只有高手才懂得的摆线切削工艺

只有高手才懂得的摆线切削工艺
  说到铣削加工，那在航空制造领域可以算是不能不提的一个重要方式。大家都知道，一般在加工过程中都期望提高材料去除率，传统铣削方法通常采用增大刀具啮合角来满足材料去除率的要求；然而，这必然导致刀具和工件之间的接触时间长、切削温度升高，进而影响刀具使用寿命。传统铣削温度分布那么在这种不能力敌的情形下，有没有智取的方法呢？答案是肯定的，以退为进，迂回作战，这就是小编今天要给大家讲的摆线铣削。    

1什么是摆线铣削

   与传统加工不同，摆线铣加工过程中刀具-工件包角一直处于较小的状态，刀具在公转一周的过程中处于切削状态的时间较少，径向的切削深度从零开始逐渐增加到最大，然后再逐渐减小到零。切削力也经历着从零增大到再减小的过程。摆线铣削切削力的变化摆线铣削主要目的是在充分满足径向切深的情况下避免槽铣等全浸入式铣削，这对于减少刀具的磨损、延长刀具的使用寿命非常有利。在摆线铣技术中，可以采用比常规铣削方法更大的轴向切深以提高材料去除率。

摆线铣削与传统切削刀具运动对比
2摆线铣削的原理
   摆线铣的轨迹形式通常采用的摆线刀具轨迹有两种模型：圆形模型和次摆线模型。其中，圆形模型轨迹由圆和直线段组成，刀具公转运行轨迹为圆形，旋转一周后沿圆弧一侧的直线移动一个步长再进行公转。这种加工轨迹的计算较为简单，但是会产生加速度的不连续。圆形模型次摆线模型轨迹与圆形模型轨迹相比，主要差别在于刀具进给方向上的运动不单纯是直线运动。这种摆线轨迹在切向和曲率上都是连续的，更容易满足数控机床的运动学要求。一般常用的轨迹是次摆线模型轨迹的改进版，这种轨迹在次摆线轨迹的基础上缩短非切削部分的轨迹长度，采用直线进行连接，从而有助于提高加工效率。

3摆线铣削的优点
   摆线铣加工中，刀具沿摆线轨迹进行切削，可以适应各种加工余量的变化，从而降低加工余量突变对刀具的破坏；特别适合难加工材料的切削加工，如高温合金、钛合金、耐热不锈钢等材料；摆线铣加工技术可以采用较大的轴向切削深度，从而可以代替传统加工中需要进行多次分层的情况。

摆线铣削用于不锈钢材料加工  摆线加工是用于大的轴向切削深度摆线铣加工过程中刀具负载在每一个摆线循环中都经历了从小到大然后再变小的过程，不会出现刀具负载的突变，从而可以有效减少刀具的磨损，刀具寿命最高可延长5 倍以上；在每一次刀具公转走刀循环过程中，到包含了切削过程和非切削过程，切屑薄容易排出，使得切削区域冷却充分；由于切削时切削力较小，将摆线铣技术与高速加工技术结合则特别适合薄壁零件的高效加工。

摆线铣削用于薄壁构件的加工

4摆线铣削的开发与集成

   摆线铣加工技术的发展现状随着数控机床性能的不断提高以及摆线加工技术的不断完善，国内外工业界对摆线加工技术的应用也逐渐增多。美国 CELER ITIVE技术公司对摆线铣加工技术进行了发展，开发出了专用的 VoluMill软件，并申请了相关轨迹生成方法的专利。VoluMill软件目前已可直接集成于SiemensNX、PTC、OpenMind 等主流软件中。
VoluMill的摆线铣削设计功能英国Delcam公司近年来在摆线铣加工技术的基础上开发了专门针对粗加工的Vortex技术。利用该技术在加工钛合金零件时加工效率可以提升 60% 以上。

Vortex技术加工飞机零件除了在型腔类零件的加工中使用摆线铣加工技术，在复杂薄壁零件加工中的应用也逐渐增多。德国M TU航空发动机公司从 2000 年开始研究摆线加工技术在航空发动机整体叶盘加工中的应用，经过 10 余年的研究开发成功并在整体叶盘的加工中进行了应用。
摆线铣削用于整体叶盘加工德国的OPENMIND软件公司在VoluMILL的基础上开发了hyperMAXX模块，可以在类似发动机机匣的复杂薄壁环形件的加工中进行应用。该模块具备2 轴、3 轴以及 5 轴的摆线加工轨迹生成能力。
hyperMAXX用于路径设计除了软件公司对摆线铣加工技术进行开发与集成之外，数控系统制造商也逐渐增加了该项功能。海德汉iTNC530系统增加了 275 摆线槽加工循环，可以用于任何槽的高效完整加工。

海德汉iTNC530系统
5在航空制造领域的应用  
高温合金、钛合金等难加工材料在航空发动机零部件中广泛应用，如航空发动机整体叶盘、机匣等复零部件。这类材料切削性能差，在加工时切削力较大、切削温度高，造成刀具磨损严重。生产实践中，通常采用较为保守的切削参数以降低刀具磨损速率和控制工件表面加工质量。但是，这会造成产品的加工效率较低。如何提高这类材料的切削加工效率、降低产品的生产周期与生产成本一直是工业界及学术界研究的难点与热点。
   发动机机匣在切削难加工材料时，刀具-工件包角对刀具的磨损有重要影响。有效控制刀具-工件的包角对于控制切削加工过程中的热力耦合作用、减少刀具磨损有显著效果。摆线铣加工技术是一种在切削过程中对刀具进行降低负载和充分冷却的加工技术。摆线铣加工过程中，由于刀具-工件之间具有较小的包角，可以在切削难加工材料时提供有效的冷却与润滑，从而可以提高切削速度、避免满刀切削、降低刀具的磨损，近年来逐渐引起了工业界的重视并在难加工材料的粗加工中进行了应用。

摆线铣加工内部倒角

6摆线铣削的应用难点
摆线铣加工难点分析摆线铣加工技术在难加工材料的高效切削加工中作用显著， 但是在实际应用过程中仍存在以下几个难点。
刀具-工件包角的确定
在生成摆线铣加工轨迹时，刀具 -工件最大包角的选择对加工效率有显著影响，进而影响到刀具的使用寿命和加工效率。因此，需要针对不同的工件材料，通过切削试验确定较佳的刀具-工件包角。

摆线加工轨迹的生成
目前的主流软件中，都已具备简单摆线铣加工轨迹生成的功能。但是对于复杂曲面结构零件，则需要较为复杂的摆线铣加工轨迹生成方法。目前的摆线加工轨迹应用在 2~3 轴中的应用较多，在 5 轴加工中的应用较少。在生成 5 轴摆线铣加工轨迹时，由于刀具轴向切深较大，刀轴矢量的变化对刀具负载的变化影响较大。因此，如何对 5 轴摆线铣加工中的刀轴矢量进行控制也是摆线铣加工轨迹生成中的难点。本文转自360图书馆，会员lucy78411

切削刀具的选择
摆线铣加工方式可用于航空发动机复杂薄壁零部件的高效粗加工，如整体叶盘、机匣等。这类零件通常加工区域空间有限，必须选择合适直径的刀具进行加工。此外，在加工难加工材料时，还应考虑在摆线铣加工过程中采用密齿刀进行加工。数控精雕机厂家联系电话139-234-13250。