CN105562796A - 窄深槽台阶式分层铣削法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种窄深槽台阶式分层铣削法，步骤：1)确定待加工槽的槽宽W和槽深H，选择刀具，设该刀具的直径为D，确定每次进给铣削的切深为Ap，将加工槽分为N层，每层的横截面为W×Ap的长方形；2)使用编程软件中的轮廓加工命令，进行台阶式分层铣削加工。加工过程中刀具受到的冲击小，刀具利用率高，加工效率高，对于较深的槽口尤为适用，效率提升明显，可以广泛应用到有窄深槽类结构零件数控加工中，能显著提高槽腔的加工效率，提高产品竞争力。

Description

窄深槽台阶式分层铣削法

技术领域

本发明涉及一种窄深槽台阶式分层铣削法，主要用于有窄深槽类结构零件的分层粗加工。

背景技术

开窄深槽时采用台阶式分层的加工方法，技术优势尤为显著。目前，一般的工程技术人员对于窄深槽类结构在编制数控粗加工程序时，简单的编程方案有两种：一种是只进行轴向分层，开出槽宽与刀具直径相同的槽口；另一种是先径向分层再轴向分层，开出比刀具直径大的更接近零件最终尺寸的槽口。但是这两种方法各有弊端：1、只轴向分层的弊端，往往刀具直径与槽口最终尺寸的差值不适合作为精加工余量，造成精加工效率低；因加工后槽口宽理论上刀具直径相同，当零件发生让刀时，槽宽小于刀杆直径，无切削刃的刀杆部分在加工较深部位时会与零件侧壁产生挤压，甚至导致刀具折断。因加工后槽口宽理论上与刀具直径相同，短刃刀具的排屑效果不好，如果选择长刃刀具又会造成刃长浪费，且刀具强度更低。2、径向轴向均分层的弊端，刀具在径向分层时，第二刀非径向满刀加工，相对第一刀的径向满刀加工刀具受力不均，切削过程相对不稳定，对刀具的寿命不利；与只轴向分层相比，加工路径要长一倍，加工效率太低。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提供一种窄深槽台阶式分层铣削法，改变传统加工方法，加工过程中刀具轴向径向同步分层，形成台阶式的加工轨迹，以与单纯的轴向分层相同的切削参数，加工出径向轴向同时分层的槽口状态，加工过程中刀具受到的冲击小，刀具利用率高，加工效率高，对于较深的槽口尤为适用，效率提升明显，可以广泛应用到有窄深槽类结构零件数控加工中(包括从板料上切出零件外轮廓)，能显著提高槽腔的加工效率，提高产品竞争力。

本发明采用的技术方案为：

窄深槽台阶式分层铣削法，包括如下步骤：

1)确定待加工窄深槽的槽宽W和槽深H，选择刀具，设该刀具的直径为D，确定每次进给铣削的切深为Ap，将加工窄深槽分为N层，每层的横截面为W×Ap的长方形；

2)使用编程软件中的轮廓加工命令，进行台阶式分层铣削加工，具体为

2.1)第一次铣削，加工第一层，靠近槽口的一侧第一层铣削横截面为D×Ap的长方形；

2.2)第二次铣削，同时加工第一层余量和第二层，第二次铣削的横截面为L型，该L型短边为位于槽口另一侧第一层余量为(W-D)×Ap的长方形，L型长边为位于第二层为D×Ap的长方形；

2.3)第三次铣削，同时加工第二层余量和第三层，第三次铣削的横截面为L型，该L型短边为位于槽口一侧的第二层余量为(W-D)×Ap的长方形，L型长边为位于第三层为D×Ap的长方形；

2.4)第四次铣削至第N次铣削，加工第三层至第N层，第四次铣削至第N次铣削的横截面均为L型，只是L型短边位置交替变换，由槽口的一侧和槽口的另一侧交替变换，即重复步骤2.2)和2.3)；

2.5)第N+1次铣削，加工第N层余量，第N层余量铣削的横截面为(W-D)×Ap的长方形，完成槽加工。

所述的窄深槽台阶式分层铣削法，步骤1)中刀具直径D﹤槽宽W﹤2×刀具直径D。

所述的窄深槽台阶式分层铣削法，步骤2)使用编程软件中的轮廓加工命令，作出用于复制式编程的基础程序段，利用复制式编程指令形成加工路径，进行台阶式分层铣削加工。

本发明具有以下有益效果：

本发明窄深槽台阶式分层铣削法，采用台阶式分层铣削法，与纯轴向分层方式相比，槽口余量可控，利于精加工提效，且加工后的槽口比刀具直径大，不存在研刀杆的情况，排屑条件好；与径向轴向同时分层的方式相比，每一刀都是径向满刀加工，切削过程平稳，刀具寿命长，加工路径少一半，加工效率可以提高90％以上，槽越深效率提升越明显。

附图说明

图1为本发明实施例窄深槽台阶式分层铣削法的加工路径示意图。

具体实施方式

窄深槽台阶式分层铣削法，包括如下步骤：

1)确定待加工窄深槽的槽宽W和槽深H，选择刀具，设该刀具的直径为D，确定每次进给铣削的切深为Ap，将加工槽分为N层，每层的横截面为W×Ap的长方形；刀具直径D﹤槽宽W﹤2×刀具直径D。在不影响进给速度的情况下，直径大的刀具效率更高，由于刀具直径均参与切削，每层切深不会太深，因此优选采用可更换刀头或刀片形式的刀具，减少刀具损耗。

