平頭立銑刀銑削斜面時(shí)加工誤差的探討

          本文分析了平頭立銑刀在立式加工中心機(jī)床上銑削斜面時(shí)理論表面與實(shí)際加工加工表面的差異，指出了在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題，并提出了解決方案。
一、問(wèn)題的提出:  
         在加工塑料模具的脫料板錐孔和模具型芯上的與脫料板配合的錐體時(shí)，因尺寸無(wú)法測(cè)量，加工精度只能靠機(jī)床、刀具和NC程序等保證。當(dāng)加工完成后，發(fā)現(xiàn)錐體端面與錐孔端面貼合不攏，經(jīng)過(guò)拋光直到加工刀痕完全消失仍不到位，對(duì)加工中心機(jī)床精度(SABRE-1000立式加工中心，加工精度0.001mm)，加工程序(利用SURFCAM自動(dòng)編程軟件)，工件定位精度等多方面檢查均為無(wú)誤。 為此，我們對(duì)刀具與加工表面的接觸情況進(jìn)行分析。
利用SURFCAM自動(dòng)編程軟件，做一與水平面夾角為60度的斜面。
1、刀尖不倒角平頭立銑刀加工 
             選擇刀具加工參數(shù)為: 直徑為12mm的立銑刀，刀尖半徑為0，走刀軌跡為刀具中心，利用等弦長(zhǎng)直線逼近法走刀，增量值為0.5mm，切削速度為1000轉(zhuǎn)/分，進(jìn)給量為150毫米/分，三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，利用編程軟件自動(dòng)生成NC程序。則理想的刀尖與斜面的接觸情況如圖一所示，每?jī)傻吨�間，沿鈄面峰(g)與谷(a)之高度為gp，加工表面殘留量為agc，通過(guò)拋光工件，去掉殘留量，即可得到要求的尺寸，并能保證斜面的角度。若在刀具加工參數(shù)設(shè)置中，減小加工的增量值，可以得到更小的gp,使表面殘留量減少，拋光更容易，但加工時(shí)，NC程序量增多，加工時(shí)間延長(zhǎng)。這種用不倒角平頭刀加工狀況只是理想狀態(tài)，在實(shí)際工作中，刀具的刀尖角是不可能為零的，刀尖不倒角，加工刀尖磨損快，甚至產(chǎn)生崩刃，致使刀具無(wú)法加工。
2、刀尖倒斜角平頭立銑刀加工
             用一支直徑為12mm,刀尖倒角Y=30度，倒角刃帶寬0.3mm的平頭立銑刀加工進(jìn)行分析。如一所示，刀具加工的其它參數(shù)設(shè)置同上，加工表面殘留部分不僅包括分析一中的殘留部分agc，而且增加了刀具被倒掉的部分形成的殘留余量aeb，這樣，使得表面殘留余量增多，谷e與理想面之間的距離為ej,而人工拋光是以谷e、k為參考的，去掉e、k之間的殘留(即去掉刀痕)，則所得表面與理想表面仍有ej距離，即工件尺寸不到位，這就是錐體端面與錐孔端面貼合不攏的原因，若繼續(xù)拋光則無(wú)參考線，不能保證斜面的尺寸和角度，導(dǎo)致注塑時(shí)產(chǎn)品產(chǎn)生飛邊。同樣，如圖二所示：用倒角Y為60度，加工錐度R為30度的錐面時(shí)，谷為b，峰仍為g，而次高點(diǎn)為e。
3、刀尖倒園角平頭立銑刀加工 
               如圖二所示，用一支直徑為12mm,刀尖倒角磨成半徑為0.3mm的園角，刀具加工的其它參數(shù)設(shè)置同1，切削情況與倒角Y=60度（以及Y=30度），刃帶寬0.3mm的平頭立銑刀加工狀況的比較,可以發(fā)現(xiàn)，切削狀況并沒(méi)有多大改善，而且刀尖園弧刃磨時(shí)控制困難，實(shí)際操作中一般較少使用。
二、解決方法 
              通過(guò)以上分析可知:不倒角刀具加工是最理想的狀況，拋光去掉刀痕即可得標(biāo)準(zhǔn)斜面，但刀具極易磨損和崩刃。實(shí)際加工中，刀具不可不倒角。而倒園角刀具與倒斜角刀具相比，加工狀況并沒(méi)有多大改進(jìn)，且刀具刃磨困難，實(shí)際加工時(shí)一般很少用。在實(shí)際應(yīng)用中，倒斜角立銑刀加工是比較現(xiàn)實(shí)的�，F(xiàn)在對(duì)該情況就如何改善加工狀況，保證加工質(zhì)量作進(jìn)一步探討。
               1、刀尖倒斜角30度時(shí)，刀具與理想斜面最近的點(diǎn)為e、k，要使e點(diǎn)與理想斜面接觸，即e點(diǎn)到a點(diǎn)，刀具必須下降ea距離，即，在加工過(guò)程中，刀具要按理想斜面加工生成NC程序，再在Z方向下降ea距離，這可以通過(guò)準(zhǔn)備功能代碼G92 位置設(shè)定指令實(shí)現(xiàn)。
通過(guò)進(jìn)一步分析可知: 
(1).當(dāng)角X>R時(shí), e點(diǎn)與理想斜面相距最近，即ej比bd更靠近理想斜面，所以，在按未倒角刀具生成NC程序后，在G92位置設(shè)置時(shí)將Z值下移ea距離（見(jiàn)圖一）再加工，即可使e點(diǎn)與理想斜面接觸。拋光去掉殘留部分即為理想斜面。
(2).當(dāng)角X < R時(shí), b點(diǎn)與理想斜面相距最近，即bd比ej更靠近理想斜面，所以，在按未倒角刀具生成NC程序后，在G92位置設(shè)置時(shí)將Z值下移bh距離(見(jiàn)圖二)再加工，即可使b點(diǎn)與理想斜面接觸。拋光去掉殘留部分即為理想斜面。
不過(guò)，以上方法有其局限性: 
               當(dāng)加工塑料模具脫料板(斜通孔類)時(shí)，以上方法是一種行之有效的方法，但是，當(dāng)斜面下有平臺(tái)EF時(shí)，刀具底面bg會(huì)與EF產(chǎn)生干涉而過(guò)切(因Z下降了ea或bh距離)。如:在加工與塑料模具的與脫料板配合的錐體時(shí)，采用以上Z值下降法就不可取，為解決這類問(wèn)題，可采取以下解決方案: 
               2、在按未倒角平頭立銑刀生成NC程序前，將斜面LC向E點(diǎn)方向偏移ej距離(方法一中(1)情況時(shí))或向E點(diǎn)偏移bd距離(方法一中(2)情況時(shí))，然后，將斜面拉伸到與ML接觸，再編制NC程序進(jìn)行加工，從而得到理想的斜面。這種方法的思想是源于倒角刀具在加工錐體時(shí)實(shí)際錐體比理想錐體大了，而加工錐孔時(shí)實(shí)際錐孔比理想錐孔小了。而先將錐體偏移一定距離使之變小，將錐孔偏移一定距離使之變大，再生成NC程序加工，從而使實(shí)際加工出的工件正好是所要求的錐面或斜面。
              綜上所述，通過(guò)對(duì)理論斜面和實(shí)際加工出的斜面的分析，解決了實(shí)際加工中尺寸不到位的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多次的實(shí)際應(yīng)用，證實(shí)其解決方法是行之有效的。