螺旋銑削在數(shù)控銑加工中的運(yùn)用探究
2022-2-8 來(lái)源： 廣東省國(guó)防科技技師學(xué)院 作者：林柔瑄
摘要：在數(shù)控機(jī)床加工行業(yè)不斷發(fā)展的大環(huán)境下，數(shù)控機(jī)床的形式和種類也越來(lái)越多樣化，其中數(shù)控銑床就是常見(jiàn)的一種，在整個(gè)數(shù)控加工機(jī)床行業(yè)中發(fā)揮著不可替代的作用。在數(shù)控銑削加工實(shí)際生產(chǎn)操作中，加工的零件產(chǎn)品要求越來(lái)越高，對(duì)產(chǎn)品的外形邊變化也越來(lái)越復(fù)雜，為了達(dá)到越來(lái)越嚴(yán)苛的要求，我們要深入的研究生產(chǎn)加工技術(shù)以達(dá)到我們預(yù)期的效果，其中螺旋銑削對(duì)提高數(shù)控銑削的加工效果有很大的價(jià)值。因此，為了更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)控銑削，有效提高加工效率，有必要科學(xué)合理地應(yīng)用螺旋銑削。
關(guān)鍵詞：螺旋銑削；數(shù)控銑加工；運(yùn)用探究
0、引言
經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，離不開(kāi)工業(yè)的發(fā)展，近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，數(shù)控加工技術(shù)的有力推動(dòng)有著必不可少的因素。現(xiàn)如今各行各業(yè)只要涉及到機(jī)械加工的企業(yè)都離不開(kāi)數(shù)控的身影，而數(shù)控機(jī)床的普及，也讓加工生產(chǎn)變得更加經(jīng)濟(jì)和效率，讓加工產(chǎn)品的精度也在不斷地提高。數(shù)控機(jī)床的種類很多，一般按照工藝的形式可分為：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控磨床、數(shù)控鉆床、數(shù)控線切割機(jī)床等。在這我們就不一一贅述了。本文只針對(duì)數(shù)控銑床中的螺旋銑削進(jìn)行深入度探討和研究。
1、數(shù)控銑削加工及螺旋銑削
數(shù)控銑床是一種可以進(jìn)行產(chǎn)品外形加工的一種加工形式，他可以加工多種復(fù)雜樣式的產(chǎn)品，能夠完成別的數(shù)控機(jī)床不能完成的大部分工作。它通過(guò)電腦計(jì)算機(jī)編程與機(jī)床自身的操作系統(tǒng)一道，來(lái)完成的很多復(fù)雜的操作。
在加工過(guò)程中，首先要將準(zhǔn)備加工零件的毛坯件進(jìn)行在工作臺(tái)上的固定，然后選擇合適的銑刀，安裝就位后，通過(guò)程序預(yù)先設(shè)計(jì)好的編程程序，對(duì)零件進(jìn)行加工。數(shù)控銑床一般加工產(chǎn)品上的曲線輪廓、直線、圓弧?？?、螺紋以及螺旋曲線，尤其是一些人工所不能加工的需要設(shè)備輔助加工的數(shù)學(xué)表達(dá)式給出的非圓曲線、列表曲線、空間曲面等。這些工件看似形狀簡(jiǎn)單，實(shí)則尺寸繁瑣，難以測(cè)量和觀察，有些孔和平面要求的加工尺寸和精度而且還要求很高，這
些數(shù)控銑床都能很好的完成。
