只有高手才懂得的擺線切削工藝
  說(shuō)到銑削加工，那在航空制造領(lǐng)域可以算是不能不提的一個(gè)重要方式。大家都知道，一般在加工過(guò)程中都期望提高材料去除率，傳統(tǒng)銑削方法通常采用增大刀具嚙合角來(lái)滿足材料去除率的要求；然而，這必然導(dǎo)致刀具和工件之間的接觸時(shí)間長(zhǎng)、切削溫度升高，進(jìn)而影響刀具使用壽命。傳統(tǒng)銑削溫度分布那么在這種不能力敵的情形下，有沒(méi)有智取的方法呢？答案是肯定的，以退為進(jìn)，迂回作戰(zhàn)，這就是小編今天要給大家講的擺線銑削。    

1什么是擺線銑削

   與傳統(tǒng)加工不同，擺線銑加工過(guò)程中刀具-工件包角一直處于較小的狀態(tài)，刀具在公轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中處于切削狀態(tài)的時(shí)間較少，徑向的切削深度從零開(kāi)始逐漸增加到最大，然后再逐漸減小到零。切削力也經(jīng)歷著從零增大到再減小的過(guò)程。擺線銑削切削力的變化擺線銑削主要目的是在充分滿足徑向切深的情況下避免槽銑等全浸入式銑削，這對(duì)于減少刀具的磨損、延長(zhǎng)刀具的使用壽命非常有利。在擺線銑技術(shù)中，可以采用比常規(guī)銑削方法更大的軸向切深以提高材料去除率。

擺線銑削與傳統(tǒng)切削刀具運(yùn)動(dòng)對(duì)比
2擺線銑削的原理
   擺線銑的軌跡形式通常采用的擺線刀具軌跡有兩種模型：圓形模型和次擺線模型。其中，圓形模型軌跡由圓和直線段組成，刀具公轉(zhuǎn)運(yùn)行軌跡為圓形，旋轉(zhuǎn)一周后沿圓弧一側(cè)的直線移動(dòng)一個(gè)步長(zhǎng)再進(jìn)行公轉(zhuǎn)。這種加工軌跡的計(jì)算較為簡(jiǎn)單，但是會(huì)產(chǎn)生加速度的不連續(xù)。圓形模型次擺線模型軌跡與圓形模型軌跡相比，主要差別在于刀具進(jìn)給方向上的運(yùn)動(dòng)不單純是直線運(yùn)動(dòng)。這種擺線軌跡在切向和曲率上都是連續(xù)的，更容易滿足數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)要求。一般常用的軌跡是次擺線模型軌跡的改進(jìn)版，這種軌跡在次擺線軌跡的基礎(chǔ)上縮短非切削部分的軌跡長(zhǎng)度，采用直線進(jìn)行連接，從而有助于提高加工效率。

3擺線銑削的優(yōu)點(diǎn)
   擺線銑加工中，刀具沿?cái)[線軌跡進(jìn)行切削，可以適應(yīng)各種加工余量的變化，從而降低加工余量突變對(duì)刀具的破壞；特別適合難加工材料的切削加工，如高溫合金、鈦合金、耐熱不銹鋼等材料；擺線銑加工技術(shù)可以采用較大的軸向切削深度，從而可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)加工中需要進(jìn)行多次分層的情況。

擺線銑削用于不銹鋼材料加工  擺線加工是用于大的軸向切削深度擺線銑加工過(guò)程中刀具負(fù)載在每一個(gè)擺線循環(huán)中都經(jīng)歷了從小到大然后再變小的過(guò)程，不會(huì)出現(xiàn)刀具負(fù)載的突變，從而可以有效減少刀具的磨損，刀具壽命最高可延長(zhǎng)5 倍以上；在每一次刀具公轉(zhuǎn)走刀循環(huán)過(guò)程中，到包含了切削過(guò)程和非切削過(guò)程，切屑薄容易排出，使得切削區(qū)域冷卻充分；由于切削時(shí)切削力較小，將擺線銑技術(shù)與高速加工技術(shù)結(jié)合則特別適合薄壁零件的高效加工。

擺線銑削用于薄壁構(gòu)件的加工

4擺線銑削的開(kāi)發(fā)與集成

   擺線銑加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀隨著數(shù)控機(jī)床性能的不斷提高以及擺線加工技術(shù)的不斷完善，國(guó)內(nèi)外工業(yè)界對(duì)擺線加工技術(shù)的應(yīng)用也逐漸增多。美國(guó) CELER ITIVE技術(shù)公司對(duì)擺線銑加工技術(shù)進(jìn)行了發(fā)展，開(kāi)發(fā)出了專用的 VoluMill軟件，并申請(qǐng)了相關(guān)軌跡生成方法的專利。VoluMill軟件目前已可直接集成于SiemensNX、PTC、OpenMind 等主流軟件中。
VoluMill的擺線銑削設(shè)計(jì)功能英國(guó)Delcam公司近年來(lái)在擺線銑加工技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了專門(mén)針對(duì)粗加工的Vortex技術(shù)。利用該技術(shù)在加工鈦合金零件時(shí)加工效率可以提升 60% 以上。

