数控车铣加工技术应用简述（二）

谭鹏宇

　　长时间加工：在难加工材料切削中，一把车刀的使用寿命很短，而铣刀因为是通过多刃切削而分配切削载荷，所以能使用很长时间。由于铣刀有较长的使用寿命，所以能够省去切削中间多次换刀的麻烦。
3 o6 G4 d  Y8 _4 e& d　　偏心加工或异形加工：铣刀的径向(X轴)运动能够与工件的旋转运动相合，加工复杂零件的外形轮廓。Sandvik公司使用这一技术粗加工三叶状圆锥形的“capto”刀具夹头。同样原理，在一次装夹中，零件作旋转运动，铣刀作往复运动，也能在一次装夹中加工偏心的不对称零件。加工汽车发动机的曲轴上的偏心轴也是一个很好的例子。但在加工精度方面还需作大量的研究工作。
　　车铣加工技术
　　车铣加工，对机床没有什么特别的要求，但最少得提供一个Y轴运动。
　　工件的转动为铣刀传递需要的进给速度(动力)，提供了C轴运动。然而，工件需达到的切削速度是以ipm计量而不是车床的以spm计量(这意味着工件在车铣加工中，比车削时的切削速度低很多)。但是，Y轴运动是需要的，因为这时的铣刀不得不做很多的偏心加工。而且刀具在进行偏心加工时，还不能加工到零件的要求尺寸，因为刀具在中心时，刀具中心与零件的旋转中心正好相交，刀具只能使用其端面进行切削(即不能切削)，而不是用它的切削刃切削。为保证切削刃能适当地进行切削，刀具中心线将必须偏移零件旋转中心线至刀具直径的1/4。在车铣加工中，有三种刀具能有效地使用，其主要原因是使用wiper刀片或切削刃。对于车铣加工中的端面铣刀，可进行大型平面或重载间断切削。镶齿立铣刀用于台阶铣削。使用整体式立铣刀加工外圆零件和精铣较深的窄槽等。以上刀具的wiper刀片结构，是通过刀具四个切削刃中的两个通往零件深处进切行削，达到高效高精度加工的。
　　但使用这种方法，在刀具接近一个台阶和一槽两侧面加工时，就将出现问题。这时在偏心刀具加工后，将会在零件表面留下许多个圆角。
　　为了加工掉这些圆角，刀具必须进行第二次加工。这时不再需要刀具偏斜，沿Y轴将刀具移动到零件的中心位置进行加工。而这次所谓的二次加工，没有能够切削到金属材料(有时需要留些余量加工)，除非要求台阶处必须清根，而这在实际使用中是不允许的。
　　在车铣加工中，一个尽管使人不满意但它确是无法改变的事实，是产生出加工零件的形状误差。铣刀在围绕零件进行圆周铣削时，将在零件表面不可避免地形成一些有规律间隔的扇贝状痕迹。这个误差不能被完全消除，但是它能够使用wiper刀片进行有效地控制。一个wiper刀片是一个紧跟着其它刀片之后，使切削刃在宽度方向上，稍微突出，使刀片切削刃正好延长至加工零件表面中，加工出新的切削表面，将扇形痕迹稍微地修平了一些。
/ _! M& D, S5 g6 z$ i2 t0 Z　　Grimes先生说，他的公司为车铣加工开发的刀具都集中在wiper刀片结构上。这种wiper刀片结构的刀具，已经使扇贝状痕迹得以较好地控制。因为规律揭示，一个特殊的wiper刀片，使用户能在选择合理的车铣加工参数下，将类似的这种给零件造成的形状误差，控制到一般产品质量可以允许的程度。
( F' [3 q3 d. E: g& N  G7 K　　切削力和变形
8 F) Z8 h' c. p6 L- @　　一个装有wiper刀片的刀具是一个可以将四个切削刃中的两个切削刃达到很深的零件中，使wiper刀片发生很大影响的整体式立铣刀。这一新结构刀具的另一个优点是，这个刀具设计能在一个有利的切削方式下，改变切削力的方向。在车铣加工中，当为使刀具获得足够切削力需要零件进行高速旋转时，即产生一推向刀具轴方向的切削力。因为现在只有两个切削刃位于刀具底部，这将较好地减小刀具切削力的轴向分力。这时的更大切削力，将作用于刀具的直径方向。
% E' X7 y3 t4 r( F& {　　事实上，这一改变将使我们看出，车铣加工与普通铣削加工之间的区别。在普通铣削加工中，沿着刀具轴向的切削力很小。而加工零件也正好装夹在这一方向。但是，在车铣加工中，零件一般多是长而细，且为两端支撑而中间刚性最差。所以即使在刀具轴方向，作用于很小的切削力，也将会产生振动的趋势。为在这一应用中使刀具轴方向的受力状态更好，就要求设计出与众不同的新型的刀具结构。这也是目前车铣加工技术发展中，急需解决的技术难题。
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