【文章內(nèi)容簡介】 易粘附在銑刀刀齒上，使揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)切削條件惡化；逆銑時，刀齒先在已經(jīng)硬化的表面上滑行，增加了加工硬化的趨勢；銑削時沖擊、振動較大，使銑刀刀齒易崩刃和磨損。 銑削不銹鋼除端銑刀和部分立銑刀可用硬質(zhì)合金作銑刀刀齒材料外，其余各類銑刀均采用高速鋼，特別是鎢—鉬系和高釩高速鋼具有良好的效果，其刀具耐用度可比W18Cr4V提高1～2倍。適宜制作不銹鋼銑刀的硬質(zhì)合金牌號有YGYW8179YS2T、YSYS25等。 銑削不銹鋼時，切削刃既要鋒利又要能承受沖擊，容屑槽要大?？刹捎么舐菪倾姷?圓柱銑刀、立銑刀)，螺旋角b從20176。增加到45176。(gn=5176。)，刀具耐用度可提高2倍以上，因?yàn)榇藭r銑刀的工作前角g0e由11176。增加到27176。以上，銑削輕快。但b值不宜再大，特別是立銑刀以b≤35176。為宜，以免削弱刀齒。 采用波形刃立銑刀加工不銹鋼管材或薄壁件，切削輕快，振動小，切屑易碎，工件不變形。用硬質(zhì)合金立銑刀高速銑削、可轉(zhuǎn)位端銑刀銑削不銹鋼都能取得良好的效果。 銑削不銹鋼時，應(yīng)盡可能采用順銑法加工。不對稱順銑法能保證切削刃平穩(wěn)地從金屬中切離，切屑粘結(jié)接觸面積較小，在高速離心力的作用下易被甩掉，以免刀齒重新切入工件時，切屑沖擊前刀面產(chǎn)生剝落和崩刃現(xiàn)象，提高刀具的耐用度。 不銹鋼進(jìn)行鉆孔時應(yīng)注意的問題在不銹鋼工件上鉆孔常采用麻花鉆，對淬硬不銹鋼，可用硬質(zhì)合金鉆頭，有條件時可用超硬高速鋼或超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金鉆頭。鉆孔時扭矩和軸向力大，切屑易粘結(jié)、不易折斷且排屑困難，加工硬化加劇，鉆頭轉(zhuǎn)角處易磨損，鉆頭剛性差易產(chǎn)生振動。因此要求鉆揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)頭磨出分屑槽，修磨橫刃以減小軸向力，修磨成雙頂角以改善散熱條件。 切削不銹鋼時切削液和冷卻方式的選擇由于不銹鋼的切削加工性較差，對切削液的冷卻、潤滑、滲透及清洗性能有更高的要求，常用的切削液有以下幾類： a, 硫化油：是以硫?yàn)闃O壓添加劑的切削油。切削過程中能在金屬表面形成高熔點(diǎn)硫化物，而且在高溫下不易破壞，具有良好的潤滑作用，并有一定的冷卻效果，適用于一般車削、鉆孔、鉸孔及攻絲。硫化豆油適用于鉆、擴(kuò)、鉸孔等工序。 直接硫化油的配方是：礦物油98%，硫2%。 間接硫化油的配方是：礦物油78%～80%，植物油或豬油18%～20%，%。 b, 機(jī)油、錠子油等礦物油：其潤滑性能較好，但冷卻和滲透性較差，適用于外圓精車。 c, 植物油：如菜油、豆油等，其潤滑性能較好，適用于車螺紋及鉸孔、攻絲等工序。 d, 乳化液：具有較好的冷卻和清洗性能。也有一定的潤滑作用，可用于不銹鋼粗車。在切削加工過程中應(yīng)使切削液噴嘴對準(zhǔn)切削區(qū)，或最好采用高壓冷卻、噴霧冷卻等冷卻方式。采用噴霧冷卻法效果最為顯著，可提高銑刀耐用度一倍以上；如用一般10%乳化液冷卻，應(yīng)保證切削液流量達(dá)到充分冷卻。硬質(zhì)合金銑刀銑削不銹鋼時，取Vc=70～150 m/min，Vf=～150 mm/min，同時應(yīng)根據(jù)合金牌號及工件材料的不同作適當(dāng)調(diào)整。 四、 如何降低薄壁結(jié)構(gòu)零件在加工過程中的變形?揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（1） 、充分利用零件整體剛性的刀具路徑優(yōu)化方案 應(yīng)用高速切削技術(shù)加工薄壁零件的關(guān)鍵在于切削過程的穩(wěn)定性。實(shí)踐證明, 隨著零件壁厚的降低, 零件的剛性減低, 加工變形增大, 容易發(fā)生切削振顫，影響零件的加工質(zhì)量和加工效率。在生產(chǎn)中應(yīng)充分利用零件整體剛性的刀具路徑優(yōu)化方案，盡可能使零件的未加工部分作為正在銑削部分的支撐，使切削過程處在剛性較佳的狀態(tài)。對于側(cè)壁的銑削加工，在切削用量允許范圍內(nèi)，采用大徑向切深、小軸向切深分層銑削加工，充分利用零件整體剛性。為防止刀具對側(cè)壁的干涉，可以選用或設(shè)計(jì)特殊形狀銑刀，以降低刀具對工件的變形影響和干擾。