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            凱模模具
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            [UG經典資料] 數控加工技術CNC常用刀具講解

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            發表于 2019-7-5 17:05 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
            下面我們就來講講CNC常用的刀具。
            1. 銑刀的應用
            銑削為各種切削方式中變化最大,用途最廣的切削方式。所以無論是槽孔、凹切、平面以至于各種造型之面皆可加工,而且經由銑削加工可獲得表面亮度極佳與精準之尺寸。銑刀是一種多刃口的圓形刀具,銑削的原理為應用銑刀之多刃旋轉產生切削作用,所以雖然刀具切入工件甚深,但每一切刃之切削量并不大,因此每一切刃之切削厚度仍可維持很薄,所得之加工面亦佳,且刀具壽命能維持甚久。切削效率佳,用途廣泛,所以銑刀在目前金屬加工中占有極高之分量。
            由于銑刀在目前的切削加工中,幾乎可取代大部分之傳統切削刀具,故無論在銑刀之材料、造型、結構…等等之設計制造上,不但種類極為繁多而且復雜。現在僅就下列一般模具銑削加工中常用之銑刀種類作說明介紹。
            2.銑刀的種類
            在模具銑削加工中,由于模具本身即是有復雜造型之工件,在考慮切削效率、刀具壽命以及工件形狀…等的因素下,因此要只使用單一種形狀之銑刀便可將模具加工完成是不可能的。所以在模具加工中常會需要用到不同形狀的銑刀來加工模具,一般模具加工最普遍使用的銑刀有以下三種: A、端銑刀;B、球刀;C、圓鼻刀。
            2.1端銑刀的特點
            在銑削2D形狀的工件時,由于與工件接觸的區域為外緣與底面,所以不論是刀間距或是切削深度都可以使用極有效率的數值。反之如果用于銑削3D形狀的模具時,你可以發現與工件接觸的區域幾乎都是靠近尖點的部位,所以你必須要減少刀間距或是切削深度,因此加工效率降低。
            端銑刀之外形如右圖所示,銑刀之外緣及底面均有銑齒以構成切刃,所以可以用來銑削工件之垂直面以及垂直面。端銑刀之刀形變化非常復雜,適用于各類加工,如:銑平面、溝槽或輪廓面…等等,可說是被運用最為廣泛的一種銑刀。一般來說端銑刀非常適用于2D形狀的工件,但是應用于3D形狀的模具加工時,就不是那么的適用。我們就以下原因說明端銑刀應用于模具加工時所發生的問題:
            一、如下圖框框所指出的區域,你可以看到此處為一尖點。所 以甚為脆弱,一旦此處尖點崩壞,那么銑刀壽命也就隨之完結。所以端銑刀的壽命不甚穩定。
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            所以在模具加工中,端銑刀一般會被用來加工模具中的2D區域,如:垂直面以及水平面或是模具中尖角的區域會用端銑刀將之加工出來。而在傳統方式的模具加工中,端銑刀也會被用來作粗加工。下面圖標為端銑刀的實際加工范例。

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            2.2球刀
            如下圖所示,底部刀刃為一球形狀的銑刀為球刀。球刀在目前的模具加工使用上相當的頻繁,尤其是在銑削3D的模具時,球刀更是不可缺少的工具。

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            與前者-端銑刀比起來,因為球刀沒有像端銑刀底部為尖點的刀刃,而是帶有R角的刀刃,所以球刀的刀刃更為強壯,不易崩壞;換句話說,球刀的壽命會比端銑刀更為穩定。除此之外,球刀與工件接觸的區域為R角的刀刃,因此在精加工時刀間距可用更大的數值,加工面也有極佳的效果。
            因此不論是刀具壽命或是加工效率,球刀在模具加工上是不錯的選擇!不過同樣的,球刀在模具加工時也會遭遇一些問題。在銑削3D模具時球刀雖然與工件接觸的區域為R角的刀刃,但是實際的接觸位置卻會隨著工件的形狀而改變,這樣的差異會帶來以下的影響:
            2.2.1切削速度
            切削最基本的概念就是賦予切削刀刃以及被切削材相對速度,當刀刃材質比被切削材硬而且切削速度達到時,被切削材與刀刃接觸的區域就會被移除。因此切削速度對于刀具的切削效果非常重要,如果切削速度不夠或太低,那么刀刃就不是在切削工件,而是在磨工件。為了產生切削速度,所以在車削中就是旋轉工件產生切削速度;在銑削中就是旋轉刀具產生切削速度。如下圖中所顯示的球刀,
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            當在旋轉時,1、2、3點的位置其對應的切削速度均不相同,甚至2這一點的切削速度幾乎等于0。因此球刀的缺點就是切削速度不穩定。以下圖范例來說,

