殼體零件高效插銑技術應用探討

楊志霞

摘 要：高效插銑技術是一種利用加工刀具通過快速運動去除毛坯殘留材料的加工技術，該加工技術以其卓著的使用效果，在制造業得到了廣泛應用。筆者通過查閱文獻，結合自身經驗，在文中對高效插銑技術在復雜殼體加工中的應用進行了探討，以期為相關從業人員提供有效參考。

關鍵詞：殼體零件;插銑技術;路徑規劃;刀具選擇

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.025

高效插銑技術又被稱作為Z軸高校銑削法，是一種高效率的加工方法，能夠有效避免殼體零件在加工的過程中變形。在該加工方法下，零件的主要受力方向為軸向，徑向力相對比較小，所以對機床的功率要求不高，且具有較高的加工穩定性，能夠對鈦合金等等難加工的金屬進行加工（切槽、曲面加工），故該技術方法在制造業得到了極為廣泛的應用，有著較高的探討價值。

1 殼體零件高效插銑技術加工刀具的選擇

在對殼體零件進行插銑加工的過程中，刀具的直徑直接影響著加工精度以及加工效率，雖然大尺寸的刀具能夠有效提高加工效率，但是也會增加材料的殘留量，所以在應用高校插銑技術之前，必須要選擇合適的加工刀具。技術人員要認識到以下幾點內容：第一，刀具直徑增加會導致零件材料殘留量增加;第二，刀具直徑減小會直接降低加工效率，但是零件材料殘留量也會隨之減少;第三，刀具數量減少會縮短換刀時間，而刀具數量增加雖然會增加換刀時間，但是能夠有效提高切削效率，減少材料殘留量[1]。為了盡可能的提高加工效率，縮短加工時間，要結合實際情況選擇刀具數量、尺寸，以此來達到最佳的加工效果。

總的來說，刀具的選取和削銑平面有著直接的關系，刀具選擇的需要注意以下幾點：第一，生成加工工藝平面到加工底面的其中一組平面，可作為“剖平面”;第二，剖平面和加工實體投影，投影圖就為加工平面圖形;第三，在剖視平面圖中能夠合理的規劃刀具選擇方法，刀具最大半徑為剖視圖上刀具能夠到達的半徑，刀具最短長度剖視圖到零件加工平面最近的距離[2]。

2 殼體零件插銑路徑規劃方法

2.1 插銑路徑規劃方法

在插銑加工的過程中，刀具軌跡生成和其它軌跡生成方式有著極大的不同，相鄰刀具之間軌跡并沒有直接連接的關系，而是呈現出“反復退刀”的狀態。所以，該路徑規劃方法不能夠按照傳統的刀具路徑規劃方法來實行。插銑刀具路徑規劃需要綜合考慮到毛坯形狀最小的包圍球，然后再根據加工工藝的精度要求確定刀具安全平面以及軸向，刀具的軸向應該和其安全平面保持垂直關系，并且刀具必須保持在毛坯包圍球之外，確保刀具不會和工件安全平面發生直接碰撞。最小包圍球球心需要沿著安全平面逐步投影，然后得到相應的投影點，要將該投影點作為圓心，然后在安全平面上逐步衍生出一條圓形曲線最為刀具運動邊界曲線（可見圖1）。在邊界曲線生成完畢后，要根據加工工藝要求，在其內部逐步劃出同心圓作為軌跡線，技術人員要注意“根據加工工藝要求來確定行同心圓的半徑差以及行間距，一般情況下，行間距不得超過刀具底部的超度，不然在加工的過程中，就有可能出現‘頂刀等問題”。軌跡線確定后，根據刀具底刃長度來確定加工步長，加工步長不得超過刀具底刃長度。

可將圖1中表示的初始刀位點作為起點，然后沿著軸向設出反向引線，反向引線和切削底面呈相交的關系。這一交點就可作為刀心點。如果對應刀具不干涉毛坯，那么就說明初始刀具點位并沒有作實際切削用，所以要去除初始刀位點，然后再用同樣的方法判斷刀具和部位間的關系，如果發生干涉，則要利用黃金分割法（指把一條線段分割為兩部分，使其中一部分與全長之比等于另一部分與這部分之比。其比值是一個無理數，取其前三位數字的近似值是0.618）修正，這樣就能夠得到最后的刀位點，按照插銑加工的方式方法來逐步連接這些點，就能夠得到插銑路徑。而在利用一把刀具完成仿真加工之后，可導出加工模型，然后利用第二把刀具規劃軌跡，進而得到相應的加工軌跡，以此類推，不斷反復，就可構建出完整的高效插銑加工軌跡。

3 殼體零件插銑“頂刀”問題處理方法

頂刀主要是因為采用了不過中心刀具來插銑，由于刀具底部中心位置沒有刀刃，并且中心速度為“0”，所以當材料處于整個位置時，就無法去除材料，進而致使零件表面嚴重變形。技術人員要尤其注意“頂刀”這一問題。雖然在確認刀具加工步長的時候，就已經考慮到“頂刀”這一問題，但在實際加工的過程中仍舊有可能會出現[3]。如果殼體零件在加工的過程中，已經出現了“凹”形，那么刀具在遷移到的基礎上就會繼續順著“凹”形弧線運動，進而產生“頂刀”問題。所以要重點檢查是否存在“頂刀”問題，如果發現“頂刀”問題，則可以通過調整加工步距來規避。

4 結束語

綜上所述，“插銑”是一種較新的零件加工技術，是當前實現金屬切削效率最高的方法之一，針對難加工的切槽、曲面加工，該加工方法效率遠高于傳統的端面削銑法。經過實踐證明，在需要快速去除零件材料時，插銑法的效率是端面削銑法的2倍左右。本文對高效插銑技術方法刀具選擇、路徑規劃進行了簡單的闡述，其中更為深入的問題，還需要廣大從業人員進一步分析探討。

參考文獻：

[1]熊明和，張晟偉，唐鋆磊.插銑工藝中切削速度對燃燒室機匣零件表面完整性的影響[J].新技術新工藝，2018.

[2]李鋒，王景倫，劉維偉，etal.GH4169插銑參數對切削力的影響規律研究[J].工具技術，2017（08）.

[3]李鋒，余斌高，劉維偉，etal.GH4169插銑參數對刀具壽命影響規律及磨損形貌研究[J].工具技術，2017（01）.