数控铣削加工的特点及优势

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：数控铣削是一种应用非常广泛的数控切削加工方法，能完成数控铣削加工的设备主要是数控铣床和加工中心。这是因为端铣时刀齿在铣削层宽度的范围内工作。对称铣削方式中，刀具沿槽或表面的中心线运动，进给加工中，同时存在顺铣和逆铣刀具在中心线的一侧顺铣，而在中心线的另一侧逆铣。表5-1 端面铣削顺铣和逆铣的三种形式

铣削是铣刀旋转作主运动，工件或铣刀作进给运动的切削加工方法。数控铣削是一种应用非常广泛的数控切削加工方法，能完成数控铣削加工的设备主要是数控铣床和加工中心。

1.数控铣削的特点

1）多刃切削。铣刀同时有多个刀齿参加切削，生产率高。

2）断续切削。铣削时刀齿依次切入和切出工件，易引起周期性的冲击振动。

3）半封闭切削。铣削的刀齿多，使每个刀齿的容屑空间小，呈半封闭状态，容屑和排屑条件差。

2.周铣与端铣

铣刀对平面的加工，存在周铣与端铣两种方式，如图5-11所示。周铣平面时，平面度的好坏主要取决于铣刀的圆柱素线的直线度。因此，在精铣平面时，铣刀的圆柱度一定要好。用端铣的方法铣出的平面，其平面度的好坏主要取决于铣床主轴轴线与进给方向的垂直度。同样是平面加工，其方法不同对质量影响的因素也不同，因此要对周铣与端铣进行比较。二者的比较如下。

1）端铣用的面铣刀其装夹刚性较好，铣削时振动较小。而周铣用的圆柱铣刀刀杆较长、直径较小、刚性较差，容易产生弯曲变形和引起振动。

2）端铣时同时工作的刀齿数比周铣时多，工作较平稳。这是因为端铣时刀齿在铣削层宽度的范围内工作。而周铣时刀齿仅在铣削层侧向深度的范围内工作。一般情况下，铣削层宽度比铣削层深度要大得多，所以端铣的面铣刀和工件的接触面较大，同时工作的刀齿数也多，铣削力波动小。而在周铣时，为了减小振动，可选用大螺旋角铣刀来弥补这一缺点。

3）端铣用面铣刀切削，其刀齿的主、副切削刃同时工作，由主切削刃切去大部分余量，副切削刃则起到修光作用，铣刀齿刃负荷分配也较合理，铣刀使用寿命较长，且加工表面的表面粗糙度值也比较小。而周铣时，只有圆周上的主切削刃在工作，不但无法消除加工表面的残留面积，而且铣刀装夹后的径向圆跳动也会反映到加工工件的表面上。

4）端铣的面铣刀，便于镶装硬质合金刀片进行高速铣削和阶梯铣削，生产效率高，铣削表面质量也比较好。而周铣用的圆柱铣刀镶装硬质合金刀片则比较困难。

5）精铣削宽度较大的工件时，周铣用的圆柱铣刀一般都要接刀铣削，故会残留有接刀痕迹。而端铣时，则可用较大的盘形铣刀一次铣出工件的全宽度，无接刀痕迹。

6）周铣用的圆柱铣刀可采用大刃倾角，以充分发挥刃倾角在铣削过程中的作用。对铣削难加工材料（如不锈钢、耐热合金等）有一定的效果。

综上所述，一般情况下，铣平面时，端铣的生产效率和铣削质量都比周铣高，所以，应尽量采用端铣铣平面。而铣削韧性很大的不锈钢等材料时，可以考虑采用大螺旋角铣刀进行周铣。总之，在选择周铣与端铣这两种铣削方式时，一定要以当时的铣床和铣刀条件，被铣削加工工件结构特征和质量要求等因素，进行综合考虑。

3.顺铣与逆铣

（1）周铣时的顺铣和逆铣在周铣时，因为工件与铣刀的相对运动不同，就会有顺铣和逆铣。周铣时的顺铣与逆铣如图5-12所示，二者之间有所差异。顺铣与逆铣的比较如下。

图5-11 铣刀平面加工的周铣与端铣

a）圆柱形铣刀的周铣 b）面铣刀的端铣 c）立铣刀同时周、端铣 d）键槽铣刀的周、端铣

图5-12 周铣时的顺铣和逆铣

a）顺铣 b）逆铣

1）顺铣。切削处刀具的旋向与工件的送进方向一致。打个比方，你用锄头挖地，而地面同时往你脚后移动，顺铣就是这样的状况。通俗地说，是刀齿追着材料“咬”，刀齿刚切入材料时切得深，而脱离工件时则切得少。顺铣时，作用在工件上的垂直铣削力始终是向下的，能起到压住工件的作用，对铣削加工有利，而且垂直铣削力的变化较小，故产生的振动也小，机床受冲击小，有利于减小工件加工表面的表面粗糙度值，从而得到较好的表面质量，同时顺铣也有利于排屑，数控铣削加工一般尽量用顺铣法加工。

2）逆铣。切削处刀具的旋向与工件的送进方向相反。打个比方，你用铲子铲地上的土而地面同时迎着你铲土的方向移动，逆铣就是这样的状况。通俗地说，是刀齿迎着材料“咬”，刀齿刚切入材料时切得薄，而脱离工件时则切得厚。这种方式机床受冲击较大，加工后的表面不如顺铣光洁，消耗在工件进给运动上的动力较大。由于铣刀切削刃在加工表面上要滑动一小段距离，切削刃容易磨损。但对于表面有硬皮的毛坯工件，顺铣时铣刀刀齿一开始就切削到硬皮，切削刃容易损坏，而逆铣时则无此问题。

（2）端面铣削的形式端面铣削中传统上有三种铣削方式：对称方式、不对称逆铣方式、不对称顺铣方式。

对称铣削方式中，刀具沿槽或表面的中心线运动，进给加工中，同时存在顺铣和逆铣刀具在中心线的一侧顺铣，而在中心线的另一侧逆铣。

对于大多数端面铣削，保证顺铣是最好的选择（顺铣和逆铣在圆周铣削中的应用要比端面铣削中的应用更为常见）。

端面铣削顺铣和逆铣的三种形式见表5-1。

表5-1 端面铣削顺铣和逆铣的三种形式

数控铣削加工的特点及优势

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