伊斯卡智慧銑鋁策略

Gaby Zehavi，Andrei Petrilin

ISCAR伊斯卡中國(guó) 中國(guó)上海 201108

鋁加工特性

相比于鋼的加工，鋁及鋁合金所需的切削力更小，因此銑刀切削刃承受的機(jī)械負(fù)荷相對(duì)較低。在本文中，將鋁及鋁合金簡(jiǎn)稱為“鋁”。鋁具有高導(dǎo)熱系數(shù)，因此鋁加工過(guò)程生成的切屑傳導(dǎo)出大量的切削熱，其結(jié)果是顯著降低作用于切削刃的熱載荷。源于以上屬性，銑鋁具有超高切削速度及進(jìn)給的特征。然而，這并不能確保銑鋁加工就會(huì)非常輕松。

鋁的材料特性會(huì)導(dǎo)致切削過(guò)程產(chǎn)生積屑瘤（BUE），這個(gè)現(xiàn)象增加了作用于切削刃的機(jī)械載荷，使得高效排屑難以達(dá)成；破壞旋轉(zhuǎn)刀具的動(dòng)平衡，導(dǎo)致整個(gè)加工過(guò)程變得低效。

而采用錯(cuò)誤的刀具也會(huì)影響鋁屑的排出。如果刀具的排屑槽容屑空間不足，銑鋁過(guò)程生成的長(zhǎng)切屑就會(huì)堵塞刀具。為克服這一障礙，需使用齒數(shù)更少的刀具或降低切削參數(shù)，但這種行為會(huì)對(duì)生產(chǎn)率產(chǎn)生消極的影響。

從可加工性的視角來(lái)看，鋁并不是一種分布均衡的材料。合金元素（尤其是硅），材料類(lèi)型（鍛造、鑄造）和材料處理方法都會(huì)影響切削性能。工件形狀、工裝條件以及加工需求（精度、粗糙度等），以上及其他因素又增大了其自身的加工局限性，且選擇加工策略及選擇刀具時(shí)必要的考察因素。因此，在許多案例中，通用的鋁加工特別是銑鋁加工，往往并不是看上去那么簡(jiǎn)單的任務(wù)。

加工刀具

刀具制造商們?cè)陂_(kāi)發(fā)刀具時(shí)需考慮銑鋁刀具的特定特點(diǎn)。成功的關(guān)鍵是對(duì)切削幾何形狀、刀具材料及刃口處理方式做出正確的組合，此外還需對(duì)切削液的供應(yīng)做出優(yōu)化。

縱觀全球的汽車(chē)行業(yè)，也是鋁的一大消費(fèi)領(lǐng)域，已引入大量硬鑄鋁材料至其零部件。雖然此舉帶來(lái)了這類(lèi)零部件耐腐蝕性的提高，卻捎帶來(lái)刀具更易磨損的負(fù)面影響。當(dāng)考慮銑鋁的應(yīng)用時(shí)，就繞不開(kāi)大型飛機(jī)部件，如機(jī)翼部件、機(jī)艙門(mén)及機(jī)艙窗框等。通常而言，這類(lèi)工件由整塊材料制成，毛坯往往重達(dá)數(shù)噸，必需去除的材料常達(dá)毛坯質(zhì)量的80%～85%，才能得到最終所需形狀的零部件。

伊斯卡，一家全系列產(chǎn)品系列供應(yīng)商，已專門(mén)為鋁的高效加工而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出全套可轉(zhuǎn)位銑刀。這些高品質(zhì)刀具的每一系列都具有整體式或輕量化刀體設(shè)計(jì)，獨(dú)特的硬質(zhì)合金刀片夾持機(jī)構(gòu)原理，帶調(diào)整結(jié)構(gòu)的刀夾，各種磨制及拋光的刀具帶不等刀尖圓角半徑，以及在鋁加工中非常普及，帶多晶金剛石（PCD）刀尖的刀片。絕大多數(shù)刀具帶有貫穿刀體的內(nèi)冷卻通孔。伊斯卡HELIALU可轉(zhuǎn)位銑刀系列能實(shí)現(xiàn)鋁的高效高速加工（HSM），確保強(qiáng)大的金屬去除率（MRR），獲得高精度及出色的表面質(zhì)量的特點(diǎn)，滿足遍布全球所有的鋁部件制造商們的全部品質(zhì)需求。

