型腔銑的切削研究

王舒++都基韜

摘 要：使用銑床擁有一個或多個多平臺銑削中心機(jī)床加工型腔是一種常見的機(jī)械加工方法。切削方法決定了切削運(yùn)動時刀具軌跡的形狀，本文主要研究單向切削、往復(fù)式切削、仿形外輪廓切削、標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動切削等切削方法。

關(guān)鍵詞：型腔銑；切削；方法

切削方法決定了切削運(yùn)動時刀具軌跡的形狀，本文主要研究以下幾種常見的切削方法：單向切削、往復(fù)式切削、仿形外輪廓切削、標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動切削等等。本文的圖示沒有給出任何島狀結(jié)構(gòu)，但是即使有島嶼，算法也不會有改變。唯一的區(qū)別就是，這些島嶼狀結(jié)構(gòu)可能有幾個或者多個環(huán)形的邊界。型腔邊界（或島嶼）與刀具軌跡之間的距離要求與正在使用的立銑刀的半徑相等。（見圖1.1）

一、單向形銑削

單向銑削產(chǎn)生一系列的單向平行直線刀具軌跡，在兩個相鄰的刀具路徑上切削方向相同，能始終保持順銑或者逆銑的工作狀態(tài)。因此，在每一個切削刀具路徑的末端刀具必須抬起，然后在回到下一個刀具路徑的起始位置。如下圖1.1a所示，首先切割整個外輪廓線。沿著刀具軌跡路線從頂部到底部，從左往右水平切削在每一步切削到最左端時，提刀回到最左端起始點繼續(xù)沿著水平刀具軌跡切削加工。開槽切削點的和數(shù)量要比島嶼的數(shù)量多一個。單向切削方法常用于島嶼表面的精加工以及不適于往復(fù)銑削路徑的場合。例如，一些陡壁的筋板，工藝上刀具只自下而上切削，這種情況只能用于單向切削。

二、往復(fù)式切削

往復(fù)式切削產(chǎn)生一系列平行連續(xù)的往復(fù)刀具軌跡，在兩個相鄰刀具軌跡路徑上的切削方向不同，順銑和逆銑兩種方式交替進(jìn)行。如圖1.1b所示先切削出外輪廓（粗實線），然后切削外刀具路徑（細(xì)實線）。不管型腔的形狀和島嶼的數(shù)量多少，往復(fù)式切削開始只需要一個起始切削點。在完成往復(fù)式切削時，刀具可以提起也可以不提起，然后將刀具移動到完成的往復(fù)式曲線和外圍刀具軌跡的起始點之間。往復(fù)式銑削方法由于順銑和逆銑交替進(jìn)行，所以通常用于內(nèi)腔的粗加工，這種方法去除材料的效率要比單向銑削高。利用這種方法切削時要求內(nèi)腔的形狀要規(guī)則一些，以使產(chǎn)生的刀具軌跡連續(xù)，而且剩余的余量盡可能的均勻。這種切削方法還可應(yīng)用于島嶼頂面的精加工，但是步距的移動應(yīng)當(dāng)避免在島嶼面進(jìn)行，即往復(fù)的切削要切削出表面區(qū)域。注意的是首刀切入內(nèi)腔時，若沒有預(yù)鉆孔，應(yīng)該采用斜線下刀，而且斜線的坡度應(yīng)不大于5°。

三、仿形外輪廓切削

仿形外輪廓切削通過偏移切削區(qū)域的外輪廓從而產(chǎn)生一系列同心封閉的環(huán)狀刀具軌跡。仿形外輪廓的刀具軌跡是連續(xù)切削的刀具軌跡，沒有空切削，基本能夠保持單純的順銑和逆銑。如圖1.1d所示首先右邊的兩個內(nèi)部循環(huán)路徑先被切削，然后刀具被提起并重新插入左側(cè)的循環(huán)路徑，外面刀具路徑被切削。切削的起點數(shù)量取決于型腔和島的形狀。因此，仿形外輪廓有著較高的切削效率，又能保持切削穩(wěn)定和保證工件的加工質(zhì)量。

四、標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動切削

標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動切削是一種新型輪廓的刀具軌跡方法。但是忽略狹窄的邊界通道，所以會產(chǎn)生自相交或者過切零件，如圖1.1c所示，刀具的軌跡方向與邊界選擇的順序一樣。標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動方法可以用在一些外形要求較高的零件加工，為了防止外形的尖角被去除，工藝上要求在兩根棱相交的尖角處，刀具圓弧切出，然后再圓弧切入，此時，刀具軌跡要相交，另外。它還可以用于刻字、雕花等軌跡容易自交的場合。

五、仿形零件銑削

仿形零件切削會產(chǎn)生一系列由零件外輪廓和內(nèi)部島嶼形狀一同決定的刀具軌跡。這種切削方法的刀具軌跡是連續(xù)切削的刀具軌跡，沒有空切削，基本上能夠保持單純的順銑和逆銑。所以，仿形外輪廓和往復(fù)式切削相同既有較高的切削效率又能為此切削穩(wěn)定和工件的加工質(zhì)量。當(dāng)切削過程中出現(xiàn)島嶼時，一般選用仿形零件切削方法，與仿形外輪廓切削方法一樣，仿形零件銑削通常用于帶有島嶼和內(nèi)腔零件的粗加工，如模具的型腔和型芯。這兩種方法生成的刀具軌跡都是根據(jù)零件的幾何形狀偏置產(chǎn)生，形狀交叉的地方刀具軌跡不規(guī)則，而且切削不連續(xù)。一般可以通過調(diào)整刀具步距或者毛坯尺寸得到較為理想的刀具軌跡。

六、輪廓切削

輪廓切削利用刀具的側(cè)面沿著邊界切削，精加工零件的側(cè)壁，產(chǎn)生單一或者指定數(shù)量的繞切削區(qū)域輪廓的刀具軌跡，如圖1.1e所示，這種切削方法沿著邊界的方向運(yùn)動，不會產(chǎn)生交叉的刀具軌跡路徑。

輪廓切削方法不用指定毛坯的幾何，只需指定零件的幾何。這種切削方法常用于零件的側(cè)壁或者外形輪廓的精加工或者半精加工。外形輪廓線可以是封閉的輪廓也可以是加工敞開的輪廓如圖1.1f所示。

七、結(jié)論

以上切削方法中，仿形外輪廓切削和仿形零件切削算法較為復(fù)雜，這兩種方法要根據(jù)進(jìn)給率和轉(zhuǎn)速以及輪廓線以及零件的形狀而定。其他幾種切削方法有各自的優(yōu)勢，加工方法相對簡單。

參考文獻(xiàn)：

[1]田春霞主編.數(shù)控加工技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.