在金屬切削過程中，諧振產(chǎn)生的具有衍生能力的振動(dòng)和震顫，卻導(dǎo)致零件表面加工質(zhì)量降低蜜硫、返修森篷，甚至可能使工件報(bào)廢。

    借助幾何尺寸可變的立銑刀汉矿，能夠減少這種震顫稿棚。盡管這類刀具常常被稱為“可變螺旋角刀具”夸营，但已是一種更廣義的概念坝总。

    可變螺旋立銑刀有兩種基本的設(shè)計(jì)，一種設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是不相等(或不同)的螺旋角沿每一切削刃長度是相同的,而另一種設(shè)計(jì)是沿著切削刃的長度迅忙，其螺旋角是廣泛可調(diào)的兆距。例如，一把刀具前刀面的螺旋角是30°姆巨，中間某點(diǎn)的角度是37.5°乏尿，而后刀面的螺旋角可達(dá)到45°。螺旋角也同樣可以從37°開始變化到30°嫩碘∮厣茫“在切削過程中，刀具會(huì)受到阻尼的影響臊啃，這是由于立銑刀在以不同角度沿同一螺旋線進(jìn)行切削症丁。”Benchmark硬質(zhì)合金公司總裁PaulSt.Louis解釋道。

    Melin工具公司車間主任BobSrail先生補(bǔ)充說宠默，只要工具制造商生產(chǎn)的刀具和工具磨床能夠加工麸恍，銑刀的螺旋角就能在較大的范圍內(nèi)變化〔蠼茫“大多數(shù)機(jī)床都能夠勝任對任何螺旋角的磨削”抹沪。

    這兩種立銑刀都有不相同的螺旋槽間距(或不同的齒距)，因此能夠產(chǎn)生一個(gè)不同相位(異相)的切削運(yùn)動(dòng)從而阻止諧振的產(chǎn)生瓤球。例如融欧，一把4槽立銑刀(或可變位的立銑刀)的齒距，在第1卦羡、2凹槽間為89°噪馏，2、3凹槽間為91°虹茶，以此類推逝薪，最終加起來等于360°。

    “通常當(dāng)用一把普通立銑刀加工時(shí)蝴罪，會(huì)產(chǎn)生持續(xù)不斷的諧波振動(dòng)刷航，這是以銑刀螺旋角相同、切削刃平均分配為前提的驱糜∑羯校”SGS工具公司執(zhí)行副總裁JeffBurton先生指出，“任何可以干擾諧波的行為都能減低由此而產(chǎn)生的震顫喧弦∠送海”SGS工具公司聲稱，通過將諧波振動(dòng)最小化吕迁，Z-Carb整體硬質(zhì)合金立銑刀(外形不變但螺旋角可變)可使材料切除率最大化蝎杯。

    在Niagara刀具公司技術(shù)主管DennisNoland先生看來，NY基礎(chǔ)公司開發(fā)的正在申請專利的旋轉(zhuǎn)刀具能使情況得到改善肿圾。該設(shè)計(jì)通過對刀具產(chǎn)生的聲音模式的特別選擇戒甜，對“可變立銑刀”的概念進(jìn)行了改進(jìn)。不僅改變了排屑槽間的分度和螺旋線簇戳，同時(shí)也改變了前刀面傾角和退刀槽润申。因此，每個(gè)槽的切削刃都與其它的不同樊展，每個(gè)槽的導(dǎo)程也不相同呻纹。“一般而言专缠，對于一套給定幾何尺寸的立銑刀雷酪，當(dāng)你從各個(gè)方向觀察時(shí)淑仆，其螺旋角的變化不能超過5°的范圍,否則將會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定性方面的問題√�闺！庇纱硕鴣淼慕Y(jié)果是一把刀具的各個(gè)切削刃在與工件表面接觸并沿工件表面移動(dòng)時(shí)糯景，都會(huì)產(chǎn)生清晰的聲音模式∈÷睿“由于切削刃會(huì)產(chǎn)生不同的聲音模式蟀淮，因此發(fā)生諧振的潛在危險(xiǎn)可能就被忽略了〕�澳！北M管Niagara公司的可變螺旋角立銑刀沿每一條切削刃都有相同的幾何特征怠惶，但對每條切削刃而言，仍可能產(chǎn)生前角轧粟、退刀槽策治、螺旋線、甚至從前刀面到后刀面的完全改變础辉。在用這種銑刀加工工件時(shí)肄埠，刀具將不斷改變其聲音模式，“對此知狂，我們尚未完成研究搓胯，”他說，“這涉及到大量很復(fù)雜的試驗(yàn)操作程序啰痒”酃粒”在加工高溫、高強(qiáng)度合金材料時(shí)锥拖，Niagara刀具公司的StabilizerHT立銑刀不同的齒距橡戈、前角、退刀槽昌漏、螺旋線可以有效地減輕加工中的振顫掷雪。

