推薦應用圓周銑削工藝

發(fā)布日期：2011-11-25    蘭生客服中心    瀏覽：2313

推薦應用圓周銑削工藝
       圓周銑削是通過銑刀的圓周進給運動制造圓柱形表面的一種銑削工藝，近幾年來，由于加工中心和刀具制造技術的進步，推動了這種銑削工藝的發(fā)展和廣泛應用。

      目前，利用這種圓周銑削原理，已廣泛用于銑孔、銑內(外)槽 、銑螺紋、倒角、銑環(huán)形端面和銑沉孔等多種不同的加工任務(圖1)。
                                                                      
                                                                               圖1 圓周銑削工藝用于多種不同的加工任務

        由于這種圓周銑削工藝具有加工效率高、工藝使用范圍廣以及可與其它加工工藝復合等優(yōu)點，使得這種圓周銑削工藝在工業(yè)生產(chǎn)中，特別在汽車工業(yè)中獲得愈來愈多的應用。

        實現(xiàn)銑刀的圓周進給運動是進行圓周銑削的前提條件，在CNC加工中心上，既可通過X軸和Y軸的圓弧插補來實現(xiàn)銑刀的圓周進給運動，也可以通過X軸、Y軸和Z軸的螺旋插補來實現(xiàn)銑刀的螺旋進給運動，并通過CNC程序來實現(xiàn)各種不同的圓周銑削加工。目前，直線電機驅動并配有精密數(shù)控系統(tǒng)的高動態(tài)加工中心不僅能降低圓周銑削的基本時間，并且提高了圓周銑削的加工精度，由此可通過圓周銑削加工來替代鏜孔加工和通過鉆銑螺紋替代傳統(tǒng)的攻絲。

         應用圓周銑削工藝進行銑孔，基本上可采用兩種方式和兩種刀具。一種是采用在圓柱刀體上磨有螺旋形刀刃的圓周銑削刀具或采用在圓柱刀體上切向布置多個可轉位刀片的圓周銑削刀具，這類刀具一般用于加工淺孔，銑孔時，主軸銑刀環(huán)繞Z軸作圓周進給運動。另一種是采用裝有圓刀片或菱形或長方形刀片的多功能立銑刀，這類刀具可用于加工不大于五倍刀具直徑的深孔，銑孔時，立銑刀作螺旋進給運動，加工中心的X軸、Y軸和Z軸進行聯(lián)動(即三軸進行螺旋插補運動)。

        采用第一種方法銑孔時，加工孔的圓柱度主要取決于銑刀制造的幾何精度。對于加工孔的形狀精度，無論是采用哪一種刀具進行銑孔，主要決定于數(shù)控系統(tǒng)的插補精度。而加工孔的表面粗糙度與刀具的精度以及所選的切削參數(shù)有關。

圖2是采用多功能立銑刀進行銑孔的示意圖。銑孔時，旋轉的立銑刀繞Z軸作螺旋進給運動，在一次工作行程中銑出所需大小的孔。例如，加工直徑為285mm的孔，可采用160mm直徑的立銑刀，在無需換刀的情況下通過一次工作行程就可完成加工任務。這比傳統(tǒng)的鏜孔工藝可節(jié)省五道擴孔工序，從而大大簡化了加工工藝流程，并且可節(jié)省73%的加工時間。
                                                                                          
                                                                                            圖2 采用立銑刀進行銑孔

      采用圓周銑削工藝，既可進行粗加工也可實現(xiàn)精加工，對于不通孔還可以銑出平底孔，階梯孔或錐孔，并且還可以在孔底的底面進行圓周表面的圓周銑削加工。

      銑孔總是采用多刃銑刀來實現(xiàn)的，這與通常采用單刃鏜刀的鏜孔工藝相比，銑孔可采用較大的背吃刀量，因而銑孔具有很高的加工效率，并且即使在斷續(xù)銑削相交孔時也不會產(chǎn)生銑刀的抖動。

     目前，在采用直線電機驅動的高速加工中心上，應用圓周銑削工藝以40m/min的進給速度加工汽車發(fā)動機變速箱的軸承座孔時，孔的不圓度可達到6μm。由于這樣良好的加工精度，這就完全可以免去后續(xù)的精加工工序。

       利用圓周銑削原理可進行銑螺孔和鉆銑螺紋，采用鉆銑螺紋工藝不僅可以簡化生產(chǎn)工藝流程，而且可大大縮短加工時間。

應用圓周銑削原理加工螺紋孔時，既可以在預先加工出的螺紋底孔上銑削螺紋，也可以在沒有預先加工出螺紋底孔的實心材料上鉆銑出螺紋孔。

銑削螺孔常�？梢耘c鉆孔、倒角和锪螺孔凸臺端面等相關聯(lián)的工藝進行復合，也就是將與螺紋孔相關的一些功能表面的加工集中在一把刀具上，采用一把鉆銑螺紋復合刀具進行綜合加工，這不僅可以減少刀具數(shù)量，而且大大縮短了加工時間。目前，這種鉆銑螺紋工藝已普遍應用于發(fā)動機變速箱體、離合器殼和缸蓋等零件緊固螺孔的加工，例如，采用鉆銑螺紋刀具加工缸蓋上深度為14.1mm的M6螺孔，在主軸轉速20000r/min，進給量為700mm/min的情況下，一個螺孔的加工時間僅需1.2秒。在一條缸蓋柔性生產(chǎn)線的高速加工中心上，采用這樣的一把鉆銑螺紋復合刀具，在多個缸蓋上加工120個M6螺孔也不足3分鐘的時間。

