1. 介绍
CNC铣削位于现代加工的核心, 使商店能够塑造从航空航天组件到汽车模具的所有物品.
选择正确的切割器和策略不仅会影响零件质量，还会影响周期时间, 工具寿命, 和整体成本.
尤其, 面部铣削 和 结束铣削 代表两种基础方法, 每种都有独特的力学, 优势, 和限制.
通过了解其主要差异, 工程师可以优化材料去除率, 表面饰面, 和尺寸准确性.
2. 什么是面孔铣削?
面部铣削是现代CNC操作中高量材料清除和平面浮出水面的基石.
通过定向切割机的旋转轴 垂直 到工件, 面部工厂同时参与多个插入物, 生产宽, 高效率的平面表面.
定义和基本力学
在脸上铣削, 该工具的 外围牙齿 和 切割器的脸 两者都去除材料. 通常, 切割机的身体跨越 50 MM TO 250 毫米 直径, 住房 8–16可索引的插入物.
当主轴旋转时 1000–3000 rpm, 切刀用 浅的轴向深度 (AO≈1–3毫米) 和 重大径向互动 (re约30–60％的直径).
这种组合最大化 金属去除率 (MRR) - 通常伸手 500–800cm³/min 在低碳钢中 - 同时保持表面完整性.
典型的切割器几何形状
大多数面部磨坊使用 可索引的插入头, 允许快速的工具更改和可自定义的切割边缘. 常见的几何形状包括:
- 正方形或圆形插入物 (8–12毫米刻有圆圈) 用于通用铣削
- 高喂食插入物 铅角降低 (10–20°) 提升MRR
- 正数插入物 对于低切割力和精细的饰面
主轴连接通常采用强大的龙头 (猫 50 或HSK 100) 为了最大程度地减少跳动 (< 3 µm) 并确保在重切负荷下的稳定性.
切割运动学
面对铣削运动学强调:
轴向参与 (到):
- 控制每次通过的切割厚度
- 典型范围: 1–3毫米用于粗糙, 0.2完成–0.5毫米
径向参与 (关于):
- 指示切割器的切割宽度
- 通常设置为切割器直径的30–60％
进料方向:
- 常规铣削 (爬) 增强表面饰面，但可能会增加工具磨损
- 爬上铣削 (向下) 以牺牲工具寿命为代价降低切割力
平衡, 关于, 和每颗牙齿饲料 (Fz ≈0.05–0.2 mm) 优化芯片负载和散热.
面部铣削的功能
- 大直径切割机:
宽头 (到 250 毫米) 输送高MRR并快速覆盖宽面积. - 浅轴向, 重径向切割:
在许多插入物上散布切割会减少每插入负载, 延长工具寿命. - 表面饰面 & 公差:
通过完成通行证 (iLT 0.5 毫米, fz≈ 0.05 毫米), 商店实现 RA 1.6-3.2 µm 和内部的平坦度 ±0.02 mm 超过 300 毫米. - 机器 & 工具需求:
需要用 40–60 kW主轴, 高流冷却液, 和精确的工具持有人 (跳动 < 3 µm).
脸部铣削的优点
- 最大化的金属去除:
MRR可以超过 700 cm³/min 在钢中, 最多减少粗糙周期 50%. - 优越的平坦度:
大型切割直径消除了分隔线，并产生平面表面. - 有效的芯片疏散:
宽的长笛几何形状和高速芯片迅速清晰, 防止重新恢复和热量积聚. - 每颗牙齿降低切割力:
在8-16插入量中扩散载荷可降低单个芯片厚度和插入磨损.
脸部铣削的缺点
- 垂直墙壁不良通道:
切割器几何形状限制了加工狭窄插槽或深袋的能力 - 末端磨坊处理这些功能. - 悬垂的约束:
长工具扩展 (l/d > 2:1) 引入挠度和聊天, 特别是在细长的空腔中. - 聊天的潜力:
较小的刚性机器上的高径向互动会激发主轴或工件共振. - 插入转换停机时间:
每个索引停止需要〜30–60秒, 长期添加非切割时间.
面部铣削的应用
- 盘子铺面 & 甲板铣削:
比平面级别的大型铸件或床比 0.02 毫米 超过 300 毫米. - 沉重的粗糙:
在完成之前，在铸件和疑问中删除3-5毫米. - 死 & 霉菌切割:
轻脱毛 (iLT 0.5 毫米) 用于块级平面化之前的铣削. - 初步的撇毛通行证:
通过删除毫米级的库存来准备表面以进行最终磨砂功能.
