Chinese 
English 
Turkish 
Spanish 
Italian 
Russian 
Japanese 
German 
Vietnamese 簡介
銑削是金屬加工的基石，可製造航空、汽車和模具製造等行業的精密零件。本文比較四種普遍的銑削技術面銑, 肩部銑削, 輪廓銑削以及 快速進料研磨-重點介紹它們的特性、應用、加工參數和合適的刀具。本指南透過探討特定參數和市場上可用的刀具，旨在協助專業人士選擇符合其需求的最佳銑削策略。
面銑
定義與原則
端面銑削 使用多齒面銑刀加工平面，銑刀旋轉軸與工件垂直。它擅長於以高效率製造大而平滑的表面。
技術特性
- 切割方向:垂直於工件表面，切削力主要沿著 Z 軸。
- 加工效率:採用大直徑、多齒刀具，材料去除率 (MRR) 高。
- 表面品質:達到低表面粗糙度 (Ra 0.8-3.2 μm)，是半精加工和精加工的理想選擇。
- 工具類型:大直徑端面銑刀 銑削刀片.
典型加工參數
| 材質 | 切削速度 (Vc，米/分) | 每齒進給 (fz，mm/z) | 切割深度 (ap, mm) | 主軸轉速 (n, rpm) |
|---|---|---|---|---|
| 鋁合金 | 300-600 | 0.1-0.3 | 2-6 | 2000-5000 |
| 碳鋼 | 150-250 | 0.08-0.2 | 2-5 | 1000-3000 |
| 不銹鋼 | 80-150 | 0.06-0.15 | 1.5-4 | 800-2000 |
注意事項:參數假設切刀直徑 50mm，齒數 4-6 齒，濕切割條件。
常用工具
- 可轉換刀片:
- 山特维克可乐满:R245-12T3 (45° 導角，適用於鋼和鑄鐵)。
- 肯納合金:SEKN1203AFTN（方形插件，堅固耐用，適用於不銹鋼）。
- MAPAL: SPKN1204EDR (有刮邊，鋁材表面處理極佳)。
- 實心硬質合金/實心工具:
- 肯納合金:KSSM 45° 端面銑刀（支援 APKT1604 刀片，適合粗加工）。
- Tormach:38mm Shell Mill（經濟實惠，適用於鋼和鋁）。
- 工具功能:多齒設計，切削力均勻，支援高進給率 (fz 0.08-0.3 mm/z)。
應用
- 鑄件及鍛件（如機床床身）的表面整平。
- 風力渦輪機底座或船舶部件中的大型平面。
- 需要高平面度和表面光潔度的零件。
優點與缺點
- 優勢:效率高，表面品質優良，適合大批量生產。
- 缺點:對複雜幾何形狀的適應性有限。
肩部銑削
定義與原則
銑肩 使用立铣刀或端面铣刀加工垂直壁和水平底座，以高精度形成直角或接近直角的特征。
技術特性
- 切割方向:多軸 (X、Y、Z)，適用於直角幾何圖形。
- 加工精度:直角特徵的嚴格公差 (±0.01 mm)。
- 刀具剛性要求:由於切削力大，因此較高。
- 工具類型:方肩立铣刀或可轉換銑刀。
典型加工參數
| 材質 | 切削速度 (Vc，米/分) | 每齒進給 (fz，mm/z) | 切割深度 (ap, mm) | 切割寬度 (ae，mm) |
|---|---|---|---|---|
| 鋁合金 | 200-400 | 0.08-0.2 | 5-10 | 0.5-2 |
| 碳鋼 | 100-200 | 0.06-0.15 | 3-8 | 0.3-1.5 |
| 工具鋼 | 80-120 | 0.05-0.1 | 2-6 | 0.2-1 |
注意事項:參數假設使用直徑 20mm 的 4 齒刀具，乾式或最小量潤滑 (MQL)。
常用工具
- 可轉換刀片:
- 山特维克可乐满:R390-11T308 (90° 導角，適用於鋼和不銹鋼)。
- 肯納合金: APKT11T308 (通用於鋁和鋼)。
- 英格索爾:LNMT110408（高強度工具鋼）。
- 實心硬質合金立铣刀:
- 肯納合金:HARVI I TE（4-6 條槽，高性能，適用於不銹鋼和鈦合金）。
- MAPAL:OptiMill-Shoulder (3-5 溝槽，適用於鋼和鑄鐵)。
- 工具功能: 90° 切削角，小切削寬度 (ae 0.2-2 mm)，堅固耐用，適合高精度加工。
應用
- 具有直角特徵的模腔。
- 機械組件中的槽、台階或側壁。
- 需要精密直角結構的變速箱外殼。
優點與缺點
- 優勢:高精度，適用於複雜的直角幾何形狀。
- 缺點:切削力大，刀具磨損快，效率中等。
輪廓銑削
定義與原則
輪廓銑削 可沿工件的外輪廓或內輪廓進行加工，是複雜 3D 表面或輪廓加工的理想選擇。它依賴 CNC 編程以獲得精確的刀具路徑。
技術特性
- 切割路徑:複雜，需要 CAM 軟體來編寫精確的 CNC 程式。
- 加工精度:高幾何精度 (±0.005 mm)，適合複雜的表面。
- 加工效率:由於路徑複雜，因此成本較低，是小量生產的理想選擇。
- 工具類型:球頭或半徑立铣刀、可轉換圓刀片。
典型加工參數
| 材質 | 切削速度 (Vc，米/分) | 每齒進給 (fz，mm/z) | 切割深度 (ap, mm) | 跨步 (ae, mm) |
|---|---|---|---|---|
| 鋁合金 | 150-300 | 0.05-0.15 | 0.5-2 | 0.1-0.5 |
| 鈦 | 40-80 | 0.03-0.08 | 0.3-1 | 0.05-0.2 |
| 不銹鋼 | 60-120 | 0.04-0.1 | 0.4-1.5 | 0.08-0.3 |
注意事項:參數假設 10mm 球頭刀具有 2-4 個刀槽、濕式切削、高精度 CNC。
常用工具
- 可轉換刀片:
- 山特维克可乐满:RCMT10T3MO (圓形刀片，適用於曲面粗加工).
