殼體零件高效插銑技術(shù)應(yīng)用探討

楊志霞

摘 要：高效插銑技術(shù)是一種利用加工刀具通過快速運(yùn)動去除毛坯殘留材料的加工技術(shù)，該加工技術(shù)以其卓著的使用效果，在制造業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。筆者通過查閱文獻(xiàn)，結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)，在文中對高效插銑技術(shù)在復(fù)雜殼體加工中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，以期為相關(guān)從業(yè)人員提供有效參考。

關(guān)鍵詞：殼體零件;插銑技術(shù);路徑規(guī)劃;刀具選擇

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.025

高效插銑技術(shù)又被稱作為Z軸高校銑削法，是一種高效率的加工方法，能夠有效避免殼體零件在加工的過程中變形。在該加工方法下，零件的主要受力方向?yàn)檩S向，徑向力相對比較小，所以對機(jī)床的功率要求不高，且具有較高的加工穩(wěn)定性，能夠?qū)︹伜辖鸬鹊入y加工的金屬進(jìn)行加工（切槽、曲面加工），故該技術(shù)方法在制造業(yè)得到了極為廣泛的應(yīng)用，有著較高的探討價值。

1 殼體零件高效插銑技術(shù)加工刀具的選擇

在對殼體零件進(jìn)行插銑加工的過程中，刀具的直徑直接影響著加工精度以及加工效率，雖然大尺寸的刀具能夠有效提高加工效率，但是也會增加材料的殘留量，所以在應(yīng)用高校插銑技術(shù)之前，必須要選擇合適的加工刀具。技術(shù)人員要認(rèn)識到以下幾點(diǎn)內(nèi)容：第一，刀具直徑增加會導(dǎo)致零件材料殘留量增加;第二，刀具直徑減小會直接降低加工效率，但是零件材料殘留量也會隨之減少;第三，刀具數(shù)量減少會縮短換刀時間，而刀具數(shù)量增加雖然會增加換刀時間，但是能夠有效提高切削效率，減少材料殘留量[1]。為了盡可能的提高加工效率，縮短加工時間，要結(jié)合實(shí)際情況選擇刀具數(shù)量、尺寸，以此來達(dá)到最佳的加工效果。

總的來說，刀具的選取和削銑平面有著直接的關(guān)系，刀具選擇的需要注意以下幾點(diǎn)：第一，生成加工工藝平面到加工底面的其中一組平面，可作為“剖平面”;第二，剖平面和加工實(shí)體投影，投影圖就為加工平面圖形;第三，在剖視平面圖中能夠合理的規(guī)劃刀具選擇方法，刀具最大半徑為剖視圖上刀具能夠到達(dá)的半徑，刀具最短長度剖視圖到零件加工平面最近的距離[2]。

2 殼體零件插銑路徑規(guī)劃方法

2.1 插銑路徑規(guī)劃方法

在插銑加工的過程中，刀具軌跡生成和其它軌跡生成方式有著極大的不同，相鄰刀具之間軌跡并沒有直接連接的關(guān)系，而是呈現(xiàn)出“反復(fù)退刀”的狀態(tài)。所以，該路徑規(guī)劃方法不能夠按照傳統(tǒng)的刀具路徑規(guī)劃方法來實(shí)行。插銑刀具路徑規(guī)劃需要綜合考慮到毛坯形狀最小的包圍球，然后再根據(jù)加工工藝的精度要求確定刀具安全平面以及軸向，刀具的軸向應(yīng)該和其安全平面保持垂直關(guān)系，并且刀具必須保持在毛坯包圍球之外，確保刀具不會和工件安全平面發(fā)生直接碰撞。最小包圍球球心需要沿著安全平面逐步投影，然后得到相應(yīng)的投影點(diǎn)，要將該投影點(diǎn)作為圓心，然后在安全平面上逐步衍生出一條圓形曲線最為刀具運(yùn)動邊界曲線（可見圖1）。在邊界曲線生成完畢后，要根據(jù)加工工藝要求，在其內(nèi)部逐步劃出同心圓作為軌跡線，技術(shù)人員要注意“根據(jù)加工工藝要求來確定行同心圓的半徑差以及行間距，一般情況下，行間距不得超過刀具底部的超度，不然在加工的過程中，就有可能出現(xiàn)‘頂?shù)兜葐栴}”。軌跡線確定后，根據(jù)刀具底刃長度來確定加工步長，加工步長不得超過刀具底刃長度。

