數(shù)控車(chē)銑加工技術(shù)應(yīng)用

        車(chē)-銑加工曾是一個(gè)不明確的術(shù)語(yǔ)。有時(shí)將配備有旋轉(zhuǎn)刀具功能的車(chē)削加工中心稱(chēng)為車(chē)-銑機(jī)床。而有一種特殊的金屬加工操作，真正值得被稱(chēng)為“車(chē)-銑加工”，即在工件旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，使用一把旋轉(zhuǎn)著的銑刀進(jìn)行切削。
       有以下幾個(gè)理由，可以說(shuō)明車(chē)間為什么想要使用這種加工方法。容易控制切屑是其一。能進(jìn)行間斷切削另一個(gè)原因。目前至少一家刀具供應(yīng)商 — 山特維克可樂(lè)滿(Sandvik Coromant)公司，已經(jīng)看到車(chē)-銑加工被頻繁地使用，將會(huì)有很好的市場(chǎng)前景，他們專(zhuān)門(mén)為這一操作開(kāi)發(fā)出一些特殊刀具。山特維克的產(chǎn)品專(zhuān)家Jim Grimes為本文提供了很多有關(guān)車(chē)-銑加工技術(shù)方面的資料。他說(shuō)，隨著先進(jìn)的多功能車(chē)床被廣泛地使用，車(chē)-銑加工不再象通常人們想像的那樣加工，今天的車(chē)-銑機(jī)床用戶，將會(huì)體會(huì)到，這一新的加工方法的獲得，無(wú)一不是克服傳統(tǒng)車(chē)加工弊端的產(chǎn)物。
      刀具上安裝的wiper刀片緊跟并比進(jìn)行切削加工的刀片稍微突出。目的是加工出好的零件表面粗糙度。
      從旋轉(zhuǎn)著的工件中心開(kāi)始進(jìn)行偏心車(chē)削，以保證切削刃緩慢地切入工件。
面臨挑戰(zhàn)的車(chē)-銑加工
     以下是車(chē)-銑加工解決的一些特殊技術(shù)難題的挑戰(zhàn)：
     刀具上安裝的wiper刀片緊跟并比進(jìn)行切削加工的刀片稍微突出。目的是加工出好的零件表面粗糙度。
     從旋轉(zhuǎn)著的工件中心開(kāi)始進(jìn)行偏心車(chē)削，以保證切削刃緩慢地切入工件。
     大金屬切除率加工： 如果車(chē)削零件需要去除大量余量，車(chē)-銑加工應(yīng)是一個(gè)最好的選擇。
      間斷切削： 車(chē)刀通常不能很好地用于間斷切削，而使用銑刀則能做得很好。銑削加工經(jīng)常被定義為一種間斷切削。所以凡是遇到進(jìn)行間斷切削的場(chǎng)合，那將應(yīng)該想到將車(chē)削加工改為車(chē)-銑加工。
       優(yōu)良的斷屑加工： 多次加工實(shí)踐證明，對(duì)某些零件材料，采取車(chē)-銑加工代替車(chē)削加工，可以消除以往的纏繞在刀頭的“鳥(niǎo)窩”狀切屑的現(xiàn)象。因?yàn)榍邢髦袕?fù)合了具有天然斷屑加工優(yōu)勢(shì)的銑削加工，將連續(xù)切屑折斷成容易排除的小碎片。
       柔性軸加工： 當(dāng)車(chē)削長(zhǎng)而細(xì)且中間還不能支撐的零件，使用車(chē)-銑加工能較好地防止零件在加工中產(chǎn)生撓(彎)曲 。與車(chē)削相比，理論上講，銑削能夠在刀具承受很小壓力的情況下切削零件。但實(shí)際上還需解決大量的技術(shù)難題。
       長(zhǎng)時(shí)間加工： 在難加工材料切削中，一把車(chē)刀的使用壽命很短，而銑刀因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)多刃切削而分配切削載荷，所以能使用很長(zhǎng)時(shí)間。由于銑刀有較長(zhǎng)的使用壽命，所以能夠省去切削中間多次換刀的麻煩。
       偏心加工或異形加工： 銑刀的徑向(X軸)運(yùn)動(dòng)能夠與工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相合，加工復(fù)雜零件的外形輪廓。Sandvik公司使用這一技術(shù)粗加工三葉狀圓錐形的“capto”刀具夾頭。同樣原理，在一次裝夾中，零件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，銑刀作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，也能在一次裝夾中加工偏心的不對(duì)稱(chēng)零件。加工汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸上的偏心軸也是一個(gè)很好的例子。但在加工精度方面還需作大量的研究工作。
車(chē)-銑加工技術(shù)
      車(chē)-銑加工，對(duì)機(jī)床沒(méi)有什么特別的要求，但最少得提供一個(gè)Y軸運(yùn)動(dòng)。
