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你试过摆线铣削吗?

   2022-05-06 海德汉应用工程师 Joe Pizzoferrato30
核心提示:作者:海德汉应用工程师 Joe Pizzoferrato摆线铣削已经存在了很长一段时间。许多业内人士已经看到利用其基本原理对刀具寿命和更

作者:海德汉应用工程师 Joe Pizzoferrato

Trochoidal milling

摆线铣削已经存在了很长一段时间。许多业内人士已经看到利用其基本原理对刀具寿命和更高的去除率 (MRR) 产生直接的积极影响。在许多情况下,传统的加工方法已经过时。


由于机器运动控制、CAM 系统的不断改进,以及可用于许多控制的简单、易于使用的摆线循环的设计,因此值得研究其在长时间粗加工或艰难、难以加工的实践中的应用。 -机器材料。


摆线铣削已成为一种流行的技术,可用于开槽、开槽、粗加工和加工航空部件(如钛和铬镍铁合金)中的硬质材料,其中切屑通常难以断裂。


它是如何工作的?

VHM end mill

VHM 立铣刀


想象一颗以恒定高度绕地球运行的卫星。如果要在垂直于其轨道路径的方向上施加足够大的力以迫使其返回地球,它将呈现出一种圆形路径。每转一圈,它在这条轨道上的行进率或俯仰率就是它的摆线运动。具有低径向啮合和恒定步距(每齿进给)的圆周运动是描述摆线运动的最佳方式。


另一种类似类型的刀具路径运动也可以获得我们将讨论的许多好处,即剥离型刀具路径。这些刀具路径通常具有路径中的圆弧,后跟直线或遵循轮廓形状的线,后跟圆弧路径。有一些特定参数通常描述剥离型刀具路径。通常,在过渡移动之间具有最大 Z 深度和更高进给率的情况下,最大刀具啮合度约为 10%。进入时也有降低的进给率,以在啮合时保持刀具中心和外切削刃之间的每齿进给量的适当关系。


这些策略的能力和好处?


摆线铣削中低径向啮合的优势可减少切屑厚度,从而减少刀具负载,这是该策略的积极副产品。减少的挠度在轮廓的所有区域提供更接近名义库存余量。这有助于确保工具在精加工表面时去除相同数量的毛坯,这将确保均匀的表面光洁度质量或完整性。低径向啮合的一大优势是降低了切削区域的温度,从而减少了刀具的热负荷。这在过程中创造了更好的可预测性,同时提供了更好的工具寿命。


摆线铣削技术可产生出色的排屑效果,尤其是在 M8 或空气喷射伴随时。因此,减少了必须重新切屑的可能性。径向和轴向均匀的刀具啮合也是使用这些策略的一个好处。这转化为沿切削刃的均匀磨损,并且由于控制或 CAM 系统创建的小径向啮合策略,也使刀具更锋利的时间更长。更高的切削参数也是可能的。这是因为芯片厚度原理。


切屑厚度原则取决于所使用的刀具类型,例如 90 度、45 度或 10 度切削角,以及用户是外围铣还是面铣。如果使用标准平立铣刀(90 度刃口)对剥离式操作执行外圆铣削或侧铣,则可以应用一个因素或系数,该系数或系数会影响和增加每齿进给量,从而保持与铣削中相同的切屑厚度常规加工工艺。


这个因素取决于 ae(工作啮合)和(刀具直径)D 之间的关系或比率。与传统方法相比,该特定操作的 MRR(金属去除率)可能增加 10-15% .


较低的切削力


通过低径向啮合和尽可能多地利用刃长,机加工操作也将产生较低的切削力。反过来,这有助于加工过程,减少主轴轴承上的振动和负载并稳定运行。切割特殊难切割材料时,热量和振动是两个最大的问题。


通过剥离或摆线式操作,机器操作员可以切割更具挑战性的材料,例如航空部件和铸件中常见的钛和铬镍铁合金。在切割高强度航空合金时尽可能使用这些类型的方法是非常有利的,因为这些合金的典型加工通常很难断屑。


其他一些可以从摆线式加工操作中受益的材料包括硬化工具钢和任何经过加工或表面硬化或研磨的材料,因为这些类型的材料通常会沿着凹槽出现碎屑。

因此,在执行带有浅步距的大切削深度时,使用摆线铣削的操作员可以在其大部分寿命中使用整个刀具。这反过来又通过切屑变薄原理产生较低的切削力,从而通过提高生产率和刀具寿命来创造更好的结果。


将 HSM 工具添加到产品组合中


在接下来的几年里,更多的刀具公司将扩大他们的产品线,包括在摆线铣削操作中特别有用的 HSM 或高速加工刀具。


想到的一家切削工具制造商是明尼苏达州的 FRAISA。凭借其 HX-RNVS 和 XSpeed-H 高速工具,它们可以适应从模具钢到高硬化钢的广泛应用。其中一些刀具包含更多切削刃(Z6 和 Z8)和高达 5XD 的切削深度(例如,10mm 直径。50mm 切削深度)。这是由于产生的切屑尺寸小,因此这些类型的工具可以通过增加齿数来推动更高的进给率。


许多 CAM 公司多年来一直在采用摆线式粗加工技术,而且这种情况肯定会在较小的 CAM 包中继续存在。预计更多的控制公司将扩大他们的周期以包括摆线式刀具路径,因此对于简单的零件或简单的工作,如果 3D 模型或 CAM 包不可用,可以在很短的时间内在控制上创建程序。


海德汉数控软件


借助 Heidenhain 最新一代的 NC 软件,该公司现在能够使用其最新的 OCM(优化轮廓粗加工)循环对摆线运动的零件进行粗加工。这是 TNC 控件的一个选项。通过这些循环,用户可以粗略绘制 2D 轮廓,并在需要时完成墙壁和地板。


也不要低估良好的运动控制系统或高速模式在您的机床中的重要性。为了使摆线铣削有效,所使用的机器必须能够加速、快速且相当准确,以在轮廓路径上保持适当的公差。


如果机器无法保持公差,那么用户可能会发现摆线铣削技术会在零件拐角处造成过切,在这些拐角处,刀具以高速切削材料并且加速/减速最大。


为了通过摆线铣削技术进一步提高生产率,用户可以通过监控进给率来调整主轴负载。为了监控这一点,海德汉提供了一个控制选项 AFC(自适应进给控制)。这可以监控主轴负载并允许用户使用输入参数控制进给率。用户还可以调整此进给速度的灵敏度。


因此,对于较小的工具,AFC 可以帮助防止外来金属碎裂。这些调整可以帮助防止牙齿上的负载,即使是几秒钟,也可以防止刀具寿命的缩短。


概括


最后,摆线/剥皮式铣刀式技术已被充分证明可以在加工操作中节省时间和刀具寿命。如果您还没有使用它们,我鼓励您在现有设备上调查这种可能性,如果它可以处理快速和准确的要求,或者在您下次购买时。


如果您有一台较新的机器,请找到您可以尝试这些技术的操作,然后找到合适的工具,最好将其固定在液压或热缩配合支架中,并在您的控件或 CAM 中试验可用的摆线技术系统。


有关摆线铣削和 Heidenhain TNC 控制的其他功能的更多信息,或注册在线或面对面课程,请单击此处。


 
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