插銑法的特點(diǎn)及加工應(yīng)用

許昌煙草機(jī)械有限責(zé)任公司 （河南 461000）李泰全

插銑法又稱為Z軸銑削法，是實(shí)現(xiàn)高切除率金屬切削最有效的加工方法之一，在需要快速切除大量金屬材料時(shí)，采用插銑法可使加工時(shí)間縮短一半以上。該加工方式的原理是：刀具連續(xù)地上下運(yùn)動(dòng)，快速大量地去除材料。在加工具有較深的立壁腔體零件時(shí)，常需要去除大量的材料，此時(shí)插銑加工比型腔銑更加有效。當(dāng)加工難以加工的曲面、切槽或刀具懸深長(zhǎng)度較大時(shí)，插銑比常規(guī)的層銑削方式更為有效。其加工原理如圖1所示。

1.插銑法的優(yōu)點(diǎn)

采用插銑法還有以下各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：①可減小工件變形。②可降低作用于銑床的徑向切削力，這意味著軸系已磨損的主軸仍可用于插銑加工而不會(huì)影響工件加工質(zhì)量。③刀具懸伸長(zhǎng)度較大，這對(duì)于工件凹槽或表面的銑削加工十分有利。④能實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫合金材料的切槽加工。

圖1 插銑加工原理

2.插銑法的應(yīng)用

公司零件支座，如圖2所示。材料為1Cr18Ni9，毛坯外形尺寸φ55mm×106mm，數(shù)量92件。

零件加工難點(diǎn)：①零件切削量較大。②材料較難切削。③沒有特別合適的刀具進(jìn)行加工。

（1）初次加工使用的方肩銑刀（見圖3）進(jìn)行分層銑削。

圖2 零件成形圖片

圖3 方肩銑刀

型號(hào)：EMP01-040-G32-AP16-04，直徑40mm，齒數(shù)：4齒。

使用刀片APKT160408-PM YBG202，銑刀安裝4片刀片。銑刀切削參數(shù)：f=1 500r/min，vf=400mm/min，ae=40mm，ap=2mm，從毛坯外形φ55mm×106mm加工成半成品零件如圖4所示。

刀具消耗量為每組刀片加工2件，刀片磨損較快。實(shí)際支座加工數(shù)量92件，依此類推粗加工所需要消耗刀片192片，通過供應(yīng)部門了解到，刀片價(jià)格為每片44元，刀片成本＝192片×44元＝8 448元。

（2）經(jīng)過和工藝部門相關(guān)人員協(xié)商，將支座加工工藝調(diào)至線切割加工。線切割能夠一次性加工成成品如圖5所示，由于材料為1Cr18Ni9，線切割走線速度無法加快，容易出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象。經(jīng)過實(shí)際切割，線切割加工零件速度較慢，平均1件零件加工時(shí)間為4h，加工成本非常高，而加工效率非常低。

（3）經(jīng)由刀具公司推薦采用插銑刀（如圖6所示）使用插銑法進(jìn)行粗加工。刀具型號(hào)：R220.79-0050-12A，直徑50 mm，齒數(shù)：4齒。

圖4 零件半成品

圖5 線切割加工產(chǎn)品工件

圖6 插銑刀示意

使用刀片SCMT 120612T-M14 F40M，插銑刀安裝4片刀片，每片刀片有4個(gè)切削刃。插銑刀切削參數(shù)：f=1 500r/min，vf=150mm/min，ae=8mm，ap=35mm。從毛坯外形φ55mm×106mm加工成半成品零件如圖7所示。

刀具消耗量為每組刀片加工40件，刀具加工效率非常高，插銑兩臺(tái)階面僅需4～5min。實(shí)際支座加工數(shù)量92件，依此類推，粗加工所需要消耗刀片10片，刀片每片價(jià)格146元，刀片成本＝10片 × 146元＝1 460元。

通過以上數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，方肩銑刀分層銑削刀片成本為8 448元，插銑刀刀片成本為1 460元，僅為分層銑削刀片成本的20%左右。與常規(guī)加工方法相比，插銑法加工效率高，加工時(shí)間短，充分體現(xiàn)出插銑法是實(shí)現(xiàn)高切除率金屬切削最有效的加工方法，好的加工方法和合理的選用刀具不僅可以大大提高加工效率，還可以節(jié)省加工成本。

圖7 插銑半成品工件圖

3.結(jié)語(yǔ)

作為一種新型數(shù)控加工方法，插銑法對(duì)CNC加工軟件提出了新的要求。目前，在適用軟件的開發(fā)方面還有許多工作要做，軟件供應(yīng)商正著手改編或重新編制能夠處理大量Z軸代碼的加工軟件，這種軟件必須具有高柔性，以適應(yīng)各種不同的加工任務(wù)。無論對(duì)于大金屬量切削加工，還是對(duì)具有復(fù)雜幾何形狀的航空零件的加工，插銑法都將是優(yōu)先考慮的加工手段。與常規(guī)加工方法相比，插銑法加工效率高，加工時(shí)間短，且可應(yīng)用于各種加工環(huán)境，既適用于單件小批量的一次性原型零件加工，也適合大批量零件制造，因此是一種極具發(fā)展前途的加工技術(shù)。