      工件的轉(zhuǎn)動(dòng)為銑刀傳遞需要的進(jìn)給速度(動(dòng)力)，提供了C 軸運(yùn)動(dòng)。然而，工件需達(dá)到的切削速度是以ipm計(jì)量而不是車(chē)床的以spm計(jì)量(這意味著工件在車(chē)-銑加工中，比車(chē)削時(shí)的切削速度低很多)。但是，Y軸運(yùn)動(dòng)是需要的，因?yàn)檫@時(shí)的銑刀不得不做很多的偏心加工。而且刀具在進(jìn)行偏心加工時(shí)，還不能加工到零件的要求尺寸，因?yàn)榈毒咴谥行臅r(shí)，刀具中心與零件的旋轉(zhuǎn)中心正好相交，刀具只能使用其端面進(jìn)行切削(即不能切削)，而不是用它的切削刃切削。為保證切削刃能適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行切削，刀具中心線將必須偏移零件旋轉(zhuǎn)中心線至刀具直徑的1/4。 
      在車(chē)-銑加工中，有三種刀具能有效地使用，其主要原因是使用wiper刀片或切削刃。對(duì)于車(chē)-銑加工中的端面銑刀，可進(jìn)行大型平面或重載間斷切削。鑲齒立銑刀用于臺(tái)階銑削。使用整體式立銑刀加工外圓零件和精銑較深的窄槽等。以上刀具的wiper刀片結(jié)構(gòu)，是通過(guò)刀具四個(gè)切削刃中的兩個(gè)通往零件深處進(jìn)切行削，達(dá)到高效高精度加工的。
      但使用這種方法，在刀具接近一個(gè)臺(tái)階和一槽兩側(cè)面加工時(shí)，就將出現(xiàn)問(wèn)題。這時(shí)在偏心刀具加工后，將會(huì)在零件表面留下許多個(gè)圓角。
      為了加工掉這些圓角，刀具必須進(jìn)行第二次加工。這時(shí)不再需要刀具偏斜，沿Y軸將刀具移動(dòng)到零件的中心位置進(jìn)行加工。而這次所謂的二次加工，沒(méi)有能夠切削到金屬材料(有時(shí)需要留些余量加工)，除非要求臺(tái)階處必須清根，而這在實(shí)際使用中是不允許的。
      在車(chē)-銑加工中，一個(gè)盡管使人不滿意但它確是無(wú)法改變的事實(shí)，是產(chǎn)生出加工零件的形狀誤差。銑刀在圍繞零件進(jìn)行圓周銑削時(shí)，將在零件表面不可避免地形成一些有規(guī)律間隔的扇貝狀痕跡。這個(gè)誤差不能被完全消除，但是它能夠使用wiper刀片進(jìn)行有效地控制。一個(gè)wiper刀片是一個(gè)緊跟著其它刀片之后，使切削刃在寬度方向上，稍微突出，使刀片切削刃正好延長(zhǎng)至加工零件表面中，加工出新的切削表面，將扇形痕跡稍微地修平了一些。
      Grimes先生說(shuō)，他的公司為車(chē)-銑加工開(kāi)發(fā)的刀具都集中在wiper刀片結(jié)構(gòu)上。這種wiper刀片結(jié)構(gòu)的刀具，已經(jīng)使扇貝狀痕跡得以較好地控制。因?yàn)橐?guī)律揭示，一個(gè)特殊的wiper刀片，使用戶能在選擇合理的車(chē)-銑加工參數(shù)下，將類(lèi)似的這種給零件造成的形狀誤差，控制到一般產(chǎn)品質(zhì)量可以允許的程度。
      切削力和變形
       一個(gè)裝有wiper刀片的刀具是一個(gè)可以將四個(gè)切削刃中的兩個(gè)切削刃達(dá)到很深的零件中，使wiper刀片發(fā)生很大影響的整體式立銑刀。這一新結(jié)構(gòu)刀具的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，這個(gè)刀具設(shè)計(jì)能在一個(gè)有利的切削方式下，改變切削力的方向。在車(chē)-銑加工中，當(dāng)為使刀具獲得足夠切削力需要零件進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，即產(chǎn)生一推向刀具軸方向的切削力。因?yàn)楝F(xiàn)在只有兩個(gè)切削刃位于刀具底部，這將較好地減小刀具切削力的軸向分力。這時(shí)的更大切削力，將作用于刀具的直徑方向。
       事實(shí)上，這一改變將使我們看出，車(chē)-銑加工與普通銑削加工之間的區(qū)別。在普通銑削加工中，沿著刀具軸向的切削力很小。而加工零件也正好裝夾在這一方向。但是，在車(chē)-銑加工中，零件一般多是長(zhǎng)而細(xì)，且為兩端支撐而中間剛性最差。所以即使在刀具軸方向，作用于很小的切削力，也將會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)的趨勢(shì)。為在這一應(yīng)用中使刀具軸方向的受力狀態(tài)更好，就要求設(shè)計(jì)出與眾不同的新型的刀具結(jié)構(gòu)。這也是目前車(chē)-銑加工技術(shù)發(fā)展中，急需解決的技術(shù)難題。