    VRK公司正在申請專利的SilentPitch3槽、4槽和5槽立銑刀具有偏置的槽型及可變螺旋角布筷，并且每把立銑刀只有兩條相同的螺旋線害切。

    可變的幾何尺寸使立銑刀能“幾乎無振顫地切削，并且以幾乎接近粗加工的速度來完成精加工逢勾。”

    3-D模擬軟件

    如果不是磨床3-D模擬軟件的出現(xiàn)藐吮，要改變立銑刀的螺旋角是不可能的溺拱。在刃磨這種立銑刀時(shí)，如果不借助模擬裝置谣辞，就會(huì)損壞數(shù)以百計(jì)的刀具和大量的砂輪迫摔。這種能使很多設(shè)計(jì)變化在幾分鐘內(nèi)完成的模擬裝置還能使更多的工作在辦公室里完成，而不用把時(shí)間耗費(fèi)在生產(chǎn)車間。過去磨一把直徑1/2″的立銑刀需耗時(shí)15min句占，而現(xiàn)在通過模擬裝置只需2～3min沪摄。?

    但模擬軟件及可以磨削可變螺旋角銑刀的磨床會(huì)導(dǎo)致這類刀具的很多終端用戶無法修磨現(xiàn)有的舊銑刀。而把刀具寄回給制造商進(jìn)行重銳同樣也不是辦法纱烘。對此杨拐，JeffDavis（Harvey工具公司技術(shù)副總）說：“我們公司并不是一個(gè)真正意義上的刀具修磨廠商。我們的刀具價(jià)格足夠低擂啥，具有相當(dāng)競爭力哄陶，因此與舊刀重銳相比，買一把新刀具也許是更好的選擇俺乓⊙�匙！�?

    與此相反，Kennametal公司立銑刀和硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)刀具產(chǎn)品市場部經(jīng)理SteveAbrams先生認(rèn)為：數(shù)量龐大的終端用戶期望在立銑刀磨損后能夠進(jìn)行重銳檀丝。而Kennametal公司VariMill銑刀的終端用戶可以在自已公司或當(dāng)?shù)氐牡毒咝弈シ��?wù)中心進(jìn)行銑刀的重銳和再涂層韭赡，同樣可以達(dá)到新刀的效果。他解釋說残神，VariMill立銑刀并不具有可變的或者不同的螺旋角割懊，而是具有偏置的排屑槽以及沿排屑槽長度上不變的前角來阻止諧振的產(chǎn)生，也就是使一個(gè)4槽立銑刀像兩個(gè)獨(dú)立的2槽立銑刀那樣工作锦是。? 

    粗加工時(shí)間

    隨著震顫的消失涤玷，螺旋角可變的立銑刀能夠?qū)崿F(xiàn)很高的材料去除率。Niagara公司的Noland認(rèn)為漓琢，“在某些情況下称几，通過排除諧振產(chǎn)生的可能性，完全可以讓切削深度增加2倍稿施、3倍甚至4倍疫稿。比如，可以在長度為600mm以上的4340鋼材表面加工2mm深的細(xì)槽鹃两∫抛�！�?

