對(duì)于許多粗加工甚至精加工的鏜孔，通過內(nèi)插平面銑刀切孔可能是更好的工藝選擇。軟件的改進(jìn)和更好的刀具設(shè)計(jì)使多功能面銑刀在孔加工中的應(yīng)用得以擴(kuò)展。

  在金屬上打孔可能是任何機(jī)械車間中最常見的操作。專業(yè)的鉆孔和鏜孔工具可以很好地加工出準(zhǔn)確的孔。

  但是，越來越多的企業(yè)成功地使用了插補(bǔ)銑刀在盲孔和通孔上鉆孔。通常，此操作是使用立銑刀執(zhí)行的。

  由于機(jī)床設(shè)計(jì)，CNC和伺服響應(yīng)方面的改進(jìn)，尤其是在自由切削刀具幾何形狀的設(shè)計(jì)和制造中，一些端面銑削機(jī)現(xiàn)在具有雙重工作能力。他們可以處理平面的線性銑削和孔的螺旋銑削。

  為了弄清楚一家企業(yè)考慮使用傳統(tǒng)立銑刀的時(shí)機(jī)和原因，以及鉆頭和鏜孔刀具上插入平面銑刀來切孔，我們與切削刀具制造商Widia North America的培訓(xùn)和應(yīng)用經(jīng)理Jeff Fox進(jìn)行了交談。Widia的母公司Milacron的高級(jí)應(yīng)用工程師Jim Turner。他們使用平面銑刀的圓形和螺旋插補(bǔ)來生產(chǎn)出在圓度，尺寸和光潔度方面接近鏜桿質(zhì)量的孔。

  什么是機(jī)床插補(bǔ)？

  機(jī)床插補(bǔ)（即同時(shí)進(jìn)行多軸運(yùn)動(dòng)）已經(jīng)存在了一段時(shí)間。在大多數(shù)CNC機(jī)床上，插補(bǔ)對(duì)機(jī)床操作員和編程人員是必備的。

  內(nèi)插器（實(shí)際上是CNC內(nèi)的一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)）會(huì)根據(jù)一些描述性輸入進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算。插補(bǔ)器知道圓的大小和深度后，操作員就不必考慮它了。

  圓弧插補(bǔ)涉及在標(biāo)準(zhǔn)三軸加工中心上同時(shí)運(yùn)動(dòng)三個(gè)軸中的兩個(gè)。通常通過切入將切削刀具進(jìn)給到設(shè)定的切削深度。然后通過在X和Y軸上的組合移動(dòng)執(zhí)行插補(bǔ)。

  螺旋插補(bǔ)同時(shí)使用所有三個(gè)軸。當(dāng)X和Y軸插入一個(gè)圓時(shí)，Z軸以螺旋運(yùn)動(dòng)向下饋送，直到達(dá)到編程的深度。

  為什么采用銑削和鉆孔？

  通常，有兩種產(chǎn)生孔的方法：銑削和鉆孔。為了闡明我們的術(shù)語，讓我們同意，銑削一個(gè)圓涉及一個(gè)刀具在其自身的軸上旋轉(zhuǎn)并伴隨著工件的運(yùn)動(dòng)。

  鉆孔使用直徑固定的工具，沿其自身的軸旋轉(zhuǎn)，然后單向（Z軸進(jìn)給）插入靜止的工件中。傳統(tǒng)上，制作一個(gè)非常準(zhǔn)確的孔-意味著良好的尺寸，圓度，深度和光潔度-至少需要兩個(gè)步驟，有時(shí)還需要幾個(gè)步驟。

  首先，鉆孔。有時(shí)，當(dāng)從實(shí)體上進(jìn)行鉆孔時(shí)，會(huì)使用導(dǎo)向鉆為鉆孔奠定基礎(chǔ)。鉆頭穿過工件時(shí)，會(huì)遇到材料上的變化。這些可能是實(shí)質(zhì)性的不一致，例如夾雜物或硬斑。當(dāng)遇到這些“道路顛簸”之一時(shí)，鉆頭將趨于稍微偏斜或偏離航向。?？怂瓜壬f，在某些應(yīng)用中，“鉆頭可以游走0.008至0.015英寸。”

