VARGUS教您如何選擇螺紋銑刀來滿足生產(chǎn)率的要求

    從設(shè)計(jì)角度，為滿足客戶螺紋銑刀應(yīng)用需要，有許多因需要考慮的因素。現(xiàn)在，問題是從當(dāng)前設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中，機(jī)夾式整體硬質(zhì)合金直槽螺紋銑刀、機(jī)夾式整體硬質(zhì)合金 螺旋槽螺紋銑刀，哪一種是最適合您的應(yīng)用場合，最具有加工成本優(yōu)勢，生產(chǎn)效率最高。 本文目的，我們不討論關(guān)于上面的應(yīng)用選擇問題，假設(shè)客戶已經(jīng)選擇了并認(rèn)為機(jī)夾刀片式螺紋銑刀是最有效率的，那么本文的目的就是討論為滿足客戶的應(yīng)用，哪些 是機(jī)夾式螺紋銑刀的重要設(shè)計(jì)要素。當(dāng)然，降低加工成本，提高生產(chǎn)效率是客戶所要求的。對于客戶具體應(yīng)用，需要多長加工時(shí)間，從刀具方面，可達(dá)到的加工時(shí)間 建議，螺紋加工表面質(zhì)量是否很重要？用這把螺紋銑刀在零件上加工多少個(gè)螺紋孔，零件材料是什么？刀具費(fèi)用是多少及使用時(shí)間？也許最便宜的刀具并不是加工成 本最低和效率最高的，客戶當(dāng)前所用的刀具也并不是對最適合客戶應(yīng)用場合最優(yōu)化的刀具。所有上述因素將是高生產(chǎn)率的部分定義因素，通用性是 “可應(yīng)用于許多場合”，專用性 “針對特殊的應(yīng)用場合，任務(wù)或目的”。我們?yōu)榫唧w需求而評(píng)估螺紋銑刀，即評(píng)估哪一特性具有優(yōu)先性 ——通用性還是專用性？這把刀具僅適合此應(yīng)用或其它應(yīng)用？或此應(yīng)用場合需要我們使用更優(yōu)化設(shè)計(jì)的專門刀具？

根據(jù)應(yīng)用場合。為了設(shè)計(jì)出最好的螺紋銑刀，我們應(yīng)考慮什么是刀具主要設(shè)計(jì)因素。
• 要加工的螺紋直徑和螺紋銑刀直徑的關(guān)聯(lián)性。
• 螺紋標(biāo)準(zhǔn)形狀 ——我們要加工的螺紋標(biāo)準(zhǔn)形狀，包括螺距、導(dǎo)程和螺紋長度。
• 生產(chǎn)要求：每天要加工的螺紋數(shù)量。
• 要加工螺紋的零件材料。
• 螺紋銑刀的排屑槽數(shù) 、安裝刀片的刀窩、 安裝的刀片數(shù)量。
• 刀片的剛性設(shè)計(jì) 、夾持刀片的剛性。
• 中心冷卻能力及何種冷卻液的穿透能力， 是直接穿透刀體, 還是設(shè)計(jì)在排屑槽處。
1．機(jī)夾螺紋銑刀的刀體直徑
   刀體直徑的確定影響刀具的通用性， 同時(shí)也影響對具體應(yīng)用場合時(shí)刀體的剛性。我們可以選擇非常小的刀體直徑，它可以適合很多具體應(yīng)用場合，但對于將來大直徑螺紋的加工應(yīng)用場合，我們可以采取 大直徑的刀體，可優(yōu)化加工參數(shù)，提高生產(chǎn)率。另一方面，對于螺紋銑刀，在編程中的轉(zhuǎn)速，是根據(jù)刀片材質(zhì)及涂層的允許線速度來決定的。刀體直徑小，刀具轉(zhuǎn)速 就高；相反，刀體直徑大，刀具轉(zhuǎn)速就低。
2．螺紋形狀及標(biāo)準(zhǔn), 生產(chǎn)要求和加工螺紋的材料
   這些因素關(guān)系到刀具懸長 “系統(tǒng)” 。所有設(shè)計(jì)因素，一般來講，越 “通用性”的設(shè)計(jì)，將可適用更多的螺紋標(biāo)準(zhǔn)，形狀和被加工材料, 加工時(shí)間將增長，越“專用”的設(shè)計(jì)，對具體應(yīng)用則越好。
3．排屑槽數(shù) 、 刀片數(shù)
   螺紋銑刀的進(jìn)給計(jì)算單位為mm/min或（in/min），此計(jì)算使用轉(zhuǎn)速和切屑載荷 (每刀片進(jìn)給／每個(gè)排屑槽)。 有了轉(zhuǎn)速、鐵屑載荷和排屑槽數(shù) / 刀片數(shù)， 我們可以計(jì)算進(jìn)給，因此，越多排屑槽，總進(jìn)給就越快，其結(jié)果為加工零件的時(shí)間就降低。

