高效率立銑刀與標準立銑刀最大不同在於立銑刀外型設計,也就是立銑刀的幾何設計。
近年不等矩銑刀的幾何設計:不等分割、不等螺旋與不等導程,提高加工品質與生產效率受到精密加工客戶喜愛。本文為你重點介紹3個不等矩銑的特色、優點與實測數據比較。
不等距銑刀與標準銑刀的差異
標準銑刀,不論是2刃、3刃、4刃,甚至更多刃數的銑刀,在刀刃在圓度長度是等長的均勻分佈,而且每個刀刃上的螺旋角和導程寬度都相同。所以,也有人稱作等距銑刀。
相反的,不等距銑刀的設計,相鄰刀刃太的間距不相等、螺旋角度不一樣,或是刀刃上溝槽寬度也不會一樣。
不等分割銑刀
不等分割指的是銑刀的刀刃在圓周方向上的分佈不均勻,或是相鄰刀齒間的間距不相等。如下圖所示,A長度不等於B長度,就是不等分割銑刀。
不等螺旋銑刀
不等螺旋指的是銑刀的刀刃螺旋度並不等相等。如下圖所示,α 的螺旋度數不等於β的螺旋度數,就是不等螺旋銑刀。
不等螺旋與不等分割銑刀的好處與優勢
不等螺旋與不等分割兩者的原理與最主要的設計目標,都是為了降低切削產生的振動、並提高加工表面品質。具體的優勢如下:
- 降低振動: 利用刀刃圓周不均等等或螺旋角不均等,使得切削力分佈更均勻,降低了切削過程中產生的振動,提高了加工的穩定性。
- 提高表面品質: 減少了振動,就能減少工件側壁的切削震紋與端口毛刺,提升加工表面的光潔度和精度。
- 延長刀具壽命: 切削力分佈更均勻,降低了單個刀刃所承受的負荷,就能延長刀具的使用壽命。
- 改善切屑排屑: 不等的刀刃設計有助於改善切屑的排出,減少切屑的粘附,提高加工效率。
- 適用於難加工材料: 不等分割銑刀在加工難加工材料(如不鏽鋼、鈦合金等)時表現優異,能夠有效降低刀具磨損,提高加工效率。
標準銑刀與不等矩銑刀的震動測試比較,具有不等分割與不等螺旋設計的 400PLUS 在加工切削時產生的震動頻率較小,使得工件受力較平均,產生較平滑的表面。
標準銑刀與不等矩銑刀對同樣材質的不鏽鋼,進行開溝實測比較。從照片中可以明顯看到 具有不等分割與不等螺旋設計的400PLUS的加工成果,較少毛刺、光滑表面與較少的積屑。
不等導程銑刀
不等導程銑刀是指刀刃與刀刃之間溝槽寬度是不等距的設計。例如下面圖示,L1~L6都是不一樣的長度。相較於傳統銑刀,不等導程銑刀在切削時產生不同的進給量,使得切削力分佈更均勻,降低了切削過程中產生的振動,並提升刀具排屑力與剛性。再搭配適合的塗層,延長刀具壽命。
不等導程銑刀的好處與優勢
基本上,不等導程的設計目標與不等分割及不等螺旋是相的。這裡直接提供你不等導程與標準銑刀的實測比較數據。
上圖是具有不等導程銑刀200PLUS與標準銑刀的實測結果:
- 不等導程銑刀的切削長度與刀具壽命是標準銑的2.5倍
- 一般銑刀在加工30公尺後,Ra 值為0.458,已達不到品質要求。
- 不等導程銑刀200PLUS在加工60 公尺後,Ra 值為0.388,仍然能滿足表面粗糙度的品質要求。
不等距銑刀推薦
- 抗震系列 – 不等分割、不等螺旋刀型設計:400 PLUS 產品型錄
- 難切削材高效刀具系列 – 不等分割、不等導程設計:200 PLUS 產品型錄
不等距銑刀設計的重點整理
不等距銑刀的3種設計- 不等分割、不等螺旋與不等導程- 都是利用幾何設計不均等,達到加工時切削力分佈更均勻,降低了切削過程中產生的振動,提高加工的穩定性、排屑能力與延長刀具壽命。
不過,由於不等設計銑刀的比一般銑刀更複雜,製造成本相對較高,因此單價也價高。
如果你的加工精度與品質要求高,或是有難切削的工件材料時,投資在不等距銑刀上,絕對能夠提升效率、利潤與績效。
不等矩銑刀的參考資料
- End Mills – Square, 4-Flute, Uneven Lead, Carbide, VAC Series
- Stability Analysis and Structure Optimization of Unequal-Pitch End Mills
- Unequal division and Unequal spiral angle cornor radius with chip breaker DIN Carbide end mill
- Research on design and milling performance of unequal gradient helix and variable pitch end mill
- Benefits & Drawbacks of High and Low Helix Angles