浅谈螺旋下刀及其应用作者 摘要: 数控加工是一种高效率、高精度、高柔性特点的自动化加工方法,数控加工技术可以 有效解决复杂、精密、小批多变零件的加工问题,充分适应现代化生产的需要。它是 CAD/CAM 的加工执行单元,是现代数字化、柔性化生产加工技术的基础与关键技术 本文论述了铣削时的几种方法,据此结合长期的生产练习综合归纳了在选用不同刀具 时铣削加工的方法也截然不同,也因选用的方法不良会导致严重的损失。 关键词: 螺旋线走刀,中心切削立铣刀,端面有中心孔的立铣刀,啄钻切入下刀 一,立铣刀轴向下刀时遇到的问题: 采用立铣刀铣削平面轮廓工件时,数控铣削一般采用分层切削即分层切除加工余量,切 削中工件上一切削层进入下一层时要求铣刀沿轴向切削。对中心切削立铣刀可以沿轴线 切入工件;在刀具端面有中心孔或切口的立铣刀,不具备钻孔功能,此种立铣刀一般一 次钻孔深度不大于0.5CM 二,分析立铣刀轴向下刀路线 当工件加工的边界开敞时,应从工件配料的边界外下刀进刀和退刀;当加工工件内轮廓 形时立铣刀必须沿其轴线方向的下刀切入工件实体,此时要考虑刀具如何切入工件(下 刀方式)以及切入位置(下刀点)常采用轴向下刀法如下: 在工件上预制孔沿孔直线刀 在工件上立铣刀轴向下刀点的位置预制一个比立 铣刀直径较大的孔,立铣刀轴向从已加工的孔引入工件,然后从刀具径向切入 工件,此方法需要多用一把刀具(钻头)所以一般用此方法 啄钻切入下刀中心切削立铣刀可以在工件的两个切削层之间钻削切入,层间深 度与与刀片尺寸有关,一般为 0.5—1.5MM 所示次种方法从实体上加工孔类零件即从实体上直接切入工件时由于不能有较高的被吃刀量其加工效率会 比较低刀具发生损坏的几率也相当的大(没有中心切削铣刀的情况下) 按螺旋线的路线切入工件螺旋下刀 立铣刀从工件的上一层沿螺旋线切入到下 一层位置,螺旋线半径尽量取大一些,这样切入的效果会更好,此种加工方法 是因为刀具是沿螺旋线方法切入工件,则刀具所承受的力不完全是在轴向上它 分散在进给方向与轴向上,使切削平稳,减少刀具承载力提高刀具寿命。螺旋 切入下刀无论在粗加工或精加工都是比较实用可行的方法 (4).按具有斜度的走刀路线切入工件——坡走下刀,在工件的两个切削层之间,立铣 刀从上一层的高度沿斜线切入工件到下一层位置,刀具轨迹如图 所示。背吃刀量应小于刀片尺寸,坡的角度算式如下: 立铣刀螺旋铣削加工孔利用数控系统插补螺旋线轨迹的特点,可以采用立铣刀螺旋轨迹铣削加工孔。切削效率高, 通用性强,简称为螺旋铣削加工孔,即铣刀刀位点以螺旋线轨迹进给,同时铣刀的自身转动 提供了切削动力。铣加工圆孔表面如图(b)所示。 用铣刀铣孔可以减少孔加工刀具的规格和数量。用铣刀代替镗刀和半精镗刀,以系统提供 的圆弧插补功能铣孔。FANUC 系统有宏程序功能,我们可以编制铣孔宏指令、用普通指令 编制孔程序。 铣孔程序的动作可以分解为:(1)快速定位到孔中心 (2)快速定位到R 点(同固定循 环含义) (3)螺纹线切削至孔底 为了保证孔壁加工质量,精加工可另选一把立铣刀沿圆弧铣削一周回到孔中心,为了保证圆弧切入切出需要拟定过度圆弧,若用刀具半径 补偿则需要启动偏置与取消偏置的直线段,若用刀心编程则可不加直线段,如果经过第(3) 步的螺旋铣削已经达到了孔的加工要求,则不需要工步(5) 从孔底快速退回到R 从孔底快速回到初始平面四、加工实例: 加工一个薄壁零件如下图 工件材料为45 钢,热处理为调质,材料经加工成1209028 的方体毛坯 薄壁零件加工是数控铣削加工中的常见零件之一,本零件轮廓曲线组成有直线、圆弧,一般 数控铣削加工内容的选择上图所示的该零件轮廓是由圆弧 AB、BC、CD 及直线组成,在普通铣床上难以加工, 质量也难以保证,需用两轴联动的数控铣床。 零件结构工艺性分析构成该零件的集合元素的条件充分,集合模型完整、光滑、无多余的曲面、数字模型无 曲面重叠现象,曲面参数分布合理、均匀,曲面没有异常凸起和凹坑,编程时所需基点坐标 很容易求得。 此零件内外轮廓对A面有垂直度要求,只要提高装夹精度,使A面与铣刀轴线垂直,即 可保证￠20H7 零件毛坯的工艺性分析该零件在数控铣削加工前,已在普通的机床上进行平面加工,材料为45 钢,经过调质, 切削加工性能良好,经加工后各表面的垂直度基本已保证从而方便装夹。 确定装夹方案根据零件图上轮廓结构特点,可采用组简单的台虎钳装夹平口虎钳装夹工件时,应首先 找正虎钳固定钳口,注意工件应安装在钳中中间部位,工件被加工部分要高出钳口,避免刀 具与钳口发生干涉,夹紧工件时注意工件上浮,在工件装夹好后,用百分表测量水平,保证 加工表面与底面的平行度,选用垫块时要保证垫块的平面与工件台面平行并也用百分表检 确定进给路线铣削外表面轮廓时,铣刀的切入点和切出点应沿工件轮廓线的延长线切向切入和切出工 件表面,而不应沿法线直接切入工件以避免加工表面产生划痕,保证零件轮廓光滑。本例加 工外轮廓时在工件外面下刀至第一刀切削深度然后走刀具半径刀具补偿至点 然后以切线方向切入,退刀则也在 点切出,在加工内轮廓时,由于中间有大量的余量,为了使余量能均匀的去除也为了编程方便我们这采用MasterCAM软件来编程,此软件可以方便的去除 余量加工出其内轮廓。在 方向下刀时由于有较高的切削深度,此时要用到上面所说到的螺旋下刀方法加工,它可以提高工作效率,在加工外轮廓时为了保证零件表面有较高的表面 质量采用顺铣方式,即从M-A-B-C……对于内轮廓则按逆时针方向铣削 选择刀具的切削用量由于本例零件材料为45 钢,属于一般材料,切削加工性能较好由于圆弧半径R5,R8 必须选用10的立铣刀,主轴转速取800-1000r/min 进给速度F 取160mm/min 槽深为8MM 铣削余量分四次完成,零件内外侧面都留0.3MM 精加工余量,在第三次进给加工完成后检 测零件几何尺寸,依据检测结果决定深度和刀具半径偏置量,分别对零件两侧面精铣一次达 到图样要求尺寸