對于較深的型腔和側(cè)壁的高效銑削加工，合理的大長徑比刀具可以有效的解決該類問題。在較高的機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速和功率狀態(tài)下，通過調(diào)整刀具的懸伸長度來調(diào)整機(jī)床—刀具—工件工藝系統(tǒng)的自然頻率，避開可能的切削振動，可用較大的軸向切深銑削深腔和側(cè)壁，實(shí)踐表明該方法有較大的金屬去除率和較高的表面完整性。 帶有輔助支撐的腹板加工 對于薄壁結(jié)構(gòu)件的加工, 關(guān)鍵問題就是要解決由于裝夾力或切削力引起的加工變形。低熔點(diǎn)合金輔助切削方案可有效解決薄板的加工變形問題。利用熔點(diǎn)低于100℃的LMA“UALLOY70”作為待加工薄板的基座，或者將LMA澆注入薄壁結(jié)構(gòu)型腔，也可以將LMA與真空吸管相配合組成真空夾具。通過澆注LMA，填補(bǔ)型腔空間，可大大提高工件的剛度，有效抑制了加工變形，在精銑時可實(shí)現(xiàn)加工壁厚達(dá)到0. 05mm。揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)UALLOY70具有凝固時的膨脹特性，可以起到一定的填充裝卡作用； 而且其熔點(diǎn)為70℃，可以在沸水中熔融回收再利用。該方法不僅可以加工高精度的薄板，也可以加工高精度的側(cè)壁，如果沒有低熔點(diǎn)合金材料，也可考慮在封閉的型腔內(nèi)注入砂子，可以提高工件剛性，減少加工過程中的振動。 無輔助支撐的腹板加工 對于一個未附加輔助支撐或不能添加輔助支撐的薄壁零件腹板的加工, 我們可以利用零件未加工部分作為支撐的刀具路徑優(yōu)化方案可以有效的解決腹板的加工變形問題 (見圖4)。 對一個帶有腹板的矩形框體件加工中，銑刀從試件中間位置傾斜下刀或螺旋下刀，先在深度方向銑到最終尺寸，然后一次走刀由中間向四周螺旋擴(kuò)展至側(cè)壁。實(shí)踐表明，該方法較為有效的降低了切削變形及其影響，降低了由于剛性降低而能發(fā)生的切削振動的可能，零件的質(zhì)量和加工效率也有了顯著提高。對于腹板的銑削加工，具體方法如下：①刀具軌跡避免重復(fù)，以免刀具碰傷暫時變形的切削面；②粗加工分層銑削，讓應(yīng)力均勻釋放；③采用往復(fù)斜下刀方式或螺旋下刀以減少垂直分力對腹板的壓力；④保證刀具處于良好的切削狀態(tài)。當(dāng)然，該方法僅在走刀路徑方面進(jìn)行優(yōu)化，還需結(jié)合其它方法(如使用真空夾具等)進(jìn)一步控制零件的加工變形。 （二） 圓角加工的刀具路徑優(yōu)化方案常規(guī)NC加工在制定刀具走刀路徑的時候，一般采用等切厚切削，即在一次走刀過程中徑向切深為一定值。但是，在圓角過度處，加工問題較大。在高速銑削加工薄壁結(jié)構(gòu)時, 問題尤為顯著，這是因?yàn)樵诩庸み^程中刀具在圓角處的切削力有顯著的突變(見圖5)。揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)針對圓角加工問題，M. D. T s a i 等人提出了細(xì)化圓角刀具路徑的方法。在等切厚銑削時，當(dāng)?shù)毒哂芍本€走刀過渡到圓弧走刀的時候，切入角Q b會增大( 如圖7 ) 。 對應(yīng)于該圖有如下公式： cos(Qb)=1Cl/r(1)cos(Qb)=1Cc/rCc()/r R(2)式中：Qb———切入角； Cl———直邊銑削時的徑向切深； Cc———圓角銑削時的徑向切深； r———銑刀半徑； R———刀具中心軌跡在圓角處的半徑。 顯然，當(dāng)Cl=Cc 時，在刀具由直線走刀過渡到圓弧走刀的時候，由于切入角的增大而使刀具與工件的接觸面積增加, 從而引起切削力的突然增大并容易產(chǎn)生振動。切削力的突變造成刀具和工件的加工變形增大，零件的尺寸誤差加大，而切削振顫則會在圓角處產(chǎn)生振紋，影響零件的加工質(zhì)量。 細(xì)化圓角刀具路徑的方法，其思想就是在走刀過程中，保持刀具切入角恒定，或者附加走刀路徑，即減小刀具在圓角處的徑向切厚，從而避免切削力的超值突變。采用圓角處刀具路徑細(xì)化方案，可以有效的保持穩(wěn)定切削，減小因切削力突變而引起的加工變形和可能發(fā)生的切削振動，提高了零件的加工質(zhì)量。 