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铣孔和阀腔/型腔铣削

2019-9-10 8:39:22      点击:

铣孔和阀腔/型腔铣削

铣孔和阀腔/型腔铣削
 
  1. 2轴坡走铣 - 线性
  2. 圆弧坡走铣
  3. 扩孔
  4. 外圆弧铣或坡走铣
  5. 插铣
  6. 啄铣
  7. 切片方法
  8. 封闭型腔或尖角
 

铣孔:加工开口

  • 在实心工件上加工开口
  • 扩孔或扩阀腔
  • 开/扩阀腔或型腔

在实心工件上加工开口

线性坡走铣
啄铣
 
开槽

铣孔时,线性坡走铣 (2轴同时) 始终优先于啄铣。

啄铣是一种供选择的铣孔方法,但它经常会产生长切屑,并在铣刀上产生不需要的切削力。

开孔或开阀腔
 
钻削
圆弧坡走铣
阀腔坡走铣
 

钻削是最快的传统孔加工方法,但在对某些材料钻孔时,断屑可能成为挑战,并且缺乏加工不同直径和非圆形的灵活性。

圆弧坡走铣 (3轴同时) 是一种生产率比钻孔低的方法,但在以下情况下可能是理想的替代选择:

  • 在机床功率有限时加工大直径孔
  • 较小批量生产。直径大于25 mm的一条经验法则是:在批量大小不超过约500个孔时,铣削具有高经济性
  • 要加工一系列孔尺寸时
  • 刀库空间有限,不足以存放许多种尺寸的钻头
  • 在要求平底时加工盲孔
  • 非刚性薄壁零件
  • 断续切削
  • 因断屑和排屑问题而难以钻削的材料
  • 不提供切削液
  • 进行阀腔/型腔 (“非圆孔”) 铣削时:

方法选择 - 示例

开阀腔/型腔

钻削和圆弧铣
钻削和插铣
圆弧坡走铣

优点

+ 在加工非圆孔时能够实现高材料去除率

+ 加工航空航天机架钛合金结构件的首选

缺点

- 需要稳定的机床

- 排屑性能 - 卧式机床

- 需要仔细编程

优点

+ 长悬伸加工解决方案

+ 编程简单,适用于较早的/多轴机床

缺点

- 材料去除率低

优点

+ 减少刀具数量 (不需要钻头)

+ 灵活 (能够加工各种不同的尺寸)

+ 不需要切削液 = 开放式机床的理想之选

+ 适合所有机床概念和配置

缺点

- 加工大阀腔时生产率较低

型腔的基本选择
问题解决方案
长悬伸
三维阀腔的基本选择
 

扩孔或扩阀腔

镗削
圆弧坡走铣
圆弧铣
 
扩孔

由于与钻削相同的原因,镗削通常是最快的方法,但铣孔有时是理想的替代选择。可使用两种供选择的铣削方法:圆弧坡走铣 (3轴) 或圆弧铣 (2轴)。当孔深大于最大切深ap时,或在振动敏感型应用中,圆弧坡走铣是首选。此外,进行坡走铣时,特别是在长悬伸工况下,孔的圆度/同心度会变得更好。在圆弧坡走铣和铣削工序中,旋转工件而不是沿着圆弧路径移动铣刀都将改进圆度。

扩阀腔

内方肩铣和插铣需要起始孔,应比作直接在实心料块中通过坡走铣加工阀腔。

  • 坡走铣 (3轴) 的优点在于只需要一把刀具并且能够加工出三维形状,从而使其适合仿形铣削。如果采用高进给技术 (轻快),将以有利的方式引导切削力,从而最大限度地减少振动问题
  • 插铣通常能够解决与长悬伸和/或深阀腔有关的问题
  • 与插铣相比,内方肩铣需要更多的编程工作,但是速度更快
内方肩铣
插铣
 
残料 (余量) 铣削

完成阀腔粗加工时,经常会留下余量,特别是在拐角中。使用较小的铣刀进行插铣是一种更接近完工形状的方法。切片 (轻快) 是拐角铣削中常用的另一种方法。摆线铣是一种切片技术,也可用于铣槽、型腔铣削等。

在拐角中插铣
切片技术 - 轻快
 
在拐角中切片
摆线铣
 

如何开/扩阀腔或型腔

  
 

有两种明确的策略:

1. 圆弧坡走铣 (3轴) - 小ap

使用具有小主偏角的铣刀。圆刀片铣刀是另一种替代选择。

这种“轻快”技术能够实现出色的金属去除率,是不太稳定的机床 (根据ISO 40标准) 以及阀腔具有异形形状 (即模具) 时的首选。

注意:避免一直紧靠90°方肩加工,因为小主偏角的作用将消失,即切深将显著增加。

切削参数:

  • 最大铣刀直径 = 1.5×零件拐角半径
  • 深度圆弧坡走铣 - 逆时针
  • 圆弧切入以进行下一次切削
  • 最大径向切深ae = 70%×DC
  • 圆刀片铣刀的轴向切深为25%×iC
  • 在拐角中的刀具路径半径 = DC
  • 降低拐角进给
2. 圆弧铣 (2轴) - 大ap

钻一个孔,然后改用方肩立铣刀或长刃铣刀。典型的应用范围是航空航天机架 - 钛合金加工。

应用技巧

确保良好排屑以防止切屑二次切削/堵屑:

  • 水平主轴 (ISO 50) 是首选
  • 高压冷却液或含有贯穿刀具的冷却液的压缩空气
  • DC应不大于孔直径的75%。使用大轴向切深 - 最大ae = 2×DC

应沿着圆弧路径进入所钻的孔:

  • 控制径向吃刀量,最大ae = 30%×DC

控制径向吃刀量,以最大限度地减少在拐角中的振动,并最大限度地提高生产率:

  • 在拐角中使用尽可能大的半径,依外形环切编程
  • 使用尽可能大的DC,使用直径不大于1.5倍拐角半径的铣刀单独完成残料铣削
 
 
 
 
小拐角半径
 
 
 
依外形环切编程

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