可將圖1中表示的初始刀位點(diǎn)作為起點(diǎn)，然后沿著軸向設(shè)出反向引線，反向引線和切削底面呈相交的關(guān)系。這一交點(diǎn)就可作為刀心點(diǎn)。如果對應(yīng)刀具不干涉毛坯，那么就說明初始刀具點(diǎn)位并沒有作實(shí)際切削用，所以要去除初始刀位點(diǎn)，然后再用同樣的方法判斷刀具和部位間的關(guān)系，如果發(fā)生干涉，則要利用黃金分割法（指把一條線段分割為兩部分，使其中一部分與全長之比等于另一部分與這部分之比。其比值是一個無理數(shù)，取其前三位數(shù)字的近似值是0.618）修正，這樣就能夠得到最后的刀位點(diǎn)，按照插銑加工的方式方法來逐步連接這些點(diǎn)，就能夠得到插銑路徑。而在利用一把刀具完成仿真加工之后，可導(dǎo)出加工模型，然后利用第二把刀具規(guī)劃軌跡，進(jìn)而得到相應(yīng)的加工軌跡，以此類推，不斷反復(fù)，就可構(gòu)建出完整的高效插銑加工軌跡。

3 殼體零件插銑“頂?shù)丁眴栴}處理方法

頂?shù)吨饕且驗(yàn)椴捎昧瞬贿^中心刀具來插銑，由于刀具底部中心位置沒有刀刃，并且中心速度為“0”，所以當(dāng)材料處于整個位置時，就無法去除材料，進(jìn)而致使零件表面嚴(yán)重變形。技術(shù)人員要尤其注意“頂?shù)丁边@一問題。雖然在確認(rèn)刀具加工步長的時候，就已經(jīng)考慮到“頂?shù)丁边@一問題，但在實(shí)際加工的過程中仍舊有可能會出現(xiàn)[3]。如果殼體零件在加工的過程中，已經(jīng)出現(xiàn)了“凹”形，那么刀具在遷移到的基礎(chǔ)上就會繼續(xù)順著“凹”形弧線運(yùn)動，進(jìn)而產(chǎn)生“頂?shù)丁眴栴}。所以要重點(diǎn)檢查是否存在“頂?shù)丁眴栴}，如果發(fā)現(xiàn)“頂?shù)丁眴栴}，則可以通過調(diào)整加工步距來規(guī)避。

4 結(jié)束語

綜上所述，“插銑”是一種較新的零件加工技術(shù)，是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)金屬切削效率最高的方法之一，針對難加工的切槽、曲面加工，該加工方法效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的端面削銑法。經(jīng)過實(shí)踐證明，在需要快速去除零件材料時，插銑法的效率是端面削銑法的2倍左右。本文對高效插銑技術(shù)方法刀具選擇、路徑規(guī)劃進(jìn)行了簡單的闡述，其中更為深入的問題，還需要廣大從業(yè)人員進(jìn)一步分析探討。

參考文獻(xiàn)：

[1]熊明和，張晟偉，唐鋆磊.插銑工藝中切削速度對燃燒室機(jī)匣零件表面完整性的影響[J].新技術(shù)新工藝，2018.

[2]李鋒，王景倫，劉維偉，etal.GH4169插銑參數(shù)對切削力的影響規(guī)律研究[J].工具技術(shù)，2017（08）.

[3]李鋒，余斌高，劉維偉，etal.GH4169插銑參數(shù)對刀具壽命影響規(guī)律及磨損形貌研究[J].工具技術(shù)，2017（01）.