铝合金壳体精铣加工实例：采用倾斜铣削法优化表面粗糙度值

加工的零件为某型号火箭发动机上一个壳体，如图3-7所示，材料锻造铝合金，精铣上下平面，要求平行度为0.02mm，平面度为0.012mm，表面粗糙度值小于Ra0.63μm。

图3-7 零件简图

1.精铣刀（图3-8）

图3-8 精铣刀图

1）刀片材料：YG8。

2）几何角度：安装角度：前角γ_o=25°～30°，后角α_o=18°，刃倾角λ_s=-（35°～40°），铣削较软的铸铝合金选择λ_s=40°，铣削硬铝合金、锻铝合金等选择λ_s=35°。由于采用大刃倾角，使实际前角和后角发生了很大的变化，实际前角增大达到γ_o=37°，后角减小为α_o=14°。

2.切削用量

切削速度v_c=300～400m/min，背吃刀量a_p=0.03～0.05mm，进给速度v_f=400～600mm/min。一次进给加工表面粗糙度值可以达到Ra0.25～0.32μm。

3.几何公差的保证

1）平行度。上下面间的平行度0.02mm主要靠夹具保证。

2）平面度。铣削时为了防止扫刀，采用倾斜铣削法。即将铣床主轴向前倾斜，使刀尖抬高。主轴倾斜了多少，才能使铣出来的平面满足0.012mm的平面度要求，加工前必须进行核算（图3-9）。

图3-9 刀尖运动的椭圆轨迹

椭圆方程

曲率半径

B点（X=0，Y=b）的曲率半径

R_B=a²/b(www.xing528.com)

长半轴 a=OA=R_刀

短半轴 b=O′B=O′B′

在BOO′中 O′B=BOsinα

由b=R_刀sinα（α为主轴倾角）

R_B=a²/b=R²_刀/R_刀sinα

故B点的曲率半径

R_B=R_刀/sinα

使用的铣刀直径d₀=250mm，工件宽度125mm，主轴倾斜后刀尖抬起0.03mm，核算铣出的平面度能否达到设计的平面度0.012mm的要求。

sinα=0.03mm/250=0.00012mm

故α=0.006875°

B点的曲率半径

R_B=R_刀/sinα=125mm/sin0.006875°=10411741.448mm

OH=（R²_B-MH²）^1/2=（10411741.448²-62.5²）^1/2mm=1041741.446mm

ΔR=R_B-OH=10411741.448mm-1041741.446mm

ΔR=0.002mm

由此可见：当主轴倾斜后刀尖抬起0.03mm时，铣出平面的平面度为0.002mm，完全可以满足平面度0.012mm的要求。

如果主轴对工作台在Y轴方向产生偏斜（主轴向床身方向倾斜）使铣刀齿抬高0.03mm，对加工平面的平面度不会造成影响，而是使加工平面与基准面产生平行度误差。

如直径D_c=250mm，偏斜0.03mm（刀齿抬高0.03mm），铣出来的平面是偏斜的，在工件宽度为120mm的范围内，则产生与其基准面的平行度误差为0.015mm，而不会使平面产生凹芯。