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傳統模具制造有時(shí)很慢，并且有很多工序，如果模具制造者使用“先鉆孔后銑削”的方式，這些缺點(diǎn)尤為明顯。這個(gè)操作需要制造者先在工件上鉆一個(gè)余隙孔，然后在更換刀具后，使用立銑刀慢慢銑削材料。更換刀具降低了生產(chǎn)效率，如果出現刀具突出過(guò)多，刀具震動(dòng)或者夾具不穩等情況，制造者就不得不減慢銑削速度。
一些模具制造者使用高性能銑刀生產(chǎn)大中型模具，這樣就能很好地解決這些問(wèn)題。通過(guò)使用多種工件進(jìn)入方法，這些銑刀不需要先在工件上鉆余隙孔。在空間允許的地方，這種機床能夠使用螺旋插補法在固體材料上鉆孔。在其他情況下，銑刀能夠以一定的角度斜線(xiàn)切入工件或沿Z軸垂直切入工件。
一旦這些初步工序完成后，同樣的刀具就能像標準面銑刀那樣沿著(zhù)X和Y 軸切人工件。模具制造者只要有一個(gè)斜切/垂直進(jìn)入/面銑刀(RPF刀具)和CNC編程就能完成以前要用很多刀具和設置并且要用更長(cháng)的加工時(shí)間才能完成的操作。
當斜線(xiàn)切入工件或垂直切入工件時(shí)，刀片同時(shí)用其內刃和外刃切削。在空腔生產(chǎn)操作中，同其他類(lèi)型的刀具相比，這種同時(shí)切削行為能夠減少80%的加工時(shí)間。RPF刀具的設計提高了生產(chǎn)力，它包括高剪切刀片幾何結構，這就增強了自由切削作用并且改進(jìn)了模具表面的光潔度，還包括大切屑凹槽和可轉位螺紋刀片以幫助切屑流出。因為刀具的高正前角幾何結構能很好地清除切屑，它們的性能在臥式或立式加工機床上幾乎相當。
現在，RPF刀具有直徑從1英寸到6英寸的標準刀具，還有直徑達到8英寸的特殊刀具。還有專(zhuān)門(mén)為刀具設計的有各種刀尖半徑的圓形和長(cháng)圓形刀片。
增加進(jìn)入
為了從使用RPF刀具中獲益，模具制造者必須為CNC 車(chē)床編程來(lái)利用刀具的獨特銑削作用。RPF刀具應該被編程為順銑切削。這在加工硬化材料時(shí)尤其重要。在其他材料上使用RPF刀具時(shí)，并不一定要使用順銑，但順銑仍是被推薦使用的
其次要考慮的問(wèn)題是選擇進(jìn)入工件和制造空腔的方法。RPF刀具能夠用螺旋插補、斜線(xiàn)切入、垂直切入方式進(jìn)入工件。
螺旋插補法
在使用三軸機床加工時(shí)，螺旋插補是這三種進(jìn)入方法中最有效的進(jìn)入方法。要想螺旋插補一個(gè)孔，刀具要沿一個(gè)直徑稍小于兩倍刀具直徑的圓周運動(dòng)。隨著(zhù)刀具沿切口的運動(dòng)，刀具也沿著(zhù)Z軸向下運動(dòng)，因此刀具不斷向工件內部切入。用這種方法，刀具只有一次切入和退出工件，保持更為一致的DOC和切削負載，而不用在Z軸上停歇。
同其他的進(jìn)入方法相比，螺旋插補法能夠延長(cháng)刀具壽命、進(jìn)入時(shí)能更好的控制切屑、提高金屬除去率和縮短周期時(shí)間。而且使用螺旋插補法，在刀具進(jìn)入工件過(guò)程中，制造者通過(guò)調整螺旋斜角(刀具每轉在Z軸進(jìn)入工件的深度)就能違禁詞程度的利用現有的馬力。
