对于许多粗加工甚至精加工的镗孔，通过内插平面铣刀切孔可能是更好的工艺选择。软件的改进和更好的刀具设计使多功能面铣刀在孔加工中的应用得以扩展。

  在金属上打孔可能是任何机械车间中最常见的操作。专业的钻孔和镗孔工具可以很好地加工出准确的孔。

  但是，越来越多的企业成功地使用了插补铣刀在盲孔和通孔上钻孔。通常，此操作是使用立铣刀执行的。

  由于机床设计，CNC和伺服响应方面的改进，尤其是在自由切削刀具几何形状的设计和制造中，一些端面铣削机现在具有双重工作能力。他们可以处理平面的线性铣削和孔的螺旋铣削。

  为了弄清楚一家企业考虑使用传统立铣刀的时机和原因，以及钻头和镗孔刀具上插入平面铣刀来切孔，我们与切削刀具制造商Widia North America的培训和应用经理Jeff Fox进行了交谈。Widia的母公司Milacron的高级应用工程师Jim Turner。他们使用平面铣刀的圆形和螺旋插补来生产出在圆度，尺寸和光洁度方面接近镗杆质量的孔。

  什么是机床插补？

  机床插补（即同时进行多轴运动）已经存在了一段时间。在大多数CNC机床上，插补对机床操作员和编程人员是必备的。

  内插器（实际上是CNC内的一台小型计算机）会根据一些描述性输入进行复杂的数学计算。插补器知道圆的大小和深度后，操作员就不必考虑它了。

  圆弧插补涉及在标准三轴加工中心上同时运动三个轴中的两个。通常通过切入将切削刀具进给到设定的切削深度。然后通过在X和Y轴上的组合移动执行插补。

  螺旋插补同时使用所有三个轴。当X和Y轴插入一个圆时，Z轴以螺旋运动向下馈送，直到达到编程的深度。

  为什么采用铣削和钻孔？

  通常，有两种产生孔的方法：铣削和钻孔。为了阐明我们的术语，让我们同意，铣削一个圆涉及一个刀具在其自身的轴上旋转并伴随着工件的运动。

  钻孔使用直径固定的工具，沿其自身的轴旋转，然后单向（Z轴进给）插入静止的工件中。传统上，制作一个非常准确的孔-意味着良好的尺寸，圆度，深度和光洁度-至少需要两个步骤，有时还需要几个步骤。

  首先，钻孔。有时，当从实体上进行钻孔时，会使用导向钻为钻孔奠定基础。钻头穿过工件时，会遇到材料上的变化。这些可能是实质性的不一致，例如夹杂物或硬斑。当遇到这些“道路颠簸”之一时，钻头将趋于稍微偏斜或偏离航向。福克斯先生说，在某些应用中，“钻头可以游走0.008至0.015英寸。”

  为了拉直钻进路径，使用了镗杆。可以将其设置为最初的确切直径，也可以通过逐步增加使其逐渐变大。使用镗杆后，孔的尺寸应符合规格。为了满足非常严格的表面光洁度规格，使用了铰孔工具使孔光滑，并使尺寸达到光洁度直径。

  插值的支持者使用该过程消除了钻孔过程中的某些步骤。对于面临越来越苛刻的生产和运输计划的商店，取消生产过程中的几个步骤，尤其是在诸如钻孔之类的普遍操作中，可能会对吞吐量和利润率产生重大影响。

  福克斯先生说：“试图简化制造工艺是使用平面铣刀插补的主要推动力。” “如果您可以消除先导钻孔序列或镗孔序列，或用一个刀具钻几个不同尺寸的孔，则可以节省切削时间。这很好。而且，您还消除了随之而来的非切削时间[例如例如其他工具的工具更换，工具设置和平衡，装载和运输。”

  使用插补的关键是什么？

  福克斯先生说：“使用插补的关键是在工件周围平稳过渡，而不必每半度进行位置更新并在工件上留下痕迹。” “今天，大部分工作都是通过软件完成的。大多数较新的CNC机床都能够运行插补宏。通常，控件之间的差异在于X和Y轴创建轨道的速度。”