舉例說明:
M 20 ×2.0，中碳鋼，使用刀體為１個(gè)排屑槽 和1個(gè)刀片，刀具刃口處直徑為 17 mm (67″)。 刀具制造商建議線速度（ SFM）和單刃進(jìn)給是 140 m/min。(460 ft/min) 和 0.15 mm/齒 (0.006”/齒)。編程計(jì)算顯示，切削時(shí)間約為 10 s, 使用 2620 r/min 和 60 mm/min (2.34 in/min)。
使用兩個(gè)排屑槽 和 兩刀片的刀具，線速度（SFM）和單刃進(jìn)給相同, 進(jìn)給增加到120 mm/min (4.68 in/min)。 加工時(shí)間將約為 4.7 s，降低50% 。
 4．刀片設(shè)計(jì)和夾持方法
   簡單地說, 刀體的這一部分是需要加工成本最高的地方，在將來的生產(chǎn)中是主要的影響因素:
⑴刀片厚度在初始的價(jià)格中是影響成本的最大因素，刀片越薄，成本越低，但剛性越差。刀片越厚，當(dāng)然成本就高，但刀片的剛性增加。
⑵刀片長度越長，成本越高，但更重要的是刀片長度將影響生產(chǎn)率。
⑶刀體能安裝的刀片數(shù)量將根據(jù)工作需要來決定安裝多少刀片 ，“裝載”刀體上的成本。
⑷刀片裝夾方法需要具有較好的夾持刀片剛性，同時(shí)保持刀體的整體性。
5．切削液流通能力和通路設(shè)計(jì)
   刀體具有內(nèi)冷能力的好處是無庸質(zhì)疑的。在螺紋銑刀中，刀具是旋轉(zhuǎn)的，刀具的轉(zhuǎn)速將是很高的，高轉(zhuǎn)速中離心力將妨礙外部切削液的進(jìn)入，如果切削液能通過刀體 中心將對很多場合的應(yīng)用帶來好處，如垂直的盲孔。切削液進(jìn)入刀體，將撞擊加工孔的底部，并向上、向外，給刀具提供冷卻，潤滑和幫助排屑。對中心內(nèi)冷設(shè)計(jì)的 限制是對通孔的應(yīng)用場合。因?yàn)榍邢饕簩⒉荒芩偷轿覀兯枰牡胤?—— 刀尖。另一個(gè)有影響的應(yīng)用是在臥式加工中心上的工作，由于重力影響，總是把切削液拉到孔的下半園．因此，切削液的變化，將對刀具沿孔作圓周運(yùn)動(dòng)有不同的影 響．
綜上所述，刀具具有通用性和生產(chǎn)效率之間的矛盾，同時(shí)滿足是很困難的，是否有較好的折衷方案？
6．MiTM ——多排屑槽機(jī)夾螺紋銑刀
   最近, 螺紋加工技術(shù)世界級(jí)領(lǐng)導(dǎo)者之一, Vargus, LTD（以色列瓦格斯公司）已找到了高效螺紋銑刀的設(shè)計(jì)解決方案，并把這一創(chuàng)新產(chǎn)品加入到她本已經(jīng)較長的螺紋銑刀產(chǎn)品線。MiTM 機(jī)夾螺紋銑刀產(chǎn)品線， 以多排屑槽，機(jī)夾螺紋銑刀著稱。這一新的產(chǎn)品線刀體，具有一定的通用性，但同時(shí)支持客戶對高生產(chǎn)率，降低加工成本的要求。新設(shè)計(jì)的一些特點(diǎn)如下:
• 每個(gè)刀具有多個(gè)派屑槽，實(shí)現(xiàn)快速切削。
• 刀體直徑最小 17mm (67″)。
• 長的刀片以適應(yīng)深螺紋孔。
• 刀片兩面可用。
• 極好的穩(wěn)定性。
• 通用刀體柄部尺寸。
• 機(jī)夾刀片式。
• 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)刀片涂層材質(zhì)，非常適合不銹鋼加工和一般用途。
• 刀體可以安裝多個(gè)刀片或只裝一個(gè)刀片。
• 切削液通過刀體，從排屑槽處噴出。
   讓我們看看當(dāng)考慮通用性和高效率原則時(shí)，新的機(jī)夾螺紋銑刀家族與上述設(shè)計(jì)元素之間的聯(lián)系。MITH八個(gè)刀體分成4 組，每一個(gè)都有共同的柄部直徑25mm 或 1 in。在這4組里，每一組內(nèi)，有兩個(gè)不同刀體，其最大螺紋加工深度不同。MiTM 家族設(shè)計(jì)為獲得最大剛性，但并不限制通用性，因?yàn)槊恳粋€(gè)刀體可適合較大范圍的螺紋加工。同組刀體不同的螺紋加工深度為客戶提供了針對具體應(yīng)用最穩(wěn)定的刀 體。另外，MiTM 產(chǎn)品線提供了最大數(shù)量的排屑槽，使加工進(jìn)給成倍提高。
對于通用性來講，并不是所有刀窩/排屑槽都必須安裝加工刀片。如果在小批量生產(chǎn)中，可裝入一片加工刀片，其他刀窩裝入 “平衡片”。這些 “平衡片” 可保持刀體加工穩(wěn)定性并可防止鐵屑傷及刀窩。
這一選擇增加了刀體的通用性，降低了在小批量生產(chǎn)中的刀具成本，但仍保持刀體具有多排屑槽和刀窩，當(dāng)有大批量生產(chǎn)時(shí)，裝入多個(gè)加工刀片，可實(shí)現(xiàn)高效率的加工。


