铣削加工工艺规范（共6篇）
铣削加工工艺规范 篇1
铣削加工基础知识
一．铣削用量三要素
铣削时的铣削用量由切削速度、进给量、背吃刀量(铣削深度)和侧吃刀量(铣削宽度)四要素组成。其铣削用量如下图所示。
a)在卧铣上铣平面 b)在立铣上铣平面
铣削运运及铣削用量
1、切削速度Vc即铣刀最大直径处的线速度，可由下式计Vcnπd 式中：
Vc —切削速度(m/min)d —铣刀直径（mm）；
n —铣刀每分钟转数（r/min）。
2、进给量ƒ，铣削时，工件在进给运动方向上相对刀具的移动量即为铣削时的进给量。由于铣刀为多刃刀具，计算时按单位时间不同，有以下三种度量方法。⑴每齿进给量ƒZ(mm/z)指铣刀每转过一个刀齿时，工件对铣刀的进给量（即铣刀每转过一个刀齿，工件沿进给方向移动的距离），其单位为每齿mm/z。
⑵每转进给量ƒ，指铣刀每一转，工件对铣刀的进给量（即铣刀每转，工件沿进给方向移动的距离），其单位为mm/r。
⑶每分钟进给量Vf又称进给速度，指工件对铣刀每分钟进给量（即每分钟工件沿进给方向移动的距离），其单位为mm/min。上述三者的关系为，Vf=fn=fzZn 式中Z—铣刀齿数
—铣刀每分钟转速（r/min），3、吃刀量(又称铣削深度ap)，铣削深度为平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸（切削层是指工件上正被刀刃切削着的那层金属），单位为mm。因周铣与端铣时相对于工件的方位不同，故铣削深度的标示也有所不同。
侧吃刀量(又称铣削宽度ae)，铣削宽度是垂直于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸，单位为mm。
4、铣削用量选择的原则
通常粗加工为了保证必要的刀具耐用度，应优先采用较大的侧吃刀量或背吃刀量，其次是加大进给量，最后才是根据刀具耐用度的要求选择适 宜的切削速度，这样选择是因为切削速度对刀具耐用度影响最大，进给量次之，侧吃刀量或背吃刀量影响最小；精加工时为减小工艺系统的弹性变形，首先考虑 较大的切削速度，其次考虑较小的进给量，同时为了抑制积屑瘤的产生。对于硬质合金铣刀应采用较高的切削速度，对高速钢铣刀应采用较低的切削速度，如铣削过程中不产生积屑瘤时，也应采用 较大的切削速度。最后才考虑合适的吃刀量。
二.切削层尺寸要素 1）切削厚度ac:相邻两刀齿主切削刃所形成的过渡表面之间的垂直距离。
2）切削宽度aw：铣刀主切削刃参加切削的长度。3）总切削面积Ac=ac.aw 三.铣削力的特点
1、特点：在铣削过程中由于铣削厚度不断变化，使得工件受力的大小方向也在变化。加工过程中铣削力的很不稳定，时刻在变化。一般情况下采取增加铣刀的齿数，使用斜齿代替支持等方法减少铣削力的对加工质量的影响。
2、措施：
1）将铣刀安装在离支撑点比较近的位置来增加刚性。2）铣削力较大时利用支架。
3）也可以通过增大铣刀齿数来增加铣削的稳定性。】 4）利用斜齿代替直尺。
5）利用方向相反的联合铣刀，减弱力的变化。
四.铣削方式
根据使用的铣刀不同可以分为周铣和端铣
1、周铣
1）概念：用刀齿分布在圆周表面的铣刀而进行铣削的方式叫做周铣。2）分类
①顺铣：切削刃处刀齿的线速度方向和工件的进给方向相同。②逆铣：切削刃处刀齿的线速度方向和工件的进给方向相反。3）特点
①顺铣：铣削过程中振动较小，进给量均匀，功率消耗小，刀具磨损小，易啃刀。
②逆铣：铣削过程中振动较大，铣削质量差，功率消耗小，刀具磨损小，易啃刀。
4）应用
一般情况下经常采用逆铣，一些铸件锻件等硬皮材料；当精加工的时候才去顺铣。
2、端铣
1）概念：用刀齿分布在圆柱端面上的铣刀而进行铣削的方式叫做端铣。2）分类：
①对称端铣：铣刀轴线偏置于铣削弧长的对称位置。
②不对称端铣：铣刀轴线偏置于铣削弧线的对称位置且逆铣部分大于顺铣部分。
