铣削技巧在摆线铣和清根铣中的应用

zpc64

本期我们将给大家介绍铣削技巧在另外两种铣削方式中的应用，摆线铣和清根铣。
6 G4 r$ w: W" E    首先我们来认识摆线铣，铣刀采用相对较高的线速度和进给速度，以圆弧切入/切出的走刀方式加工一个槽或者一个类似的狭窄区域特征，这种加工方法就是摆线铣。摆线铣尤其适用于难加工材料（ISO H&S），除了可以提供高安全性和高金属去除率之外，因为铣刀具有短接触加工的优势，还可以提供：
    （1）低切削力，允许应用大切深，可利用整个切削刃长度切削；
    （2）小切屑，允许应用小容屑槽（超密齿）刀具，从而获得高的工作台进给和长寿命。
    至于清根铣，顾名思义，主要用来清圆角。即采用比工件清角半径更小的铣刀，采用层铣的方式加工内腔圆角。
% n: g' i% ^7 `. u9 Q. d    摆线铣和清根铣的不同之处在于：清根铣属半精加工，无需圆弧切入/切出。相同之处在于都可以实现小切宽短接触，带来低切削力和高进给。二者的应用领域类似，都是利用铣刀的短接触实现安全加工和高速加工（HSM），应用于难加工材料效果明显。
* I3 X$ |6 g9 w$ {5 w- e    我们先来看摆线铣，按照工件槽宽来分，摆线铣可分为两种：小于2×Dc和大于2×Dc。
$ l% t1 n8 A+ F, V6 _    （1）小于2xDc：
    编程采用径向连续螺旋线进给以完成工件轮廓。
, Y4 t% Z- K9 K2 c( Z8 k) W' J    切宽不断变化，进给保持不变。可节省一半的切削时间。
6 t7 d. ]0 N! {( B9 i5 j+ {# p     注意：w值是螺旋线间距（铣刀步距），但并不等于切宽，铣刀进给至槽中心时，切宽远远大于w，此时需要根据真正的ae调整进给（上一期文章已经做过说明）。因为切宽是随时变化的，若保持进给不变，在刀具直径Dc以及铣刀步距w的选上，必须保证：
3 d; A8 ^; X* V    Dcmax=0.7xDm
    apmax=2 xDc  
    aemax=20% Dc
% ?# F7 ^1 w7 o& F) W7 n% R& f    w≈8% Dc（aemax=20%Dc）
% p* Y+ i. P, F    （2）大于2 x Dc：
    槽变宽了，在拐角处可以采用圆弧进给，其他区域采用直线进给，编程方式变为：
    圆弧切入，编程半径=0.5xDc
: i: b7 }6 K9 P* e) Z6 f+ d    直线切削，ae=0.1xDc
5 k$ l; I8 B) H8 {: u    圆弧切出，编程半径= 0.5xDc
* p3 B8 i2 ], K. Y1 Y/ l    快速定位至下一起始位置，重复上面步骤。
    拐角处属内圆弧切削，过渡部分是直线切削，需要根据不同的切宽因子ae/Dc来确定进给Vf。为了防止铣刀包络角太大而引起振动，推荐的切削参数如下：
    切宽（ae）=15% Dc
( c) q" P0 h0 A# x- W' P    最大切深（apmax）=2xDc
1 _" _1 {* L2 E2 R9 T    编程半径（radm）=0.5xDc
    圆角进给（Radvf）=0.5x直线进给Vf
    清根铣，常见于型腔加工，例如飞机机翼结构件及模座和压铸模等。
    在可转位刀具去除大部分余量后，通常在型腔圆角处留有部分余量需要去除，加工方式因铣刀包络角太大，通常会引起振动而导致铣刀寿命低。若采用清根铣方式加工，多次走刀去除余量，保证一致的切宽/包络角和低切削力，从而更安全快速的完成加工。
    清根铣与摆线铣不同，因为越靠近最终尺寸，铣刀的编程半径越小，相应带来切宽和包络角越大。为保证恒定的hex，清根铣会有两种优化切削参数的方法：保持进给一致，逐步减小编程步距w或者保持编程步距w一致，逐步减小进给Vf。
. n& Z0 L5 ]; o2 Z    若保持编程步距w一致，随着编程半径的减小，ae会越来越大，相应的必须减小进给来保持hex恒定，如何调整，上一期我们已经做过说明。部分的CAM软件也支持这种调整。
. d5 D+ J  t9 Z4 l    工件起始半径=29mm
6 O2 p- i' k# v; ]3 g" n9 n    工件成品半径=6mm
    铣刀直径Dc=10mm
  }6 B9 W) `0 {( Y1 }' O3 p    线速度Vc =120m/min
    每齿进给fz=0.05mm
8 k3 Q2 m% C, U% ]1 n! Q4 h    优化后的切削参数如表1（aemax=2）。