      伴隨著高剛性刀片設(shè)計(jì)，刀體上的刀窩可能較弱, 但MITM刀片是針對需要設(shè)計(jì)的，所以刀體上的刀窩在長度方向較短，以保持螺紋銑刀刀體有足夠的剛性，同時(shí)，對刀片增加了厚度，以使硬質(zhì)合金刀片有較好的 剛性。厚的刀片可使設(shè)計(jì)工程師在刀片的兩面設(shè)計(jì)螺紋形狀，若在刀片形狀上做出斜度，產(chǎn)生后角，則刀片只能有一個(gè)加工刃口。有兩個(gè)刃口的刀片，客戶加工成本 會(huì)分?jǐn)偅瑫r(shí)，刀片強(qiáng)度也增加。
   由于刀片厚且強(qiáng)度高，它比采用薄的刀片可設(shè)計(jì)得更長，這樣一來增加了通用性，也更適合較深螺紋的加工。
觀察刀片夾持系統(tǒng)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，MITM采用多螺釘垂直夾緊刀片，把刀片拉入刀窩，同時(shí)提供了最大的夾持力，并保持了刀體的整體剛性。一個(gè)高剛性的刀體系 統(tǒng)，一個(gè)強(qiáng)度較高的刀片，可使刀具使用更大的進(jìn)給，它直接影響到你的加工成本底線——更短的加工時(shí)間和更低的螺紋加工成本。
   通過使用兩種標(biāo)準(zhǔn)刀片材質(zhì)和涂層，刀片庫存可最小化，并能滿足各種加工要求。 VBX 是 TiCN 涂層，主要用于加工鋼材和通用工作。 VTX 是 TiAlN 涂層 ，此材質(zhì)及涂層具有非常好的抗高溫性能，適合不銹鋼和高溫合金材料的加工。
切削液通過能力，特別是當(dāng)?shù)扼w直徑接近要加工的螺紋直徑 (刀具直徑＞0.7× 螺紋直徑), 在螺紋銑削過程中，切屑的排出變成一個(gè)非常重要的因素。正如上面提到，內(nèi)冷在大多數(shù)場合都會(huì)帶來好處, 但在有些情況，可能沒關(guān)系。如在加工通孔時(shí)，貫穿刀具中心，軸向內(nèi)冷對加工及排屑一點(diǎn)幫助都沒有。 新的 MiTM 產(chǎn)品線提供中心冷卻能力，向排屑槽及刀片斜向噴出，切削液正好噴向刀具最需要的地方, 刀片切削刃口。這在螺紋銑削過程中最大限度地幫助切屑排出，提供最大限度的冷卻和潤滑, 這也使刀具可獲得最大切削線速度和進(jìn)給。
   最后，任何螺紋銑削操作將依靠CNC程序，為此，VARGUS 公司已經(jīng)開發(fā)了一個(gè)界面友好，自動(dòng)編程的輔助系統(tǒng) ——“TM GEN, 螺紋銑削專家系統(tǒng)”，使螺紋加工更容易。這是一個(gè)非常有用的資源，它不僅能幫助客戶根據(jù)具體應(yīng)用場合，選擇正確的刀具，并能根據(jù)客戶的應(yīng)用和機(jī)床控制器自 動(dòng)生成螺紋銑削的CNC程序，螺紋銑刀越容易使用，客戶越能獲得滿意的加工結(jié)果，因此實(shí)現(xiàn)了雙贏。
   正如你已經(jīng)知道或從文章中學(xué)習(xí)到，刀具通用性和高效性在很多場合是相互矛盾的。最主要的是你要發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀的供應(yīng)商，它不僅有很多產(chǎn)品可以滿足當(dāng)前需求，但同時(shí)也為你未來的需求提供了更多的選擇。

圖片6


圖片7