高速铣削加工工艺优化方案

安全、高效和高质量是高速切削加工的主要目标。高速切削加工的目的可分为实现单位时间最大材料去除量，以及实现单位时间最大加工表面积。前者用于粗加工，后者用于精加工。

由于高速铣削要求切削载荷均匀，没有剧烈的变化，因此除铝合金和非铁合金外，粗加工可采用有较高金属切除率的常规铣削；精加工由于余量较均匀，采用高速铣削能达到很高的进给速度，切削更多的表面积。小零件从粗加工到精加工都可以采用高速铣削。

在粗加工后的半成品工件上，需要考虑如何在半精加工时获得余量比较均匀的半成品毛坯，从而为精加工采用高速铣削创造条件；此外，还需要考虑在粗加工和半精加工时，如何选用刀具和设置切削参数，采用何种先进的进给方法等。

高速铣削工艺设计的原则是，把粗加工、半精加工和精加工作为一个整体考虑，设计出一个合理的加工工艺流程，从总体上达到高效和高质量的加工要求，充分发挥高速切削技术的优势。

1.高速切削粗加工

粗加工的目标是追求单位时间的最大切除量，表面质量和轮廓精度要求不高，重要的是让机床平稳地工作，避免切削方向和载荷急剧变化。

为了防止切削速度矢量方向的突然改变，在刀轨拐角处需要增加圆弧过渡，避免出现尖锐拐角。所有进刀、退刀、步距和非切削运动的过渡也都尽可能圆滑，如在平面铣削中，可采用螺旋或倾斜方式（倾角为5°左右）的垂直进/退刀运动等。

刀具通常采用球头铣刀和平底圆角铣刀，采用两轴半的加工方式，充分利用主轴的加工功率。

为了平稳地加工硬化了的材料，步距通常不得大于刀具直径的6%～8%，深度不超过刀具直径的10%。(www.xing528.com)

分层切削能控制切削载荷均匀，在粗加工中广泛地采用此法。

2.高速切削半精加工

半精加工的目的是把前道工序加工后的残留加工面变得平滑，同时去除拐角处的多余材料，加工时留下一层比较均匀的余量，为精加工的高速铣削做准备。半精加工应沿着粗加工后的棱状轮廓进行铣削，以便使切入过程稳定，并减小切削力波动对刀具的不利影响。另外，半精加工时，刀具的切削应尽量连续，避免频繁进/退刀。

以前的CAM系统基本上没有基于残留模型的编程功能。粗加工以后，不是针对残留材料作后续加工，而是以一个假设的、估计的“毛坯”作为加工对象，进行半精加工的刀位轨迹计算，这样得到的加工指令在实际切削过程中会出现空切现象，造成切削状态不连续，引起刀具振动或撞击，缩短了刀具寿命，并容易造成加工缺陷。现在，一些较为完善的CAD/CAM系统具备了这项功能。如在UG软件中，粗加工后可生成工件的残留材料模型（IPW），然后以该残留材料模型为毛坯，生成半精加工操作。这样可去除空刀，减小刀具切入/切出材料时的冲击，延长刀具寿命，并可获得较为均匀的加工余量，为高速铣削精加工创造条件。

3.高速切削精加工

精加工的目的是按照零件的设计要求，达到较好的表面质量和轮廓精度。精加工的刀位轨迹紧贴零件表面，要求平稳、圆滑，没有剧烈的方向改变。精加工中除需对工艺参数进行优化外，最好采用下面的加工顺序：

外轮廓加工→凸起规范几何体的加工→自由型面的加工→阶梯层面加工等。