现在典型的一种以保证精度为优先考虑的刀具被国外许多刀具厂商所青睐,这就是接近完美90°主偏角的立铣刀。我们从数学上可以得出,如果用一个平面(对于刀具是前刀面)去截一个圆柱面(理想的切削刃绕刀具轴线所形成的表面),只有在该平面包含圆柱面轴线(即刀具轴向前角为零)时,其截交线才会时一段直线。但这时刀刃受力通常不理想,我们常常需要用一个正的轴向前角来改善刀具的切削性能。但这样一来就产生了回转面的形状精度问题:一根交错的直线(切削刃)绕刀具轴线回转所产生的不是圆柱面,而是双曲面。只有切削刃成为椭圆的一部分时,它绕刀具轴线回转的结果才会形成圆柱面。于是国外一些刀具公司先后开发了这样的刀具:肯纳金属的被称为Mill1,山特维克可乐满的被称为R390,而瓦尔特的则被称为F4042。这些刀具的本质都是一样的,他们用一段曲线形的切削刃来构筑接近完美的圆柱面。虽说不同直径的铣刀应该有不同的曲线,而刀片生产的经济性要求又不允许这样做,各厂用在不同直径上选用不同轴向前角的方法来改善其中的差异。
拉削时,表面产生鳞刺、纵向划痕、挤压亮点、环状波纹和“啃刀”等,是影响拉削表面质量的常见缺陷。产生鳞刺的主要原因是拉削过程中塑性变形较严重;产生波纹的主要原因是拉削力变化较大,切削过程不平稳;局部划痕是因刃口粘屑、刀齿上有缺口、或容屑条件差,切屑擦伤工件表面而造成的;“啃刀”是因拉刀弯曲;挤压亮点是由刀齿后刀面与已加工表面之间产生较强烈的挤压摩擦,或因工件材料硬度过高等。
还有一些刀具是经过改进,能够一次加工达到最终质量要求的。也就是在原本用于粗加工的刀具上引入精度改进方案,异形拉刀从而使一次加工获得更好的精度和表面质量。车削上的Wiper刀片和铝合金钻孔的三刃钻(如肯纳的TF钻)都是这样的例子。一个Wiper刀片例子。红色线条为传统刀片,蓝色刀片为Wiper刀片,如果我们采用相同的进给量(如0.05mm),传统刀片加工的表面粗糙度比Wiper刀片的高到5倍(10祄Vs 2祄)。这样加工的精度得到了保证,许多时候甚至可以以车代磨。
消除拉削表面缺陷,提高拉孔质量,可采取以下措施:
(1)提高刀齿刃磨质量,保持刃口锋利和刀齿上的刃带宽度一致。
(2)提高拉削平稳性,增加同时参加工作齿数,最好4~5个,如果太少,可把几个工件叠在一起拉削;减小精切齿和校准齿的齿距或采用不等分齿距,提高拉削系统刚性。
(3)合理选用拉削速度,使用较低切削速度(<2m/min)或用硬质合金拉刀和TiN涂层拉刀以较高速度拉削来抑制积屑瘤的产生,提高拉削表面质量。
(4)应用热处理方法控制工件材料硬度,因为当工件硬度小于180HBW时最易产生鳞刺,当硬度大于240HBW时易产生挤压亮点与划伤。