  為了拉直鉆進(jìn)路徑，使用了鏜桿?？梢詫⑵湓O(shè)置為最初的確切直徑，也可以通過逐步增加使其逐漸變大。使用鏜桿后，孔的尺寸應(yīng)符合規(guī)格。為了滿足非常嚴(yán)格的表面光潔度規(guī)格，使用了鉸孔工具使孔光滑，并使尺寸達(dá)到光潔度直徑。

  插值的支持者使用該過程消除了鉆孔過程中的某些步驟。對(duì)于面臨越來越苛刻的生產(chǎn)和運(yùn)輸計(jì)劃的商店，取消生產(chǎn)過程中的幾個(gè)步驟，尤其是在諸如鉆孔之類的普遍操作中，可能會(huì)對(duì)吞吐量和利潤(rùn)率產(chǎn)生重大影響。

  ?？怂瓜壬f：“試圖簡(jiǎn)化制造工藝是使用平面銑刀插補(bǔ)的主要推動(dòng)力?！?“如果您可以消除先導(dǎo)鉆孔序列或鏜孔序列，或用一個(gè)刀具鉆幾個(gè)不同尺寸的孔，則可以節(jié)省切削時(shí)間。這很好。而且，您還消除了隨之而來的非切削時(shí)間[例如例如其他工具的工具更換，工具設(shè)置和平衡，裝載和運(yùn)輸。”

  使用插補(bǔ)的關(guān)鍵是什么？

  ?？怂瓜壬f：“使用插補(bǔ)的關(guān)鍵是在工件周圍平穩(wěn)過渡，而不必每半度進(jìn)行位置更新并在工件上留下痕跡?！?“今天，大部分工作都是通過軟件完成的。大多數(shù)較新的CNC機(jī)床都能夠運(yùn)行插補(bǔ)宏。通常，控件之間的差異在于X和Y軸創(chuàng)建軌道的速度?！?/span>

  一種用于執(zhí)行圓形插值的軟件技術(shù)稱為循環(huán)?；旧?，軟件宏會(huì)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，從而得出編程直徑的刀具軌跡。

  Z軸的進(jìn)給增量設(shè)置。在每個(gè)軌道中，工具在Z軸上切入規(guī)定的量。插補(bǔ)或X軸和Y軸組合運(yùn)動(dòng)被“循環(huán)”。

  福克斯先生說：“我們反復(fù)在同一圓周上運(yùn)行，并在Z軸上每個(gè)軌道向下移動(dòng)一個(gè)增量，直到銑刀達(dá)到編程的深度為止?！?“這使我們能夠平穩(wěn)地使用平面銑刀進(jìn)行鉆孔和鉆孔，而不會(huì)停頓?！?/span>

  使用此增量Z軸進(jìn)給可顯著減少執(zhí)行編程插補(bǔ)所需的數(shù)據(jù)塊數(shù)量。根據(jù)特納先生的說法，“如果我有一個(gè)要深兩英寸的沉頭孔，我會(huì)從一點(diǎn)開始，然后告訴控件做一個(gè)圓并返回到起點(diǎn)。然后我告訴控件將其移動(dòng)兩英寸。我的起點(diǎn)是Z軸。但是，如果我的刀片能夠切入四分之一英寸的深度，我需要告訴每次旋轉(zhuǎn)或繞行軌跡的控件將切入深度改變四分之一英寸。八需要轉(zhuǎn)數(shù)來打洞，但是那八轉(zhuǎn)是由單個(gè)代碼塊完成的?！?/span>

  劃分兩英寸深度指令以適應(yīng)四分之一英寸進(jìn)給要求所需的計(jì)算在插值宏中。宏“執(zhí)行數(shù)學(xué)運(yùn)算”即可使用單個(gè)go-to命令將刀具達(dá)到編程深度。

  特納先生說：“過去，如果有一臺(tái)具有螺旋插補(bǔ)功能的機(jī)床，則必須對(duì)銑刀的八個(gè)軌道進(jìn)行編程，每次走刀的切入深度為四分之一英寸?！?“為了圍成一圈，這是八個(gè)代碼塊。如今，使用CNC內(nèi)置的內(nèi)插宏對(duì)銑削孔進(jìn)行編程要容易得多。以前需要八個(gè)代碼塊的孔現(xiàn)在只需要一個(gè)?！?/span>