在數(shù)控銑削過(guò)程中，就不得不說(shuō)螺旋銑削，它是數(shù)控銑削加工過(guò)程中一項(xiàng)重要的加工方式，螺旋銑削的加工軌跡就像彈簧，在加工過(guò)程中刀具按照編程設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行螺旋的進(jìn)給，對(duì)加工工件進(jìn)行逐步的切削，已達(dá)到預(yù)期的尺寸。對(duì)于螺旋銑削，刀具的選擇很重要，一般來(lái)說(shuō)根據(jù)工件的加工銑削尺寸及螺旋半徑選擇大于刀具直徑的40%到 60%，當(dāng)然也要看刀具的中心有多大的位置沒(méi)有切削刃，這對(duì)于刀具的切割壽命有很大影響，Z 軸也就是進(jìn)刀尺寸的給定取正常切削的 20%左右，這也要看材料和實(shí)際加工確定，一般來(lái)說(shuō)螺旋銑削加工在下刀的時(shí)候和走孔的時(shí)候用的情況比較多，不過(guò)加工鋼件的時(shí)候能不用就不用了，因?yàn)閷?duì)刀磨損太快，嚴(yán)重影響刀具的壽命。
在數(shù)控銑削加工過(guò)程中，通過(guò)螺旋銑削的應(yīng)用，從而提高了設(shè)備加工使用的優(yōu)化，能夠跟好的滿足加工生產(chǎn)的要求，而且在刀具的使用上，發(fā)揮出跟大的價(jià)值。分析研究螺旋銑削的加工工藝技術(shù)，合理的運(yùn)用螺旋洗對(duì)輪廓、孔、螺紋等進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，研究出一套適合的加工工藝。為數(shù)控技術(shù)發(fā)展，做更深層次的研究。
2、數(shù)控銑中螺旋銑削的的應(yīng)用
2.1 螺旋銑削對(duì)工件外形輪廓銑削的作用
在數(shù)控銑床中，輪廓銑削一直是一項(xiàng)主要的銑削目的，在以往傳統(tǒng)的平面加工過(guò)程中，機(jī)械加工的工作效率不是很高，而銑削加工大大改善了這個(gè)問(wèn)題，但在銑削過(guò)程中，有一個(gè)重要的問(wèn)題，那就是刀具在加工中，一般來(lái)說(shuō)是旋轉(zhuǎn)的刀具相對(duì)于靜止的工件進(jìn)行加工，當(dāng)銑刀在切削過(guò)程中，如果刀具在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，直接垂直切削工件時(shí)，在進(jìn)刀的過(guò)程中，會(huì)對(duì)工件帶來(lái)一個(gè)直接的沖擊力，這樣的切削方式，會(huì)對(duì)工件產(chǎn)生一定的損傷，而且直進(jìn)的加工方式對(duì)于刀具和機(jī)床的損傷也是不可忽視，長(zhǎng)此以往，刀具的使用壽命會(huì)急劇降低，對(duì)機(jī)床的加工精度也會(huì)產(chǎn)生影響。為了減少這樣的情況的發(fā)生，螺旋銑削的出現(xiàn)也就得到了數(shù)控銑床的的大量應(yīng)用。螺旋銑削的應(yīng)用大大改善
了銑刀在銑削過(guò)程中所造成的干涉問(wèn)題。優(yōu)化了切削路徑，切削的過(guò)程刀具進(jìn)刀形式是一種沿著工件輪廓螺旋進(jìn)給的一種方式進(jìn)刀，螺旋進(jìn)刀時(shí)刀具以螺旋線的方式運(yùn)動(dòng)，以此來(lái)避開(kāi)刀具中心無(wú)切削力的的問(wèn)題，它靠銑刀的側(cè)刃逐漸向下切削從而實(shí)現(xiàn)向下進(jìn)刀，這樣的進(jìn)刀路徑，大大減少了刀具和工件的直接沖擊，也讓加工的效率和加工的精度得到了提高。
螺旋進(jìn)刀的關(guān)鍵是選擇刀具的直徑，切削最大螺旋半徑、最小螺旋半徑、螺旋進(jìn)到角度。刀具的種類很多，外形尺寸也很多，根據(jù)具體的加工零件、加工材料、加工尺寸、加工外形選擇合適的加工刀具，一般有面銑刀、立銑刀、模具銑刀等。最大螺旋半徑和最小螺旋半徑是一個(gè)相對(duì)的概念，根據(jù)銑削工件形狀尺寸，確定最大螺旋半徑是為了更快更效率的切削工件，螺旋半徑過(guò)大會(huì)影響切削時(shí)工件邊角的切削精度，可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)切或者少切的情況。