小型铣削刀具

如何在用微型端铣刀加工时优化结果

机械加工行业一般认为微加工和微型立铣刀是任意的直径在1/8英寸以下的立铣刀.这通常也是公差必须保持在更紧密的窗口的程度。因为工具的直径与工具的强度直接相关,所以微型铣刀比其较大的对应物相当弱,因此,必须考虑微机器时缺乏强度。如果您在重复应用程序中使用这些工具,则优化此过程是键。

传统立铣刀与小型立铣刀的主要切削差异

跳动

在操作期间的跳动对微型工具产生了更大的影响,甚至甚至一个非常少量的量可以对工具接合和切割力产生很大的影响。由于长笛的不均匀啮合,跳动导致切割力增加,提示一些长笛比传统工具中的其他长笛更快地穿,以及微型工具中的破损。工具振动也会影响刀具寿命,因为间歇性的影响可能导致工具芯片或在微型工具的情况下,断裂。在开始操作之前检查设置的跳动是非常重要的。下面的示例演示了跳动量的差异有多少.0000“直径工具和0.031”直径工具。

微加工中跳动的刀具直径比较图
一次作业的跳动不应超过工具直径的2%。过量的跳动会导致表面光洁度差。

晶片厚度

对于微型工具,切屑厚度和边缘半径(边缘准备)之间的比率要小得多。这种现象有时被称为“尺寸效应”,经常导致切削力预测的误差。当切屑厚度与边缘半径比较小时,刀具会或多或少地对材料进行犁削而不是剪切。这种犁耕效应本质上是由于当切割小厚度的切屑时,边缘半径产生的负前角。

如果该厚度小于特定值(该值取决于使用的工具),则材料将挤压在工具下方。一旦工具通过并且没有芯片形成,部分犁过的材料就会弹性地恢复。由于工具和工件之间的接触面积增加,这种弹性回收导致具有更高的切割力和摩擦。这两个因素最终导致更大的刀具磨损和表面粗糙度。

微加工中边缘半径与切屑厚度的关系图
图1:(A)边缘半径大于切屑厚度的微型刀具操作(B)边缘半径小于切屑厚度的常规操作

刀具偏转在传统与微加工中的应用

与传统操作相比,刀具偏转对芯片的形成和微加工操作中的操作的准确性有更大的影响。浓缩在工具侧面的切割力导致它沿饲料对面的方向弯曲。该偏转的幅度取决于工具的刚性及其从主轴延伸的距离。与较大直径的工具相比,小直径工具本质上较少,因为它们在操作期间具有更少的材料将它们保持在适当位置。从理论上讲,伸出架的长度将导致偏转8倍。将终端磨机的直径加倍,这将导致偏转的16倍。如果在第一次通过上断裂刀具,则最有可能由于越偏转力克服碳化物的强度。以下是您可以的某种方式减少工具挠度

工件同构发生

随着刀具直径的减小,工件的均匀性成为一个有问题的因素。这意味着,由于容器表面、不溶性杂质、晶界和位错等诸多因素,材料在非常小的尺度下可能无法具有统一的性能。这一假设通常适用于刀具直径低于0.020 "的刀具,因为切削系统需要非常小,以使材料微观结构的同质性受到质疑。

表面结束

与传统加工相比,微机器可以导致毛刺和表面粗糙度增加。在铣削中,随着饲料的增加,骨包增加,随着速度的增加而降低。在加工操作期间,通过沿着初级剪切区的工件材料的压缩和剪切产生芯片。该剪切区可以在下面的图2中看到。如前所述,微型应用中的芯片厚度到边达半径比远高得多。因此,在切割期间产生塑料和弹性变形区域并且位于初级剪切区附近(图2a)。因此,当切削刃靠近工件的边界时,弹性区也达到该边界(图2B)。随着切削刃的进步,由于连接弹性变形区域(图2c),塑性变形在边缘进步,并且在边界处形成更多的塑性变形形式(图2c)。当塑料变形区域连接(图2D)并沿着滑动线裂缝膨胀时,永久毛刺开始形成(图2E)。当芯片最终从工件的边缘断开时,毛刺留下(图2F)。

