只有高手才懂得的擺線切削工藝

只有高手才懂得的擺線切削工藝
  說到銑削加工，那在航空制造領域可以算是不能不提的一個重要方式。大家都知道，一般在加工過程中都期望提高材料去除率，傳統銑削方法通常采用增大刀具嚙合角來滿足材料去除率的要求；然而，這必然導致刀具和工件之間的接觸時間長、切削溫度升高，進而影響刀具使用壽命。傳統銑削溫度分布那么在這種不能力敵的情形下，有沒有智取的方法呢？答案是肯定的，以退為進，迂回作戰，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

   與傳統加工不同，擺線銑加工過程中刀具-工件包角一直處于較小的狀態，刀具在公轉一周的過程中處于切削狀態的時間較少，徑向的切削深度從零開始逐漸增加到最大，然后再逐漸減小到零。切削力也經歷著從零增大到再減小的過程。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，這對于減少刀具的磨損、延長刀具的使用壽命非常有利。在擺線銑技術中，可以采用比常規銑削方法更大的軸向切深以提高材料去除率。

擺線銑削與傳統切削刀具運動對比
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，刀具公轉運行軌跡為圓形，旋轉一周后沿圓弧一側的直線移動一個步長再進行公轉。這種加工軌跡的計算較為簡單，但是會產生加速度的不連續。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給方向上的運動不單純是直線運動。這種擺線軌跡在切向和曲率上都是連續的，更容易滿足數控機床的運動學要求。一般常用的軌跡是次擺線模型軌跡的改進版，這種軌跡在次擺線軌跡的基礎上縮短非切削部分的軌跡長度，采用直線進行連接，從而有助于提高加工效率。

3擺線銑削的優點
   擺線銑加工中，刀具沿擺線軌跡進行切削，可以適應各種加工余量的變化，從而降低加工余量突變對刀具的破壞；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；擺線銑加工技術可以采用較大的軸向切削深度，從而可以代替傳統加工中需要進行多次分層的情況。

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程中刀具負載在每一個擺線循環中都經歷了從小到大然后再變小的過程，不會出現刀具負載的突變，從而可以有效減少刀具的磨損，刀具壽命最高可延長5 倍以上；在每一次刀具公轉走刀循環過程中，到包含了切削過程和非切削過程，切屑薄容易排出，使得切削區域冷卻充分；由于切削時切削力較小，將擺線銑技術與高速加工技術結合則特別適合薄壁零件的高效加工。

擺線銑削用于薄壁構件的加工

4擺線銑削的開發與集成

   擺線銑加工技術的發展現狀隨著數控機床性能的不斷提高以及擺線加工技術的不斷完善，國內外工業界對擺線加工技術的應用也逐漸增多。美國 CELER ITIVE技術公司對擺線銑加工技術進行了發展，開發出了專用的 VoluMill軟件，并申請了相關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的擺線銑削設計功能英國Delcam公司近年來在擺線銑加工技術的基礎上開發了專門針對粗加工的Vortex技術。利用該技術在加工鈦合金零件時加工效率可以提升 60% 以上。

Vortex技術加工飛機零件除了在型腔類零件的加工中使用擺線銑加工技術，在復雜薄壁零件加工中的應用也逐漸增多。德國M TU航空發動機公司從 2000 年開始研究擺線加工技術在航空發動機整體葉盤加工中的應用，經過 10 余年的研究開發成功并在整體葉盤的加工中進行了應用。
擺線銑削用于整體葉盤加工德國的OPENMIND軟件公司在VoluMILL的基礎上開發了hyperMAXX模塊，可以在類似發動機機匣的復雜薄壁環形件的加工中進行應用。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用于路徑設計除了軟件公司對擺線銑加工技術進行開發與集成之外，數控系統制造商也逐漸增加了該項功能。海德漢iTNC530系統增加了 275 擺線槽加工循環，可以用于任何槽的高效完整加工。

海德漢iTNC530系統
5在航空制造領域的應用  
高溫合金、鈦合金等難加工材料在航空發動機零部件中廣泛應用，如航空發動機整體葉盤、機匣等復零部件。這類材料切削性能差，在加工時切削力較大、切削溫度高，造成刀具磨損嚴重。生產實踐中，通常采用較為保守的切削參數以降低刀具磨損速率和控制工件表面加工質量。但是，這會造成產品的加工效率較低。如何提高這類材料的切削加工效率、降低產品的生產周期與生產成本一直是工業界及學術界研究的難點與熱點。
   發動機機匣在切削難加工材料時，刀具-工件包角對刀具的磨損有重要影響。有效控制刀具-工件的包角對于控制切削加工過程中的熱力耦合作用、減少刀具磨損有顯著效果。擺線銑加工技術是一種在切削過程中對刀具進行降低負載和充分冷卻的加工技術。擺線銑加工過程中，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提供有效的冷卻與潤滑，從而可以提高切削速度、避免滿刀切削、降低刀具的磨損，近年來逐漸引起了工業界的重視并在難加工材料的粗加工中進行了應用。

擺線銑加工內部倒角

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

擺線加工軌跡的生成
目前的主流軟件中，都已具備簡單擺線銑加工軌跡生成的功能。但是對于復雜曲面結構零件，則需要較為復雜的擺線銑加工軌跡生成方法。目前的擺線加工軌跡應用在 2~3 軸中的應用較多，在 5 軸加工中的應用較少。在生成 5 軸擺線銑加工軌跡時，由于刀具軸向切深較大，刀軸矢量的變化對刀具負載的變化影響較大。因此，如何對 5 軸擺線銑加工中的刀軸矢量進行控制也是擺線銑加工軌跡生成中的難點。本文轉自360圖書館，會員lucy78411

切削刀具的選擇
擺線銑加工方式可用于航空發動機復雜薄壁零部件的高效粗加工，如整體葉盤、機匣等。這類零件通常加工區域空間有限，必須選擇合適直徑的刀具進行加工。此外，在加工難加工材料時，還應考慮在擺線銑加工過程中采用密齒刀進行加工。數控精雕機廠家聯系電話139-234-13250。