圖1 apx立銑刀系列產(chǎn)品
圖2 凸起狀前刀面
圖3 二級前刀面
圖4 所耗功率比較
圖5 抗破損性能比較
圖6 切削生成的解析例子
近年來，生產(chǎn)線的構(gòu)成已逐步由機床轉(zhuǎn)換為柔性更好的小型加工中心，尤其是汽車零部件的新型生產(chǎn)線，大都已進行了更新?lián)Q代。小型加工中心的主軸轉(zhuǎn)速很高，與大型加工中心相比，剛性相對較低，因此，要求所用刀具在剛性較低的機床上，仍能發(fā)揮切削加工性能。用戶迫切要求工具廠家開發(fā)出低切削力、多功能、高精度、率的切削工具。 三菱綜合材料公司的apx立銑刀（圖1）就是為滿足上述要求而開發(fā)的新產(chǎn)品。apx立銑刀是利用切削仿真技術(shù)對齒形進行重新設(shè)計的新一代可轉(zhuǎn)位多功能立銑刀品種。 apx立銑刀的特點 剛性高，切削力小 具有*三維曲線切削刃形狀 多功能 刀片材料耐磨性優(yōu)異 為了降低切削力，在apx立銑刀的設(shè)計中采取了多種措施。首先，為了提高切屑剝離性能，將前刀面設(shè)計為凸起狀（圖2），前角取得很大，如刀具直徑為ø25mm時，徑向前角zui大取為+25°，軸向前角zui大取為+18°；其次，為了提高排屑性能，將刀片設(shè)計成二級前刀面，凸起狀刀齒可減小與切屑的接觸面積，從而降低切削力（圖3）。這種刀具設(shè)計應(yīng)用了切削仿真技術(shù)，預(yù)先計算出實際切削時的切削力和切屑的溫度。另外，后刀面被壓制成螺紋狀，以提高其抗破損性能。這種設(shè)計的優(yōu)點是切削時不易發(fā)生顫振，即使在bt30等低剛性機床上進行銑削加工，apx立銑刀也可充分發(fā)揮其優(yōu)異性能。 圖4所示為apx立銑刀與其它公司刀具品種所耗功率的比較。被加工材料scm440，切削速度160m/min，切深6mm，切削寬度6mm，進給量0.1～0.2mm/齒，采用干式順銑加工。結(jié)果表明，apx立銑刀所耗功率zui小，切削刃鋒利度zui高。圖5所示為抗破損性能的比較。三菱公司的產(chǎn)品由于齒形設(shè)計特殊，并經(jīng)過miracle涂層處理，在切削力較低的情況下，仍具有良好的抗破損性能。 刀片主切削刃部分為凸起狀三維曲線形狀，可加工出高精度側(cè)壁表面，提高零件的加工質(zhì)量。這種三維形狀是對切屑生成方向等進行仿真解析后設(shè)計而成（圖6），它可以使切屑在zui適宜的時候剝離，從而使被加工零件獲得極為良好的加工表面。 圖7所示為切削加工側(cè)壁表面時的偏差測量結(jié)果。當切削深度為6mm時，apx立銑刀加工側(cè)壁的偏差值為21µm，其它公司的同規(guī)格刀具的加工偏差值均大于apx立銑刀。如用apx立銑刀進行精加工，切削負荷更小，其偏差值甚至已接近可忽略不計的水平。 apx立銑刀與三菱公司以前的產(chǎn)品相比，多功能的特點zui為突出。apx立銑刀可進行各種加工作業(yè)，用一把刀具即可完成各種三維切削加工。特別是用于飛機零件的葉片加工等領(lǐng)域時，更可發(fā)揮其*的切削效果。另外，在刀柄設(shè)計方面，柄部直徑略小于刀齒直徑，是一種偏置式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)便于進行深腔加工。 apx立銑刀配備了兩種miracle涂層刀片，即“vp15tf”和“vp20rt”，前一種刀片已公開發(fā)售，后一種刀片擬于2005年5月投放市場。“vp15tf”是一種適應(yīng)性廣泛的通用型刀片；“vp20rt”則是只限于不銹鋼加工的型刀片。圖10所示為切削高硬度材料skd11（50hrc）時磨損情況的比較。切削條件為切削速度80m/min，切深5mm，切削寬度1mm，進給量0.05mm/齒。在試驗過程中，vp15tf涂層刀片具有非常長的使用壽命。apx立銑刀切削長度達10m以后，刀具后面磨損量僅0.14mm，而其它公司的刀具在相同切削條件下，切削長度在5m以下即出現(xiàn)劇烈磨損。 附表所示為在bt30bt30、bt40加工中心上的切削實例。例1為在bt30立式加工中心上加工，該用戶采用原有刀具加工時，因振動而產(chǎn)生很大噪聲，作業(yè)環(huán)境較差；采用apx立銑刀加工后，噪聲大幅度減小，工具壽命延長2倍以上。例2表明，采用原有刀具加工后，出現(xiàn)較大毛刺，去除這些毛刺極為費時，加工成本相應(yīng)提高；改用apx立銑刀后，由于切削刃鋒利度高，毛刺也較少，加工后去毛刺的時間大為縮短。例3為干式加工的實例，采用原有刀具時，切削熱很高，工件往往因產(chǎn)生熱變形而報廢；采用apx立銑刀后，切削熱大幅度下降，有效抑制了工件變形，可進行穩(wěn)定的干式切削加工。例4是在高剛性加工中心上進行率溝槽加工的實例，機床功率5.5/3.7kw，zui高轉(zhuǎn)速8000r/min，被加工材料s55c，切削速度160m/min，進給量0.25mm/齒，切深6mm，切削寬度20mm，apx立銑刀所耗功率較低，但切削效率卻達到143cc/min，加工面質(zhì)量也極為良好。
圖7 加工側(cè)壁表面的質(zhì)量對比
圖8 多種加工功能
圖9 刀柄結(jié)構(gòu)
圖10 加工高硬度材料時的耐磨性比較
加工實例 例1 例2 例3 例4
刀具型號 apx3000r162sa16sa apx3000r203sa20sa apx3000r162sa16sa apx3000r203sa20sa
選用刀片 aomt120616peerm
（vp15tf） aomt120608peerm
（vp20rf） aomt120608peerm
（vp20rf） aomt120608peerm
（vp15tf）
被加工材料
切削條件 切削速度
（m/min） 150 160 160 160
進給量
（mm/齒） 0.05 0.10 0.11 0.25
切削深度
（mm） 1.5 3.2 2.6 6
切削寬度
（mm） 1.5 5.1 14 20
切削液
（mm） 濕式切削 濕式切削 干式切削 干式切削
選用機床 bt30立式加工中心 bt40立式加工中心 bt40臥式加工中心 bt40臥式加工中心
加工效果 與其它公司產(chǎn)品相比，切削噪音低，使用壽命長，工具壽命延長2倍 切屑形成良好，毛刺減少，切削噪音低 切削噪音低，毛刺少，工件變形小 使用新一代高剛性加工中心，apx立銑刀的切削力較低，但加工效率卻大幅提高