【譯稿】數(shù)控銑床加工銅的切削指南
“ 銅是熱和電的優(yōu)良導(dǎo)體，因此使其成為各種電子元件中用于散熱和優(yōu)異導(dǎo)電性的理想金屬。但加工銅可能是一場噩夢。銅的延展性，以及其可塑性和韌性，使其成為一種具有挑戰(zhàn)性的銑削材料。
作為一種軟金屬，銅在高切削力下容易變形。加工過程中產(chǎn)生的熱量增強了銅的延展性，放大了這些已知的問題。但是，通過遵循正確的程序并保持良好的工藝控制，仍然可以使用數(shù)控機床對銅進行成功的加工。
本文就是在討論使用數(shù)控機床加工銅可能遇到的挑戰(zhàn)以及如何解決這些問題。”
不連續(xù)的切屑形成是任何加工過程的理想選擇，但加工延展性材料（如銅）會導(dǎo)致形成連續(xù)的切屑。這些連續(xù)切屑會卡在切削刀具上，使加工過程變得困難，有時甚至?xí)茐那邢鞯毒摺?br />
在工件上放置一塊干冰會降低溫度，并有助于抑制銅的延展性。干冰的低溫會引起材料的脆性，從而促進不連續(xù)碎片的形成。
使用斷屑器工具還可以通過破壞切屑并防止其卡在切削工具上來提供良好的結(jié)果。
在CNC上進行銅銑削可產(chǎn)生令人滿意的結(jié)果，沿表面有輕微的毛刺。使用多通道技術(shù)，切割深度較淺，可以提高銅的表面光潔度。
在銑削過程中影響銅表面光潔度的其他一些因素是刀具選擇，潤滑和切削速度。
工具選擇
選擇合適的刀具可以實現(xiàn)平穩(wěn)的切屑流動和良好的銅表面光潔度。
建議使用螺旋角大于45°的雙槽硬質(zhì)合金立銑刀用于銑削銅。
雙凹槽幾何形狀提供了良好的切屑間隙，便于排屑，并減少了銅與工具摩擦焊接的機會。此外，雙槽立銑刀比單槽立銑刀提供更好的強度，因此可以提供更大的切削力。
更高的螺旋線是首選，因為它提供了切屑遠離刀具的平滑運動，避免了切屑在切削刃周圍積聚。它還有助于提高進給速率，并通過在切屑上提供更好的剪切作用來改善切削的表面光潔度。
刀具壽命
銑削銅需要鋒利的工具，但銅的韌性和堆積的邊緣形成將大大縮短刀具壽命。
增加 RPM 并減少切削深度可以通過最大限度地減少堆積邊緣的形成來延長刀具壽命。使用自適應(yīng)刀具路徑技術(shù)還可以通過保持恒定的切屑載荷來延長刀具壽命。
此外，良好的潤滑系統(tǒng)將減少摩擦，同時散發(fā)多余的熱量并延長刀具壽命。
潤滑
在處理脆性金屬時，大部分熱量被不連續(xù)的切屑散發(fā)，從而保護工具和工件免于過熱。
但是在連續(xù)形成切削的情況下，不會發(fā)生適當(dāng)?shù)纳?，并且切削可能在加工中硬化。這些加工中硬化的切屑可能比基礎(chǔ)油硬得多，并且很容易焊接在工件或切削工具上。重新銑削焊接在工件上的加工中產(chǎn)生硬化切屑將使刀具變鈍并加速刀具磨損。
這個問題可以通過使用良好的潤滑劑來避免，該潤滑劑將促進切屑間隙并帶走切削刀具的熱量。使用良好潤滑劑的另一個原因是表面光潔度差和工件上毛刺大。充足的潤滑劑（霧或洪水）是解決這個問題的好方法。在銑削區(qū)域噴涂WD-40，以及在銑削過程中噴灑一些間歇性噴霧，將改善銅的表面光潔度。
數(shù)控機床的剛性
雖然銅是一種軟金屬，但由于其韌性，加工銅非常具有挑戰(zhàn)性。
您可能使用最好的切削刀具，一流的潤滑系統(tǒng)，并完美地計算每個參數(shù)，但仍然無法獲得所需的結(jié)果。數(shù)控機床的制造質(zhì)量在定義要在該機床上執(zhí)行的過程的限制方面起著至關(guān)重要的作用。
您不能指望小型DIY機器和工業(yè)制造中使用的專業(yè)機器也能獲得類似的結(jié)果。
如果您試圖以高進給率深入銅工件，您可能會看到您的機器以微小的偏轉(zhuǎn)形式承受負載。
機床中的這種彎曲可能會損害數(shù)控機床的性能。
最簡單的解決方案是減少切割深度。