3）应用
加工一些较窄零件的时候一般采取不对称铣，加工一些淬硬刚的时候用对称铣。但具体的要根据实际需要。
3、周铣和端铣的比较 与周铣相比，端铣铣平面时较为有利，因为：
⑴端铣刀的副切削刃对已加工表面有修光作用，能使粗糙度降低。周铣的工件表面则有波纹状残留面积。
⑵同时参加切削的端铣刀齿数较多，切削力的变化程度较小，因此工作时振动较周铣为小。
⑶端铣刀的主切削刃刚接触工件时，切屑厚度不等于零，使刀刃不易磨损。⑷端铣刀的刀杆伸出较短，刚性好，刀杆不易变形，可用较大的切削用量。由此可见，端铣法的加工质量较好，生产率较高。所以铣削平面大多采用端铣。但是，周铣对加工各种形面的适应性较广，而有些形面（如成形面等）则不能用端铣。
a)逆铣 b)顺铣
铣削加工工艺规范 篇2
1 加工阶段的划分
1.1 粗加工阶段
粗加工一般称为区域切除。在此加工阶段中, 应该在公差允许范围内尽可能多地切除材料。比较典型的区域切除方式是等高切面, 即在毛坯上沿着高度方向等距离划分出数个切削层, 每次切削一个层面的毛坯余量。粗加工阶段的主要任务是切削掉尽可能多的余量, 精度保障不是主要目标, 因此, 在粗加工阶段, 一般选用圆柱立铣刀进行加工。选择圆柱立铣刀的原因是它的圆柱面和端面都有切削刃, 它们可同时进行切削, 切削效率高。除了考虑切削角度外, 选择刀具的主要参数是刀具直径。刀具直径的选择原则:一是铣刀半径RD应小于零件内轮廓面的最小曲率半径Rmin, 一般取RD= (0.8-0.9) Rmin。二是零件的加工高度H< (1/6-1/4) RD, 以保证刀具有足够的刚度。同时在粗加工阶段一般采用行切方式进行切削, 产生区域清除刀具路径。行切法也称为平行切削加工, 它是指刀具以平行走刀的方式切削工件, 可以选择单向或往复两种方式, 并且可以指定角度, 角度指生成的刀位行与X轴的夹角。行切方式可以灵活地设定加工角度, 以最合适的角度对工件进行加工。在粗加工时, 行切法加工具有很高的效率, 一般其切削的步距可以达到刀具直径的70%~90%。
1.2 精加工阶段
对于复杂的曲面加工, 我们可以把加工阶段进一步划分成半精加工和精加工两个阶段, 或只划分成一个精加工阶段。精加工阶段的主要任务是满足加工精度和表面粗糙度要求, 而加工余量是非常小的。如果是曲面铣削, 一般选取球头铣刀。球头铣刀在切削过程中, 被加工曲面与铣刀球面的公法线经过铣刀球面的球心, 使干涉过切现象易于监测, 切削运动轨迹易于控制, 因此在复杂的曲面数控加工中, 得到广泛的应用。
除了刀具角度外, 球头铣刀的主要刀具参数就是球头直径参数。精加工阶段可以采用行切方式, 也可以采用环切方式。环绕切削也称为环切法加工, 环绕式的加工方式是以绕着轮廓的方式清除材料, 并逐渐加大轮廓, 直到无发放大为止。这样可减少提刀次数, 提高铣削效率。使用环绕切削方法, 生成的刀具轨迹在同一层内不抬刀, 并且可以将轮廓及岛屿边缘加工到位。
2 铣削加工类型
根据不同的加工对象, 铣削加工类型是不同的, 基本上可以划分为以下四种情况。
2.1 点位加工
在点位加工中, 刀具从一点到另一点运动时不切削, 各点的加工顺序一般也没有要求, 只根据最少换刀次数原则及路线最短原则, 确定加工路线, 生成刀具运动轨迹。零件中孔的加工就属于点位加工, 它包括钻孔, 扩孔, 镗孔, 攻丝等操作。
2.2 平面轮廓加工
平面轮廓零件的轮廓多由直线、圆弧和曲线组成, 选用两轴连动的数控铣床即可加工。加工时一般采用环切方式, 即刀具沿着某一固定的转向围绕工件轮廓作环形运动。最终一环刀具的运动轨迹是工件轮廓的等距曲线, 即将加工轮廓线按实际情况向左或向右偏一个刀具半径。轮廓精加工编程时采用刀具半径补偿功能, 直接按轮廓轨迹编程, 并且选为顺铣切削模式。
2.3 型腔加工
