螺旋铣削在数控铣加工中的运用探究
2022-2-8 来源： 广东省国防科技技师学院 作者：林柔瑄
摘要：在数控机床加工行业不断发展的大环境下，数控机床的形式和种类也越来越多样化，其中数控铣床就是常见的一种，在整个数控加工机床行业中发挥着不可替代的作用。在数控铣削加工实际生产操作中，加工的零件产品要求越来越高，对产品的外形边变化也越来越复杂，为了达到越来越严苛的要求，我们要深入的研究生产加工技术以达到我们预期的效果，其中螺旋铣削对提高数控铣削的加工效果有很大的价值。因此，为了更好地实现数控铣削，有效提高加工效率，有必要科学合理地应用螺旋铣削。
关键词：螺旋铣削；数控铣加工；运用探究
0、引言
经济的发展，离不开工业的发展，近年来我国经济发展迅速，数控加工技术的有力推动有着必不可少的因素。现如今各行各业只要涉及到机械加工的企业都离不开数控的身影，而数控机床的普及，也让加工生产变得更加经济和效率，让加工产品的精度也在不断地提高。数控机床的种类很多，一般按照工艺的形式可分为：数控车床、数控铣床、数控镗床、数控磨床、数控钻床、数控线切割机床等。在这我们就不一一赘述了。本文只针对数控铣床中的螺旋铣削进行深入度探讨和研究。
1、数控铣削加工及螺旋铣削
数控铣床是一种可以进行产品外形加工的一种加工形式，他可以加工多种复杂样式的产品，能够完成别的数控机床不能完成的大部分工作。它通过电脑计算机编程与机床自身的操作系统一道，来完成的很多复杂的操作。
在加工过程中，首先要将准备加工零件的毛坯件进行在工作台上的固定，然后选择合适的铣刀，安装就位后，通过程序预先设计好的编程程序，对零件进行加工。数控铣床一般加工产品上的曲线轮廓、直线、圆弧。孔、螺纹以及螺旋曲线，尤其是一些人工所不能加工的需要设备辅助加工的数学表达式给出的非圆曲线、列表曲线、空间曲面等。这些工件看似形状简单，实则尺寸繁琐，难以测量和观察，有些孔和平面要求的加工尺寸和精度而且还要求很高，这
些数控铣床都能很好的完成。
在数控铣削过程中，就不得不说螺旋铣削，它是数控铣削加工过程中一项重要的加工方式，螺旋铣削的加工轨迹就像弹簧，在加工过程中刀具按照编程设计的运动轨迹进行螺旋的进给，对加工工件进行逐步的切削，已达到预期的尺寸。对于螺旋铣削，刀具的选择很重要，一般来说根据工件的加工铣削尺寸及螺旋半径选择大于刀具直径的40%到 60%，当然也要看刀具的中心有多大的位置没有切削刃，这对于刀具的切割寿命有很大影响，Z 轴也就是进刀尺寸的给定取正常切削的 20%左右，这也要看材料和实际加工确定，一般来说螺旋铣削加工在下刀的时候和走孔的时候用的情况比较多，不过加工钢件的时候能不用就不用了，因为对刀磨损太快，严重影响刀具的寿命。
在数控铣削加工过程中，通过螺旋铣削的应用，从而提高了设备加工使用的优化，能够跟好的满足加工生产的要求，而且在刀具的使用上，发挥出跟大的价值。分析研究螺旋铣削的加工工艺技术，合理的运用螺旋洗对轮廓、孔、螺纹等进行参数调整，研究出一套适合的加工工艺。为数控技术发展，做更深层次的研究。
2、数控铣中螺旋铣削的的应用
2.1 螺旋铣削对工件外形轮廓铣削的作用
