现代钢材粗加工用的铣削

   几乎二十年以来，高速切削 (HSC) 一直都被认为是高速生产加工的同义词。今天，人们的注意力越来越多地集中到了HPC(高生产率切削或高性能切削)这一新名词上了。

图1 使用成形的和非成形的 切削刃时的测量切削力

什么是HPC铣削?
通常，HPC铣削被描述为能满足提高金属去除率要求的铣削加工，这是决定一个加工过程性能潜力的关键技术量值，与传统的加工技术相比，要提高200%到500%。更广义的解释就是，HPC这一名词还意味着对整个加工工艺链进行优化，目标是将生产成本降低10%到30%。
HPC与HSC之间有什么区别?
粗加工的目的主要是使金属去除率达到最大：由于事实上无论增加轴向或径向进给来加工3D曲面，都会严重地受到HSC技术的制约，要想提高加工率，就只有借助于增加切削速度了。然而，还会有其它实际的和技术上的制约。
同时增加轴向和径向的吃刀量，以及增加进给速度(提高vf 的速度并不一定会提高HSC的切削速度)，应该能够对提高加工效率有所帮助。
一方面，这些铣削工艺的一个结果就是，与传统铣削加工的效率相差无几。另一方面，在一定的切削速度下提高进给速度会导致 的每齿进给速度提高，因此，就增加了铣刀上的机械载荷。不管被选定的切削刃的几何形状和 材料如何，在加工过程中都会产生相当高的切削力，这反过来又会提高对机床工作环境的要求。

图2 成形的和非成形的 切削刃的磨损演变

基于这一背景，提出的主要的问题就是，高切削率粗加工用 是否应该采用不同的刃部几何形状。
高性能切削中产生的切削力和磨损现象
我们进行了很多实验，以确定不同形状的切削刃对加工过程中切削力的影响。图1显示用带有轮廓的 铣削10秒钟以后，在固定条件下的切削力曲线和具有平滑切削刃的 进行切削时的相应的曲线。
如果两种 的算术平均切削力关联设定的话，则通过试验可以确定，有轮廓外形的 的切削力降低了23.5%。就最大限度地利用主轴输出功率这个问题来说，设计具有轮廓外形切削刃的HPC粗铣刀似乎是一个极好的选择。
除了高速金属切削和优化利用主轴输出功率的要求以外，在铣削加工的经济性中， 的使用寿命也是一个关键性的因素。
图2显示了这两种 有代表性的磨损现象。在使用了极短的时间以后，有轮廓外形的硬质合金切削刃上会产生局部切屑现象，特别是在轮廓突出部位切屑量更多。高的进给速度和HPC铣削中大的吃刀量，再加上轮廓外形突出部位上的切削刃的横向支撑力被降低，超过了当今最先进的微粒碳化物金属品质的刚性极限， 就会产生极大的机械负载。

图3 铣削硬度钢时，HSC-HPC金属切削速度的比较。

选择平滑切削刃还是选择成形切削刃?
当使用硬质合金端铣刀时，以上讨论的成形 在金属切削方面的优点，在技术上绝对不能用在HPC切削工艺中。硬质合金端铣刀使用寿命过短，会使 的使用成本大大增加，从而会对这种加工方法的经济性产生严重的质疑。
接受加工力量大这一事实，将非成形硬质合金端铣刀的 设计成与被加工材料范围相匹配的几何形状，这似乎是适合HPC加工的一个思路。
强度达到68HRC的钢材的粗加工
当加工具有更高强度值的钢材时，相应的切削刃上不能有过大的机械负荷。此外，当 与工件咬合时，由于进刀冲击力的影响，切削刃上就会有产生切屑的危险。考虑到使用有几何形状的非成形硬质合金端铣刀中产生的这些现象，选定了一个最大的负切削角γ = -10°。使用传统的公差角，允许有大于90°的大楔入角，这会极大地平衡 的切削刃。此外，凹槽螺旋角被设计得非常大，可达γ = 55°，以便在“剥皮切削”概念下，加工易碎的硬质材料时，矫正切削接合力。

图4 HPC NX, HX,和SX的应用范围

在图3中，显示了这一 使用理论性能潜在的优势，这是一个极好的示例，同时还比较了HPC 加工硬度为54HRC的钢材和用HSC铣削加工技术加工同样材料硬度等级的材料时的性能。
尽管有较高的切削速度，以及在这种情况下，较高的HSC加工每齿进给速度，但是通过有效地增加吃刀量，则金属的切削速度就会增加10倍。
钢铁整体加工中的HPC概念
在切削角/切削槽螺旋升角三种不同组合中，采用这一技术方法，就可囊括所有的钢材加工范围(图4)，其具有的高性能加工能力(=金属切削速度)就可以转变为客户的直接受益(=降低了生产成本)。

来源:慧聪网