使用螺旋插補法，進(jìn)入操作的深度獨立于DOC，并且還能用在接下來(lái)在X和Y軸的平面銑削操作。模具制造者使用螺旋插補法能夠先銑削達到空腔的違禁詞深度，然后退回刀具開(kāi)始平面銑削空腔的剩余部分。要想達到空腔的違禁詞深度，就需要多個(gè)x/y 軸的加工道次。
首先用進(jìn)入操作切削到空腔違禁詞深度，然后進(jìn)行平面銑削，這使得模具制造者能夠在平面銑削階段違禁詞限度地利用機床馬力，因為如果每個(gè)平面銑削加工道次都以斜線(xiàn)切入或Z軸垂直切入操作開(kāi)始，他能夠設置機床以比原來(lái)能達到的DOC更大的DOC進(jìn)行平面銑削。例如，在其內部結構碰到工件前，一個(gè)帶長(cháng)圓形刀片直徑為2英寸的RPF刀具沿Z軸垂直切入的深度只有0.25英寸。
同一個(gè)刀具和刀片組合在X和Y 軸方向平面銑削深度能達到0.437英寸。如果已經(jīng)使用螺旋插補法鉆了余隙孔，模具制造者使用中高馬力機床就能夠使平面銑削達到這個(gè)違禁詞DOC。但是如果刀具必須先垂直切入工件，然后在X和Y軸進(jìn)行平面銑削的話(huà)，垂直切入操作會(huì )將平面銑削DOC限制在0.25英寸以?xún)取?/p>
使用螺旋插補法切入工件，理想狀態(tài)下，在加工完成后，工件表面中心應該是平整底部，而不會(huì )有圓柱或圓錐，這些還需要用一個(gè)加工道次除去。這要通過(guò)將加工孔直徑限制在特定范圍內完成。
為了制造一個(gè)平整底部，切削孔的違禁詞直徑可以通過(guò)公式2D-IC計算出來(lái)，這里2D等于2倍刀具直徑， IC等于刀片的寬度。例如，使用一個(gè)直徑為3英寸的刀具和寬度為0.625英寸的刀片，能夠切削的違禁詞直徑為5.375 (2x3英寸)-0.625英寸刀刃寬度。如果有必要，模具制造者能夠切削一個(gè)更大直徑的孔，但是在切削中心會(huì )留下一個(gè)圓柱，這個(gè)圓柱的直徑就等于超過(guò)計算出的切削孔違禁詞直徑的數值部分。
最小直徑是用公式2D- 2IC計算出來(lái)的。這是一個(gè)絕對最小值。如果模具制造者試圖螺旋插補一個(gè)直徑小于此的孔，位于孔中心的仍未切削的工件部分就會(huì )撞到刀具。
斜線(xiàn)切入法
如果一個(gè)模具空腔太小，無(wú)法進(jìn)行螺旋插補銑削，這時(shí)就有必要使用斜線(xiàn)切入或垂直切入法。要將刀具斜線(xiàn)切入工件，隨著(zhù)刀具向深處運動(dòng)，模具制造者逐漸增加DOC。增加速率是由每個(gè)RPF刀具直徑能達到的違禁詞角度控制的。斜線(xiàn)切入法比垂直切入法更受歡迎，因為在這個(gè)操作中銑削顫振和加工硬化等問(wèn)題都較少，而且需要的機床馬力較小。
但是只有在X或Y軸有足夠的空間時(shí)，才能用斜線(xiàn)切入法。某些情況下，或許有足夠大的空間使用斜線(xiàn)切入法進(jìn)入工件，但是若斜線(xiàn)切入法，空間還未足夠大到使刀具切削到違禁詞銑削深度。如果空腔的長(cháng)度或寬度不允許斜線(xiàn)切入到違禁詞銑削深度，這也會(huì )限制每個(gè)加工道次中X和Y軸上平面銑削使用的DOC。這種情況下，要想切削到特定的深度，就需要更多次的切削加工道次。
Z軸垂直切入法