最小螺旋半徑是為了防止進(jìn)刀時(shí)頂?shù)兜模钚÷菪霃讲荒苄∮诘毒咧行臒o(wú)切削力部分的半徑，防止切削受力過(guò)大。進(jìn)刀角度的確定也是一個(gè)很重要的因素，進(jìn)刀角度過(guò)大會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的端刃切削力，角度過(guò)小側(cè)螺旋圈數(shù)又偏多，切削量偏少，切削時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，影響效率。所以切削角度的確定還需要根據(jù)實(shí)際情況，在不影響刀具使用壽命的情況下，經(jīng)量增大切削角度，一般選擇 5-15 度之間。
2.2 螺旋銑削對(duì)工件螺紋加工的應(yīng)用
說(shuō)到螺紋加工，因?yàn)槁菁y標(biāo)準(zhǔn)化的確定，所以在傳統(tǒng)的螺紋加工中大多數(shù)情況下都是用標(biāo)準(zhǔn)的刀具對(duì)工件進(jìn)行相對(duì)的旋轉(zhuǎn)切削運(yùn)動(dòng)。以此來(lái)完成螺紋的加工生產(chǎn)，此種形式生產(chǎn)的螺紋形狀基本能夠達(dá)到使用要求，但是如果螺紋精度要求提高以后，這種傳統(tǒng)的螺紋生產(chǎn)加工方法對(duì)操作工的技術(shù)要求，以及對(duì)設(shè)備精度的要求都要有明顯的提高，這對(duì)于生產(chǎn)效益的影響還是提出了很高的要求。而且在螺紋加工中如果出現(xiàn)一些非標(biāo)準(zhǔn)的螺紋形式，這對(duì)傳統(tǒng)的車床就是一項(xiàng)很大的挑戰(zhàn)。而對(duì)于應(yīng)用了數(shù)控銑床的螺旋銑削來(lái)說(shuō)，這些問(wèn)題都可以迎刃而解，螺紋銑削加工現(xiàn)對(duì)于傳統(tǒng)的螺紋加工，其加工的工件精度更改更高，加工的廢品率更低，而且加工效率也比傳統(tǒng)加工有著明顯優(yōu)勢(shì)。
如圖 1 所示在螺紋結(jié)構(gòu)形狀以及螺紋旋向方面也不受傳統(tǒng)的限制，有時(shí)可以利用一把螺紋銑削刀具完成多種形式的螺紋加工。在傳統(tǒng)的螺紋加工中，螺紋加工件必須有過(guò)渡段或者退刀槽的形式才能加工情況，在數(shù)控銑床中都可以很容易的減少此類工藝步序，直接加工螺紋，這樣的好處是減少了應(yīng)力集中。而且螺紋銑刀加工的螺紋工件耐用度也有很大的提高，是一般絲錐板牙加工的螺紋的數(shù)十倍之多。數(shù)控螺紋銑削加工的優(yōu)勢(shì)過(guò)于明顯，所以現(xiàn)如今對(duì)于很多要求較高的工件螺紋式生產(chǎn)中銑削工藝得到極大的應(yīng)用。
圖 1 螺紋加工
2.3 螺旋銑削對(duì)工件孔加工的應(yīng)用
螺旋銑削在鉆孔來(lái)說(shuō)，有著高效的加工能力，一般螺旋銑削鉆孔需要三軸同時(shí)運(yùn)動(dòng)，X 軸、Y 軸平面運(yùn)動(dòng)，Z 軸做垂直旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，刀具圍繞工件孔中心線做螺旋運(yùn)動(dòng)。這樣的好處是增大了銑削面積，切削更加快速，擴(kuò)大了鉆孔尺寸，而且銑削出的孔表面光滑，加工精度高，減少了一般鉆孔后精鏜表面的工序，他的性能均超出麻花鉆、扁鉆、火焰切割、穿孔等技術(shù)。采用螺旋銑削，不論是在任何情況下，加工刀具與加工工件之前都只有很小的接觸面積，所以需要的切削力相對(duì)于其他鉆孔工藝也小得多，而且螺旋銑削增加了材料切屑的排出空間，減少了碎屑和刀具以及孔壁的摩擦。而且空的尺寸是由數(shù)控編程程序來(lái)確定加工的，所以孔的加工對(duì)于受刀具的選擇減少，從而降低了鉆頭的儲(chǔ)存要求。
