选择硬质合金或可转位刀具的决策驱动因素

大多数数控铣床操作员将严格根据过去的经验，就特定应用的首选刀具类型提供各种意见，因为依赖于已经取得成功的策略是很自然的。然而，一个更好的决定可以带来更好的结果。

例如，在以前使用可转位刀具的铣削作业中，整体硬质合金立铣刀的粗加工应用是整个车间面临的一个共同挑战。在螺母外壳中，固体碳化物被用于高速粗加工(高切削深度和轻切削宽度)。

本文主要讨论驱动机械师选择固体硬质合金或可转位刀具的因素。这就需要了解驱动切削刀具选择过程的标准。这些因素的例子包括机床的主轴功率和速度能力、工件几何形状和材料、用于CNC编程和夹具的CAD/CAM。

机床

今天在美国购买的大多数铣床机床都是使用CAT40或HSK 63主轴的轻型机床，当它们以较慢的主轴速度运行时，产生低马力和扭矩。价格是购买这些轻型主轴的机器的主要购买标准之一。然而，在模具制造中，倾向bet188娱乐城于在硬化状态下加工芯腔，而不是生产电极并使用电火花加工来完成工件，这促使模具车间投资于具有高速主轴的轻型加工中心。

更高的主轴转速是硬铣削过程有效的必要条件。今天，能够在每分钟20-30K转(RPM)之间运行的主轴并不少见。虽然许多这些主轴有相当大的功率(20-30马力)，但在较慢的主轴速度下，许多主轴缺乏马力和扭矩，更适合在较高(或最大)RPM的高速方法。

虽然不可能总是这样做，但最好的情况是选择刀具直径，在给定的表面速度参数(SFM)内为特定材料工作时，使机床主轴功率达到峰值。这导致使用固体硬质合金立铣刀在更小的直径(3 / 4英寸和更小)。基于在更高转速下实现峰值性能的轻负荷机床的趋势，许多以前使用可转位铣刀进行的粗加工现在都使用固体硬质合金立铣刀进行。

先进的刀具路径有利于可转位刀具和固体硬质合金刀具，但固体硬质合金立铣刀在高速方法中的应用从这些刀具路径的进步中受益最大。

编程

CAM系统的进步也推动了固体硬质合金刀具优于可转位刀具的选择。有效保持刀具啮合(或切割宽度)控制的能力为优化和最大化粗加工应用提供了机会，特别是那些涉及轻型高速铣床的应用。这些新算法可以在整个操作过程中控制刀具的啮合，无论工件几何形状多么复杂。

如果没有这些算法，灾难性的刀具故障可能会导致零件或机器主轴随着时间的推移而损坏。在高速铣床上尤其如此，因为高速主轴设计不能很好地抵抗过度滥用。

在使用这些刀具路径之前，作业人员通常会根据最坏的情况来设定整个作业的速度和进给量，在最坏的情况下，切削刀具的啮合在程序的某个时刻发生了巨大的变化。这是因为刀具路径算法无法根据零件几何形状的一些变化来控制刀具，而算法无法有效地处理这些变化。为了消除刀具故障，这种最坏情况编程牺牲了生产率。

先进的刀具路径有利于可转位刀具和固体硬质合金刀具，但固体硬质合金立铣刀在高速方法中的应用从这些刀具路径的进步中受益最大。如果没有它们，在使用高速方法时几乎不可能编写大量的代码，而且现在很常见的是固体硬质合金刀具在一次轴向加工(最高可达6xD切割槽长度)而不是使用具有多个轴向加工的可转位刀具。

工件几何与材料

不言而喻，工件几何形状在决定刀具类型和尺寸方面起着重要作用。然而，工件几何形状本身不应是选择刀具直径的决定因素。例如，给定的工件几何形状可以为2.00英寸直径或更大的刀具提供入口。但是，重量更轻的主轴能有效地运行这种刀具吗?也许不是。

铣削中一个非常常见的错误是选择的刀具太大，对于给定的机器来说无法有效操作。机械师被迫牺牲有效和高效的使用碳化物，限制切割深度或宽度时，选择刀具直径过大。关键是要使刀具直径与机床能力相匹配，同时保持在刀具在给定材料中的速度方面可以处理的限制范围内。在高速方法中使用固体硬质合金立铣刀，在将刀具与机器和材料匹配时提供了更大的自由度，特别是在轻型机器上。

另一个重要的特性是粗加工时施加在材料上的应力或应变。在这里，机械师正在重新考虑采用可转位刀具的传统粗加工技术，因为使用固体硬质合金刀具的高速方法已被证明对工件的应力/翘曲更小。

使用固体硬质合金立铣刀在高速方法提供了更多的自由时，匹配刀具的机器和材料，特别是在轻型机器。

夹具和零件夹紧

刚性是机械加工中最重要的变量。当刚性不足时，降低力的高速方法可能是生产铣削的唯一选择。例如，当工件的几何形状使其难以夹紧零件时，当用虎钳夹住一块薄材料时，或者当铣削操作使具有薄壁或薄肋的工件变形时，刚性就会缺乏。

当然，当面对这些情况时，减小刀具直径是一个不错的选择，这导致使用固体硬质合金而不是可转位刀具。在设计上，整体硬质合金刀具(在变螺距或螺旋或刃口锐度方面)几乎总是比可转位刀具在相同切削时施加更小的力或应力。同样，当面对较少的刚性时，使用固体碳化物是一个更好的策略。

刀进步

您还在使用二槽、三槽和四槽可转位或整体硬质合金铣刀吗?大多数硬质合金和可转位刀具(直径不超过1英寸)的凹槽不超过4个。可转位工具由于其设计限制了添加更多的凹槽，因为需要更多的空间来创建插入口袋和芯片食道。而且，由于其通用性，双、三、四槽硬质合金工具仍然是最常见的。

然而，整体硬质合金立铣刀的设计正在通过增加更多的凹槽来优化高速铣削策略。由于在高速方法中使用的切割宽度小或轻，立铣刀的切屑食道可以更小，这提供了更多的空间来添加额外的立铣刀凹槽。

它并不罕见地看到固体硬质合金端铣刀与七和九长笛设计，或一个长笛为每0.040英寸(或1毫米)的直径。例如，1 / 2英寸直径有12个凹槽的立铣刀或1.0英寸直径有25个凹槽的立铣刀正变得越来越普遍。这些立铣刀的设计在更高的进给速率方面采取了新的高速方法，这给了车间一个生产的理由，用固体硬质合金立铣刀取代可转位工具。

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考虑到机器、材料和编程，高速使用固体硬质合金刀具可以提供更大的自由度来适应常见的加工变量，并达到或超过以前使用可转位刀具所做的工作。这是特别适用于轻负荷环境，工作在较低的速度限制主轴功率。