微型立铣刀的刀具路径最佳实践

由于微型工具的脆弱性,刀具路径必须以这样一种方式编程,以避免突然大量的切削力,以及允许切削力沿多个轴的分布。由于这些原因,在为一个微型工具路径编写程序时,应该考虑以下实践:

进入一个部分

循环增加是沿轴向向下移动到零件的最佳实践,因为它沿x、y和z平面均匀分布切割力。如果你必须以一定的切削深度径向进入零件,考虑成拱形的刀具轨迹,因为这是逐渐加载切削力到刀具上,而不是一次全部加载。

圆路径的微加工

对于圆形路径,你不应该使用与线性路径相同的速度和进给量。这是因为一个叫做复合角速度的效应。当刀具在主轴上活动时,每个齿都有自己的角速度。当使用圆形刀具路径时,另一个角速度分量被添加到系统中,因此,刀具路径外侧部分的齿以与预期不同的速度移动。刀具的进给必须根据是内部循环还是外部循环来调整。要了解如何调整feed,请查看这篇文章原地踏步。

开槽用微型工具

不要像处理大槽一样处理小槽。对于微型槽,你需要在工具上尽可能多的凹槽,因为这通过更大的核心增加了工具的硬度。这降低了由于偏转而导致刀具断裂的可能性。由于沟槽数量越多,排屑的空间就越小,因此轴向啮合必须减小。使用更大直径的工具,你可能会减小50% - 100%的工具直径。但是,当使用具有较高槽数的微型立铣刀时,根据直径的大小和偏转的风险,只会降低5% - 15%。进给量应该增加,以补偿轴向啮合的减小。当使用球头立铣刀时,进给量甚至可以增加到很高,因为切削深度较浅时,切屑变薄,开始像高进给量铣刀一样工作。

在拐角处放慢你的进食速度

当更多的工具与零件接触时,零件的角会产生额外的切削力。出于这个原因,放慢你的进食速度是有益的在角落里加工逐步将工具逐渐引入这些力量。

攀爬铣削vs.常规铣削在微加工应用中

当涉及到微加工时,这是一个有点棘手的问题。当零件印刷需要高质量的表面光洁度时,应采用爬坡铣削。这种类型的刀具路径最终导致更可预测/更低的切削力,因此更高质量的表面光洁度。在爬坡铣削中,刀具在切削开始时啮合最大切屑厚度,使其有远离工件的倾向。如果设置没有足够的刚性,这可能会导致颤振问题。在传统的铣削中,当刀具旋转回到切削处时,它将自身拉入材料中,增加切削力。常规铣削应用于长薄壁零件和精细的操作。

粗加工和精加工联合作业

在加工薄壁高件时应考虑这些操作,因为在某些情况下,零件没有足够的支撑来进行精加工。

有用的提示实现成功的微机械线操作

尽量减少跳动和偏转微加工时尽可能多。这可以通过使用收缩配合或压配合刀架来实现。在操作过程中,最大限度地增加杆与夹头的接触量,同时尽量减少突出量。再次检查你的打印,并确保你有最大可能的立铣刀,因为更大的工具意味着更少的挠度。

  • 选择适当的切割深度因此切屑厚度与边缘半径的比值不能过小,否则会造成犁耕效果。
  • 如果可能的话,测试工件的硬度在机加工前确认供应商所宣传的材料的机械性能。这让操作者对材料的质量有了一个概念。
  • 使用涂有涂层的工具如果可能的话,当加工黑色材料时,由于加工这些类型的金属时产生的过量热量。刀具涂层可以增加刀具寿命30%-200%,并允许更高的速度,这是微加工的关键。
  • 考虑使用辅助材料在微加工应用程序期间控制毛刺的出现。支撑材料沉积在工件表面上,以提供辅助支撑力以及增加工件原始边缘的刚度。在操作期间,支撑材料毛刺并塑性变形而不是工件。
  • 使用洪水冷却液降低切削力,提高表面光洁度。
  • 检查刀具路径即将应用,随着少数调整,可以在扩展微型工具的寿命方面进行很长的路要走。
  • 仔细检查工具几何形状确保它适合你加工的材料。如果可以的话,可以使用可变螺距和可变螺旋工具,因为这可以在微型工具通常运行的异常高转速下降低谐波。
可变螺距和非可变螺距
图3:可变音高工具(黄色)与非可变音高工具(黑色)
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