2)使用编程软件中的轮廓加工命令，作出用于复制式编程的基础程序段，利用复制式编程指令形成加工路径，进行台阶式分层铣削加工，具体为

2.1)第一次铣削，加工第一层，靠近槽口的一侧在第一层铣削横截面为D×Ap的长方形；

2.2)第二次铣削，同时加工第一层余量和第二层，第二次铣削的横截面为L型，该L型短边为位于槽口另一侧的第一层余量为(W-D)×Ap的长方形，L型长边为位于第二层为D×Ap的长方形；

2.3)第三次铣削，同时加工第二层余量和第三层，第三次铣削的横截面为L型，该L型短边为位于槽口一侧的第二层余量为(W-D)×Ap的长方形，L型长边为位于第三层为D×Ap的长方形；

2.4)第四次铣削至第N次铣削，加工第三层至第N层，铣削的横截面均为L型，只是L型短边位置交替变换，由槽口的一侧和槽口的另一侧交替变换，即重复步骤2.2)和2.3)；

2.5)第N+1次铣削，加工第N层余量，第N层余量铣削的横截面为(W-D)×Ap的长方形，完成槽加工。

实施例一

如图1所示，待加工深槽的槽宽为W和槽深为H，采用窄深槽台阶式分层铣削法进行加工，具体步骤为：

1)根据槽宽W及粗加工留余量情况选择直径为D的刀具，根据粗加工后槽宽W和刀具直径D，确定切深Ap；将加工槽分为13层，每层的横截面为W×Ap的长方形。

2)使用编程软件中的轮廓加工命令，作出用于复制式编程的基础程序段，利用复制式编程指令形成加工路径，进行台阶式分层铣削加工，具体为：

2.1)第一次铣削路径，加工第1层，靠近槽口的一侧在第1层铣削横截面为D×Ap的长方形；

2.2)第二次铣削路径，同时加工第1层余量和第2层，第2次铣削路径的横截面为L型，该L型短边为位于槽口另一侧的第1层余量为(W-D)×Ap的长方形，L型长边为位于第2层为D×Ap的长方形；

2.3)第三次铣削路径，同时加工第2层余量和第3层，第3次铣削路径的横截面为L型，该L型短边为位于槽口一侧的第2层余量为(W-D)×Ap的长方形，L型长边为位于第3层为D×Ap的长方形；

2.4)第四次铣削至第十二次铣削，加工第3层至第12层，第四次铣削至第十二次铣削路径的横截面均为L型，只是L型短边位置交替变换，由槽口的一侧和槽口的另一侧交替变换，即重复步骤2.2)和2.3)；

2.5)第十三次铣削，加工第12层余量，第12层余量铣削的横截面为(W-D)×Ap的长方形，完成槽加工。

按上述窄深槽台阶式分层铣削法中参数设置，推导出各种加工方式下的加工效率如下：

窄深槽台阶式分层铣削法加工效率Pt＝(H/Ap+1)；

纯轴向分层铣削法加工效率Pz＝1/(H/Ap)；

径向轴向同时分层铣削法加工效率Pj＝1/[(H/Ap)×2]；

由以上公式可知，当H较大时，Pt≈Pz，Pt≈2Pj。可见台阶式分层铣削法继承了径向轴向同时分层铣削法的加工优点的同时，效率提升明显。

Claims (3)

1.窄深槽台阶式分层铣削法，其特征在于，包括如下步骤：

1)确定待加工窄深槽的槽宽W和槽深H，选择刀具，设该刀具的直径为D，确定每次进给铣削的切深为Ap，将加工窄深槽分为N层，每层的横截面为W×Ap的长方形；

2)使用编程软件中的轮廓加工命令，进行台阶式分层铣削加工，具体为

2.1)第一次铣削，加工第一层，靠近槽口的一侧第一层铣削横截面为D×Ap的长方形；

2.2)第二次铣削，同时加工第一层余量和第二层，第二次铣削的横截面为L型，该L型短边为位于槽口另一侧第一层余量为(W-D)×Ap的长方形，L型长边为位于第二层为D×Ap的长方形；

2.3)第三次铣削，同时加工第二层余量和第三层，第三次铣削的横截面为L型，该L型短边为位于槽口一侧的第二层余量为(W-D)×Ap的长方形，L型长边为位于第三层为D×Ap的长方形；

2.4)第四次铣削至第N次铣削，加工第三层至第N层，第四次铣削至第N次铣削的横截面均为L型，只是L型短边位置交替变换，由槽口的一侧和槽口的另一侧交替变换，即重复步骤2.2)和2.3)；

2.5)第N+1次铣削，加工第N层余量，第N层余量铣削的横截面为(W-D)×Ap的长方形，完成槽加工。

2.根据权利要求1所述的窄深槽台阶式分层铣削法，其特征在于，步骤1)中刀具直径D﹤槽宽W﹤2×刀具直径D。

3.根据权利要求1所述的窄深槽台阶式分层铣削法，其特征在于，步骤2)使用编程软件中的轮廓加工命令，作出用于复制式编程的基础程序段，利用复制式编程指令形成加工路径，进行台阶式分层铣削加工。