在数控铣床中，轮廓铣削一直是一项主要的铣削目的，在以往传统的平面加工过程中，机械加工的工作效率不是很高，而铣削加工大大改善了这个问题，但在铣削过程中，有一个重要的问题，那就是刀具在加工中，一般来说是旋转的刀具相对于静止的工件进行加工，当铣刀在切削过程中，如果刀具在高速旋转状态下，直接垂直切削工件时，在进刀的过程中，会对工件带来一个直接的冲击力，这样的切削方式，会对工件产生一定的损伤，而且直进的加工方式对于刀具和机床的损伤也是不可忽视，长此以往，刀具的使用寿命会急剧降低，对机床的加工精度也会产生影响。为了减少这样的情况的发生，螺旋铣削的出现也就得到了数控铣床的的大量应用。螺旋铣削的应用大大改善
了铣刀在铣削过程中所造成的干涉问题。优化了切削路径，切削的过程刀具进刀形式是一种沿着工件轮廓螺旋进给的一种方式进刀，螺旋进刀时刀具以螺旋线的方式运动，以此来避开刀具中心无切削力的的问题，它靠铣刀的侧刃逐渐向下切削从而实现向下进刀，这样的进刀路径，大大减少了刀具和工件的直接冲击，也让加工的效率和加工的精度得到了提高。
螺旋进刀的关键是选择刀具的直径，切削最大螺旋半径、最小螺旋半径、螺旋进到角度。刀具的种类很多，外形尺寸也很多，根据具体的加工零件、加工材料、加工尺寸、加工外形选择合适的加工刀具，一般有面铣刀、立铣刀、模具铣刀等。最大螺旋半径和最小螺旋半径是一个相对的概念，根据铣削工件形状尺寸，确定最大螺旋半径是为了更快更效率的切削工件，螺旋半径过大会影响切削时工件边角的切削精度，可能会出现过切或者少切的情况。最小螺旋半径是为了防止进刀时顶刀的，最小螺旋半径不能小于刀具中心无切削力部分的半径，防止切削受力过大。进刀角度的确定也是一个很重要的因素，进刀角度过大会产生过大的端刃切削力，角度过小侧螺旋圈数又偏多，切削量偏少，切削时间过长，影响效率。所以切削角度的确定还需要根据实际情况，在不影响刀具使用寿命的情况下，经量增大切削角度，一般选择 5-15 度之间。
2.2 螺旋铣削对工件螺纹加工的应用
说到螺纹加工，因为螺纹标准化的确定，所以在传统的螺纹加工中大多数情况下都是用标准的刀具对工件进行相对的旋转切削运动。以此来完成螺纹的加工生产，此种形式生产的螺纹形状基本能够达到使用要求，但是如果螺纹精度要求提高以后，这种传统的螺纹生产加工方法对操作工的技术要求，以及对设备精度的要求都要有明显的提高，这对于生产效益的影响还是提出了很高的要求。而且在螺纹加工中如果出现一些非标准的螺纹形式，这对传统的车床就是一项很大的挑战。而对于应用了数控铣床的螺旋铣削来说，这些问题都可以迎刃而解，螺纹铣削加工现对于传统的螺纹加工，其加工的工件精度更改更高，加工的废品率更低，而且加工效率也比传统加工有着明显优势。
如图 1 所示在螺纹结构形状以及螺纹旋向方面也不受传统的限制，有时可以利用一把螺纹铣削刀具完成多种形式的螺纹加工。在传统的螺纹加工中，螺纹加工件必须有过渡段或者退刀槽的形式才能加工情况，在数控铣床中都可以很容易的减少此类工艺步序，直接加工螺纹，这样的好处是减少了应力集中。而且螺纹铣刀加工的螺纹工件耐用度也有很大的提高，是一般丝锥板牙加工的螺纹的数十倍之多。数控螺纹铣削加工的优势过于明显，所以现如今对于很多要求较高的工件螺纹式生产中铣削工艺得到极大的应用。
图 1 螺纹加工
2.3 螺旋铣削对工件孔加工的应用