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            你可以看到球刀在銑削3D的工件時刀刃與工件接觸的位置會不斷的改變,因此切削速度一直在改變。在a、c兩點時其切削速度穩定,所以此區域為刀刃在切削工件,可以得到良好之加工面。而在b、d兩點時會因切削速度太低甚至沒有切削速度導致刀刃在摩擦工件,加工面質量當然會大受影響。
            2.2.2刀具損耗
            球刀在銑削較平坦的區域時,如下:此時與工件接觸的位置大部分都為a、b、c這幾個位置。所以其實是用球刀的底部在銑削工件。當整個工件這類的區域范圍很大時,球刀底部除了切削速度低外,底部的刀刃也會很快的磨損,兩側的刀刃其實并沒有用到,所以加工面不僅質量低落而且因為刀具損耗的關系,加工面的精度也會受到影響。
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            球刀在模具加工中最常用來銑削
            球刀在模具加工中最常用來銑削3D的模具,尤其是在精加工以及清角加工時,但不適合用于銑削較平坦之區域,因與工件接觸面積小,無法加大刀間距。下面圖標為球刀的實際加工范例。
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            2.3圓鼻刀
            如左下圖所示,圓鼻刀的外形與端銑刀類似,均為平坦的底部設計,所不同的是圓鼻刀的底部為帶有R角的刀刃而不是尖點的刀刃,所以刀刃的強度比端銑刀好,不易崩壞,因此刀具的壽命會比端銑刀要好。
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            除此之外,圓鼻刀比球刀、端銑刀有更佳的加工效率,尤其是在粗加工時。因為圓鼻刀底部是平的,圓鼻刀的水平刀間距可以用的比球刀更大。在精加工時,它同樣擁有與球刀一樣的優點,所以刀間距也可以可用更大的數值。因此圓鼻刀不論是用于粗加工以至于精加工,都是非常合適的選擇。
            在銑削3D模具時,圓鼻刀還有另外一項優點是使用球刀所比不上的。球刀本身會隨著與工件接觸的位置不同,切削速度而有非常大的變化,所以加工面質量不穩定。圓鼻刀雖然也有這樣的情形,不過它的切削速度的變化并不像球刀那樣有極大的變化。因此使用圓鼻刀加工的工件,質量當然穩定。以下說明圓鼻刀切削速度穩定的原因。
            2.3.1切削速度
            如下圖為模擬圓鼻刀在銑削3D工件時圓鼻刀與工件接觸的情況,

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            你可以看到在a、b、c、d四點時,刀刃與工件接觸的位置。不管刀刃與工件怎么接觸,刀刃的接觸區域都會落在左下圖中所顯示的Ⅰ、Ⅱ兩個區域。從這圖中可以清楚的了解,即使圓鼻刀的接觸點也會像球刀一樣不斷的改變,但是所造成的切削速度變化不會像球刀那樣劇烈,甚至在b、d兩點的位置時,球刀的切削速度會幾乎為0,但是圓鼻刀能保持一定的切削速度。所以使用圓鼻刀加工時當然可以維持刀刃是在切削的狀態,加工面的質量當然就會穩定。左下圖為使用圓鼻刀進行粗加工,用圓鼻刀粗加工的好處為其水平刀間距可以使用的很大,所以粗加工效率遠比球刀來的好;如下
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            圖則為用圓鼻刀精加工,圓鼻刀的優點就是切削速度變化穩定,所以你可以看到在精加工后工件的表面呈現出金屬在被切削后的光亮。
            3.依刀具裝置區分
            一般就銑刀的使用方式可將其區分為下列兩種形式的銑刀:
            1.舍棄式刀具
            2.整體式刀具
            3.1舍棄式刀具
            此種形式刀具,顧名思義,即銑刀之刀刃部分為可更換的設計。通常在設計上分為刀座以及刀片兩部分,刀片即為銑刀中的刀刃用來切削工件,而刀座則做為固定或支撐刀片。刀座的直徑即決定銑刀的大小,此外,刀座也可作成多刃的設計。刀片部分則有許多形狀,材質…等變化。使用者可以視不同的加工情況更換適合的刀片,刀片上所有切刃都使用磨耗后,刀片即拋棄而不重磨,只需更換新的刀片。所以刀具成本、使用彈性為其優點。下列圖示為舍棄式刀具。

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            3.2整體式刀具
            整體式刀具為刀刃與刀體為一體的設計,銑刀上之刀刃與銑刀身皆由同一材料所制成,所以在精度以及刀刃的強度上整體式刀具會比舍棄式刀具來的高,但是相對的制作刀具的材料成本就會提高,而且刀刃在磨耗后需再重新研磨才可再使用。另外因為考慮刀刃的強度以及制作上的難度,在制作10mm以下的舍棄式刀具極為不易,所以一般10mm以下的銑刀都為整體式刀具。下列圖示為整體式刀具。

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            以上針對CNC常用的端銑刀進行的分類、總結、分析及影響,歡迎大家多多指教。
            青華成立于2004年,是一家專業的模具技術服務公司,自成立以來始終致力于為國內模具企業、技術院校及個人提供優質、專業的產品研發、技術培訓、技術支援、網絡媒體等服務。學院開設有UG產品設計、PRO﹨E產品設計、UG模具設計、UG數控編程、五金模具設計、PowerMill編程等熱門專業技術課程。學院以完善的培訓體系、雄厚的師資力量、卓越的培訓效果被業界公認為國內較好、較專業的模具技術培訓。每位在校學員每人配備一臺專屬液晶顯示電腦;每個專業都有獨立的多媒體教室上課,全日制教學,完全不需要排隊上課;配有寬敞的學員上機練習大廳;擁有獨立的加工中心。

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            cry
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            2
            發表于 2019-7-5 17:27 | 只看該作者
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