Vortex技術(shù)加工飛機(jī)零件除了在型腔類零件的加工中使用擺線銑加工技術(shù)，在復(fù)雜薄壁零件加工中的應(yīng)用也逐漸增多。德國(guó)M TU航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司從 2000 年開(kāi)始研究擺線加工技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤(pán)加工中的應(yīng)用，經(jīng)過(guò) 10 余年的研究開(kāi)發(fā)成功并在整體葉盤(pán)的加工中進(jìn)行了應(yīng)用。
擺線銑削用于整體葉盤(pán)加工德國(guó)的OPENMIND軟件公司在VoluMILL的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了hyperMAXX模塊，可以在類似發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣的復(fù)雜薄壁環(huán)形件的加工中進(jìn)行應(yīng)用。該模塊具備2 軸、3 軸以及 5 軸的擺線加工軌跡生成能力。
hyperMAXX用于路徑設(shè)計(jì)除了軟件公司對(duì)擺線銑加工技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)與集成之外，數(shù)控系統(tǒng)制造商也逐漸增加了該項(xiàng)功能。海德漢iTNC530系統(tǒng)增加了 275 擺線槽加工循環(huán)，可以用于任何槽的高效完整加工。

海德漢iTNC530系統(tǒng)
5在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用  
高溫合金、鈦合金等難加工材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件中廣泛應(yīng)用，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤(pán)、機(jī)匣等復(fù)零部件。這類材料切削性能差，在加工時(shí)切削力較大、切削溫度高，造成刀具磨損嚴(yán)重。生產(chǎn)實(shí)踐中，通常采用較為保守的切削參數(shù)以降低刀具磨損速率和控制工件表面加工質(zhì)量。但是，這會(huì)造成產(chǎn)品的加工效率較低。如何提高這類材料的切削加工效率、降低產(chǎn)品的生產(chǎn)周期與生產(chǎn)成本一直是工業(yè)界及學(xué)術(shù)界研究的難點(diǎn)與熱點(diǎn)。
   發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣在切削難加工材料時(shí)，刀具-工件包角對(duì)刀具的磨損有重要影響。有效控制刀具-工件的包角對(duì)于控制切削加工過(guò)程中的熱力耦合作用、減少刀具磨損有顯著效果。擺線銑加工技術(shù)是一種在切削過(guò)程中對(duì)刀具進(jìn)行降低負(fù)載和充分冷卻的加工技術(shù)。擺線銑加工過(guò)程中，由于刀具-工件之間具有較小的包角，可以在切削難加工材料時(shí)提供有效的冷卻與潤(rùn)滑，從而可以提高切削速度、避免滿刀切削、降低刀具的磨損，近年來(lái)逐漸引起了工業(yè)界的重視并在難加工材料的粗加工中進(jìn)行了應(yīng)用。

擺線銑加工內(nèi)部倒角

6擺線銑削的應(yīng)用難點(diǎn)
擺線銑加工難點(diǎn)分析擺線銑加工技術(shù)在難加工材料的高效切削加工中作用顯著， 但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中仍存在以下幾個(gè)難點(diǎn)。
刀具-工件包角的確定
在生成擺線銑加工軌跡時(shí)，刀具 -工件最大包角的選擇對(duì)加工效率有顯著影響，進(jìn)而影響到刀具的使用壽命和加工效率。因此，需要針對(duì)不同的工件材料，通過(guò)切削試驗(yàn)確定較佳的刀具-工件包角。

擺線加工軌跡的生成
目前的主流軟件中，都已具備簡(jiǎn)單擺線銑加工軌跡生成的功能。但是對(duì)于復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)零件，則需要較為復(fù)雜的擺線銑加工軌跡生成方法。目前的擺線加工軌跡應(yīng)用在 2~3 軸中的應(yīng)用較多，在 5 軸加工中的應(yīng)用較少。在生成 5 軸擺線銑加工軌跡時(shí)，由于刀具軸向切深較大，刀軸矢量的變化對(duì)刀具負(fù)載的變化影響較大。因此，如何對(duì) 5 軸擺線銑加工中的刀軸矢量進(jìn)行控制也是擺線銑加工軌跡生成中的難點(diǎn)。本文轉(zhuǎn)自360圖書(shū)館，會(huì)員lucy78411

切削刀具的選擇
擺線銑加工方式可用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)雜薄壁零部件的高效粗加工，如整體葉盤(pán)、機(jī)匣等。這類零件通常加工區(qū)域空間有限，必須選擇合適直徑的刀具進(jìn)行加工。此外，在加工難加工材料時(shí)，還應(yīng)考慮在擺線銑加工過(guò)程中采用密齒刀進(jìn)行加工。數(shù)控精雕機(jī)廠家聯(lián)系電話139-234-13250。