二维型腔是指以平面封闭轮廓为边界的平底直壁凹坑, 二维型腔加工的一般过程是:沿轮廓边界留出精加工余量, 先用平底端铣刀用环切或行切法走刀, 铣去型腔的多余材料, 再沿型腔底面和轮廓走刀, 精铣型腔底面和边界外形。型腔加工有两种方式:一种是环切方式, 另一种是行切方式。型腔的环切方式与平面轮廓的环切方式相似, 刀具基本上是做与工作轮廓等距离的环形运动, 逐步接近工件, 最后一环是沿工件轮廓向左或右偏离一个刀具半径的曲线。行切方式, 刀具可以按S形或Z形方式走刀, 当型腔较深时, 则要分层进行粗加工, 这时还需要定义每一层粗加工的深度以及型腔的实际深度, 以便计算需要分多少层进行粗加工。
2.4 曲面加工
用于加工具有三维曲面轮廓的零件, 采用三坐标或三坐标以上连动的数控机床或加工中心加工。曲面加工比较复杂, 根据加工精度、表面粗糙度要求, 曲面加工需要经历粗加工、半精加工、精加工等加工阶段, 每个阶段的切削方式是不同的。根据曲面形状的差异, 切削方式也是不一样的。平行式主要用于凸形和凹形工件的加工。径向式切削适合圆形工件, 沿圆工件的中心产生径向刀具路径。挖槽式用于型腔类工件。等高外形式适用于凸形和凹形坡度较陡的工件。使用等高外形加工时, 可能在工件顶部或曲线处无法切削到, 以致留下一些刀痕, 可以用浅平面加工加以清除。曲面间交角处的残屑可用交线清角式清理。残屑清除式主要清除在以前的加工区, 用较大的铣刀铣削时所剩下的余屑材料。
3 数控铣削编程工艺要点
3.1 集中加工工序
数控铣削经常采用工序集中加工方式, 尽可能减少装夹次数, 减小重复定位误差。在一次装夹下, 要完成粗、半精和精加工, 合理地安排各工序的加工顺序, 有利于提高加工精度和生产效率。
3.2 采用分层铣削
先粗铣去除余量, 然后再精铣。在粗加工时可以采用较大的切削用量, 在精加工时则采用较小的切削用量和较高的主轴转速。在粗、精加工阶段可以编制不同的刀具路径。
3.3 多点工件夹持
在装夹时对工件的多个部位进行夹持, 应注意既要保持工件装夹的稳定性, 又要考虑到不影响加工中的走刀、进退刀、换刀和中间测量。
3.4 优化加工路线
尽量减少进、退刀时间和其他辅助时间;铣削零件轮廓时, 尽量采用顺铣方式, 以提高表面精度;进、退刀位置应选在不太重要的位置, 并且使刀具沿零件的切线方向进刀和退刀, 以免产生刀痕;先加工外轮廓, 再加工内轮廓。
3.5 合理选择切削用量
合理地选择切削用量, 不但可以提高切削效率, 还可以提高零件的表面精度。选择切削用量的原则:粗加工时, 一般以提高生产率为主, 但也应考虑经济性和加工成本;半精加工和精加工时, 应在保证加工质量的前提下, 兼顾切削效率、经济性和加工成本, 影响切削用量的因素有机床的刚度、刀具的使用寿命、工件的材料和切削液。切削用量的具体数值应根据机床说明书、切削用量手册, 并根据实际经验确定。
总而言之, 在生产加工时, 对于不同的零件必须根据它的形状特点、工件的材料、加工的精度和表面粗糙度要求来选择最佳的加工方法, 合理划分加工阶段, 选择合适的加工刀具, 确定最优的切削用量, 计算合理的毛坯尺寸与形状, 确定合理的走刀路线, 最终编制出高质量的数控加工程序, 以提高数控加工的质量和效率, 并降低生产和加工的成本。
摘要：本文主要围绕数控铣削加工过程中, 依据零件形状、材料、加工精度的不同, 采用等高切削、行切、环切等加工方式, 合理划分铣削的阶段, 通过选取点位加工、平面轮廓加工、型腔加工、曲面加工等方式, 合理选择刀具, 确定切削余量, 优化加工路线, 提高数控加工的质量和效率。
关键词：数控铣削,加工,编程,工艺策略
参考文献
[1]许祥泰, 刘艳芳.数控加工编程实用技术[M].北京:机械工业出版社, 2000.
[2]邓弈, 苏先辉, 肖调生.Mastercam数控加工技术[M].北京:清华大学出版社, 2004.
