第三种HPC方案是“MultiEdge Feed”系列中的大进给量铣刀。这种刀具按照HFC(大进给量切削)的原理进行工作。与转盘刀具相比,这种刀具以更高的进给速度、更小的轴向进给量而著称。这种方法通过采用相对较大的切削半径从而明显减小切削迎角和径向切削分力。
在加工工具钢时,通过这种方法可以将全硬金属铣刀“MultiEdge Feed”的每齿进刀量设定为1mm(刀具直径12mm)。同一系列的可转位刀片铣刀“MultiEdge Feed”甚至可以使刀具的每齿进刀量达到5mm。这比装备转盘铣刀“RCKX”的每齿进刀量提高了500%。
尽管与使用转盘刀具相比,这种方法只能使轴向进给提高30%~50%,却能将工作时间提高约200%。所有大进给量的实际应用都与机床及其最大进给速度有关。
一种HPC方案的改进版:铣刀直径42mm,齿数4,切削速度250m/min。如果采用20m/min的进给速度,那么就可获得最高2.5mm的每齿进给量。尽管超过3.5mm甚至5mm的每齿进给量对刀具而言没什么问题,但是机床方面就不太可能满足这样的要求。
实际情况表明,在很多HPC刀具的应用实例中,刀具的性能并未完全得到利用。在配备更大功率机床的前提下,刀具的潜力才能得到充分发挥,这也是一个值得关注的潜在改进方向。
所有采用新一代铣刀的成功实例证明,大进给量技术正在生产运行中创造出很大的价值:成倍提高工作时间可以使机床费用降低超过40%(MultiEdge2 Feed实例)。另外,由于刀具使用寿命缩短,刀具材料费用和换刀费用略微提高。不过,这些后果相对于整体均衡性而言不值一提,而机床寿命和机床成本才更具有决定性意义。
12级台阶状分段式刀刃
第四种HPC方案是通过整合前文提及的“大进给量切削”、“低振动切削”以及“分选切屑”的原理而来。由此得到了一种名为“MultiEdge 4X”的HPC刀具,它具有极易辨别的刀刃形式:明显的可转位刀片,分成12级台阶状分段式的刀刃。
这种刀刃形式能降低被刀具吸收的功率,方便地提高轴向进给量,并能延长刀具使用寿命,改善排屑。此外,这种新式铣刀的外形设计可以减少振动,如果配合有宽槽切刃的断屑器使用,能得到优良的表面质量并能扩展刀具的功能:粗加工阶段就可获得精加工的质量。
与通常使用的转盘刀具相比,在HPC生产过程中使用MultiEdge 4X系列可转位刀片“XOKX”可以将功率需求减少10%,将轴向进给量提高20%,将刀具使用寿命延长30%,并将表面质量提高50%。此外,这种可转位刀片的刀刃形式还具有广泛的应用范围,并能持续优化切削过程。
“多重配置”可获得安静、低振动的切削过程
第五种HPC方案必须满足如下的前提条件。这种独一无二的创新技术可以概括为铣刀的“多重配置”。刀具支架(首先应有正确的齿数)可以满足MultiEdge 4X可转位刀片和转盘刀具的交替使用。与常规的转盘刀具相比,这种方法本身能将轴向进给量提高一倍,从而使得切削过程更安静,振动更小。这种方法也适用于更大悬臂长度情况下的不稳定比例关系。
总结一下我们就可以发现,以上五种方法中的切削功率都能实现飞跃。此外,平衡好刀具在技术和生产运行方面的作用,不仅是提高刀具使用寿命方面,也是降低刀具成本方面的需求。鉴于刀具成本仅占到整个加工成本的4%,那么降低机床成本所占的比例(约占45%的较大份额)就显得更加有效。