Z軸垂直切入法進(jìn)入工件是最后的選擇，但是當空腔空間太小，不能進(jìn)行螺旋插補和斜線(xiàn)切入時(shí)，就很有必有使用這種方法了。在Z軸垂直切入法中，模具制造者讓刀具直接垂直進(jìn)入工件，并且要達到刀具設計的違禁詞深度，然后沿X和Y軸移動(dòng)刀具。切削到空腔的違禁詞深度，需要反復垂直切入工件和反復進(jìn)行x/y軸平面銑削操作。
當使用垂直切入法進(jìn)入難加工的材料時(shí)，每切入0.02英寸都要設定0.5秒的停歇時(shí)間來(lái)打碎垂直切入形成的連續切屑。這些停歇會(huì )增加周期時(shí)間。
平面銑削
為了在X和Y軸成功進(jìn)行平面銑削，無(wú)論是采用哪種切入方式，模具制造者必須遵從一些指導方針。如果整個(gè)空腔切口寬度一致，刀具就能進(jìn)行最高效的切削。通過(guò)把切入點(diǎn)偏移進(jìn)空腔就能達到這種效果。切口的最佳寬度是刀具直徑的60% 到 80%，切削加工硬化材料或使用低馬力機床來(lái)進(jìn)行平面銑削時(shí)，切口寬度為刀具直徑的60%。為了延長(cháng)刀具壽命，模具制造者盡量避免在加工硬化材料或磨損性材料上以刀具直徑作為切口直徑進(jìn)行切削。
在RPF刀具轉向的地方可能會(huì )出現顫振問(wèn)題。為了消除這個(gè)問(wèn)題，模具制造者要設置刀尖圓弧半徑大于刀具半徑。這會(huì )將刀具和工件之間的徑向嚙合減到最小。這個(gè)設置改變還能消除老式CNC機床在轉角處出現短暫停歇現象。
機床和夾具
工程師、編程員和使用者在尋找?jiàn)A具、機床、制冷系統和刀具的違禁詞生產(chǎn)能力組合同時(shí)，他們必須記得RPF刀具的操作不同于傳統的圓形刀片面銑刀。RPF刀具除去大量的材料，產(chǎn)生更大的切削力。結果，對傳統切削刀具來(lái)說(shuō)剛性夠大的夾具，同RPF刀具一起使用時(shí)，其剛性就不夠了。使用傳統加工技術(shù)生產(chǎn)時(shí)，工件夾持工具剛性不夠會(huì )造成工件變形或顫震。
隨著(zhù)刀具直徑變大，對機床馬力的要求也會(huì )隨之增加，并且馬力的要求能限制某一特定機床上使用刀具大小。盡管一個(gè)空腔可能需要直徑為6英寸的刀具加工，但是機床功率達不到高效運用這種刀具的要求。圖4提供了一些常見(jiàn)的刀具直徑和機床違禁詞馬力之間的對應指標。
盡可能地使用冷卻液沖去工件空腔里的切屑。如果面銑刀沒(méi)有通軸供應冷卻液功能，在圓筒形銑刀的緊固螺釘上沿軸方向鉆一個(gè)直徑為0.125英寸的孔，這樣就能用冷卻液將切屑從空腔底部向外沖出。這個(gè)改進(jìn)在切削小直徑的、較深的孔時(shí)尤其有用。
在使用RPF刀具前，使用者首先應查看尺寸合適該機床的圓筒形銑刀接頭的庫存。要考慮到直徑和關(guān)鍵尺寸。模具制造者還需要考慮到空腔的深度。如果太深，圓筒形銑刀接頭可能不夠長(cháng)，達不到空腔底部。這樣的話(huà)，制造者要能夠提供合適長(cháng)度的接頭。為了避免刀具變形，不要使用比需要長(cháng)度過(guò)長(cháng)的接頭。
因為RPF刀具較高的金屬除去率并及其能減少加工步驟的能力，航空航天業(yè)的模具制造者和機械師對使用RPF刀具越來(lái)越感興趣。通過(guò)合適改動(dòng)編程、加工條件和模具夾具，RPF刀具能夠滿(mǎn)足使用者在模具銑削中高生產(chǎn)力和高成本效益的要求。