高进给铣削加工工艺研究 篇3
关键词：加工效率；刀具；切削力；进给量
中图分类号：TG54 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）23-0017-02
1 金属切削加工工艺
在探讨如何提高加工效率的时候，金属切削加工工艺首先研究的对象是金属切削的切削三要素，即切削速度、切削深度、进给量，对于这三个加工要素来说，切削速度对刀具的加工寿命影响最大，当切削速度提高20%，则刀具寿命将下降50%，同时因工件材料的强度、硬度等性能参数的限制，切削速度可提高的幅度不大，且提高切削速度也会增加切削功率，而加大切深度切削方案前面也进行了分析，因此为提高加工效率，我们把主要的研究对象放到进给量上。
2 进给量
2.1 与进给量有关的刀具参数
如何提高进给量，而不增加切削力和切削功率？针对这个问题对进给量进行分析，进给量是切削刃在每个旋转单位下切削刃相对工件所移动的距离，进给量的大小直接影响刀具切削截面的大小，与进给量有关的刀具参数，如图1所示。
金属切削材料切削截面上所能承载单位面积的受力大小决定了刀片寿命的长短，每一片刀片被制造出来后，其单位面积下所能承受受力大小也就确定了，将刀片所能承受的单位面积下的力转换成进给量就是刀片的允许平均铁屑厚度，平均铁屑厚代表着每个刀片能够承受的进给量大小。
2.2 大进给铣削原理
一般情况下当铣刀的切削宽度与刀盘直径相等的情况下，平均铁屑厚度就等于进给量，当切削刀具的主偏角减小时，铁屑的厚度h就会相应减小，如图2所示，此时铁屑厚度h值小于刀片允许的平均铁屑厚度，这样为了使刀片更有效地被利用，则可以选铁屑厚度h和刀片允许的相等，这样就可以使用更大的进给量f值了，这就是大进给铣刀的基本原理。
大进给铣削原理是基于用小的主偏角和小的切削深度实现平均铁屑厚度的减小，从而提高进给量，故此所有的大进给加工都需要小的主偏角。切屑的厚度随着主偏角的减小而减小，为了避免铁屑过薄而影响加工表面质量，当进给量小于刀片刃口的倒钝圆弧半径，工件的加工表面形成时就不会进行切削而是碾压，从而使已加工表面被碾压造成表面质量下降或工件材料表面形成过大的冷做硬化层而影响工件的使用效果，见图3分析，已加工表面是经过多次复杂的变形而形成的。切削刃刃尖角为Rn时，切削层在刃口钝圆部分O点处存在复杂的应力状态，切削层的金属经剪切滑移沿刀具的前刀面流出形成铁屑，O点下薄薄的一层金属гhd不能沿OM进行剪切，而是被推挤压入工件的已加工表面，这部分金属首先受到压应力，当切削后刀面BE滑过挤压面后，工件已加工表面的压力消失，工件产生弹性回弹，回弹值гh小于压缩值гhd，这是已加工表面由于受到刀片后刀面的摩擦、拉伸的作用而产生内应力，内应力的大小和切削深度Ap的大小有关，如Ap→гhd值时，工件已加工表面的内应力最大，因此表面会形成一个冷作硬化层（加工硬化层），其硬度比工件高1-2倍，硬化层表面常常会出现细微裂纹，且表面粗糙度值较大，工件材料的疲劳强度也相应较低，从而影响工件的尺寸和形状的稳定性。
故此需要提高进给量从而避免切削过薄。在使用大进给铣刀的时候要确保足够大的进给，以便得到合适的切屑厚度和加工性能。
2.3 大进给加工理论依据
高进给铣削时，需要提高进给量的部分都在刀具的前刀刃，而当刀具的主偏角等于90 和主偏角等于15 时，铁屑厚度相等的情况下，刀具的进给量可以放大3.86倍。
一般情况下，刀片的最大进给量约等于刀尖圆弧半径的0.5倍，当主偏角等于90 时，此时进给量和铁屑厚度与进给量相等，当主偏角等于45 时，进给量约等于1.415倍的铁屑厚度，即≈0.849 mm，当主偏角等于15 时，此时进给量约等于3.86倍的铁屑厚度，即≈2.318 mm，如图4所示，这就是大进给加工理论依据。
2.4 大进给铣削的特点
大进给铣削的特点是：较小的切削深度，较大的进给量。从加工受力方向上进行分析，它与传统的铣削加工方式比较，综合切削力的方向（主切削力、进给力、切向力的合成力方向）更接近刀体回转中心线，即切削加工刃所产生的径向抗力的大部分分力是轴向力，而传统的加工方式，切削综合力的方向与回转中心线之间所形成的角度较大（在45 ～90 之间），如图5所示，这样大进给铣削方式相对传统的铣削方式，加工的稳定性和抗震动能力都得到有效的提高。
在铣削加工过程中为满足工件形状或工件夹具的要求，往往需要刀具有一定的悬伸，而传统的铣削方式因径向力较大会影响加工刀具的悬伸长度。一般钢制品的刀杆在悬伸与直径之比等于4的时候，就很难抑制切削力而产生的扭曲和挠度而出现加工震动问题。大进给铣削加工方式与传统铣削方式（主偏角为90 ）相比，以悬伸长径比L/d=4为校核依据分析，如图6所示。此时悬伸轴的扭曲角度为φ，挠度为y，由此得到公式③和④：
综合上述计算分析，对铣削刀具切削前角的平衡设计，如图7所示。目前大进给铣刀的最大的长径比达到10 D。
大进给铣刀实际加工应用过程中，加工效率和金属去除率得到了有效地提高，直径为66 mm的铣刀加工案例，见表1。
表中：Vf为进给速度，Vc为切削速度，Q为金属去除率。
3 结 语
在这个例子中，虽然传统铣刀的切削深度比大进给铣刀大3倍，但大进给铣刀的金属去除率却是传统铣刀的3倍，在大多数的情况下，我们使用相对较低的切削速度，这样刀具切削所产生的切削热度相对较低，对刀具的寿命提高有较大的帮助，这样就会降低刀具的成本，并高效地达成加工的目的。
参考文献：
[1] 刘党生.金属切削原理与刀具[M].北京：北京理工大学出社，2009.
