圆角铣削工艺的研究应用(2)

    铣削螺孔常常可以与钻孔、倒角和锪螺孔凸台端面等相关联的工艺进行复合，也就是将与螺纹孔相关的一些功能表面的加工集中在一把刀具上，采用一把钻铣螺纹复 合刀具进行综合加工，这不仅可以减少刀具数量，而且大大缩短了加工时间。目前，这种钻铣螺纹工艺已普遍应用于发动机变速箱体、离合器壳和缸盖等零件紧固螺 孔的加工，例如，采用钻铣螺纹刀具加工缸盖上深度为14.1mm的M6螺孔，在主轴转速20000r/min，进给量为700mm/min的情况下，一个 螺孔的加工时间仅需1.2秒。在一条缸盖柔性生产线的高速加工中心上，采用这样的一把钻铣螺纹复合刀具，在多个缸盖上加工120个M6螺孔也不足3分钟的时间。

    Jel精密刀具公司采用一把钻铣螺纹复合刀具加工变速箱体紧固孔的螺孔。变速箱体为铝合金 铸件。复合刀具的刀刃采用焊接聚晶金刚石，主轴转速20000r/min。加工时，钻铣螺纹复合刀具依次进行：钻22.5mm螺纹底孔——圆周铣削 M24X1.5螺孔——去除螺纹拧入处的毛刺——反向锪外径为24.5mm及开口角为90°的倒角——锪外径为36mm的螺纹凸台——在螺纹凸台和螺孔上 倒1X45°的内外倒角。由于所有功能表面的加工是在一台机床上通过一把刀具来完成的，所以这不仅省去了许多相关刀具以及换刀过程，提高了加工精度和缩短 了加工时间（整个加工时仅为4秒），从而大大提高了生产效率。

   采用一把钻铣螺纹复合刀具可以加工螺矩相同而不同直径的螺孔，也可实现左旋或右旋螺纹以及通孔或不通孔螺孔的铣削。由于铣螺纹时产生的是短切屑，就不会发 生切屑堵塞问题。还由于钻铣螺纹是在一次工作行程中完成的，可确保螺纹底孔与螺纹的精确同心，并保证精确的螺纹深度。

   从上面钻铣螺纹复合刀具可以看出，应用圆周铣削原理还可以使铣孔、铣槽和铣端面等多种加工工艺同其它加工工艺进行复合，构成多种不同的复合刀具。例如把镗孔和反向倒角、镗孔和铣环槽、镗孔和铣平面以及镗孔和铣螺纹等集成到一把刀具来进行加工。

   过去，遇到像在一个工件上要进行镗孔和孔背面进行倒角、镗孔和切环槽以及镗孔和车螺纹等工序，往往要将两道工序分别用两把或多把刀具来完成，如果几个功能 表面相互要求较高的位置精度或在组合机床自动线上为了节省加工工位数时，就得采用结构复杂的受控刀具来进行加工。

   例如对链节两端孔处需要倒角的铰链孔加工，就可采用一把可进行圆周铣削的复合刀具来加工，复合刀具依次进行粗镗——精镗——锪端平面——在孔上下端口处进 行倒角（通过圆周铣削）。在这里，应指出的是，对于孔背面这样的倒角，如按传统加工方式往往难于与镗孔加工工艺进行复合，而采用圆周铣削方式，在孔上下端 口处进行倒角时，复合刀具只须在径向移动一段距离，通过机床X轴和Y轴的插补进行圆周铣削就可实现这种倒角加工。

    又如加工制动支架上带有环槽的配合孔，孔内的环槽同样可以采用圆周铣削方式来进行加工。为此，可以将镗孔和铣槽复合。用一把刀具进行加工。这样的复合刀具 在进行加工时依次进行粗镗——半精镗、精镗——圆周铣削环槽(通过X轴和Y轴的圆弧插补)。在这里，也同样是通过圆周铣削把难于进行工艺复合的切槽集中到 一把刀具来实现加工。

  从上面里列述的一些加工实例中可以看出，像镗孔、攻丝、车螺纹、切内槽、切 外槽、锪沉孔和倒角等采用传统加工方法的加工任务，完全可以通过圆周铣削方式来实现，并由此优化加工流程，现代CNC控制技术和多轴高动态机床（加工中 心）则为实现这些工艺替代和优化提供了条件，使以往完全要依赖于复杂机构致动（偏心传动、拉杆传动和离心力致动等）的专用刀具才能实现的一些加工任务，现 在则可通过控制系统的插补功能使刀具实现圆周加工，这不仅简化了刀具结构，而且也优化了加工工艺。
   推广应用圆周铣削工艺和其复合刀具，不仅可以缩短基本时间和辅助时间，并且可以优化加工和提高工件的加工精度。

   为更好地应用圆周铣削工艺，在规划工件的生产工艺流程时应重视机床的选用和刀具的设计和制造。对于工件精度要求高的加工任务，应选用高动态加工中心或高动 态铣削中心。由于这种机床采用直接驱动和快速CNC控制系统，具有很高的动态响应性能。而传统加工中心由于采用的是间接传动（如丝杠等机构），会产生传动 间隙和误差，在插补运动时因机械传动系统的滞后会造成跟踪误差。高动态机床采用的快速CNC控制系统能确保极快的响应速度，能充分利用进给轴的动态特性使 其准确移动，由此大大提高了多轴插补精度和加工精度。而提高刀具制造精度则是提高圆周铣削精度的另一个必要条件。如一些刀具制造厂家，为提高金刚石圆周铣 削刀具的精度，采用了CNC 5轴电火花线切割机床，以确保刀具的形状精度（达到±3μm）。此外，刀具制造厂为改善圆周铣削刀具的切削条件，在设计上将可转位刀片在铣刀的圆柱体上采 用切向布置，以形成正的前角，由此降低径向切削力，有利于提高加工孔的形状精度。

     可以看出，随着机床动态性能和插补精度（纳米插补），刀具技术及其制造精度的进一步提高，以及用户和刀具制造厂家之间合作的加强，在今后，圆周铣削工艺将会得到更好的推广应用。