轮廓铣削的工艺要点

1.平面轮廓铣削的特点

（1）平面轮廓铣削通常是指在某一固定铣削深度下，一次铣削去除全部轮廓余量。

（2）平面轮廓铣削是刀具在一个平面内两轴联动，垂直于轮廓平面加工的轴不参与联动。

（3）使用具有刀具半径补偿功能的数控系统铣削平面轮廓时，可按图样尺寸直接编程，不需计算刀心的运动轨迹。平面轮廓铣削时数控系统根据程序的刀具半径补偿命令及刀具半径补偿值自动偏置一个刀具半径补偿值，保证刀具侧刃始终与工件的轮廓相切，此时刀心的运动轨迹是工件轮廓的等距线，距离为一个刀具半径补偿值。数控系统自动生成该等距线程序。计算机数控系统的刀具半径补偿功能使得平面轮廓铣削编程变得简单、方便。

2.轮廓铣削的加工路线

1）铣削方向

确定加工路线时应首先保证工件平面轮廓的加工精度及表面粗糙度要求。用圆柱铣刀铣削平面，根据铣刀运动方向不同有逆铣、顺铣和通道铣三种方式，如图4-49所示。

图4-49　用圆柱铣刀铣削平面时的铣削方向

逆铣如图4-49（a）所示。工件进给方向与铣刀旋转方向相反，铣削厚度开始由零逐渐增大，至铣削终了达到最大。逆铣时，由于刀齿切入时将与铣削表面发生挤压，刀片和铣削层之间的强烈摩擦和高温使刀片磨损加剧。但当零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，表皮硬而且余量较大或刀具长径比较大时，采用逆铣较为有利。

顺铣（也称爬行铣）如图4-49（b）所示。顺铣时，工件进给方向与铣刀旋转方向相同，铣削厚度开始由大变小，至铣削终了为零。在数控铣床和加工中心上铣削时多数采用顺铣。顺铣在提高加工表面质量和刀具耐用度方面有突出的优点。对于铝镁合金、钛合金和耐热合金等材料，建议采用顺铣加工方式，这对于降低表面粗糙度值和提高刀具耐用度都有利。

通道铣（顺铣+逆铣）如图4-49（c）所示。面铣刀的铣削位置在工件的中间，铣削力在径向位置交替变化，当主轴刚度较小时，将导致振动。通道铣是顺铣与逆铣的结合，一般要求刀具有正前角，必要时应降低铣削速度和进给量并且加切削液。

若要铣削图4-50所示凹槽的两侧面，且两侧面具有相同的表面加工精度，则应来回进给两次，以保证两侧面都采用顺铣加工方式。

图4-50　铣削凹槽的两侧面

2）曲线轮廓铣削路线

连续铣削轮廓，特别是铣削圆弧时，要注意安排好刀具的切入与切出位置，尽量避免在交接处重复加工，否则会出现明显的界限痕迹。如图4-51所示，用圆弧插补方式铣削外整圆时，要安排刀具从切向进入圆周进行铣削加工，外整圆加工完毕后，不要在切入点处直接退刀，而要让刀具多运动一段距离，最好沿切线方向退出。铣削内整圆时，也要遵守从切向切入的原则，安排切入、切出过渡圆弧，如图4-52所示。若刀具从工件原点出发，则加工路线为1→2→3→4→5，这样可提高内孔表面的加工精度和质量。

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图4-51　铣削外整圆时刀具的切入与切出位置

图4-52　铣削内整圆时刀具的路径

采用立铣刀侧刃铣削零件的外轮廓时，在铣削过程中立铣刀应沿零件外轮廓延长线的方向切入、切出，如图4-53（a）所示，避免立铣刀从零件外轮廓的法线方向切入、切出而产生刀痕。同样，在用立铣刀铣削封闭的内表面时，也应从轮廓的延长线切入、切出；如果轮廓线无法外延，则刀具应尽量在轮廓曲线上两几何元素交点处沿轮廓法向切入、切出，如图4-53（b）所示。

图4-53　立铣刀的切入与切出方式

3.刀具的选择

轮廓铣削最常用的刀具为立铣刀，下面主要对立铣刀尺寸和刀齿数量的选择进行说明。

1）立铣刀的尺寸

轮廓铣削中，需要考虑的立铣刀尺寸因素包括立铣刀的直径、立铣刀的长度、立铣刀螺旋槽的长度。

尽量选用直径大的立铣刀，因为直径大的立铣刀抗弯强度大，加工中不容易引起受力弯曲和振动，但要注意立铣刀的半径一定要小于零件内轮廓的最小曲率半径，一般取零件内轮廓最小曲率半径的80%～90%。另外，立铣刀的伸出长度应尽可能短，立铣刀的伸出长度长，抗弯强度减小，受力弯曲程度大，会影响加工的质量，并容易产生振动，加速切削刃的磨损。

不管立铣刀的总长如何，螺旋槽的长度决定铣削的最大深度。实际应用中，一般让Z方向的吃刀深度不超过立铣刀的半径；对于直径较小的立铣刀，一般可选择立铣刀直径的1/3作为铣削深度。

2）刀齿数量

小直径或中等直径的立铣刀，通常有2个、3个或4个刀齿（或更多的刀齿）。被加工工件的材料类型和加工性质往往是选择立铣刀刀齿数量的决定性因素。

在加工塑性大的工件时，如铝工件、镁工件等，为避免产生积屑瘤，常用刀齿少的立铣刀，如两刀齿（两个螺旋槽）的立铣刀。立铣刀刀齿少，可避免在切削量较大时产生积屑瘤，这是因为螺旋槽之间的容屑空间较大。

较硬的材料刚好相反，因为它需要考虑另外两个因素——刀具颤振和刀具偏移。在加工脆性材料时，选择多刀齿立铣刀会减轻刀具的颤振并减小刀具的偏移，因为刀齿越多铣削越平稳。

在小直径或中等直径的立铣刀中，三刀齿立铣刀兼有两刀齿立铣刀与四刀齿立铣刀的优点，加工性能好。键槽铣刀通常只有两个螺旋槽，它与钻头相似，可垂直下刀切入实心材料。