铣削加工工艺规范 篇4
一、教学形式的改变
首先, 教学形式上的改变, 从理论-布置任务-实训的形式改为实训-补充工艺理论-实训的新教学形式。旧的教学模式是在课程的开始, 在学生没有任何实践经验的基础上, 安排的是大块的工艺理论教学, 这样的模式容易使学生产生畏难情绪, 失去学习的热情与兴趣, 从而放弃该课程的学习。针对此种情况, 新教学模式安排在每个学习任务的开始实训, 让学生从实训中找出问题, 然后在随后的理论学习中解决问题, 接着再实训的方式, 在实训中验证解决问题方法的正确性。这样的改变在教学效果上体现在两个方面:学生学习主动性的提高和学习兴趣的提高。
二、实训教学内容的改变
旧的实训教学内容是:在讲授完工艺理论知识后, 依据实训手册进行实训, 这样的设计没有很好的体现“教、学、做一体化”对教学内容的要求。新教学模式的改变, 把该课程的学习分割成多任务学习。使的理论学习与实训融为一体, 真正使学生认识到理论指导实践的作用, 两者的学习是互为依托, 互相促进的关系;真正做到以任务来驱动学习的作用。而实训任务书的制定应尽量做到与企业贴近, 与区内, 国内的技能大赛贴近。真正向高“技能”型人才培养的方式转变。
根据教学模式及教学内容的改变新教学任务书的模式更改为以下的形式: (部分)
三、实训教学的课堂管理的改变
课堂管理的有效性保证了教学目标的实现。有效的课堂管理最直接的体现就是学习效果。采用旧的教学形式及教学内容时, 学生学习的主动性、学习兴趣非常差, 所以课堂管理比较“混乱”, 学生松散、偷懒的现象比较严重。这样的以“人”管“人”的模式耗费的精力非常大, 效果却不尽如人意。在教学的形式及教学内容改变后, 课堂管理从以“人”管“人”的模式转变为以“任务”管“人”的模式, 学生偷懒现象减少, 学生学习的主动性得到了很大的提高。
四、存在的问题及相应的改革措施
存在的问题:1.教学条件的限制:教学场地没有完全达到“教、学、做一体化”标准教室的要求, 所以使得教学过程的实施不连贯;
2.机床数量有限性:由于各种因素机床数量较少, 学生数量相对较多, 每个学生的实践动手时间不均衡, 并且使得课堂管理及教学效果存在很大的问题。
改革措施:1.改善教学条件, 建设标准化“教、学、做一体化教室”;2.深度改变教学模式。
五、结束语
总之, 通过一年的教学改革, 使得该课程的教学效果得到了很大的改善, 学生学习该课程的学习兴趣得到了很大的提高。但是, 同时还存在很多的问题和不足, 要求我们必须以改善学习效果为目的, 以培养高技能人才为教学目标, 加强课堂管理, 深度改变教学模式, 真正使教学变为以“学生为主导, 教师为主体”的模式。
摘要：在该课程的教学改革上, 通过对教学形式、教学内容及课堂管理的改变, 使得学生对该课程的学习兴趣, 学习的主动性都得到了很大的改善, 本文就以上几个方面做出具体的阐述。
关键词：数控铣削,实训课,改革,教学形式,课堂管理
参考文献
浅谈内螺纹的铣削加工 篇5
螺纹铣削采用三轴联动数控加工, 加工时工件固定不动, 螺纹铣刀快速点定位到工件孔的位置点, 轴向安全运动到工件合适深度的安全加工表面。对于盲孔的加工刀具尽可能地贴近孔的下底, 铣刀以规定的速度和转速绕工件轴线作X、Y方向的圆弧插补运动, 逆时针旋转180°进行走刀, 切入工件的起始位置, 同时沿+z方向螺旋运动, 其刀尖的回转圆始终与内螺纹的外径处于内接的状态, 螺旋铣刀绕毛坯快速螺旋铣削, 加工出一半的螺距, 三轴联动的运行轨迹为一螺旋线。之后再以规定的转速和速度沿垂直于Z轴方向作圆弧插补运动, 同时平行于Z方向旋转一圈, 加工出一个完整的螺距;下一步沿着与之前X、Y的反方向螺纹旋转180°退刀回缩, 再铣出一半螺距, 最后回到起始点位置。加工时螺纹孔刀尖与铣刀相接触的金属被切除, 于是在毛坯孔壁上形成了螺纹槽, 切出满足要求的形状和特征的螺纹孔。整个过程大致分成了三个步骤:倒角, 内螺纹铣削, 铣槽。中途不用换刀就一次性地完成了整个步骤。对于难加工的工件材料则要进行分层铣削, 减小背吃刀量, 往复走刀数次, 才能满足工件的质量要求。
2 铣削用量的选择原则
在保证铣削加工表面质量和工艺系统刚度允许的前提下, 首先应选用大的铣削深度和铣削宽度;其次选用较大的每齿进给量;最后根据铣刀的合理使用寿命确定铣削速度。