在圓角切削力實(shí)驗(yàn)中，我們還發(fā)現(xiàn)，逆銑時切屑厚度是由薄到厚，由于刃口尺寸效應(yīng)，在刀刃剛接觸工件時，后刀面與工件之間的摩擦較大，易于引起振動，拐角處會出現(xiàn)嚴(yán)重的斜向振紋。順銑則剛揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)好相反，雖然順銑的切削力稍大于逆銑時的切削力，但是在切削拐角處時，不會產(chǎn)生明顯的振紋。不過順銑時切屑厚度是由厚到薄，對工件和刀具的沖擊力較大，在加工時盡可能減少刀具的懸伸長度和增加工件的剛性。以上分析了當(dāng)今國內(nèi)外有關(guān)薄壁結(jié)構(gòu)的高效銑削加工技術(shù)研究狀況。目前，國內(nèi)外對于薄壁結(jié)構(gòu)的加工變形研究主要在靜態(tài)分析方面，而對于薄壁結(jié)構(gòu)的加工變形研究的動態(tài)分析還不成熟。當(dāng)然，對于薄壁結(jié)構(gòu)的高效銑削加工技術(shù)研究，可以從機(jī)床、夾具、刀具、工件以及切削參數(shù)與走刀路徑等不同方面進(jìn)行優(yōu)化分析。 隨著高速切削技術(shù)與有限元技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與完善，數(shù)控加工前期的工藝優(yōu)化和質(zhì)量保證研究工作日顯突出。利用理論分析和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合建立工件變形模型；通過模擬分析替代大量的實(shí)驗(yàn)研究工作來優(yōu)化切削參數(shù)與走刀路徑；根據(jù)批量生產(chǎn)的實(shí)際需要研究、開發(fā)新型刀具、夾具，努力提高機(jī)床的性能。薄壁結(jié)構(gòu)的高效銑削加工技術(shù)定會得到較大的發(fā)展，薄壁結(jié)構(gòu)的應(yīng)用會更加廣泛。 五、數(shù)控加工工藝和編程上有哪些特點(diǎn),加工過程中應(yīng)注意什么問題?（一）刀具選擇與切削用量在數(shù)控加工中的確定選擇數(shù)控刀具的原則刀具壽命與切削用量有密切關(guān)系。在制定切削用量時，應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時最少的目標(biāo)確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標(biāo)確定。揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 選擇刀具壽命時可考慮如下幾點(diǎn)根據(jù)刀具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選得比單刃刀具高些。對于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換刀時間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選得低些，一般取1530min。對于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合機(jī)床與自動化加工刀具，刀具壽命應(yīng)選得高些，尤應(yīng)保證刀具可靠性。車間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制了整個車間的生產(chǎn)率的提高時，該工序的刀具壽命要選得低些。當(dāng)某工序單位時間內(nèi)所分擔(dān)到的全廠開支較大時，刀具壽命也應(yīng)選得低些。大件精加工時，為保證至少完成一次走刀，避免切削時中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度和表面粗糙度來確定。與普通機(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要剛性好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，同時要求安裝調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控銑削用刀具的具體要求在數(shù)控加工中，銑削平面零件內(nèi)外輪廓及銑削平面常用平底立銑刀，該刀具有關(guān)參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:一是銑刀半徑RD應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑R m i n，一般取RD=()R m i n。