金屬加工工業(yè)生產(chǎn)制造大型至小型鋁部件，在許多情況下，需要尺寸更適中的銑刀。這些刀具的尺寸不適用于裝夾可轉(zhuǎn)位刀片，而整體硬質(zhì)合金刀具則有著明顯的優(yōu)勢(shì)。此外，整體硬質(zhì)合金立銑刀的高精度使得其在大型零部件的精密加工中是無(wú)可比擬的。因此，伊斯卡仍大力參與先進(jìn)整體硬質(zhì)合金銑鋁刀具的設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)。最近增添的革新產(chǎn)品進(jìn)一步豐富了刀具產(chǎn)品范圍，再一次提高了為全球工業(yè)領(lǐng)域用戶帶來(lái)的價(jià)值。

伊斯卡ECR-B3-R-C系列整體硬質(zhì)合金立銑刀帶三個(gè)齒，設(shè)計(jì)用于在高金屬去除率下的粗銑加工。技術(shù)創(chuàng)新的立銑刀帶有鋸齒狀切削刃，能將寬的切屑撕裂為易于排出的窄小切屑。冷卻液流經(jīng)內(nèi)冷卻通孔直達(dá)每一切削刃，使得冷卻液不間斷地輸送至切削區(qū)域。這兩種設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，結(jié)合拋光槽，顯著提高了排屑能力，大幅提高了生產(chǎn)率。鋸齒狀切削刃不僅能劈砍切屑還能提高抗振性能；縮頸設(shè)計(jì)有助于在刀具大懸伸加工中提高切削的穩(wěn)定性。

為什么ECR-B3-R-C系列僅有三齒，而沒(méi)有提供更多齒數(shù)的銑刀？在銑鋁加工過(guò)程中，產(chǎn)生刀振及不受歡迎的振動(dòng)是首要的重要因素。各種研究及金屬加工實(shí)踐表明，三齒結(jié)構(gòu)是90°主偏角整體硬質(zhì)合金銑鋁立銑刀的最優(yōu)設(shè)計(jì)。在高效銑削中，這種布局確保了容屑槽體積，這也是切屑流動(dòng)的必需，同時(shí)并不增大刀振。銑鋁立銑刀的主流都是基于此道，伊斯卡ECRB3-R-C也不例外。

然而，意欲提高銑刀生產(chǎn)率的愿景促使伊斯卡開(kāi)發(fā)出技術(shù)創(chuàng)新的四齒立銑刀。CHATTERFREE ECA-H4…CF立銑刀系列，比三齒銑刀額外多出一個(gè)齒有助于提高金屬去除率（MRR），不管是應(yīng)用于粗銑加工還是精銑加工。盡管是四齒結(jié)構(gòu)，這些立銑刀具有令人印象深刻的抗振性能，因收囊不等螺旋角及不等齒距于一體。此外，伊斯卡的刀具設(shè)計(jì)師們還成功地創(chuàng)建出芯部直徑及排屑槽截面面積與現(xiàn)有同等直徑三齒立銑刀ECA-H3相近的四齒銑刀。

模具工業(yè)及航空航天工業(yè)領(lǐng)域需要小直徑的銑刀，用于三維曲面的精密加工。伊斯卡最新推出的整體硬質(zhì)合金球頭立銑刀EBA-B2，帶有拋光排屑槽，直徑范圍為1-6mm，專為這類(lèi)苛刻而精密的需求而設(shè)計(jì)。該新系列銑刀還拓展開(kāi)發(fā)了8-25mm直徑的變形金剛可換頭式立銑刀頭MM EBA。

變形金剛立銑刀系列組合刀具，包括不同配置及各種可換式銑刀頭，是銑鋁加工的理想刀具，尤其是在需要刀具大懸伸的應(yīng)用中。大懸伸整體硬質(zhì)合金立銑刀由整體長(zhǎng)度值相當(dāng)大的高成本硬質(zhì)合金棒料制成。盡管僅由立銑刀的刀頭部分直接參與切削，在刀具磨損或突然折損后，丟棄的卻是整個(gè)昂貴的棒料，這會(huì)帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)劣勢(shì)。相比較而言，在這樣的案例中，采用變形金剛立銑刀的用戶僅需更換切削刀頭。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，公平公正地說(shuō)，銑鋁是容易的，但前提是睿智地去加工。應(yīng)用高效加工策略，正確使用伊斯卡精選的銑刀，取得事實(shí)上成功的加工結(jié)果。