端铣刀铣削深度的选择:当加工余量8mm, 且工艺系统的刚度较大时, 留出半精铣余量0.5～2mm以后, 尽量一次走刀切除余量;当余量大于8mm时, 可分两次走刀。螺纹铣削的速度为普通铣削工件速度的一半左右, 进给量是衡量铣削效率和铣刀性能的重要指标, 其背吃刀量和走刀的次数直接影响螺纹的加工精度。背吃刀量在加工中需遵循递减的原则, 即后一次的背吃刀量要小于前一次。
3 螺纹铣削刀具的类型及适用范围
在螺纹铣削加工中, 三轴联动和螺纹切削刀具是两个必不可少的要素, 下面介绍4种常见的螺纹铣刀的类型。
(1) 普通机夹式螺纹铣刀:机夹式螺纹铣刀是螺纹铣削中最常用且价格低廉的刀具, 在选择螺纹铣刀时, 应根据被加工螺纹的尺寸、深度和工件材料等因素, 适当选用直径较大的刀杆, 以提高刀杆的刚度, 同时选择合适的刀片材质。工件的加工深度由刀杆的有效切削深度而定。刀片的有效长度小于刀杆的有效切削深度, 因此当被加工螺纹孔的深度小于刀片的长度时, 要采用分层切削的方法。
(2) 整体式螺纹铣刀:整体式螺纹铣刀大部分由硬质合金材料制成, 刚性好, 适合于加工中、小直径的螺纹孔和一些锥螺纹。螺纹铣刀的切削刃上布满了螺旋齿, 绕螺旋线一周即能完成整个加工, 不像机夹式铣刀分层切削, 因而提高了生产效率。
(3) 螺纹螺旋钻铣刀:螺纹螺旋钻铣刀用于加工内螺纹高效的硬质合金刀具, 能够一次性加工出底孔和螺纹, 该刀具的端部有像立铣刀那样的切削刃。由于螺纹的螺旋升角不是很大, 刀具在螺旋运动加工时, 端部切削刃切除工件材料加工出底孔, 刀具后部加工出螺纹。
(4) 螺纹铣削刀具系统:该刀具系统是由刀柄、通用螺纹铣刀等组成, 可以根据不同的加工要求选择通用螺纹铣刀, 该刀具系统通用性好, 加工效率高, 但价格昂贵。
4 相关的螺纹参数
普通螺纹牙形是以两个连接着的底边平行于螺纹轴线的等边三角形为基础。它的边长为P, 高为H, 将其顶部截去H/8, 底部截去H/4, 便成了普通螺纹的牙形轮廓。与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱体直径为螺纹的公称直径, 螺纹的中径公差是衡量螺纹尺寸精度的重要参数。为满足螺纹配合间隙的要求, 对螺纹的中径公差采取不同的取向。在铣削刀具中为使刀尖与牙形尺寸重合, 必须计算出螺纹孔的最大假想直径。
5 铣削加工的工艺效果
使用同一把铣刀可以加工出直径不同或是一定公差范围的螺纹。同时, 同种铣刀既可以加工盲孔内螺纹, 也能加工通孔外螺纹。
铣刀不受螺纹左右旋向的限制, 同时不受螺距和螺纹规格的影响。螺距相同的同一把螺纹铣刀可以铣削出不同直径的螺纹, 与传统的丝锥加工相比, 减少了铣刀的数量, 节省了材料。螺纹铣刀加工过程安全性有了很大的提高, 所以在加工大型贵重结构工件, 要求工作转矩较小, 难加工复杂的毛坯, 使用螺纹铣削都是常规使用方法中经济有效的方案。螺纹铣削可以避免攻丝加工中丝锥破损等问题, 螺纹孔铣刀要比螺纹孔的外径小, 容屑空间大得多, 切屑更容易排出。切削液可以直接进入切削区, 润滑条件大大改善。用铣削可以加工出100%牙高的螺纹孔, 这样有助于提高螺纹的密封性和连接强度。
6 影响切削螺纹的因素和解决方案
螺纹切削中由于切削刀具、加工方式、切削用量的不合理, 可降低工件的加工质量, 具体表现为以下几点:
(1) 螺纹在铣削过程中时断时续, 机床产生振动和噪声, 螺纹的表面粗糙度度仅为Ra12.5～6.3, 可以通过调节铣刀的切削速度, 减小背吃刀量, 充分冷却, 增加铣削的次数。
(2) 切屑状态不易控制, 切屑不容易迅速排出, 铣削刃上堆积的积屑瘤影响其加工的质量, 容易划伤工件的已加工表面。可通过加大切削液、增大冷却, 采用硬质合金刀具等加以解决。
(3) 加工较小的螺纹孔时, 因其螺纹铣刀的直径过小, 刀杆所受到的切削力难保持平衡状态, 易使刀具产生变形。加剧了刀具的磨损, 切削力的大小也产生波动。对策是采用韧性好的刀片, 改变切入角的大小, 同时提高切削速度, 减小背吃刀量。
(4) 由于冷却不够, 刀具产生过大的塑性变形, 应降低切削速度, 减小背吃刀量, 增加切削次数, 同时采用硬质合金材料刀具。