       Jel精密刀具公司采用一把鉆銑螺紋復合刀具加工變速箱體緊固孔的螺孔。變速箱體為鋁合金鑄件。復合刀具的刀刃采用焊接聚晶金剛石，主軸轉速20000r/min。加工時，鉆銑螺紋復合刀具依次進行：

鉆22.5mm螺紋底孔
圓周銑削M24X1.5螺孔
去除螺紋擰入處的毛刺
反向锪外徑為24.5mm及開口角為90°的倒角
锪外徑為36mm的螺紋凸臺
在螺紋凸臺和螺孔上倒1X45°的內外倒角。

        由于所有功能表面的加工是在一臺機床上通過一把刀具來完成的，所以這不僅省去了許多相關刀具以及換刀過程，提高了加工精度和縮短了加工時間(整個加工時僅為4秒)，從而大大提高了生產(chǎn)效率。

       采用一把鉆銑螺紋復合刀具可以加工螺矩相同而不同直徑的螺孔，也可實現(xiàn)左旋或右旋螺紋以及通孔或不通孔螺孔的銑削。由于銑螺紋時產(chǎn)生的是短切屑，就不會發(fā)生切屑堵塞問題。還由于鉆銑螺紋是在一次工作行程中完成的，可確保螺紋底孔與螺紋的精確同心，并保證精確的螺紋深度。

       從上面鉆銑螺紋復合刀具可以看出，應用圓周銑削原理還可以使銑孔、銑槽和銑端面等多種加工工藝同其它加工工藝進行復合，構成多種不同的復合刀具。例如把鏜孔和反向倒角、鏜孔和銑環(huán)槽、鏜孔和銑平面以及鏜孔和銑螺紋等集成到一把刀具來進行加工。

過去，遇到像在一個工件上要進行鏜孔和孔背面進行倒角、鏜孔和切環(huán)槽以及鏜孔和車螺紋等工序，往往要將兩道工序分別用兩把或多把刀具來完成，如果幾個功能表面相互要求較高的位置精度或在組合機床自動線上為了節(jié)省加工工位數(shù)時，就得采用結構復雜的受控刀具來進行加工。

例如對鏈節(jié)兩端孔處需要倒角的鉸鏈孔加工，就可采用一把可進行圓周銑削的復合刀具來加工，復合刀具依次進行粗鏜——精鏜——锪端平面——在孔上下端口處進行倒角(通過圓周銑削)。在這里，應指出的是，對于孔背面這樣的倒角，如按傳統(tǒng)加工方式往往難于與鏜孔加工工藝進行復合，而采用圓周銑削方式，在孔上下端口處進行倒角時，復合刀具只須在徑向移動一段距離，通過機床X軸和Y軸的插補進行圓周銑削就可實現(xiàn)這種倒角加工。

        又如加工制動支架上帶有環(huán)槽的配合孔，孔內的環(huán)槽同樣可以采用圓周銑削方式來進行加工。為此，可以將鏜孔和銑槽復合。用一把刀具進行加工。這樣的復合刀具在進行加工時依次進行粗鏜——半精鏜、精鏜——圓周銑削環(huán)槽(通過X軸和Y軸的圓弧插補)。在這里，也同樣是通過圓周銑削把難于進行工藝復合的切槽集中到一把刀具來實現(xiàn)加工。

從上面里列述的一些加工實例中可以看出，像鏜孔、攻絲、車螺紋、切內槽、切外槽、锪沉孔和倒角等采用傳統(tǒng)加工方法的加工任務，完全可以通過圓周銑削方式來實現(xiàn)，并由此優(yōu)化加工流程，現(xiàn)代CNC控制技術和多軸高動態(tài)機床(加工中心)則為實現(xiàn)這些工藝替代和優(yōu)化提供了條件，使以往完全要依賴于復雜機構致動(偏心傳動、拉桿傳動和離心力致動等)的專用刀具才能實現(xiàn)的一些加工任務，現(xiàn)在則可通過控制系統(tǒng)的插補功能使刀具實現(xiàn)圓周加工，這不僅簡化了刀具結構，而且也優(yōu)化了加工工藝。

        推廣應用圓周銑削工藝和其復合刀具，不僅可以縮短基本時間和輔助時間，并且可以優(yōu)化加工和提高工件的加工精度。

        為更好地應用圓周銑削工藝，在規(guī)劃工件的生產(chǎn)工藝流程時應重視機床的選用和刀具的設計和制造。對于工件精度要求高的加工任務，應選用高動態(tài)加工中心或高動態(tài)銑削中心。由于這種機床采用直接驅動和快速CNC控制系統(tǒng)，具有很高的動態(tài)響應性能。而傳統(tǒng)加工中心由于采用的是間接傳動(如絲杠等機構)，會產(chǎn)生傳動間隙和誤差，在插補運動時因機械傳動系統(tǒng)的滯后會造成跟蹤誤差。高動態(tài)機床采用的快速CNC控制系統(tǒng)能確保極快的響應速度，能充分利用進給軸的動態(tài)特性使其準確移動，由此大大提高了多軸插補精度和加工精度。而提高刀具制造精度則是提高圓周銑削精度的另一個必要條件。如一些刀具制造廠家，為提高金剛石圓周銑削刀具的精度，采用了CNC 5軸電火花線切割機床，以確保刀具的形狀精度(達到±3μm)。此外，刀具制造廠為改善圓周銑削刀具的切削條件，在設計上將可轉位刀片在銑刀的圓柱體上采用切向布置，以形成正的前角，由此降低徑向切削力，有利于提高加工孔的形狀精度。

        可以看出，隨著機床動態(tài)性能和插補精度(納米插補)，刀具技術及其制造精度的進一步提高，以及用戶和刀具制造廠家之間合作的加強，在今后，圓周銑削工藝將會得到更好的推廣應用。



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