持部位金属材料余留更多。事实证明，立装夹持刀具即使在恶劣的加工条件下，在强力平面粗铣加工甚至适度的坡走铣加工中都表现良好。伊斯卡最新推出HELITANG465重载铣刀，专为大型零件强力粗铣加工而设计。立装夹持，22mm规格带四切削刃，65 o主偏角，适合对苛刻条件下重载加工焊接件、表面缺陷、去除氧化皮等。螺旋切削刃：如伊斯卡 HELITANG和HELITURN刀片系列，使切削更轻快，就像剪刀剪纸一样。切削刃本身不是直的，而是稍微呈螺旋状。从而不会突然吃刀太猛。这样可以降低切削力，保护刀具和机床减少受到铣削过程中固有的不连续性加工所引起的冲击负载。所有伊斯卡先进刀具都使用了SUMO TEC（束魔涂层技术）。微观上讲，跟未经处理的普通CVD或PVD涂层相比，该技术使刀片表面更平整光滑，并有效降低热应力和局部应力集中。减少切削热（切削热是加工刀片的主要不利因素），减小摩擦，降低刀片断裂的危险。一般而言，SUMO TEC涂层的刀片经实践验证确实可以将产能提高一倍，同时，与未经处理的刀片相比，寿命提高了40%。大正前角：使得切削过程更多体现以剪切力去除材料而不是利用刮削作用去除材料，可以大大降低切削力。一方面可以保护刀具和机床，同时减少去除特定体积金属所需的机床功率。工件和机床功率越大，该优点就越明显。大进给几何结构：大型刀片中的这项特点使切削过程“快进浅切”，这在以往十多年的小型零件加工中被证明是十分有效的。金属去除速度更快且切削负载更低。换句话说，在轻型机床上金属去除得更快。在大型零件加工时，这一方法也能降低去除单位材料的机床功率。大进给刀片与传统刀片的区别在于切削刃带大圆弧半径，主偏角小。保持小切深加工，此几何结构使得产生薄的切屑，从而在根本上形成刚性更佳，更稳定的切削系统。切削力以轴向切削力为主，径向切削力为辅，这样在相同的金属去除率的情况下，对主轴和机架的磨损及损坏更小。强韧卷屑槽：最根本的是因为在刀片的前刀面，紧临切削刃设计有深槽，保证即使在加工不锈钢和其他镍基合金等长屑材料时也能更可靠地实现对切屑的控制和排出。用于铸铁和铸钢等短屑材料加工的刀片，切屑控制特征略有不同，通过清除加工区域内的切屑，减少重复切削，避免对切削刃造成不必要的磨损。在大型工件加工中，可靠的断屑几何结构，可从根本上提升长时间无人操作时的安全性。大零件，高收益除提高产能外，这六种先进的刀具特性还给大型零件加工带来额外效益。一方面，小切深大进给对不对称笨重零件加工时产生的切削力低，对夹具产生的应力变形小，从而对夹具的操作简易性，高刚性要求降低。另一方面，可以实现对重型零件的更全面加工，避免此类不便于移动的零件搬移至别的机床进行下一步的加工。最后，切削刃寿命更长的特点可以缩短停机时间，减少接刀痕以及在切削过程中由于切削刃失效引起的“撞击”。最重要的是，可以帮助消除大型工件加工时的生产瓶颈，缩短交货期。事实证明，这在高速发展的风力发电行业中显得尤为重要，该行业需要大量大型零件。伊斯卡提供其他刀具生产商无可比拟的完整大型工件加工产品线。为保证您购买到伊斯卡公司最先进的大型、重型工件加工刀具，请确认刀具标签中有SUMO、TANG、HELI等字样，或者在规格中含“465”和“22”的字样。显然，这些先进的刀片跟目前大型工件加工中常用的普通ISO刀片看起来非常不同。这些刀片中没有直角、菱形或直边。一个刀片上可能设计有更多几何结构经过优化的切削刃。刀具和刀片更大，可以通过更少次数的走刀完成加工。不需为得到更多切削刃，将前角设置为零（且不会降低效率和增大切削力）。更不会因为缺少大型切削刀具而限制产量。