特殊铣削： 灰铁和球铁材料的高效面铣

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陶瓷刀具通过增加切削速度和进给率，从而获得更短的加工时间来取得更好的经济效益。可广泛应用于汽车（发动机，变速箱壳体，驱动零部件等）和通用机械等领域。

特殊铣削： 灰铁和球铁材料的高效面铣

图1

使用陶瓷和PCBN高速铣削的最新极限体验
　　创新的刀具系统和高效切削材料是灰铁和球铁材料获得最佳加工性能不可或缺的部分。在加工系统中，例如切削刀片，刀体和刀片几何形状等这些元素都必须与加工方式，切削参数，材料和工件相契合。这整体过程将保证每个工件的加工时的最佳效率和获取最低的生产成本。
　　新的铣削刀具的发展和新的陶瓷切削材料，或陶瓷+PCBN的组合刀具的出现，对于优化球铁和灰铁材料的加工工艺成为可能。粗加工面铣，精铣，方肩铣和槽铣现在可以以高速加工进行，从而削减加工时间。新的铣削刀具概念还允许特殊的加工方法，如高进给，螺旋铣和插补铣。
　　高排屑率，高进给铣削刀具
　　高进给BFL铣削刀具在允许范围内可获得高效的金属去除率。一般此种刀盘含有五至七个正角型的SPHX130612刀片，直径在D = 63～100mm之间，+5°的轴向前角。对于D63mm刀盘，允许的最大转速为n=13,000 rpm，而对于D100mm直径刀盘，则允许的最大转速为N =8,000 rpm。推荐切削速度为Vc=600～1400m/min和每齿进给fz=0.14-0.8mm。在机床加工中心的主轴输出功率能达到25-30KW的情况下，使用赛阿龙陶瓷刀片面铣球体材料，以15°的切入角切入可获得最大切深2.6mm，最高Vf=18m/min的进给。另外，安装一种带ZZ修光刃的刀片（88Z150）可以获得特别高的工件表面质量。除了高进给面铣，BFL刀盘也可用来做螺旋铣和插补铣（图1）。
　　BFL铣刀进行插补铣加工，实现了非常高的排屑率。此加工中，BFL铣削刀具在快速轴向进给的同时，加工出一个球铁块（GGG50）轮廓。该BFL铣削刀盘直径为D =80mm，带6个切削刃，主偏角为75°。在机床功率充许的范围内，最大铣削宽度 AE= 8mm，每齿进给量fz可达 0.2mm，可实现最大Vf为2.4m/min的轴向进给。经轴向方向上的几次铣削工序保证了所需要的金属去除率，而最终的表面质量将通过后续的精铣加工来实现。 在实际生产中，大概每个零件能去除13kg左右的金属碎屑。

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图2

用于精铣加工的可微调精铣刀盘及使用组合材料切削刃的精加工刀盘
　　部分带微调机构的精加工刀盘能够获得非常高表面质量。根据刀盘直径的大小，PDK系列精铣刀盘能设计成带一至三个可调节的修光刃，并可选用适合的陶瓷刀片，PCBN或金属陶瓷（主偏角度90°）作为修光刃。选用数量有限的修光刃，在经济性上很有优势，操作简单易于调节。该设计能有效并快速地通过调节螺母保证精加工修光刃刀片的位置能精确地高于其他切削刀片0.02-0.03mm左右。此外铣削刀片的几何布局及每个刀片8个切削刃的设计能使加工成本最优化。
　　该铣削刀盘不带微调螺母的切削刀片的主偏角为88°。为了降低成本，做精加工时该刀盘的修光刃刀片可选择装夹PCBN刀片，确保所要求的高表面质量。用户也可通过使用SH混合陶瓷刀片代替PCBN刀片的做为精加工刀片来降低加工成本。同时通过刀盘和刀片几何形状的优化设计，让更换刀片材质变得十分简单（图2）。
　　对于精铣加工，PDK系列面铣刀盘系列能提供很多种切削刀片材料的组合，比如陶瓷刀片/陶瓷修光刃，陶瓷/PCBN修光刃，金属陶瓷/金属陶瓷修光刃等等。通常切深ap=0.2-0.5mm, fz=0.14-0.3mm。切削速度可从Vc=400m/min（使用金属陶瓷） -1200m/min（使用陶瓷或PCBN）。