  一种用于执行圆形插值的软件技术称为循环。基本上，软件宏会进行数学运算，从而得出编程直径的刀具轨迹。

  Z轴的进给增量设置。在每个轨道中，工具在Z轴上切入规定的量。插补或X轴和Y轴组合运动被“循环”。

  福克斯先生说：“我们反复在同一圆周上运行，并在Z轴上每个轨道向下移动一个增量，直到铣刀达到编程的深度为止。” “这使我们能够平稳地使用平面铣刀进行钻孔和钻孔，而不会停顿。”

  使用此增量Z轴进给可显着减少执行编程插补所需的数据块数量。根据特纳先生的说法，“如果我有一个要深两英寸的沉头孔，我会从一点开始，然后告诉控件做一个圆并返回到起点。然后我告诉控件将其移动两英寸。我的起点是Z轴。但是，如果我的刀片能够切入四分之一英寸的深度，我需要告诉每次旋转或绕行轨迹的控件将切入深度改变四分之一英寸。八需要转数来打洞，但是那八转是由单个代码块完成的。”

  划分两英寸深度指令以适应四分之一英寸进给要求所需的计算在插值宏中。宏“执行数学运算”即可使用单个go-to命令将刀具达到编程深度。

  特纳先生说：“过去，如果有一台具有螺旋插补功能的机床，则必须对铣刀的八个轨道进行编程，每次走刀的切入深度为四分之一英寸。” “为了围成一圈，这是八个代码块。如今，使用CNC内置的内插宏对铣削孔进行编程要容易得多。以前需要八个代码块的孔现在只需要一个。”

  除软件外，还需要良好的硬件来插补孔。对于内插而言，具有非常真实的主轴和一组好的滚珠丝杠的机床也很重要，因为在生成圆时会在X和Z轴上发生轴反转。

  平面铣刀

  金属加工车间正在不断寻找合并业务的方法。五面夹具，联动工具，车铣和车削是减少对工件进行多次处理的方法的示例。

  车间还要求切削工具制造商设法找到允许给定切削工具执行更多操作的方法。Widia和其他一些切削工具制造商已经开发了具有切削刀片几何形状和断屑槽的单个切削工具，它们可以用一种工具执行，而以前需要使用多种工具。

  特纳先生说：“直到最近，根本没有一种具有断屑槽几何形状的刀具可以有效地完成端面铣削和立铣刀的双重工作。这些新型铣刀使我们能够使用一种刀具来完成切入和用于切边的相同工具。” 根据刀片的形状，也可以对同一刀片进行倒角。

  对于在其加工中心中被困在工具袋中的车间来说，一种工具可以完成三项工作的优势是显而易见的。将一种工具用于多种孔尺寸也是有利的。Milacron已成功加工了需要进行端面铣削，倒角，六英寸和八英寸孔的粗加工和精加工的工件，而这些加工仅需使用一个刀具即可。

  两种进给速度

  在常规钻孔操作中确定了转速后，Z轴进给速度就是需要考虑的主要变量。另一方面，插值是一组更复杂的变量。

  例如，需要了解两种进给速度。福克斯先生说：“进给速率一是指刀具在Z轴上每转一圈或每转轨道进给的深度。进给速率二是刀具在X // x方向上移动通过材料的速度。 ”

  可以使用端面铣刀进行切入和侧面切割的是刀片的几何形状，该几何形状设计为轴向正和径向正。对于插补铣削切孔的观察者来说不明显的是，大部分切割是在端面上完成的，侧面的切屑负载相对较低。

  特纳先生说，他可以使用立铣刀，将其下降到Z值，然后绕圆运行并重复该操作，直到达到深度为止，这是传统的孔铣削技术。使用端面铣刀，进刀深度不能超过刀片的高度，因此，大部分切削是在铣刀的端面上进行的。而且，由于刀具的尺寸和齿的数量，金属去除率更高。