- 肯納合金:RDMT1204MO (適用於鋼和鈦)。
- MAPAL:RDMX1003（用於航空材料的高精度）。
- 實心硬質合金立铣刀:
- 肯納合金:HARVI III 球頭（2-4 個溝槽，適用於鈦和複合材料）。
- 山特维克可乐满:CoroMill Plura 球頭（模具表面精度高）。
- 工具功能:圓形或球形切削刃可降低切削力，適用於多軸加工。
應用
- 航太元件（如渦輪葉片）。
- 複雜的模腔和曲面。
- 醫療植入物（如矯形組件）。
優點與缺點
- 優勢:高靈活性，適用於複雜的 3D 形狀，精度極佳。
- 缺點:編程複雜、效率較低、對工具和機器要求較高。
快速進料研磨
定義與原則
快速進給銑削 (也稱為高進給銑削）使用高進給率和較淺的切削深度來最大化材料去除率，非常適合粗加工硬質材料。
技術特性
- 切割參數:高進給率 (Vf 4000-12000 mm/min)、淺深度 (ap <1 mm)。
- 加工效率:極高的 MRR (>100 cm³/min)，適合大批量粗加工。
- 工具壽命:由於低切削力和優化的熱分佈而延長。
- 工具類型:具有特殊刀片幾何形狀的專用高進給銑刀。
典型加工參數
| 材質 | 切削速度 (Vc，米/分) | 每齒進給 (fz，mm/z) | 切割深度 (ap, mm) | 進給速率 (Vf，mm/min) |
|---|---|---|---|---|
| 工具鋼 | 100-180 | 0.5-1.2 | 0.2-0.8 | 5000-10000 |
| 鑄鐵 | 150-250 | 0.6-1.5 | 0.3-1 | 6000-12000 |
| 鈦 | 50-100 | 0.4-0.8 | 0.2-0.6 | 4000-8000 |
注意事項:參數假設使用直徑 25mm 的 4 齒刀具、乾式或 MQL、高功率主軸。
常用工具
- 可轉換刀片:
- 山特维克可乐满:HNGX06（小導角，針對高進給進行了優化）。
- 肯納合金:SDMT1204 (堅固耐用的工具鋼)。
- 英格索爾:HNGJ0905 (鈦的低切削力).
- 實心硬質合金立铣刀:
- 肯納合金:Mill 4-11 High Feed (4 flutes, 適用於鋼和不銹鋼).
