轮廓铣削工艺的确定方法

根据轮廓加工的特点，分析图样零件轮廓，确定铣削刀具、切削用量和走刀路线。

1.确定铣削刀具及技术参数

普通铣削粗加工选择切削刃为2、3、4，螺旋角为30°～45°的立铣刀，而精加工铣削选择切削刃为4、6，螺旋角为45°～60°的立铣刀，如图3-37所示。选择型腔、轮廓粗加工立铣刀的刀齿数为3，精加工立铣刀的刀齿数为6。

切削速度的选择主要取决于被加工工件的材质；进给速度的选择主要取决于被加工工件的材质及加工的条件。

图3-37　铣刀的选择

2.确定轮廓加工刀具直径Dc

刀具直径Dc的确定与轮廓的内圆角有关。轮廓内圆角半径=50%Dc，铣刀在加工圆角时，ae加大，切削过程经常会变得不稳定，引起刀具震颤，圆角根切，有刀具切屑刃崩碎的风险，或整个刀具损坏，如图3-38所示；轮廓内圆角半径＜50%Dc相对于轮廓内圆角半径=50%Dc的情况，ae加大幅度小，降低吃刀弧度和径向切削，将降低振动趋势，从而允许更高的切削深度和进给率，保持高生产效率，但会产生残料，如图3-39所示；轮廓内圆角半径＜100%Dc，会降低铣削圆角ae的值，如图3-40所示。实际加工中，粗加工使用大直径的刀具，精加工使用小直径的刀具，降低铣削圆角ae的值。

图3-38　圆角半径=50%Dc

图3-39　圆角半径＜50%Dc

图3-40　圆角半径＜100%Dc

3.内、外圆弧铣削过程中进给速度的调整

内圆角铣削的中心线进给vf与圆周进给vfm值区别很大，如图3-41所示。在加工内圆角时，如果按照中心线vf进给，那么刀具中心轨迹形成的圆弧比图纸中的圆弧小很多，fz值将变得过大，有刀片断裂的风险。

轮廓铣削时，数控机床编程普遍采用刀具半径补偿，刀具中心偏离加工面。编程采用刀具中心编程，而不是周边编程。对于直线切削（Gl），在零件壁上的进给vfm等于编程进给切vf，内圆周切削（G2）将大于刀具中心进给，如图3-42所示。因此，为了保持fz的恒定，需要降低进给切以保持每齿进给量z。

图3-41　直线与圆弧进给速度的区别(www.xing528.com)

图3-42　每齿进给量fz的变化

圆弧进给率调整的基本规则是：外圆弧增大，内圆弧减小，如图3-43所示。可以使用表3-14中的两个公式计算调整后的进给率。

图3-43　圆弧插补进给率

表3-14　进给率计算

4.确定轮廓走刀路线

立铣刀周铣轮廓时，刀齿断续切削，刀齿依次切入和切离工件，易引起周期性的冲击振动。铣刀装夹后的径向圆跳动也会反映到加工工件的表面上。保证轮廓质量一般通过以下几个途径实现。

（1）轮廓顺、逆铣

数控机床采用立铣刀侧刃顺铣加工平面轮廓。外轮廓铣削时，刀具走刀路线顺时针即为顺铣，反之即为逆铣；内轮廓铣削时，刀具走刀路线逆时针即为顺铣，反之即为逆铣，如图3-44所示。

图3-44　内外轮廓锐削

（2）切向切入和切出

当铣削轮廓，刀具切入工件时，应避免沿零件轮廓的法向切入，如图3-45（a）所示。法向切入导致x、y轴的进给速度发生剧烈变化，在y轴减速直到速度为零，然后在x轴加速，在换向处出现短暂的换向停留，在切入处产生刀具的刻痕而影响表面质量。沿轮廓的切向切入如图3-45（b）所示，x、y轴的进给速度过渡平稳，保证了刀具切削轮廓曲线平滑过渡。同理，在切离工件时，也应避免在工件的轮廓处直接退刀，而应该沿零件轮廓线的切向逐渐切离工件。

图3-45　刀具的切入方式

5.确定轮廓粗、精加工切削用量

轮廓Ⅰ铣削深度为63mm，2-R15处平面的加工余量最大，平面分刀铣削，分为粗、半精、精加工三个阶段，粗加工ae=5mm，半精加工ae=0.5mm，精加工ae=0.25mm。深度分层铣削切除加工余量，分为粗、半精两个阶段，粗加工ap=3mm，半精加工ap=0.5mm。粗、精加工使用刀具半径补偿，采用圆弧切入和圆弧切出，顺时针（顺铣）加工轮廓。