7 结语
采用螺纹铣削的方法加工内螺纹改变了螺纹的加工工艺, 不仅保证了螺纹的加工精度, 而且大大提高了生产效率。螺纹铣削采用数控编程进行加工, 对于不同型号的螺纹, 不必修改全部程序, 只需修改相应参数即可, 降低了工人的劳动强度, 提高了产品的质量。
摘要：随着科学技术的飞速发展, 螺纹的铣削加工越来越广泛, 铣削加工具有效率高、产品质量高、改善劳动条件等优点, 逐渐超越了传统的加工方法。文中通过铣削内螺纹的实例, 介绍了铣削内螺纹的加工过程。
基于模具的高速铣削加工技术研究 篇6
1 高速铣削在模具加工中的应用
高速切削加工模具与传统加工相比，具有减少加工工序、减少加工时间、提高生产率、改善型腔表面质量和加工精度的优点。如:传统加工模具的过程为:粗加工—半精加工—热处理—电火花加工—精加工—手工修磨。而采用高速切削加工模具的过程为:粗加工—热处理—半精加工—精加工。传统加工中采用电火花(EDM)加工，此方法加工后的模具表面可能出现变质层，需进一步的精加工和手工修磨，加工效率低，成本高。采用高速铣削加工淬硬模具，硬度可达62HRC左右，可得到很高的表面质量，表面粗糙度低于Ra0.6μm，实现“以铣代放电”，“以铣代磨”，直接得到高精度、高质量的模具。
2 高速切削加工工艺的研究
高速切削技术在加工模具中真正发挥其最大作用，需要工件材料、刀具、切削工艺等技术相匹配，而且必须要对刀具及切削参数进行优化选择。
2.1 刀具的选择
采用高速铣削模具钢时，产生的切削热和对刀具的磨损很大，尤其加工淬硬模具钢，要求刀具要具有很高的耐热性和抗热冲击，很高的热稳定性及导热性。
2.1.1 切削钢和铸铁
在高速切削钢和铸铁时采用涂层硬质合金刀片能获得良好效果，硬质合金涂层刀具是在韧性较好刀体上，涂覆一层或多层耐磨性好的难熔化合物，使刀具既有较高的韧性，又有很高的硬度和耐磨性，涂层刀具的寿命比未涂层的刀具要高(2～5)倍[2,3]。硬质合金涂层刀具的涂层材料主要有氮化钛(Ti N)、碳氮化钛(Ti CN)、氮化铝钛(Ti Al N)、碳氮化铝钛(Ti Al CN)等，其中，涂层材料氮化铝钛(Ti Al N)是Ti N和Al2O3的复合化合物。这种涂层材料不仅具有的硬度和耐磨性，而且在切削过程中氧化生成Al2O3，可以起到抗氧化和抗扩散磨损的作用，已经成为目前应用最多的涂层材料之一[1]。
2.1.2 切削淬硬模具
在高速铣削淬硬模具时采用的刀具材料有硬质合金涂层、陶瓷、立方氮化硼(CBN)、聚晶立方氮化硼(PCBN)等。
硬质合金涂层刀具中可用于加工高速铣削淬硬模具立铣刀主要是超细颗粒硬质合金Ti Al N立铣刀[4]，但这类刀具不可再磨，成本较高。陶瓷刀具的优点是硬度高、耐磨性好、化学稳定性好，与金属的亲和力小，抗粘接结性能好，因此特别适合加工高硬度材料，其最佳切削速度比硬质合金刀具高3—6倍。其中，氮化硅陶瓷(Si3N4)刀具的硬度、耐热度和抗热冲击性能高于一般陶瓷，可切削硬度达63HRC的淬硬模具。切削硬度达65HRC的淬硬模具可采用晶须强化陶瓷刀具，此种刀具是一种用氧化锆强化的陶瓷材料。晶须强化陶瓷具有其它陶瓷不具备的特点，即可在加切削液的条件下进行切削。立方氮化硼(CBN)具有高硬度(8 000—9 000 HV)、高热稳定性、高化学稳定性。其高温硬度高于陶瓷，热稳定性好于金刚石，但强度和韧性差，抗弯强度不如陶瓷刀具，故一般只用于精加工。CBN最适合加工高硬度淬火钢(硬度为57—62HRC)，加工淬火钢时推荐使用CBN刀具，其性能价格相比较合理，加工时通常应选取较小的进给量(与使用陶瓷刀具接近)。聚晶立方氮化硼(PCBN)具有极高的硬度，可使被加工的高硬度材料获得良好的表面粗糙度。晶粒中的CBN含量为50%—60%时，它具有很高的抗压强度和化学稳定性，主要用于硬切削。随着CBN含量提高，其断裂韧度和耐磨能力也随之提高，更适合切削具有硬化层的材料。PCBN刀具采用可转位刀片，减小其刀坯尺寸，来降低不重磨PCBN刀片的价格。
2.2 切削参数
切削参数包括切削速度、主轴转速、刀具直径、切削深度、切削量等，切削参数的选取对加工效率、保证加工质量和刀具使用寿命都是至关重要的。