  平面铣刀的尺寸也是一个优势。使用接近孔直径大小的刀具可减小绕孔圆周所需的轨道尺寸，这也可减少侧面载荷。

  特纳先生说：“而不是像在装袋程序中那样，使用两英寸的立铣刀插入并切出直径为六英寸半的孔，”特纳先生说，“我们可以用六英寸的立铣刀插入我们开了一个六英寸半的孔，但侧面只切了半英寸的圆。

  特纳先生继续说道：“用六英寸的立铣刀是无法做到的。我们正在尝试使用其他操作链中的工具，并将其实用性扩展到钻孔，这就是端面铣刀起作用的原因。”

  带芯孔和实体

  理想情况下，钻孔和镗孔的铣削插补最好用于六英寸以上的孔。福克斯先生说：“用钻头和镗杆在其下方进行切割仍然更经济。”

  当将平面铣刀插补到从实体切出的大孔时，使用钻头作为导向孔可能是有利的。特纳说：“撤离芯片是训练飞行员的主要原因。” “这些铣刀没有排屑槽，可帮助从切屑中钻出切屑。使用商店中最大的标准钻头打孔，将为切屑释放提供足够的空间。”

  在铣削刀具的插芯孔中非常有效。对于盲孔或通孔，铣刀仅需最小为孔径的一半即可有效地插补孔。在小于孔直径的一半的情况下，旋转刀具会将材料留在孔的中心。

  在秤的另一端，可以绕过一个六英寸的切刀绕入一个六英寸半的孔。然后，如果需要的话，同一台6英寸的磨机可以切割一个8英寸，10英寸或12英寸的孔。

  Turner先生告诫说，在盲孔上，非常接近孔直径的铣刀可能会排屑。高压冷却液有助于排屑，因为加工中心上的水平主轴方向也是如此。如果孔深度对于切屑间隙而言过大，则立式加工中心可通过插补端面铣刀来进行孔加工。

  平面铣刀的实用性

  使用平面铣刀进行钻孔和镗孔确实扩展了单个工具的实用性。在许多操作中，铣削表面然后切出较大的带孔镗孔非常适合用平面铣刀插补。

  特纳先生说：“在应用这种技术时，我们希望消除粗镗杆。它仍然是铣削操作，因此镗孔中会出现一些铣削图案痕迹。如果进给速度变慢，则可以进行合理的半精加工。使用这种技术可以达到高质量的切割质量。但是，我们发现，对于小于0.002英寸的公差和大于125 Ra的表面光洁度规格，您可能仍需要使用光洁度镗杆才能获得良好的结果。”

  通过切割连续的螺旋切屑可以产生无聊的光洁度。许多车间要求生产这种表面以满足无聊的公差要求。铣削可产生非常小的切屑，并且表面呈锯齿状或交叉影线。特纳先生说：“要获得无聊的外观，您需要使用无聊的外观。”

  使用平面铣刀进行钻孔和镗孔

  很少有金属加工工艺可以完全消除，始终需要钻孔。Widia和Milacron试图通过使用插值用平面铣刀进行钻削来实现的目的是减少车间的一些工具库存及其相关的购买和设置成本。

  特纳说：“在蜂窝制造中，一家商店经常会尝试使用冗余工具来保持运转。刀具腔可能是一个额外的选择，特别是如果每个工件孔都需要使用多个刀具来打孔的话。在这种情况下，可以同时使用多个刀具和端面铣刀进行粗镗的刀具非常有用。”

  对于高混合量，小批量的操作，插补可以节省车间大量的直接和间接加工时间。吞吐量可以满足这些业务的需求。减少设置粗镗条的需要，可使车间真正节省宝贵的时间，而不必花费越来越短的交货时间。

  特纳先生说：“使用铣刀进行钻孔和镗孔意味着车间不需要储备大量的镗杆。一个车间可以携带一个四英寸，六英寸和八英寸的平面铣刀，可用于任何工作。对于具有四英寸半英寸的孔而另一部分具有五英寸的工件，英寸的镗孔，一个镗杆可能无法同时满足两种工作的需要，而四英寸的平面铣刀可以同时满足这两种工作。”