有了正確的工具和條件，一臺能夠銑削鋁的良好數(shù)控機床應(yīng)該可以完成銅銑削的工作。
最佳參數(shù)
對于銑削純銅，建議使用1/8"（0.125"）2槽硬質(zhì)合金立銑刀，轉(zhuǎn)速為3000 - 5000 RPM，最大進給率為10英寸/分鐘，同時保持較淺的切削深度。
保持良好的工藝控制非常重要，因為銑削純銅需要高精度，任何太高或太低的東西都會破壞工作。
盡管許多用戶建議將數(shù)控機床控制器調(diào)到最大 RPM，但在如此高的 RPM 下對銅表面進行切口，同時保持非常淺的切削深度，可能會導(dǎo)致表面加工硬化。
此外，高轉(zhuǎn)速意味著高熱量產(chǎn)生，這使得銅膠粘在切削刀具上。
下表給出了具有中等至優(yōu)切削加工性的銅合金的一般銑削參數(shù)。
銑削直徑
（英寸） 每顆牙齒
的進給量（英寸） 轉(zhuǎn)速
0.125 .0005 35,000
0.250 .0010 22,500
0.375 .0015 15,000
0.500 .0020 11,500
0.625 .0020 9,000
0.750 .0025 7,500
0.875 .0030 6,500
1.000 .0030 6,500
具有中等至優(yōu)切削加工性的銅合金的銑削參數(shù)
銅及其合金
所有這些問題的簡單解決方案是使用銅合金而不是純銅。
將銅與硅，鎳，鋁，鋅和錫等元素合金化可顯著提高銅的可加工性，同時相當(dāng)保持純銅的所有優(yōu)點。
根據(jù)要求，您可以使用最適合您應(yīng)用的銅合金。
銅等級 組成 機械化指數(shù)
C101 純銅 20
C630型 銅鋁合金 30
C762 銅-鎳-鋅合金 60
C146型 低合金銅合金 80
C111 硫銅 80
C377 含鉛二元銅鋅合金 90
C360 銅鋅合金 100
銅及其合金及其切削加工指數(shù)
上表顯示了銅及其部分合金及其切削加工指數(shù)，其中C101在20時具有最低的切削加工性，C360在100時具有優(yōu)異的切削加工性。
C111（自由加工硫銅）可能是純銅的最佳替代品。
硫的添加提高了銅的切削加工性，同時保持了幾乎相似的導(dǎo)電性。
它還有助于形成不連續(xù)的切屑，從而將切削加工性提高近4倍于純銅。
最后的思考
在純銅上執(zhí)行銑削操作可能具有挑戰(zhàn)性，因此應(yīng)僅在必要時使用。
在適用的情況下，使用合適的銅合金代替純銅可以改善銑削過程的結(jié)果，同時使該過程相對不那么具有挑戰(zhàn)性。
此外，銑削具有裝飾性表面的純銅可能非常困難，因此強烈建議將黃銅用于此類應(yīng)用。
通過遵循正確的程序并保持良好的工藝控制，您可以克服挑戰(zhàn)，并以良好的表面光潔度進行銅的銑削。
但是，在銑削銅時必須采取適當(dāng)?shù)陌踩A(yù)防措施，因為切削刀具斷裂的可能性很高，并且在高轉(zhuǎn)速下，斷裂的刀具可能是危險的。
常見問題
什么是自適應(yīng)刀具路徑？
自適應(yīng)刀具路徑是一種在整個切削過程中保持刀具上恒定切屑載荷的技術(shù)。它在切削的開始和結(jié)束時用輕微的圓角改變刀具路徑，以便于刀具從工件上輕松進入和取出。
銅銑削的替代方案是什么？
銑削銅的最佳替代方案是使用光纖激光切割機和雕刻機。光纖激光器的波長為1060nm，很容易被銅吸收。這使得能夠使用光纖激光器對銅進行精確而復(fù)雜的切割。此外，由于激光切割和雕刻是非接觸式工藝，因此不存在銅粘在切割工具上的問題。
我們可以在純銅上進行鉆孔操作嗎？
是的，鉆孔操作可以在純銅上進行。
純銅的鉆孔操作面臨著與銑削類似的問題，但由于鉆孔過程中切屑流的空間較小，切屑更容易被鎖定到鉆頭中。這使得該過程比純銅的銑削更具挑戰(zhàn)性。