  除軟件外，還需要良好的硬件來插補(bǔ)孔。對(duì)于內(nèi)插而言，具有非常真實(shí)的主軸和一組好的滾珠絲杠的機(jī)床也很重要，因?yàn)樵谏蓤A時(shí)會(huì)在X和Z軸上發(fā)生軸反轉(zhuǎn)。

  平面銑刀

  金屬加工車間正在不斷尋找合并業(yè)務(wù)的方法。五面夾具，聯(lián)動(dòng)工具，車銑和車削是減少對(duì)工件進(jìn)行多次處理的方法的示例。

  車間還要求切削工具制造商設(shè)法找到允許給定切削工具執(zhí)行更多操作的方法。Widia和其他一些切削工具制造商已經(jīng)開發(fā)了具有切削刀片幾何形狀和斷屑槽的單個(gè)切削工具，它們可以用一種工具執(zhí)行，而以前需要使用多種工具。

  特納先生說：“直到最近，根本沒有一種具有斷屑槽幾何形狀的刀具可以有效地完成端面銑削和立銑刀的雙重工作。這些新型銑刀使我們能夠使用一種刀具來完成切入和用于切邊的相同工具?！?根據(jù)刀片的形狀，也可以對(duì)同一刀片進(jìn)行倒角。

  對(duì)于在其加工中心中被困在工具袋中的車間來說，一種工具可以完成三項(xiàng)工作的優(yōu)勢(shì)是顯而易見的。將一種工具用于多種孔尺寸也是有利的。Milacron已成功加工了需要進(jìn)行端面銑削，倒角，六英寸和八英寸孔的粗加工和精加工的工件，而這些加工僅需使用一個(gè)刀具即可。

  兩種進(jìn)給速度

  在常規(guī)鉆孔操作中確定了轉(zhuǎn)速后，Z軸進(jìn)給速度就是需要考慮的主要變量。另一方面，插值是一組更復(fù)雜的變量。

  例如，需要了解兩種進(jìn)給速度。?？怂瓜壬f：“進(jìn)給速率一是指刀具在Z軸上每轉(zhuǎn)一圈或每轉(zhuǎn)軌道進(jìn)給的深度。進(jìn)給速率二是刀具在X // x方向上移動(dòng)通過材料的速度。 ”

  可以使用端面銑刀進(jìn)行切入和側(cè)面切割的是刀片的幾何形狀，該幾何形狀設(shè)計(jì)為軸向正和徑向正。對(duì)于插補(bǔ)銑削切孔的觀察者來說不明顯的是，大部分切割是在端面上完成的，側(cè)面的切屑負(fù)載相對(duì)較低。

  特納先生說，他可以使用立銑刀，將其下降到Z值，然后繞圓運(yùn)行并重復(fù)該操作，直到達(dá)到深度為止，這是傳統(tǒng)的孔銑削技術(shù)。使用端面銑刀，進(jìn)刀深度不能超過刀片的高度，因此，大部分切削是在銑刀的端面上進(jìn)行的。而且，由于刀具的尺寸和齒的數(shù)量，金屬去除率更高。

  平面銑刀的尺寸也是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。使用接近孔直徑大小的刀具可減小繞孔圓周所需的軌道尺寸，這也可減少側(cè)面載荷。

  特納先生說：“而不是像在裝袋程序中那樣，使用兩英寸的立銑刀插入并切出直徑為六英寸半的孔，”特納先生說，“我們可以用六英寸的立銑刀插入我們開了一個(gè)六英寸半的孔，但側(cè)面只切了半英寸的圓。

  特納先生繼續(xù)說道：“用六英寸的立銑刀是無法做到的。我們正在嘗試使用其他操作鏈中的工具，并將其實(shí)用性擴(kuò)展到鉆孔，這就是端面銑刀起作用的原因?！?/span>

  帶芯孔和實(shí)體

  理想情況下，鉆孔和鏜孔的銑削插補(bǔ)最好用于六英寸以上的孔。?？怂瓜壬f：“用鉆頭和鏜桿在其下方進(jìn)行切割仍然更經(jīng)濟(jì)?！?/span>

