微型立銑刀是按照成比例縮放的原則，將普通立銑刀的幾何參數(shù)縮小而制造的立銑刀，它并不能保證生產(chǎn)過(guò)程的可靠性。經(jīng)常微型立銑刀只“切”不“削”，并沒(méi)有多少切屑產(chǎn)生。之所以如此，與人們對(duì)微型立銑刀的長(zhǎng)度和吃刀深度之間相互關(guān)系的錯(cuò)誤理解有關(guān)。而恰恰是這種錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)導(dǎo)致微型立銑刀在加工過(guò)程中的折斷。

        在這種情況下，人們研制了一種成本更加低廉的新型微型立銑刀。這個(gè)設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)在于微型立銑刀從圓錐體到切削部位之間的過(guò)渡是一個(gè)弧線形。這種雙曲線形過(guò)渡刀桿一方面避免了刀具與工件在切削加工過(guò)程中的接觸，從而也減小了摩擦負(fù)荷。另一方面，圓形的刀桿橫截面也有著很好的彈性變形性能，防止微型立銑刀刀桿部出現(xiàn)應(yīng)力裂紋。按照這種方法，每一個(gè)參與切削的切削刃都受到相同的切削力。切削條件的突然變化可以通過(guò)微型立銑刀細(xì)長(zhǎng)的彈性刀桿得到補(bǔ)償和平衡。根據(jù)被切削材料的不同，切削部位可以擁有最佳的軸向切入深度，方便一次去除所有的加工余量。

        幾何參數(shù)相互聯(lián)系

        微型立銑刀的幾何參數(shù)都是相互聯(lián)系的一個(gè)整體。當(dāng)?shù)毒叩囊粋€(gè)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，如立銑刀的直徑發(fā)生變化時(shí)，其他參數(shù)也都相應(yīng)的跟著發(fā)生變化。刀具各個(gè)參數(shù)之間的相互關(guān)系可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的、受到專利保護(hù)的數(shù)學(xué)公式表示。這種功能滿足了不同技術(shù)要求的刀具幾何形狀的成形，從機(jī)械性能的角度來(lái)看也保證了最佳的穩(wěn)定性。另外，按照這種方法還有可能實(shí)現(xiàn)微型立銑刀加工時(shí)切削參數(shù)和策略性應(yīng)用的預(yù)計(jì)目標(biāo)；以及供用戶完成獨(dú)特的加工任務(wù)使用。而這些優(yōu)化和選擇又都對(duì)刀具耐用度的估算，以及通過(guò)降低刀具消耗實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本有所幫助。這種新型結(jié)構(gòu)的微型立銑刀的直徑范圍主要集中在0.05~2mm。有效的刀具長(zhǎng)度范圍在0.1~20mm；相對(duì)長(zhǎng)徑比l/D范圍在2~10。常見(jiàn)的微型立銑刀有微型端面立銑刀、微型環(huán)面立銑刀和微型圓弧立銑刀。
        利用今天的磨削加工技術(shù)，可以毫不費(fèi)力的完成微型立銑刀的生產(chǎn)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。一些著名的刀具生產(chǎn)廠商都對(duì)本文介紹的微型立銑刀方案進(jìn)行了工業(yè)化應(yīng)用條件下的驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)任務(wù)的刀具幾何參數(shù)優(yōu)化，并推向了市場(chǎng)。

        這種微型立銑刀工業(yè)化應(yīng)用方案也在兩個(gè)方面收到了很好的效果。一個(gè)方面，與傳統(tǒng)的微型的立銑刀相比，新型立銑刀在切削力相同的情況下刀具中產(chǎn)生的應(yīng)力減少50%；刀具的變形減少50%。另一方面，切削參數(shù)，如切削速度、進(jìn)給量和吃刀深度都有了明顯的提高。

        當(dāng)然，這種新型微型立銑刀使用時(shí)的機(jī)械性能是有一定限制的。例如，使用長(zhǎng)徑比l/D＞10的刀具對(duì)淬火工具鋼進(jìn)行三坐標(biāo)方向的復(fù)雜加工，并不能簡(jiǎn)單的使用微型立銑刀來(lái)完成，但也不是不可能完成。例如，可以用石墨電極進(jìn)行電火花加工，而石墨電極又可以使用長(zhǎng)徑比l/D＞10的微型立銑刀進(jìn)行加工，從而間接的生產(chǎn)制造出這類復(fù)雜工件。在使用電極的電火花加工中，微型立銑刀的出現(xiàn)可以經(jīng)濟(jì)的解決生產(chǎn)任務(wù)中遇到的難題。
 

        為證明利用微型立銑刀的優(yōu)越性，專門利用淬火硬度達(dá)到62 HRC的工具鋼進(jìn)行了一次加工試驗(yàn)。長(zhǎng)期以來(lái)，利用銑刀加工這種硬度的鋼材一直是不可能的事情。而利用新型微型立銑刀加工這種硬質(zhì)鋼材時(shí)的切削速度和每齒進(jìn)給量，都比使用改進(jìn)前的微型立銑刀加工硬度更低的鋼材提高一倍。利用這種新型銑刀進(jìn)行一次輪廓銑削測(cè)試時(shí)，銑削加工的工時(shí)縮短了85%。而優(yōu)化后的微型立銑刀的刀具使用壽命提高了30%。所有的試驗(yàn)刀具在完成試驗(yàn)后都沒(méi)有折斷。同時(shí)，還完成了高合金鋼和電極材料的加工試驗(yàn)。其加工的最小幾何輪廓尺寸只有百分之幾毫米。

        實(shí)踐獲得答案

        成效非凡的技術(shù)試驗(yàn)最終以一個(gè)實(shí)踐檢驗(yàn)的成功宣布結(jié)束，利用性能優(yōu)化的銑削微型立銑刀完成高合金鋼工件3D輪廓的銑削。這種技術(shù)同樣也適合于加工傳統(tǒng)材料的電極。圖3b所示的葉輪外徑為4mm，寬度1.2mm，葉片長(zhǎng)度1mm。所使用的微小徑平頭銑刀直徑0.5mm，其切削速度為40m/min，每齒進(jìn)給量為2μm。

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