什么是余擺線銑削

立銑刀多用于平面、槽和復雜型面的加工,與車削不同,在這些零件的槽和復雜型面的加工中,銑削的路徑設計與選擇也非常重要。如一般方法的銑槽,同時加工的圓弧接觸角最大可達到180º,散熱條件差,加工中溫度急劇上升。

而如果改變切削路徑,讓銑刀一面自轉一面公轉,這樣就減少了接觸角和每轉切除量,可使切削力和切削溫度下降,刀具壽命延長。從而可以較長時間地持續進行切削,如(圖1)就稱為余擺線銑削。

 

其優點在于降低了切削難度,保證了加工質量,合理選擇切削參數尚可提高效率并降低成本,尤其在耐熱合金、高硬材料等難加工材料的加工時,更可顯著發揮其作用,并具有很大的發展潛能,這或許也是業界越來越重視和選擇余擺線銑加工方法的原因。

技術優勢

余擺線亦稱次擺線、延長外擺線,即動圓延一定直線作無滑動的滾動時,動圓外或內一點的軌跡。它又可稱長(短)幅旋輪線。余擺線加工就是用直徑比槽寬小的立銑刀,以其側面將一半圓弧的槽加工變為小部分圓弧進行的側面加工,可加工各種槽和型面型腔等。這樣,理論上一把立銑刀可以加工比它大的任意尺寸的槽和型面,還可方便地進行一系列產品的加工。

隨著計算機數控技術的發展和應用,銑削路徑的可控、切削參數的優選,以及余擺線銑削存在的多方面潛力,正被更多地采用和發揮。并得到航空航天、交通運輸設備和工模具制造業等零部件加工業的考慮和重視。特別在航空航天業,常用的鈦合金和鎳基耐熱合金零部件具有諸多難加工特點,包括:

高的熱強度硬度使加工中的刀具難以承受甚至發生變形;

高的抗剪切強度,使刀刃易于損傷;

低的熱傳導率,使高熱不易導出切削區,該處溫度常超過1000ºC,加劇了刀具磨損;

加工時材料常熔焊在刀刃上,生成積屑瘤。加工表面質量差;

奧氏體基體的鎳基耐熱合金材料加工硬化現象嚴重;

鎳基耐熱合金微結構中的碳化物會使刀具產生磨料磨損;

鈦合金具有化學活性大,化學反應也使損傷加劇等等。

這些難點可以借助余擺線銑削技術,使加工持續且順利地進行。

由于刀具的材料、涂層、幾何形狀、結構不斷地優化,智能化的控制系統、編程技術以及高速高效多功能機床等的迅速進步,高速(HSC)和高效(HPC)切削加工也達到了一個新的高度。高速加工主要考慮速度的提高。高效加工則不僅要考慮切削速度方面的提高,且要考慮減少輔助時間,合理的配置各切削參數、切削路徑,進行復合加工減少工序,提高在單位時間的金屬切除率,同時延長刀具壽命,降低成本,考慮環保。

技術前景

余擺線銑削在航空發動機的應用數據資料顯示(如下表)

加工鈦合金Ti6242時,單位體積刀具成本能夠下降接近50%,加工鎳基耐熱合金因可耐爾718制零件上的槽,工時則能下降63%,刀具的總體需求數量可下降72%,刀具成本能夠下降61%。而加工X17CrNi16-2的工時可減少約70%。由于這些良好的經驗和成果,先進的余擺線銑削方法被應用到越來越多的領域中,在一些微細精密加工的領域也得到關注,并開始應用。

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