数控加工中插铣技术的研究与应用

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1、RESEARCH学术论文数控加工中插铣技术的研究与应用ApplicationofPlunge-MillingTechnologyinNCManufacturing中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司方芳张胜文杨双闰冰【摘要】本文对插铣加工技术的技术特性进行了阐述，主要包括其技术原理、特点、编程方法、参数控制以及加工中的振动消除技术等，并通过对飞机型号研制中的钛合金等难加工材料的切削试验及应用验证，研究切削参数对插铣刀切削力的影响及规律。关键词：插铣切削力难加工材料提高质量【ABSTRACT】Thecharacterofpl

2、unge-millingtechnologyisfocusedon，mainlyincludingthetechnologyprinciple，characteristic，programmingmethod，parameterdefinitionandcontrol，vibrationeliminationmethod，etc．andbyapplyingintheaircraftmanufacturingonmaterialliketitaniumalloy,theeffectivenessandprincipleofmi

3、ll-ingparametersoncutter’Smillingforceisstudied．Keywords：Plunge-millingMillingforceDiffi-cult—-to--machinematerialQualityimprovement在中国制造业中，从切削加工角度来看，最能反应切削加工水平的是航空航天业、汽车业和模具制造业等，其中航空产品具有批量小、结构复杂、加工精度高、去除率大等特点。近年来，随着设计的不断优化和完善，大量新材料(尤其是钛合金、难加工材料)、新技术被广泛应用，这就造成了航空零件

4、材料出现硬度高、加工难度大、加工效率低的现象，以往广泛应用于零件制造的面铣加工、球头刀铣削加工技术已经满足不了生产周期的需求，而插铣、大进给加工方式的运用则大大提高了零件的加工效率。插铣铣削作为一种新兴的高效铣削方式，已被工业加工界所认可，尤其是在航空工业、模具制造业中逐渐得到推广应用。我公司承制了某民用直升机升力系统加工任务，而升力系统中难加工材料、钛合金材料所占的比重越来越大，其加工周期严重影响整架飞机的交付进度，针对该情况，我公司大量尝试先进加工方式(插铣加工、宽行加工、螺纹铣加工等)改进传统加工方法，积累经验，取得了

5、一定的成效。本文主要结合飞机型号研制应用实际对插铣法加工进行了阐述。1插铣法技术要点1．1基本原理插铣法又称为z轴铣削法，是实现高切除率金属切削最有效的加工方法之一，其加工实例如图I所示。对于难加工材料的曲面加工、切槽加工以及刀具悬伸长度较大的加工，插铣法的加工效率远远高于常规的端面铣削法。事实上，在需要快速切除大量金属材料时，采用插铣法可使加工时间缩短1～4倍。图1插铣加工买例Fig．1Plunge—millingmanufacturingexample插铣法非常适合型腔类机加件、型腔类模具的粗加工，并被用于实现航空零部件

6、的高效加工。其中比较典型的用途就是在3轴或4轴铣床上插铣加工涡轮叶片。插铣涡轮叶片时，可从工件顶部向下一直铣削到工件根部，通过ny平面的简单平移，即可加工出极其复杂的表面几何形状；实施插铣加工时，铣刀切削刃由各刀片廓形搭接而成，插铣深度可达250mm而不会发生振颤或扭曲变形，刀具相对于工件的切削运动方向可向下也可向上，但一般以向下切削更为常见；插铣斜面时，插铣刀沿z轴和x轴方向作复合运动；在某些加工场合，也可使用球形铣刀、面铣刀或其他铣刀采取插铣加工方式进行铣槽、铣型面、铣斜面、铣凹腔等加工。另一种适合采用插铣法的场合是当加

7、工任务要求刀具轴向长度较大时(如铣削大凹腔或深槽)，由于采用插铣法可有效减小径向切削力，因此与侧铣法相比具有更高的加工稳定性，此外，当工件上需要切削的部位采用常规铣削方法难以到达时，也可考虑采用2013年第4期·航空制造技术77学术论文RESEARCH插铣法，由于插铣刀也可以向上切除金属，因此可铣削出复杂的几何形状，从机床适用性的角度考虑，如果所用加工机床的功率有限，则可考虑采用插铣法，这是因为插铣加工所需功率小于螺旋铣削，从而有可能利用老式机床或功率不足的机床获得较高的加工效率，这是因为螺旋铣削产生的径向切削力较大，易使螺

8、旋铣刀发生振颤，由于插铣加工时径向切削力较低，因此非常适合应用于主轴轴承已磨损的老式机床，插铣法主要用于粗加工或半精加工，因机床轴系磨损引起的少量轴向偏差不会对加工质量产生较大影响。1．2插铣法优点(1)减小工件变形。(2)可降低作用于铣床的径向切削力，这意味着轴系已磨损的主轴仍可用于插铣