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图3

使用可微调的面铣刀盘使加工时间降低一半
　　一个典型的精加工案例：加工铸铁材料的曲轴箱密封面。使用直径为D125mm，14齿的PDK精铣刀。普通刀片使用SNGN120412-101020 SL808赛阿龙陶瓷刀片，而可调的修光刃刀片采用 SNHX120412 T125 WBN115 的整体PCBN刀片。切深为ap =0.5mm，切削宽度可达ae= 85mm，每齿进给量fz = 0.18mm。采用干式切削方式，在Vc=900m/min切削速度下， 可实现Vf= 5m/min的进给。相比传统的硬质合金，加工时间从54秒降低到不到24秒 - 在效率提升的情况下，同时可获得Ra 0.5～0.9um左右的表面光洁度。此种陶瓷+ PCBN修光刃的组合方式和传统的硬质合金项目寿命能提高一倍！
　　在精铣V16卡车缸体（图3）的侧面我们可以得到同样的结果。我们使用了直径为200mm的PDK精铣刀盘，共有16个齿（14+2），带2个可调的修光刃。其中普通陶瓷刀片采用赛阿龙陶瓷材料，精加工刀片则采用SH混合陶瓷材质。切深为AP= 0.5mm，切削宽度AE= 160mm。虽然由于机床的限制，相对于客户以前使用的硬质合金+PCBN修光刃方案，SPK精加工刀片的几何设计和可增加的每齿进给，依然能使加工速度提升至少1倍。最终加工时间从4.3分钟降低至2分钟，同时获得更好的表面质量（Ra=0.6um）和几乎与硬质合金同样的刀具寿命。
　　铣削加工用多边形陶瓷刀片
　　最新为 多边形陶瓷刀片开发设计的铣削刀盘，能使用12个切削刃（HNGX10 …..,6边形刀片）或16个切削刃（ONHQ06…,8边形刀片）。根据加工余量的不同，可选择不同的铣削刀盘类型，比如PFK-HN铣刀系列实际使用中切深最大可达6mm。PFK-ON型铣刀盘最大切深能达到4mm，并能使用更多的可用切削刃。在加工铸铁材料时，这两个系列的铣刀盘都使用最高Vc=1200m/min的线速度和每齿fz= 0.3mm的进给。 PFL-ON系列刀盘有可选择的直径范围为D63mm（6齿）- 160mm（13齿），对于铸铁和球铁材料的加工在提高效率的同时能有效降低加工成本。PFL-HN系列刀盘有可选择的直径范围为D80mm（8齿）- 160mm（16齿），该系列是专为大范围铣削宽度及较高的金属切除率而设计的使用47Z125的ZZ修光刃6边形刀片还能获得更好的表面质量。

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图4

HT250加工：以 很小的刀尖磨损，获得150分钟的加工寿命
　　图4展示了一个典型的加工案例 ：用PFK-HN刀盘加工HT250材料的压缩机壳体。以Vc=800m/min, fz=0.16，ap=3mm的加工参数粗铣表面，使用了HNGX100512-101020 SL808陶瓷刀片，每个刀片的切削刃数从先前的8个增加到12个。即使加工时间超过150分钟，赛阿龙陶瓷SL808仅在刀刃上出现很小的磨损。　赛阿龙陶瓷对于球铁材料的加工也很有优势。带ONHQ060616-T SL808刀片的 D80mm-PFL-ON型铣刀系列用于粗加工QT700材料的气缸盖密封面，无需使用冷却液。客户之前使用的是带9个齿的硬质合金面铣刀。PFL刀盘切宽AE= 40mm，切深AP= 3mm,fz = 0.21mm，使用加工速度VC= 400m/min，每工件的加工时间降至5分钟。 尽管加工齿数比原来的硬合金刀盘少，但刀片寿命增加了约10％。（来源：国际机床网）