    SGS的Burton說：盡管這種立銑刀同樣適用于精加工，但粗加工是人們通常認(rèn)為最顯著俊扳、最有效的加工工序途蒋，因?yàn)榇旨庸すば蚩梢栽黾硬牧先コ�率。在很多情況下馋记，你能夠增加切削深度号坡、切削寬度以及進(jìn)給量。當(dāng)沒有受到有害振顫的影響時(shí)梯醒，你可以加大上述參數(shù)宽堆，更強(qiáng)有力的進(jìn)給刀具腌紧。此時(shí)，由于可變立銑刀避免了沿工件表面的跳動(dòng)畜隶，因此它能使精加工質(zhì)量與采用標(biāo)準(zhǔn)立銑刀進(jìn)行一次微小進(jìn)給精銑時(shí)的效果相同甚至更好壁肋。“你經(jīng)匙崖�？梢砸姷轿唇�(jīng)精加工的工件達(dá)到令人滿意的表面質(zhì)量逊汤。”Burton這樣評價(jià)可變立銑刀的加工效果人薯∥呒龋“即使最終還是需要精銑，采用可變立銑刀也可以增加粗加工工序的切削量吸辑，從而提高加工效率庵锰。”?

    相反串飘，如果一個(gè)終端用戶只需要進(jìn)行小進(jìn)給切削陪孩，那么可變立銑刀通常并不是最好的選擇。因?yàn)樗�在加工中無法發(fā)揮能在高切削載荷下切削的優(yōu)勢钳砰。Benchmark硬質(zhì)合金公司的StLouis先生說：“對只做小進(jìn)給精加工的用戶盅妹，我建議他們最好不用可變立銑刀而采用所能找到的最便宜的刀具；如果只是將可變立銑刀用來加工坯料的硬皮许话，那么它將無法發(fā)揮它在加工中減少振顫的優(yōu)勢羔俭。”

    機(jī)械問題

    由于可變螺旋角立銑刀的成本比標(biāo)準(zhǔn)立銑刀高20%～25%稍途，因此并不適合廣泛用于各種機(jī)床阁吝。

     Melin工具公司的Srail先生認(rèn)為，“銑刀的使用取決于設(shè)備的類型械拍。在舊的Bridgepots機(jī)床上使用可變螺旋角立銑刀突勇，在經(jīng)濟(jì)上當(dāng)然是不劃算的】缆牵”

    為了更有效地使用可變螺旋角立銑刀甲馋，理想的機(jī)床需至少擁有一個(gè)40°錐度的主軸，使用30°錐度的主軸將會(huì)產(chǎn)生很多偏差迄损，但是也可以用定躏，只是使用時(shí)需降低進(jìn)給量。?

    Noland先生說：“一臺功率為15～20hp芹敌、主軸錐度為40°共屈、最大速度可達(dá)10000rpm、安裝直徑1/2″（或更械炒堋）可變螺旋角立銑刀的機(jī)床拗引，其生產(chǎn)率將大幅提高。甚至在老型Bridgepot機(jī)床上茧淮，使用可變螺旋角立銑刀其效率也能成倍提高椿烂。”?

    Noland先生強(qiáng)調(diào)着阿，不管使用什么機(jī)床伍配，當(dāng)進(jìn)行重切削時(shí)（比如銑削2mm深的細(xì)槽時(shí)），始終保持刀具冷卻是至關(guān)重要的茁帚。因此跨峡，需要高速供給大量的冷卻液。一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是要能讓冷卻液進(jìn)入切削區(qū)娶痕，保持切削區(qū)的溫度足夠低拦举，以避免產(chǎn)生材料粘接。一旦發(fā)生材料粘接数截，刀具將很快產(chǎn)生故障并破損盐传。內(nèi)冷卻刀具可作為一項(xiàng)選擇，但會(huì)增加不少成本俗退∑岱郏“在我們公司的可變立銑刀設(shè)計(jì)中尚未采取這種內(nèi)冷卻結(jié)構(gòu)，但這絕對是我們一直關(guān)注的方向满葛【恫荆”?

    由于可變螺旋角立銑刀的幾何結(jié)構(gòu)，切削時(shí)不需要冷卻液嘀韧。其表層通常涂覆TiAlN或AlTiN涂層篇亭，這兩種涂層刀具都可適用于干式切削和準(zhǔn)干式切削。

    要使生產(chǎn)率最大化乳蛾，需要優(yōu)化加工系統(tǒng)中的每個(gè)因素暗赶，同樣也包括刀具本身。在刀具幾何結(jié)構(gòu)決定后肃叶，涂層可提供比其它因素更大的優(yōu)勢蹂随，刀具涂層和幾何結(jié)構(gòu)的完美結(jié)合將為用戶帶來產(chǎn)出的最大化。如再使用高質(zhì)量硬質(zhì)合金基體因惭，立銑刀將加工得更深岳锁。