桶形銑刀未來可期
2023-3-24 來源：伊斯卡 作者：技術經理 Andrei Petrilin
五軸加工，優勢顯著
顯而易見，五軸加工在現代金屬切削領域越來越流行。五軸加工優勢顯著，例如僅用一次裝夾來加工復雜形狀的零件，而不改變工件的定位、同時保證高加工精度及減少加工節拍。
先進的工件制造技術提高了精密鍛造、鑄造和主流增材制造（AM）的水平。這也導致了工件的幾何形狀更為復雜，通過切削來減少加工余量和材料，并達到反映工件最終形狀的結果，這就要求高性能的切削刀具，以用于復雜幾何表面的精加工和半精加工。
球頭銑刀被視為用于加工3D表面的傳統刀具。球頭銑刀是銑削作業中用于表面半精加工和精加工的最常用刀具。五軸加工中心領域的發展，以及現代CAM系統的重大進步，使得不同切削刃型的刀具在市場中涌現，也就是弧形或桶形立銑刀。盡管這些刀具為機械工人所熟知，但還是經常被人忽視。五軸加工結合CNC軟件和復雜刀具配置的計算機建模，使得圓桶形立銑刀的應用重回大眾的視野。
這些立銑刀的切削刃呈圓弧形，代表半徑大于刀具標稱半徑的一段圓弧。為了便于比較，在球頭銑刀中，刀具半徑即切削刃的半徑。與球頭銑刀相比，使用“多刀路銑削技術”的弧形銑刀來加工表面可顯著增加步距，從而縮短切削時間。在加工復雜表面時，三軸CNC機床無法保證桶形刀具的正確切削位置。而五軸機床可實現桶形銑刀的充分利用。
桶形刀具，經濟合理
根據切削刃相對于刀具軸線的方向，桶形立銑刀具有多種配置，如純桶形、錐桶形、透鏡形以及橢圓形或拋物線形。刀具的刃形決定了刀具的應用。例如，透鏡形刀具同時適用于五軸和三軸機床，而錐桶形輪廓的立銑刀僅適用于五軸機床。桶形刀具設計應用于多刃整體立銑刀中，可提供更高的刀具精度，并將刀具的齒數最大化。
伊斯卡NEOBARREL刀具系列包括多個系列。圖1是直徑范圍為8-12 mm的整體硬質合金立銑刀（SCEM）。10mm錐桶形硬質合金立銑刀具有半徑為85mm的弧形外圓切削刃。與10mm球頭銑刀相比，該立銑刀的步距提高了四倍，并達到相同的加工表面粗糙度。（圖1）
圖1：整體硬質合金桶形銑刀在曲線形狀的加工中行之有效。
伊斯卡 的MULTI-MASTER系列是可更換硬質合金頭產品系列。該系列的全新錐桶形刀頭，與SCEM具有相同切削刃型和直徑范圍，并為MULTI-MASTER系列在五軸機床上的應用提供了多種選擇。MULTI-MASTER系列刀具的可更換頭設計確保了硬質合金的合理使用，經濟成本優勢顯著。多樣化的刀體、延長桿和減徑桿可實現為復雜的加工項目定制模塊化刀具組件。（圖2）
圖2–整硬可換頭桶形刀頭被成功應用于高成本效益的MULTI-MASTER設計理念中。
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單刀片設計，符合邏輯
伊斯卡近期推出了全新的桶形立銑刀系列，該系列采用了單刀片刀具設計方式。眾所周知，與可更換硬質合金刀頭的刀具或整體硬質合金立銑刀相比，單刀片刀具的精度較低。但如果我們對單刀片刀具進行分析并對精度做出一些妥協，那么單刀片刀具也可以和可換頭刀具或者整硬刀具進行競爭。（圖3）
圖3–在加工關鍵零部件的復雜表面時，單刀片桶形刀具表現出高性能參數。
為了消除對單刀片桶形刀具設計合理性的質疑，我們應該考慮幾個方面。
單刀片刀具通過擴大桶形銑刀的直徑范圍來提高成本效益。這些刀具的標稱直徑為16-25 mm。與適合硬質合金立銑刀和可更換頭的進給量相比，耐用的刀片結構和高剛性的刀片夾持使每齒的進給量有所增加。這確保了適當的進給速度，從而高效地進行加工。當加工穩定性較差時，減少齒數有助于控制振動。BALLPLUS系列刀具可通過使用桶形刃口刀片將常規刀具轉換為桶形立銑刀。伊斯卡BALLPLUS刀具包括多種刀體、刀桿和延長桿的選擇，大大簡化了刀具定制。如今，單刀片桶形刀具設計成為了更加符合邏輯、更加合理的選擇。
在現代制造業中，桶形銑刀的前景十分廣闊。金屬加工行業已實現了桶形設計的許多應用用途。其中包括整體硬質合金桶形立銑刀、整硬可換頭式桶形銑刀和單刀片桶形銑刀，這些產品構成了一個完整的桶形仿形銑刀系列，共同面對未來的挑戰。（圖4）
圖4–各種不同設計理念的桶形銑刀。
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