切削速度依据被加工模具材料和使用的刀具材料不同而变化。一般认为，超高速加工各种材料的切削速度范围为:铝合金已超过1 600 m/min，铸铁为1 500 m/min，钛合金达(150～1 000)m/min，纤维增强塑料为(2 000～9 000)m/min。在淬硬模具钢高速铣削的加工中，目前还没有建立完整的加工参数表供选择，选定切削速度与机床、淬硬钢硬度、所选的刀具和加工余量有关，有时可从供应商提供的刀具资料里查得切削速度的推荐值。高速铣削淬硬钢的切削速度一般取(160～200)m/min。
在高速切削中，主轴转速的选定可参考以下关系式:
其中:S为主轴转速(r/min);Vc为线切削速度(m/min);d为刀具直径(mm)。
当使用球头刀时，刀具直径d为平均有效直径deff，而不是其名义上的刀具直径，一般取其名义刀具直径的70%—85%[5]。
高速切削加工淬硬模具钢时，增大切削深度，使切削力显著提高，切削振动增强，表面粗糙度值增加，因此应严格设定切削深度，一般铣槽时轴向铣削深度必须小于0.05D(D为刀具直径)，侧铣时的径向铣削深度也应小于0.05D[6]。
3 加工实例
3.1 传统加工
某鞋厂大底鞋的模具型腔(见图1)，此模具材料为王牌钢，尺寸375 mm×370 mm×38 mm。其制造工艺是用普通铣床粗铣，为保证分型面的质量，预防分型面在粗加工时容易受损，在分型面上留单面余量0.80 mm。在普通机床上完成六个面的铣削，然后采用数控铣床XK800(三菱系统64位)开始数控加工模具的型腔表面。
数控加工顺序为:采用φ40R6的端铣刀粗加工，φ14的平刀二次开粗加工，半精加工采用φ12的球刀，精修加工采用直径φ10的球刀，最后局部精加工采用φ6的球刀清角，数控加工工序卡片如表1所示。采用上面的方法，再加上后续的鞋底刻字采用电火花加工，总时长为10 h 5 min。
3.2 高速切削加工
加工六面后，采用“粗、精加工一次过工艺”，选用Ti A1N涂层刀具开始高速铣削模具的型腔表面，高切削加工工艺及各阶段的加工工艺参数如表2所示。
3.2.1 粗加工
粗加工时可采用直径较大的刀具进行。并采用较大的切削速度和进给量，轴线铣削深度设为0.8 mm，这样可以减小工件表面的加工残留，切削采用型腔铣跟随周边方式，进刀方式采用螺旋进刀，具体加工参数设定如表2所示。
3.2.2 半精加工
半精加工主要以平整粗加工后的表面轮廓为目的，采用型腔铣及深度加工轮廓切削方式，对型腔较平坦的表面及陡峭的直壁进行加工，具体加工参数设定如表2所示。
3.2.3 精加工
精加工时由于上阶段的余量均匀，刀具的切削过程比较稳定。选择刀具直径为φ6的Ti A1N涂层铣刀进行型腔的精加工，刀具路径采用区域铣削式单向顺铣走刀，得到较高的光滑表面，避免往复走刀顺逆铣交替进行。在清根处理时采用清根参考刀具方式切削，具体加工参数设定如表2所示。
利用高速切削加工鞋模的总时间为2 h 36 min。
4 小结
采用两种不同切削方法对大底鞋模进行加工，传统加工所花时间为10 h 5 min，而采用高速切削方法所用时间为2 h 36 min，由此可见，高速切削加工在时间上大大缩短，而且得到了非常好的尺寸精度及表面粗糙度，从而使企业的竞争能力增强。模具高速加工技术目前已在发达国家的模具制造业中普遍应用，而在我国的应用范围及应用水平有很大差距，有待提高，由于其具有传统加工无可比拟的优势，将是今后模具加工技术必然的发展方向。
参考文献
[1]张伯霖.高速切削技术及应用.北京:机械工业出版社,2003
[2]Klocke F,Krieg T.Coated tools for metal cutting features and appli-cations.Annals of the CIRP,1999;48(2):515—525
[3]Klocke F.Improved cutting processes with adapted coating systems.Annals of the CIRP1,998;47(1):65—68
[4]全燕鸣.高速铣削淬硬模具钢的工艺性与经济性研究.工具技术,2003;37(12):6—8
[5]庄铮.淬硬钢的高速切削加工.机电工程技术,2004;33(8):153—160