  當(dāng)將平面銑刀插補(bǔ)到從實(shí)體切出的大孔時(shí)，使用鉆頭作為導(dǎo)向孔可能是有利的。特納說：“撤離芯片是訓(xùn)練飛行員的主要原因?！?“這些銑刀沒有排屑槽，可幫助從切屑中鉆出切屑。使用商店中最大的標(biāo)準(zhǔn)鉆頭打孔，將為切屑釋放提供足夠的空間。”

  在銑削刀具的插芯孔中非常有效。對(duì)于盲孔或通孔，銑刀僅需最小為孔徑的一半即可有效地插補(bǔ)孔。在小于孔直徑的一半的情況下，旋轉(zhuǎn)刀具會(huì)將材料留在孔的中心。

  在秤的另一端，可以繞過一個(gè)六英寸的切刀繞入一個(gè)六英寸半的孔。然后，如果需要的話，同一臺(tái)6英寸的磨機(jī)可以切割一個(gè)8英寸，10英寸或12英寸的孔。

  Turner先生告誡說，在盲孔上，非常接近孔直徑的銑刀可能會(huì)排屑。高壓冷卻液有助于排屑，因?yàn)榧庸ぶ行纳系乃街鬏S方向也是如此。如果孔深度對(duì)于切屑間隙而言過大，則立式加工中心可通過插補(bǔ)端面銑刀來進(jìn)行孔加工。

  平面銑刀的實(shí)用性

  使用平面銑刀進(jìn)行鉆孔和鏜孔確實(shí)擴(kuò)展了單個(gè)工具的實(shí)用性。在許多操作中，銑削表面然后切出較大的帶孔鏜孔非常適合用平面銑刀插補(bǔ)。

  特納先生說：“在應(yīng)用這種技術(shù)時(shí)，我們希望消除粗鏜桿。它仍然是銑削操作，因此鏜孔中會(huì)出現(xiàn)一些銑削圖案痕跡。如果進(jìn)給速度變慢，則可以進(jìn)行合理的半精加工。使用這種技術(shù)可以達(dá)到高質(zhì)量的切割質(zhì)量。但是，我們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于小于0.002英寸的公差和大于125 Ra的表面光潔度規(guī)格，您可能仍需要使用光潔度鏜桿才能獲得良好的結(jié)果?！?/span>

  通過切割連續(xù)的螺旋切屑可以產(chǎn)生無聊的光潔度。許多車間要求生產(chǎn)這種表面以滿足無聊的公差要求。銑削可產(chǎn)生非常小的切屑，并且表面呈鋸齒狀或交叉影線。特納先生說：“要獲得無聊的外觀，您需要使用無聊的外觀?！?/span>

  使用平面銑刀進(jìn)行鉆孔和鏜孔

  很少有金屬加工工藝可以完全消除，始終需要鉆孔。Widia和Milacron試圖通過使用插值用平面銑刀進(jìn)行鉆削來實(shí)現(xiàn)的目的是減少車間的一些工具庫(kù)存及其相關(guān)的購(gòu)買和設(shè)置成本。

  特納說：“在蜂窩制造中，一家商店經(jīng)常會(huì)嘗試使用冗余工具來保持運(yùn)轉(zhuǎn)。刀具腔可能是一個(gè)額外的選擇，特別是如果每個(gè)工件孔都需要使用多個(gè)刀具來打孔的話。在這種情況下，可以同時(shí)使用多個(gè)刀具和端面銑刀進(jìn)行粗鏜的刀具非常有用?！?/span>

  對(duì)于高混合量，小批量的操作，插補(bǔ)可以節(jié)省車間大量的直接和間接加工時(shí)間。吞吐量可以滿足這些業(yè)務(wù)的需求。減少設(shè)置粗鏜條的需要，可使車間真正節(jié)省寶貴的時(shí)間，而不必花費(fèi)越來越短的交貨時(shí)間。

  特納先生說：“使用銑刀進(jìn)行鉆孔和鏜孔意味著車間不需要儲(chǔ)備大量的鏜桿。一個(gè)車間可以攜帶一個(gè)四英寸，六英寸和八英寸的平面銑刀，可用于任何工作。對(duì)于具有四英寸半英寸的孔而另一部分具有五英寸的工件，英寸的鏜孔，一個(gè)鏜桿可能無法同時(shí)滿足兩種工作的需要，而四英寸的平面銑刀可以同時(shí)滿足這兩種工作?！?/span>