端面正交车铣法：高效加工机械零部件

正交铣削是铣刀轴线与工件轴线垂直，铣刀高速旋转，工件慢速转动，铣刀做轴向或径向进给，用铣刀的端面刃或侧面刃对轴的外圆表面进行高速铣削的一种方法（图1-127）。

图1-127 正交车铣

采用正交车铣时，工件仍采用低速转动，但铣刀可以采用高转速进行高速切削，还可以采用高进给的面铣刀实现高切除率的铣削，因此可以提高加工效率5～10倍。

1.端面正交车铣法

端面正交车铣法使用面铣刀，沿工件轴线方向进给高速车铣轴类零件，如车铣大型发电机主轴、轧机轧辊、液压机活塞杆、螺杆外圆表面等。

1）粗铣外圆时，铣刀的中心不能对在轴的中心线上，如图1-128所示。这样面铣刀的底齿要切除较大的余量，产生一个较大的进给力F_f，容易引起振动。同时，底齿承担较大的切削余量，而底齿容屑空间狭小，容易堵塞切屑，使切削变得困难。因此，在粗铣时，将铣刀中心向右侧移，使铣刀外侧刃到轴中心距离小于刀片宽度，一般取0.8b_s。这样底齿承担很小的加工余量，产生较少的切屑，使切削能顺利进行。

2）精铣外圆时，粗铣由于铣刀中心偏移，铣出来的轴表面很粗糙。精铣时，加工余量少，要将铣刀中心对在轴的中心上，如图1-129中刀位②的位置。面铣刀采用端面刀齿的侧（径向）前角为“0”，这样精铣时相当于采用平直修光切削刃，所以可以得到Ra0.8～1.6μm的表面。

图1-128 粗铣铣刀位置

图1-129 精铣铣刀位置

车铣大型锻造的轴外圆时，由于加工余量大，而且在圆周上偏心量很大，要使用高进给的面铣刀，采用快速轴向进给，而被加工的轴用缓慢转速，这样可以高速去除偏心部分余量，实现高效铣削。铣刀是从轴的外侧向中心方向进刀，而加工结束时，应向上抬刀退出切削，如图1-130所示。

正交车铣适合加工多种零件（图1-131～图1-133）。

图1-130 进退刀方法

图1-131 正交车铣曲轴

图1-132 正交车铣涡轮叶片

图1-133 正交车铣发动机机匣

2.径向正交车铣法

径向正交车铣法是铣刀轴线与被加工轴的轴线垂直，立铣刀在轴的侧面，用铣刀侧刃进行铣削。铣刀高速旋转，并进行轴向进给，而零件低速转动，对轴的外圆进行高速铣削。铣刀做径向进给，可以在轴的表面铣出直槽或圆弧形槽（图1-134）。

图1-134 径向正交车铣轴上的槽

3.正交车铣铣刀（图1-135）

图1-135 正交车铣铣刀

4.正交车铣切削用量（图1-136）

图1-136 正交车铣切削用量示意图(www.xing528.com)

1）切削速度v_c

v_c=n₀πD_c/1000

式中 n₀——铣刀转速（r/min）；

D_c——铣刀直径（mm）。

2）工件每转进给量ft

式中 v_fr——轴向进给速度（mm/min）；

n_w——工件转速（r/min）。

3）工件每转切向进给量f_t

f_t=2π（R′-a_p）

式中 R′——工件外径（mm）；

a_p——背吃刀量（mm）。

4）铣刀合成进给量

5）铣刀每齿进给量fz

式中 z——铣刀齿数；

λ——铣刀与工件转速之比。

5.表面质量

采用端面正交车铣法，加工轴表面微观形状为多边形（图1-137）。其微观轮廓的最大高度Rz

式中 z——铣刀齿数；

λ=n₀/n_w——铣刀与工件转数比；

N——铣刀绕工件形成完整封闭曲线最小圈数（N＞1）。

图1-137 多边折线形貌

图1-138 交叉纹理形貌

采用切向正交车铣法，加工的外圆表面形貌为十字交叉纹理（图1-138），分布均匀而有规律，周向纹理间距很小，表面粗糙度值较小，如果铣刀转速与工件转速比大，轴向进给量小，加工出来的表面粗糙度值可以达到Ra0.8μm。

当周向进给量增大时，周向纹理间距增加较小；当轴向进给量增大时，其轴向纹理间距增加较大，但对周向纹理间距大小没有影响。并且随着轴向进给量的增加，表面粗糙度值增大。可以通过调整周向和轴向进给量，得到均匀网格状的表面，形成一种“储油结构表面”。