鑒于數(shù)控銑刀的螺旋切削刃的幾何形狀的特點(diǎn)，銑刀可以切削出筆直的側(cè)壁和一個(gè) 90 度角度的底部，這相對(duì)傳統(tǒng)的鉆孔工具，是不能夠做到的。對(duì)于一些大型模具加工的廠家，在加工大型加工件時(shí)，機(jī)床之間的工件移動(dòng)也是要消耗很多時(shí)間的，在一些大型工件造打孔后需要對(duì)孔進(jìn)行精鏜，而這些工序可以在數(shù)控銑床上一次性完成。
不過(guò)在螺旋銑削孔加工中，冷卻方式也體現(xiàn)的至關(guān)重要，因?yàn)樵阢娤鬟^(guò)程中，刀具在完成切削過(guò)程之前是沒(méi)有抬刀動(dòng)作的，所以切削產(chǎn)生的鐵屑如果不能及時(shí)的叢孔中排出，就會(huì)對(duì)孔表面造成劃傷，而且切削和刀具的摩擦也會(huì)使刀具產(chǎn)生高溫，這會(huì)影響刀具的使用壽命，更有甚者會(huì)出現(xiàn)崩刀的可能。在孔加工過(guò)程中因?yàn)槭敲翱谞顟B(tài)，故不能使用液冷，應(yīng)該優(yōu)先使用高壓氣體進(jìn)行冷卻，這樣能夠讓鐵屑及時(shí)排除，而且也對(duì)刀具起到了冷卻的作用。以上闡述都體現(xiàn)出螺旋銑削孔加工在加工產(chǎn)品中的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)如今，一些大型鍛造廠都采用了螺旋銑削來(lái)進(jìn)行打孔加工，這極大提高了生產(chǎn)的工作效率，而且加工精度也得到了極大的提高。
3、螺旋銑削在數(shù)控銑加工中的優(yōu)化發(fā)展
螺旋銑削的應(yīng)用讓數(shù)控銑削變得越來(lái)越不可或缺，它能夠代替很多的傳統(tǒng)的加工工藝來(lái)更好地完成加工工件的生產(chǎn)。而為了讓螺旋銑削能夠更好地服務(wù)于實(shí)踐生活，我們還需要不斷地加強(qiáng)學(xué)習(xí)探索和改進(jìn)。
3.1 選擇合適的切削方式
在很多銑削方式中，螺旋銑削能夠更好地完成加工生產(chǎn)，但是在社會(huì)不斷進(jìn)步發(fā)展的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)很多不同形狀各異的加工零件，這對(duì)于數(shù)控加工是一個(gè)挑戰(zhàn)，在日常加工中，我們要不斷摸索螺旋銑削中不同刀具選擇對(duì)不同材質(zhì)的工件切削過(guò)程，還有各種不同工況下，如何合理選擇刀具，進(jìn)給參數(shù)，程序的改進(jìn)，已達(dá)到用最經(jīng)濟(jì)的方式更好地完成工件的加工。
3.2 對(duì)數(shù)控加工螺旋銑削技術(shù)人員的要求
螺旋銑削加工在不斷應(yīng)用和摸索過(guò)程中，對(duì)于數(shù)控機(jī)床的操作人員以及技術(shù)人員，都要學(xué)會(huì)善于總結(jié)，善于發(fā)現(xiàn)，善于嘗試。而且公司也要定期對(duì)員工進(jìn)行同行業(yè)先進(jìn)技術(shù)的專業(yè)的培訓(xùn)，只有員工能夠充分掌握螺旋銑削的加工方法，讓數(shù)控機(jī)床能夠充分地得到利用，以促進(jìn)公司乃至行業(yè)更好的發(fā)展。
4、結(jié)論
在目前的數(shù)控銑削過(guò)程中，螺旋銑削得到極大的發(fā)展，我們要充分利用好螺旋銑削這一加工方法。在未來(lái)的數(shù)控技術(shù)發(fā)展的道路中，我們要不斷探索，積極創(chuàng)新，努力提升自己的專業(yè)技術(shù)水平，為行業(yè)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。
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