数控螺旋插补铣削技术及其应用

数控螺旋插补铣孔（图1-83）是在数控铣床、数控镗铣床或在数控加工中心上进行，铣刀高速自转，并绕孔中心公转（X、Y工作台做圆周运动，或使用数控圆工作台进行圆周运动），铣刀（或工作台）自动做轴向进给进行铣孔。

图1-83 螺旋插补铣孔

1.螺旋插补铣削的优点

1）可以加工平底不通孔、通孔、环形槽、大型方槽、方孔和形状复杂的孔，用小直径铣刀可以加工出大直径的孔，并且用一把铣刀可以铣出多种不同直径的孔，使用小直径铣刀，在小功率的铣床上可以加工出大直径的孔，是一种高效率孔加工方法。

2）可以加工出高精度的孔。粗铣后精确地调整铣刀公转半径，可以加工出精度高的孔，孔径公差可以达到H7～H9，表面质量好，表面粗糙度值可以达到Ra0.4～0.8μm，并且无毛刺。

3）铣刀直径比孔小，而且铣刀采用偏心式铣削，容屑空间大，排屑好、散热好，刀具使用寿命高。

4）螺旋插补铣是采用螺旋式进刀，走连续恒定的螺旋坡走铣削路径。在大型的深腔模具加工中，采用螺旋插补铣削进刀，更是一种高效率的加工模具的方法。

2.螺旋插补铣刀

螺旋插补铣刀可用方肩铣刀和圆刀片铣刀（图1-84）。

1）最小铣刀直径。在铣削中小直径的孔时，铣刀最小直径应超过孔中心线，如图1-85所示。铣刀外径未超过孔中心，将会在孔中留下一个圆芯。

图1-84 圆刀片铣刀

图1-85 最小铣刀直径

2）使用圆刀片时，铣刀直径等于孔的半径，会在孔中心底部留下小的凸台如图1-86所示。

3）铣刀直径选择。

①方刀片铣刀最小刀具直径

②圆刀片最小铣刀直径

③铣削孔径D_m≤60mm不通孔时，铣刀直径D_c≥D_m/2，铣削通孔直径D_m≥60mm时，铣刀直径D_c≤（1/5～1/3）D_m。

④铣削大型通孔（D_m≥200mm）时，采用“套料法”直接插补铣出孔，为减小切削阻力，铣刀直径D_c≤30mm（2齿或3齿）。

⑤铣削深孔，应选择较大直径的铣刀，铣刀的刚性和强度高；对于功率较小的铣床，选择小直径铣刀，减小切削力，仍然可以加工大孔径的孔。

螺旋插补铣削使用的铣刀，应使用少齿、刀齿为右旋立铣刀或正背（轴向）前角的方肩铣刀，有利于容屑和排屑。

3.插补铣螺距P

螺距P即铣刀绕孔中心转一周时铣刀向下或工作台上移动的距离。同直线坡走铣削一样，考虑到铣刀底刃承受切削力的能力和容屑排屑能力，螺距P主要由铣刀直径、加工孔径、刀片形状和尺寸等因素决定，如图1-87所示。具体可参照表1-11～表1-14选择。

图1-86 孔底部留下的凸起

图1-87 插补铣铣刀螺距示意图(www.xing528.com)

表1-11 立铣刀使用的螺距

表1-12 方刀片κ_r=10°使用的螺距

表1-13 方肩铣刀使用的螺距

表1-14 圆刀片铣刀使用的螺距

4.切削用量

铣削时各参数（图1-88）的计算如下：

圆周进给速度：v_fm=nf_zzn

铣刀中心进给速度：

侧吃刀量：

图1-88 切削参数

5.铣削方法

1）螺旋插补铣削在数控机床上进行，采用逆时针螺旋插补向下连续进给进行切削，进行顺铣加工（图1-89），表面质量好。粗铣后孔径留0.5～1.0mm的加工余量，精铣可以铣出公差等级H7的孔。

图1-89 顺铣铣削路径

2）对于大型通孔，可以使用小直径铣刀铣出一个环形槽，一次连续进给直接将孔铣出来（套料）。

3）对于大型模具的开腔，采用螺旋插补铣削要从中心部位向外扩展，分层进行铣削。

4）在进行螺旋插补铣削时也可以采用倾斜铣削法。螺旋插补铣削铣刀底齿铣出来的是一个螺旋面，螺旋插补铣削的切削状态同坡走铣削是一样的。因此，使用螺旋插补铣削时，采用倾斜铣削法同样可以改善切削状态，减轻铣刀底刃的负荷，有利于排屑，同时减轻底刃的磨损，延长刀具的使用寿命。由于螺纹升角ϕ的存在，使得端面齿的实际切削后角减小了一个ϕ角。为了保持端面齿保持原有的切削后角，将主轴向进给方向倾斜一个螺纹升角ϕ。

主轴倾斜角β₂≥螺纹升角ϕ

螺纹升角ϕ=arctanP/πD_vf

β₂≥arctanP/πD_vf

式中 P——螺旋插补铣螺距（mm）；

D_vf——铣刀中心的旋转直径（即铣刀底齿铣出螺旋面的平均直径，mm）。

采用倾斜铣削法铣出的孔呈圆锥形，所以粗铣应留足精铣余量，粗铣后将主轴回到零位再进行精铣。