有效使用微型刀具

    说来奇怪，一把能够切削金属的刀具会十分脆弱，稍不留神往工作台上一放竟然折断了。但是，这种说法却适合于在微小零件(如医疗元件)上加工孔、槽等特征所使用的非常小的微型钻头和立铣刀。为了有效利用这些刀具，在使用过程需要考虑周全，而首先要考虑的是“小心呵护”。
    Niagara刀具公司（美国纽约州阿姆赫斯特）是提供一系列微型刀具的制造商之一，该公司的工程经理Dennis Noland称，使用φ0.005英寸的立铣刀时，“只要手触碰的方式不对，就会把它弄断。”
    然而，训练有素的车间也可以相当顺利地使用这些刀具，但必须始终保持柔和的操作，连轻微的碰撞也必须避免。例如，必须采用非接触式刀具测量，并严格控制径向跳动和振动。Noland称，“径向跳动变得非常关键。”主轴和刀夹中心必须达到严格同心。在其它加工场合下，0.0005英寸的径跳测量似乎是多余的，可是在刀具本身的直径只有0.020英寸的情况下，即使这样小的径跳偏差也变得非常大了。最大容许径向跳动不能超过0.0002英寸，甚至可能只有它的一半。同轴度要求如此苛刻，确实需要采用高质量的刀夹，但不一定需要专用刀夹。这些小直径微型刀具通常有1/8英寸的刀柄，因此可以使用标准刀夹。弹簧夹头可能有效，热装夹头也许更好。
    下一个考虑因素是速度。即使主轴在其它加工中转速相当快（比如说12,000rpm），但也会被小直径刀具限制在令人痛苦的最低切削速度上。例如，直径0.020英寸的刀具可以装在这种主轴上，但切削速度最多不超过63sfm（19m/min）。
    Kyocera Tycom微型刀具制造公司高级开发工程师Mike Tibbet说，使微型铣刀和钻头达到高切削速度的一个方法是为这些微型刀具采用一个附加高速主轴。附加主轴对转矩的要求很小，因此可以是气动的。为了加工较硬的金属，也可以采用电动附加主轴。Tibbet一般推荐主轴转速为80,000rpm。他说，主轴径向跳动以及机床的总刚度和紧密度，都属于加工车间考虑微型刀具的应用时应该着眼的特征之列。另一个需要考虑的重要方面，是冷却液过滤以及加工车间一般能够保持的冷却液清洁程度。冷却液中的细小微粒可以对微型刀具产生较大的影响。
    Tibbet还建议微型刀具的用户使用变焦透镜相机进行加工过程监视，因为微型刀具在切削时不会发出可以听见的声音，而且切削过程是肉眼看不清的，所以这些刀具的故障排查很困难。一旦因失误引起刀具折断，相同的错误也许注定要不断发生。但是，如果使用一个放大倍数可观的照相机，就可以像采用标准规格刀具那样，对加工过程进行观察。Tibbet称，“这种观念的意思是，只要放大到足够程度，微型刀具就不再是微型刀具了。”
    如果说每种刀具属性都可以按比例缩小，那可真是言过其实了。Niagara公司的Noland谨慎地指出，涂层是提高现代切削刀具性能的一个要素，但通常却无法应用于微型刀具。他说：“我们一般不给这些刀具附加涂层，除非用户专门提出要求。”其原因与几何尺寸有关，对于标准规格的刀具，PVD涂层的厚度几乎可以忽略，但是，当刀具直径只有0.010英寸时，PVD涂层的厚度就显得太大了，它会使刀刃变成圆弧，而圆弧形刀刃容易摩擦零件表面，因此，在这样的比例下，涂层可能对刀具性能有影响，而不是有帮助。