3. 什么是结局?
末端铣削代表了最多的 多才多艺的 现代CNC加工的操作.
不像面部铣削, 切刀的轴垂直于工件的位置, 结束铣削使工具的轴对齐 平行线 (或略微角度) 到表面.
因此, End Mills将材料与外围互动 和 在他们的小费, 启用 跌倒, 插槽, 和 轮廓 在一个工具路径中.
定义和核心切割原则
End Mills通过旋转多型切割机并将其沿定义的工具路径翻译来清除材料.
机械师可以将切割器插入工件, 然后横向移动以进行插槽或分析. 关键参数包括:
- 径向参与 (Ae): 参与工具直径的百分比, 从 5% (光完成) 到 100% (完整的插槽).
- 切割的轴向深度 (AP): 范围从 0.5 毫米，精细完成，在粗糙通道中至10–25毫米.
- 每颗牙齿饲料 (fz): 通常为0.02–0.15 mm/牙齿, 取决于工具直径和材料.
通过改变这些, 操作员平衡材料去除率 (MRR) - 钢中通常200–400cm³/min - 随着工具的寿命和表面饰面要求.
典型的切割器几何形状
End Mills具有多种形状，可以满足不同的任务:
- 方端磨坊: 锋利的角和2D轮廓的平底; 直径来自 2 MM TO 32 毫米.
- 球终点磨: 圆形的尖端，以进行光滑的3-D轮廓; 直径为4-20毫米的模具和霉菌加工常见.
- 角半径末端磨机: 拐角处的内置圆角, 结合力量和完成; RADII来自 0.5 MM TO 3 毫米.
此外, 专业类型 包括 微端磨坊 (直径 <2 毫米) 用于精美的走廊和 粗糙的末端磨坊 用锯齿状的笛子打破芯片并提升MRR.
切割运动学
End Milling的切割动作取决于工具方向和工具路径:
- 切割: 操作员将工具垂直插入工件 (AP到完整的工具长度), 然后过渡到横向运动.
- 插槽: 切刀沿着80–100％径向参与的路径移动, 在单个通行证中创建插槽.
- 分析/轮廓: 随着轻度径向互动 (5–30％), 切割器遵循复杂的二-D或3-D路径, 塑造口袋和轮廓.
通过协调主轴速度 (500–10000 rpm, 取决于直径) 饲料率, 机械师保持稳定的芯片负载并避免使用工具挠度.
最终铣削的功能
- 多功能深度控制: 您可以在广泛范围内调整轴向和径向深度, 适应一种工具类型的粗糙和完成.
- 插槽和袋装: End Mills擅长创建插槽至 0.5 mm宽度 (使用微型工具) 和口袋 50 毫米深.
- 轮廓复合形状: 球和角落末端磨坊在3D表面上产生平稳的过渡, 扇贝高度下 0.02 毫米.
- 粗加工 & 精加工: 粗糙变体处理AP >10 MM和AE >50%, 而抛光的钳子上的刀具达到RA 0.4–1.6 µm.
最终铣削的优点
- 3-D轮廓访问: End Mills雕刻复杂的几何形状（例如涡轮刀片轮廓或医疗植入物表面）.
- 高垂直精度: 紧张的公差 (±0.01–0.02 mm) 在墙壁和特征上确保适合适当的组件.
- 受控的芯片厚度: 通过限制AE <30%, 商店减少切割力并实现一致的工具磨损.
- 广泛的工具选择: 直径来自 0.5 毫米 (微型安排) 到 50 MM支持大量的材料和应用.
最终铣削的缺点
- 下mrr vs. 面部铣削: 即使是激进的粗糙端磨坊，大约300–400cm³/min, 大约一半的面孔磨坊达到.
- 每颗牙齿较高的力: 深切口上的浓缩载荷, 冒着边缘碎屑的风险, 特别是在带有小直径的碳化物工具中.
- 工具挠度的风险: 远程磨坊 (l/d > 4:1) 负载下偏转, 引起维数错误或聊天.
- 复杂的刀具路径编程: 产生有效的插槽, Trochoidal, 或3轴轮廓需要高级摄像机策略和循环优化.
最终铣削的应用
- 精确插槽 & 袋装: 加工键盘, T-Slots, 内部空腔至±0.02毫米.
- 3-D表面饰面: 使用球调工具产生光滑的模具和模具轮廓, 实现RA <0.8 µm.
