用小型面铣刀实现凸肩铣削

    机床性能的变化会对刀具和切削策略产生持久的重要影响。老式结构的加工中心采用分级传动，在低转速范围内可提供足够的加工功率，因此，目前在许多凸肩铣削加工中仍广泛使用立铣刀。立铣刀多用于功率较小的小型机床和加工中心上，它们只有在高转速下才能获得最大转矩。
    早在数年前，Ingersoll公司为了满足较小功率的机床对切削刀具日益增长的需求，开发了采用转位式刀片和组合式刀盘结构、符合整体硬质合金磨削铣刀标准的面铣刀产品。这种技术上的开拓性工作得到了其主要客户的密切协作。在开发过程中，Ingersoll对其标准铣刀产品系列中的立铣刀与面铣刀的切削效率进行了对比试验。
    由于老式加工机床的转矩特性以及相对便宜的价格，立铣刀的实际应用仍相当广泛，尤其在刀具直径较大、结构上有限制的情况下。使用大直径刀具要求机床的刚性较高，功率较大，在高转矩条件下才能使刀具的切削能力得以充分发挥。此外，由于刀具与工件的接触弧较大，每次切削的接触长度相对较长，由此引起的剧烈发热将对刀具的耐用度产生不良影响。
    许多用户都经常遇到立铣刀加工所需传动功率不能满足要求的情况，这是因为大多数金属切削加工企业都使用最大功率为25千瓦的机床。这一功率范围适合使用普通面铣刀进行加工。由于小直径刀具允许使用高的主轴转速，因此可在较小功率机床的最佳转矩范围内实现经济切削。
    Ingersoll公司的小型面铣刀采用了独具特色的几何形状，从而使面铣刀用户的许多疑虑得以消除：即使在金属去除率较高的情况下，也不必担心产生固有振动并可保证切削过程的稳定性。因为铣刀采用了大正前角，因此可实现与使用高速钢或整体硬质合金刀具一样的软表层切削。通过选用最佳切削厚度，可显著提高进刀量，从而大大缩短加工时间。此外，在使用面铣刀进行圆周铣削时，由于切削刃的全长都参与切削，确保了转位式刀片的有效利用。此外，较短的接触弧降低了刀刃发热，从而提高了刀具的耐用度。
    虽然购买面铣刀的价格比购买相同直径立铣刀的价格平约要高出70%左右，但如综合考虑刀具成本，并非难以接受。据统计，刀具总成本仅占生产总成本的4%，但与使用切削液和废料清理成本（约占生产总成本的35%）、设备成本（约占生产总成本的40%）相比，刀具成本几乎可忽略不计。因此，虽然面铣刀的购买成本较高，但在铣削加工中（尤其是使用小功率机床时）仍不失为一种经济性不错的可选方案。
    面铣刀的接触弧长约为立铣刀的1/5，因此使用面铣刀加工时，转位式刀片每转进入切削的平均时间也仅为立铣刀的1/5，从而可使硬质合金刀片承受的热负荷大大减小，使刀具磨损情况显著改善。
    由切削数据可见，使用可实现软表层切削的面铣刀的小功率机床，可经济地切削加工凸肩。由此可看出将机床特性与合理的切削策略及最新刀具技术有机结合的重要性。