螺旋铣削在钻孔来说，有着高效的加工能力，一般螺旋铣削钻孔需要三轴同时运动，X 轴、Y 轴平面运动，Z 轴做垂直旋转运动，刀具围绕工件孔中心线做螺旋运动。这样的好处是增大了铣削面积，切削更加快速，扩大了钻孔尺寸，而且铣削出的孔表面光滑，加工精度高，减少了一般钻孔后精镗表面的工序，他的性能均超出麻花钻、扁钻、火焰切割、穿孔等技术。采用螺旋铣削，不论是在任何情况下，加工刀具与加工工件之前都只有很小的接触面积，所以需要的切削力相对于其他钻孔工艺也小得多，而且螺旋铣削增加了材料切屑的排出空间，减少了碎屑和刀具以及孔壁的摩擦。而且空的尺寸是由数控编程程序来确定加工的，所以孔的加工对于受刀具的选择减少，从而降低了钻头的储存要求。
鉴于数控铣刀的螺旋切削刃的几何形状的特点，铣刀可以切削出笔直的侧壁和一个 90 度角度的底部，这相对传统的钻孔工具，是不能够做到的。对于一些大型模具加工的厂家，在加工大型加工件时，机床之间的工件移动也是要消耗很多时间的，在一些大型工件造打孔后需要对孔进行精镗，而这些工序可以在数控铣床上一次性完成。
不过在螺旋铣削孔加工中，冷却方式也体现的至关重要，因为在铣削过程中，刀具在完成切削过程之前是没有抬刀动作的，所以切削产生的铁屑如果不能及时的丛孔中排出，就会对孔表面造成划伤，而且切削和刀具的摩擦也会使刀具产生高温，这会影响刀具的使用寿命，更有甚者会出现崩刀的可能。在孔加工过程中因为是冒孔状态，故不能使用液冷，应该优先使用高压气体进行冷却，这样能够让铁屑及时排除，而且也对刀具起到了冷却的作用。以上阐述都体现出螺旋铣削孔加工在加工产品中的优势，现如今，一些大型锻造厂都采用了螺旋铣削来进行打孔加工，这极大提高了生产的工作效率，而且加工精度也得到了极大的提高。
3、螺旋铣削在数控铣加工中的优化发展
螺旋铣削的应用让数控铣削变得越来越不可或缺，它能够代替很多的传统的加工工艺来更好地完成加工工件的生产。而为了让螺旋铣削能够更好地服务于实践生活，我们还需要不断地加强学习探索和改进。
3.1 选择合适的切削方式
在很多铣削方式中，螺旋铣削能够更好地完成加工生产，但是在社会不断进步发展的过程中，会出现很多不同形状各异的加工零件，这对于数控加工是一个挑战，在日常加工中，我们要不断摸索螺旋铣削中不同刀具选择对不同材质的工件切削过程，还有各种不同工况下，如何合理选择刀具，进给参数，程序的改进，已达到用最经济的方式更好地完成工件的加工。
3.2 对数控加工螺旋铣削技术人员的要求
螺旋铣削加工在不断应用和摸索过程中，对于数控机床的操作人员以及技术人员，都要学会善于总结，善于发现，善于尝试。而且公司也要定期对员工进行同行业先进技术的专业的培训，只有员工能够充分掌握螺旋铣削的加工方法，让数控机床能够充分地得到利用，以促进公司乃至行业更好的发展。
4、结论
在目前的数控铣削过程中，螺旋铣削得到极大的发展，我们要充分利用好螺旋铣削这一加工方法。在未来的数控技术发展的道路中，我们要不断探索，积极创新，努力提升自己的专业技术水平，为行业的发展和社会的进步做出贡献。
投稿箱：
如果您有机床行业、企业相关新闻稿件发表，或进行资讯合作，欢迎联系本网编辑部， 邮箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有机床行业、企业相关新闻稿件发表，或进行资讯合作，欢迎联系本网编辑部， 邮箱：skjcsc@vip.sina.com