二是零件的加工高度H(1/41/6)RD,以保證刀具有足夠的剛度。三是用平底立銑刀銑削內(nèi)槽底部時，由于槽底兩次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半徑Re=Rr,，即直徑為d=2Re=2(Rr)，編程時取刀具半徑為Re=(R r)。對于一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常用球形銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。 （1）立銑刀的裝夾揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 加工中心用立銑刀大多采用彈簧夾套裝夾方式，使用時處于懸臂狀態(tài)。在銑削加工過程中，有時可能出現(xiàn)立銑刀從刀夾中逐漸伸出，甚至完全掉落，致使工件報廢的現(xiàn)象，其原因一般是因?yàn)榈秺A內(nèi)孔與立銑刀刀柄外徑之間存在油膜，造成夾緊力不足所致。立銑刀出廠時通常都涂有防銹油，如果切削時使用非水溶性切削油，刀夾內(nèi)孔也會附著一層霧狀油膜，當(dāng)?shù)侗偷秺A上都存在油膜時，刀夾很難牢固夾緊刀柄，在加工中立銑刀就容易松動掉落。所以在立銑刀裝夾前，應(yīng)先將立銑刀柄部和刀夾內(nèi)孔用清洗液清洗干凈，擦干后再進(jìn)行裝夾。當(dāng)立銑刀的直徑較大時，即使刀柄和刀夾都很清潔，還是可能發(fā)生掉刀事故，這時應(yīng)選用帶削平缺口的刀柄和相應(yīng)的側(cè)面鎖緊方式。 立銑刀夾緊后可能出現(xiàn)的另一問題是加工中立銑刀在刀夾端口處折斷，其原因一般是因?yàn)榈秺A使用時間過長，刀夾端口部已磨損成錐形所致，此時應(yīng)更換新的刀夾。（2）立銑刀的振動 由于立銑刀與刀夾之間存在微小間隙，所以在加工過程中刀具有可能出現(xiàn)振動現(xiàn)象。振動會使立銑刀圓周刃的吃刀量不均勻，且切擴(kuò)量比原定值增大，影響加工精度和刀具使用壽命。但當(dāng)加工出的溝槽寬度偏小時，也可以有目的地使刀具振動，通過增大切擴(kuò)量來獲得所需槽寬，,否則無法進(jìn)行穩(wěn)定的切削。在正常加工中立銑刀的振動越小越好。 當(dāng)出現(xiàn)刀具振動時，應(yīng)考慮降低切削速度和進(jìn)給速度，如兩者都已降低40%后仍存在較大振動，則應(yīng)考慮減小吃刀量。揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 如加工系統(tǒng)出現(xiàn)共振，其原因可能是切削速度過大、進(jìn)給速度偏小、刀具系統(tǒng)剛性不足、工件裝夾力不夠以及工件形狀或工件裝夾方法等因素所致，此時應(yīng)采取調(diào)整切削用量、增加刀具系統(tǒng)剛度、提高進(jìn)給速度等措施。 立銑刀的端刃切削 在模具等工件型腔的數(shù)控銑削加工中，當(dāng)被切削點(diǎn)為下凹部分或深腔時，需加長立銑刀的伸出量。如果使用長刃型立銑刀，由于刀具的撓度較大，易產(chǎn)生振動并導(dǎo)致刀具折損。因此在加工過程中，如果只需刀具端部附近的刀刃參加切削，則最好選用刀具總長度較長的短刃長柄型立銑刀。在臥式數(shù)控機(jī)床上使用大直徑立銑刀加工工件時，由于刀具自重所產(chǎn)生的變形較大，更應(yīng)十分注意端刃切削容易出現(xiàn)的問題。在必須使用長刃型立銑刀的情況下，則需大幅度降低切削速度和進(jìn)給速度。切削方式的選擇采用順銑有利于防止刀刃損壞，可提高刀具壽命。但有兩點(diǎn)需要注意：①如采用普通機(jī)床加工，應(yīng)設(shè)法消除進(jìn)給機(jī)構(gòu)的間隙；②當(dāng)工件表面殘留有鑄、鍛工藝形成的氧化膜或其它硬化層時，宜采用逆銑。 5．?dāng)?shù)控加工過程中切削用量的確定 合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。具體要考慮以下幾個因素： ①切削深度t。在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)下，t就等于加工余量，這是提高