- MAPAL:OptiMill-HighFeed (3-5 溝槽，適用於硬質材料)。
- 工具功能:引線角度小 (10-15°)，具有切屑稀化效果，支援高進給量 (fz 0.4-1.5 mm/z)。
應用
- 工具鋼或鈦合金的粗加工。
- 快速移除汽車模具或航空結構中的材料。
- 在精加工之前進行高效率的粗加工。
優點與缺點
- 優勢:效率卓越，刀具壽命長，是硬質材料的理想選擇。
- 缺點:表面品質較差（Ra 6.3-12.5 μm），需要後續精加工。
比較分析
技術參數
| 技術 | 切削速度 (m/min) | 進給速率 (mm/min) | 切割深度 (mm) | 工具壽命 |
|---|---|---|---|---|
| 面銑 | 80-600 | 500-3000 | 1.5-6 | 中長 |
| 肩部銑削 | 80-400 | 300-2000 | 2-10 | 中型 |
| 輪廓銑削 | 40-300 | 100-1500 | 0.3-2 | 短 |
| 快速進料研磨 | 50-250 | 4000-12000 | 0.2-1 | 長 |
加工效率
- 材料移除率:快速進給銑削領先 (>100 cm³/min)，其次是端面銑削，肩部和輪廓銑削較低。
- 處理時間:快速進給銑削最快，輪廓銑削最慢。
表面品質與精度
- 表面粗糙度:面銑效果最佳 (Ra 0.8-3.2 μm)，其次是肩銑，輪廓銑效果不一，快速進給銑效果最差。
- 精確度:最高級的輪廓銑削與肩銑削，中等級的面銑削，快速進給的粗加工銑削。
材料與幾何適用性
- 材料:
- 端面銑削：鋁、鋼、鑄鐵
- 銑肩：鋼、不銹鋼、工具鋼。
- 輪廓銑削：鈦、複合材料、不銹鋼。
- 快速進給銑削：工具鋼、鈦、鑄鐵。
- 幾何圖:
- 面銑：大型平面。
- 肩部銑削：直角特徵、槽。
- 輪廓銑削：複雜輪廓、3D 表面。
- 快速進給銑削：任何形狀的粗加工。
成本與設備需求
- 工具成本:快速進給刀片成本高但壽命長，成型銑刀磨耗快，面銑和肩銑適中。
- 設備:輪廓銑削需要高精度 CNC，快速進給銑削需要大功率主軸，面銑和肩銑要求較低。
工具選擇指南
| 技術 | 推薦插件 | 推薦的固態工具 | 關鍵參數 | 應用 |
|---|---|---|---|---|
| 面銑 | R245-12T3、SKN1203 | KSSM 45°、38mm 殼銑刀 | ap 2-6 mm, fz 0.08-0.3 mm/z | 大型平面、鑄件 |
| 肩部銑削 | R390-11T308、APKT11T308 | HARVI I TE, OptiMill-Shoulder | ap 3-10 mm, ae 0.2-2 mm | 直角槽、模具 |
| 輪廓銑削 | RCMT10T3MO、RDMT1204 | HARVI III 球鼻，CoroMill Plura | ap 0.3-2 mm, ae 0.05-0.5 mm | 曲面、航太零件 |
| 快速進料研磨 | HNGX06、SDMT1204 | 磨粉機 4-11、OptiMill-HighFeed | ap 0.2-1 mm, Vf 4000-12000 mm/min | 硬質材料粗加工 |
- 插件:成本效益高、可轉位、適合大量生產、適用於多種材質。
- 實心硬質合金立铣刀:高精度，適合精加工中常見的小直徑或複雜幾何形狀。
- 考慮因素:
- 每加工 500-1000 分鐘檢查刀片是否磨損。
- 實心立铣刀使用堅固的刀把，以減少震動。
- 根據材料選擇塗層（例如，TiAlN 用於高溫合金，TiCN 用於鋼材）。
實用的選擇指引
- 大型平面:使用 R245-12T3 或 KSSM 面銑刀等刀具進行面銑加工（Vc 150-600 m/min，ap 2-6 mm），以提高效率和表面品質。
- 直角功能:選擇使用 R390-11T308 刀片或 HARVI I TE 立铣刀進行肩銑加工 (fz 0.05-0.2 mm/z, ap 2-10 mm)，以獲得更高的精度。
- 複雜輪廓:選擇輪廓銑削（Vc 40-300 m/min，ae 0.05-0.5 mm），搭配 RCMT10T3MO 刀片或 CoroMill Plura 球頭銑刀，彈性十足。
- 高效率粗加工:選擇快速進給銑削 (Vf 4000-12000 mm/min, ap 0.2-1 mm) 搭配 HNGX06 刀片或 Mill 4-11 高進給銑刀（適用於硬質材料）。
個案研究
- 案例 1:某汽車模具廠在加工大型模具平面時，使用面銑（Vc 200 m/min，fz 0.15 mm/z，ap 4 mm）配合 R245-12T3 換刀片，達到高效率與平面度。
- 案例二一家加工渦輪葉片輪廓的航太工廠使用 HARVI III 球頭銑刀（Vc 60 m/min、fz 0.05 mm/z、ae 0.1 mm）進行輪廓銑削，以確保高精度。
- 案例三:工具鋼模具粗加工使用 HNGX06 刀片進行快速進給銑削（Vf 8000 mm/min，ap 0.5 mm），接著使用 R390-11T308 進行肩銑精加工。
總結
面銑加工在平面加工的效率與表面品質上表現優異，肩銑加工在直角加工上提供精密度，輪廓銑加工在複雜輪廓加工上提供彈性，而快速進給銑加工則可將粗加工效率發揮到極致。刀具選擇 - 無論是可轉換刀片 (如 R245-12T3, HNGX06) 或硬質合金立铣刀 (如 HARVI III, Mill 4-11)，都必須符合材料、幾何形狀和機器能力。優化加工參數可提升效能與成本效益。隨著智慧型與混合加工技術的進步，這些銑削技術將持續發展，以滿足更高精度與生產力的需求。
參考資料
- 山特维克可乐满。(2023). 銑削技術手冊.
- Kennametal.(2023). 硬質合金銑刀目錄.
- MAPAL.(2023). NeoMill 研磨程式.
- ISO 13399：切削刀具資料表示與交換。
- 山特维克可乐满铣削知识