- 航空航天功能雕刻: 铣削冷却孔, 长笛图案, 和带有微端磨坊的发动机组件上的文字.
- 角舍入 & 倒角: 在一次通行证中生产圆角, 消除次级边缘断裂.
4. 面对与. 结束铣削: 如何选择
在面部和末端铣削之间选择取决于几个相互关联的因素.
通过评估 零件几何, 物质删除目标, 表面和公差要求, 和 机器能力, 您可以确定最佳策略，甚至结合两种方法，以最大程度地提高效率和零件质量.
决策标准
零件几何
- 平坦的, 膨胀表面 (例如. 甲板, 法兰) 自然适合 面部铣削.
- 老虎机, 口袋, 和3-D轮廓需要 结束铣削 用于精确访问.
需要平坦 & 结束
- 面部磨坊在±0.02毫米以内的平坦度超过 300 MM跨度和RA 1.6–3.2 µm的粗糙度.
- 末端磨坊达到更紧密的局部特征 - 垂直壁至±0.01毫米，表面饰面至RA 0.8 小区域的µm.
材料去除率 (MRR)
- 面部磨碎500–800cm³/min用大直径切割机的钢.
- 结束铣削的最高点左右300–400cm³/min，即使在粗糙的末端磨坊中.
机器刚度 & 主轴功率
- 重型铣削需要刚性机器 (40–60 kW主轴, 猫50/hsk 100 龙头).
- 结束铣削（尤其是微观或长期工作的工作）高速纺锤 (10 000–20 000 RPM) 并最小化工具悬垂.
面对铣削与. 结束铣削 - 比较表
| 类别 | 面部铣削 | 结束铣削 |
|---|---|---|
| 主要功能 | 加工大, 平面 | 加工插槽, 口袋, 轮廓, 和3D功能 |
| 切割表面 | 切刀的底部 (轴向参与) | 底部和侧面 (轴向 + 径向参与) |
| 典型的切割器几何形状 | 带有可索引插入物的大直径切割器 (Ø50-250毫米) | 固体硬质合金或HSS结束磨机 (Ø3–50毫米), 球鼻子, 角半径 |
材料去除率 (MRR) |
高的 (到 800 钢中的cm³/min) | 缓和 (到 400 cm³/min) |
| 每颗牙齿饲料 (fz) | 0.1–0.3毫米/牙齿 | 0.02–0.15毫米/牙齿 |
| 表面完成可实现 | RA 1.6-3.2 µm | RA 0.8–1.6 µm在整理应用中 |
| 优势 | 出色的表面平坦度, 高去除率, 好芯片疏散 | 访问复杂功能, 小零件上的高精度 |
| 弱点 | 无法机械垂直墙壁或深腔; 长时间颤动的风险 | 较低的去除率; 高纵横比的工具挠度风险 |
| 常见应用 | 甲板铣削, 块表面, 重板粗糙 | 插槽, 袋装, 配置铣削, 3D模具整理 |
| 机器要求 | 高扭矩, 固定机器的宽切割机 | 高速纺锤; 能够复杂的3轴或5轴运动 |
| 工具寿命的考虑 | 插入磨损; 需要定期索引或更换 | 结束磨坊破裂或碎裂, 特别是在长期条件下 |
混合策略的最佳实践指南
- 阶段 1 - 用面部磨坊粗糙: 在浅轴向和重径向切割时卸下70-80％的库存.
- 阶段 2 - 半通行证: 使用中型末端磨机 (AE〜30％, AP〜2毫米) 修剪拐角和墙壁.
- 阶段 3 - 完成通行证: 雇用精美的磨坊 (fz <0.05 毫米, AP〜0.5毫米) 用于3-D轮廓和紧密公差.
- 优化工具路径: 对末端磨坊进行自适应清除，以保持恒定的芯片负载并最大程度地减少工具磨损.
- 监视振动: 调整AE和FZ以避免聊天, 特别是在长期设置上.
5. 结论
面对面铣削每个在现代加工中扮演至关重要的角色.
面部铣削可最大化材料去除和平面质量, 末端铣削解锁3D几何和紧密的特征.
通过评估零件设计, MRR目标, 和机器功能, 工程师可以部署最佳策略或混合序列，以实现 高效的, 高质量的生产.
前进, 创新 高喂脸磨坊 和 微端磨坊 继续扩展两种方法的功能, 确保它们在高混合中的相关性, 低量, 和群众生产环境.
