如何最大化机器生产力：芯片减薄

从延长刀具寿命到采用获得专利的金属去除率刀具和技术，切屑减薄是当今金属加工中最大限度提高机器生产率的核心。

只要机械师站在手动铣床前，他们就知道随着切削宽度的减小，切削力也会减小。主轴变得更安静；把手更容易转动。然而，在没有同时增加进给率的情况下过于轻视切削，刀具寿命会因为立铣刀自身摩擦而受到影响，并且变得像旧黄油刀一样钝。了解如何利用当今的技术利用芯片减薄来发挥您的优势。无论是径向或轴向切屑减薄——还是摆线刀具路径——都在刀具和技术上。

径向切屑减薄和面铣的进给率：算算

径向切屑变薄，只要径向刀具啮合低于刀具直径的 50%，就会发生这种情况，它在 CNC 加工中心上与在手动膝上铣刀上一样重要。例如，1/2 英寸、4 刃立铣刀以每齿 0.01 英寸 (IPT) 进给，步距为 1/4 英寸或更大（径向切削深度），产生的切屑厚度等于编程的 IPT进给率，或 0.010 英寸。但将步距减小到 10%（0.050 英寸），IPT 值必须提高到 0.0167 英寸才能达到相当的芯片厚度。

然而，并非所有的芯片减薄都是径向的。面铣操作通常使用可转位 45 度导程角或圆形刀片按钮铣刀执行，这两种刀具都在轴向上薄切屑。它们还将切削力向上引导并进入主轴，这正是您想要它们去的地方。在任何一种情况下，都可能需要提高进给率以补偿切屑变薄效应，通常远高于预期。

当刀具进入拐角、绕岛运动和深入口袋时，切屑变薄情况变得更加复杂。进给率必须不断调整（刀具路径本身也是如此），以补偿刀具啮合角度的变化及其对切屑厚度的影响。幸运的是，当今大多数 CAM 系统都能够进行这些计算，并且许多系统利用切屑变薄效应来大大提高金属去除率。

使用摆线刀具路径获得动态

通过以更高的进给率和更长的轴向啮合（通常将立铣刀沿其整个长度埋入）进行更轻的径向切削，可以降低切削力并提高刀具寿命。这些“摆线”刀具路径为加工界提供了大量机会。简单的跑道式步距和增量 Z 轴切削的日子正在被抛弃，取而代之的是“动态运动”、“体积铣削”、“自适应清除”和类似的专利粗加工策略，最有希望的金属去除率 1-1/比传统方法大 2 到 2 倍。

如果您的商店还没有研究过这种新的编程范式，那么是时候这样做了。但即使对于那些已经在使用这种刀具路径的人来说，如果要实现最大的生产率，也应该实施一些额外的加工策略。

使用较新的立铣刀

昨天的立铣刀可能不适合今天的刀具路径。更高的进给率和主轴速度更容易引起颤振，这种情况在当今商店中常见的更轻、更快的直线导轨机床上经常会加剧。有各种各样的高性能立铣刀可供选择，其中许多都配备了高剪切、可变螺距，有时还配备了可变螺旋几何形状，可以在颤振开始之前停止颤振。有些有 5 个、6 个甚至 7 个刃口，使它们特别适合轻切削和高进给率。

利用芯片疏散

对此意见不一，但很少有人会争辩说，在高效铣削操作过程中产生的大部分热量都会随切屑一起离开。正因为如此，一些人建议在加工许多钢材和高温合金时，只需要通过空气喷射将切屑从工作区域中取出并避免重新切削。其他人则对高压冷却系统发誓，该系统能够以 1000 psi 或更高的压力通过工具输送干净、过滤的切削液。您采用哪种方法取决于材料、切削刀具和刀具涂层，但两者都值得考虑（微量润滑，或 MQL，一种越来越流行的传统切削液替代品也是如此）。

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使用更硬的硬质合金

传统的“铣削”方法需要坚韧的硬质合金，能够承受埋入刀具时产生的重切削力和振动。但较小的径向切削深度和高进给率意味着可以使用更硬的硬质合金等级，在大多数情况下可以保证更长的刀具寿命。由于在高进给铣削 (HFM) 过程中会产生更多热量，因此应使用 TiAlN 或类似的多相刀具涂层来提供润滑性、改善磨损特性并进一步延长刀具寿命和可预测性。

寻找出色的刀柄

以每分钟几百英寸的速度撕开一块不锈钢或钛是一件很漂亮的事情，但前提是刀具不会松动，将弹片从车间的一端送到另一端。诸如此类的 HFM 策略需要高质量的液压或热缩配合刀柄，其中一些具有特殊的凹槽或平面以防止拔出。如果您要以超过 8,000 RPM 的速度旋转工具（您几乎肯定会这样做），您也需要平衡它。跳动和振动是生产力杀手。

牢牢把握

当你在做的时候，你是如何坚持这个角色的？确实，与旧的 rip and snort 方法相比，HFM 的切削力通常较低，但这并不意味着自老布什总统担任第一任总统以来您一直在使用的破旧机械师虎钳是工件夹持的首选.当今市场上存在各种高精度、功能强大且在许多情况下为液压或气动夹紧解决方案。在此过程中，请查看一些快速更改选项，因为一旦采用 HFM 铣削策略，您​​肯定会更频繁地设置工作。

当然，HFM 不仅仅是芯片减薄和摆线刀具路径。切割工具应通过渐进的弧形运动轻松进出切口。可能需要“挑选”内角以避免刀具过度接合，从而可能损坏刀具。使用圆角刀具路径避免急转弯和 90 度角。

为工具报废创建可预测、可重复的流程

最重要的是，努力实现可预测的过程。所有切削工具最终都会失效，但是知道磨损发生的时间和方式，然后在发生灾难性故障之前更换工具是轻而易举的事，即使这意味着提前报废工具。记录您的设置，并持续记录进给或速度变化、更换了哪些工具和原因，以及当时似乎相关的任何加工观察结果。这样做可以防止意外并让您最大限度地去除金属。

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