针对冷硬产品的铣削加工方法与流程

本发明涉及机加工技术领域，尤其是一种针对冷硬产品的铣削加工方法。

背景技术：

铣削加工包括粗加工和精加工；粗加工是以快速切除毛坯余量为目的，在粗加工时应选用大的进给量和尽可能大的切削深度，以便在较短的时间内切除尽可能多的切屑；粗加工对表面质量的要求不高，刀具的磨钝标准一般是切削力的明显增大，即以后刀面的磨损宽度vb为标准；精加工最主要考虑的是工件表面质量而不是切屑的多少，精加工时通常采用小的切削深度，刀具的副切削刃经常会有专门的形状，比如修光刃。根据所使用的机床、切削方式、工件材料以及所采用的刀具，可使表面粗糙度达到ra1.6μm的水平，在极好的条件下甚至可以达到ra0.4μm；在精加工时刀具后刀面的磨损量不再是主要标准，它将让位于工件的表面质量。

加工方式包括顺铣和逆铣；逆铣时，刀齿的切削厚度从零逐渐增大；刀齿在开始切入时，由于切削刃钝圆半径的影响，刀齿在工件表面上打滑，产生挤压和摩擦，使这段表面产生严重的冷硬层；滑行到一定程度时，刀齿方能切下一层金属层；下一个刀齿切入时，又在冷硬层上挤压、滑行，使刀齿容易磨损，同时使工件表面粗糙度值增大；因此逆铣方式会产生一些副作用，诸如后刀面磨损加快从而降低刀片耐用度，在加工高合金钢时产生表面硬化，表面质量不理想等，所以的加工中不常使用；顺铣时，刀齿的切削厚度从最大逐渐递减至零，避免了逆铣时的刀齿挤压、滑行现象，已加工表面的加工硬化程度大为减轻，表面质量也较高，刀具耐用度也比逆铣时高，垂直方向的切削分力始终压向工作台，避免了工件的振动；顺铣方式是为获得良好的表面质量而经常采用的加工方法；它具有较小的后刀面磨损、机床运行平稳等优点，适用于在较好的切削条件下加工高合金钢。

顺铣的功率消耗要比逆铣的小，在同等的切削条件下，顺铣消耗功率要低5％-15％，同时顺铣更有利于排屑；一般加工尽量采用顺铣，以提高被加工零件表面的光洁度，保证尺寸的精度；但是在切削面上有硬质层、积渣、工件表面凹凸不平较显著时，不宜采用顺铣，因为这时的刀刃必须从外部通过工件的硬化表层，从而产生较强的磨损，应采用逆铣。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种针对冷硬产品的铣削加工方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

针对冷硬产品的铣削加工方法，包括对产品首先采用逆铣加工和采用顺铣加工的方法，其特征在于：所述逆铣加工包括以下步骤：

步骤a、圆弧进刀，首先以圆弧轨迹垂直于产品的被加工面进刀至加工深度；

步骤b、直线铣削，然后刀具在产品的加工深度内以直线轨迹行走至加工完成。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述顺铣加工包括以下步骤：

步骤a、直线铣削，逆铣加工完成后，使刀具在产品的加工深度内以与逆铣加工方向相反的直线轨迹行走至加工完成。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述顺铣加工的进刀方式包括圆弧进刀，所述圆弧进刀为以圆弧轨迹垂直于产品的被加工面进刀至加工深度。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述圆弧进刀的圆弧半径为280～570mm。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述顺铣加工的步骤a中，刀具行走速度大于逆铣加工。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述刀具行走速度为90～216mm/min。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述顺铣加工的刀具行走速度为145～216mm/min，所述逆铣加工的刀具行走速度为90～160mm/min。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述顺铣加工的步骤a中，刀具转速大于逆铣加工。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述刀具转速为100～240r/min。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述顺铣加工的刀具转速为150～240r/min，所述逆铣加工的刀具转速为100～180r/min

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明针对冷硬产品采用先逆铣、再顺铣的加工方式，逆铣时，切削由薄变厚，刀齿从已加工表面切入，对铣刀的使用有利；顺铣时，减轻加工表面的加工硬化程度，提高表面质量；并在进行逆铣加工时采用圆弧进刀，使刀具刀刃接触工件后能够尽快切入金属层，缓解刀具切入工件过程中，刀具刀刃和工件的直接冲击，减低刀具崩刃等非正常磨损，增加刀具的使用寿命。

本发明在逆铣加工完成后沿逆铣加工方向相反的直线轨迹采用顺铣加工，从而不必改变刀具旋转方向，采用顺铣有效提高工件表面质量、减轻加工表面的加工硬化程度。

本发明在顺铣加工的进刀方式中也采用圆弧进刀，缓解刀具切入工件过程中，刀具刀刃和工件的直接冲击，保护各刀刃不崩刃。

本发明根据产品加工深度以及刀具直径设定采用圆弧进刀的最佳半径为280～570mm，刀具为软切入产品，刀具以及机床电机的各传动机构受冲击明显下降，不但利于切削下屑，还能缓解刀刃瞬时受力冲击。

本发明在顺铣加工中刀具行走速度比在逆铣加工中大，使加工面的精度达到更高标准，并且在经过逆铣加工后，能够满足使顺铣加工的刀具行走速度加快的要求。

本发明在铣削加工中限定刀具的行走速度为90～216mm/min，在针对冷硬产品的加工中，即保证产品的加工尺寸精度和加工表面的粗糙度，又能有效保护刀具。

本发明根据逆铣加工和顺铣加工的加工顺序，限定各自的刀具行走速度，保证产品加工质量的同时，保护刀具。

本发明在顺铣加工中刀具转速比在逆铣加工中大，使加工面的精度达到更高标准，并且在经过逆铣加工后，能够满足使顺铣加工的刀具转速加快的要求。

本发明在铣削加工中限定刀具的转速为100～240r/min，在针对冷硬产品的加工中，即保证产品的加工尺寸精度和加工表面的粗糙度，又能有效保护刀具。

本发明根据逆铣加工和顺铣加工的加工顺序，限定各自的刀具转速，保证产品加工质量的同时，保护刀具。

附图说明

图1是本发明逆铣加工中的刀具初始位置示意图；

图2是本发明逆铣加工中的刀具行走路线示意图；

图3是本发明逆铣加工中的刀具终止位置示意图；

图4是本发明顺铣加工中的刀具初始位置示意图；

图5是本发明顺铣加工中的刀具行走路线示意图；

图6是本发明顺铣加工中的刀具终止位置示意图；

其中，1、产品，2、刀具。

具体实施方式

针对冷硬产品的铣削加工方法，首先对产品采用逆铣加工，然后采用顺铣加工的方法。

如图1、图2、图3所示，采用逆铣加工包括：

步骤a、圆弧进刀，刀具2以圆弧轨迹垂直于产品1的被加工面进刀至加工深度。

步骤b、直线铣削，刀具2在产品1的加工深度内以直线轨迹行走至加工完成。

如图4、图5、图6所示，采用顺铣加工包括在逆铣加工完成后采用以下步骤：

步骤a、圆弧进刀，刀具2以圆弧轨迹垂直于产品1的被加工面进刀至加工深度；同时刀具也可以采用直接直线进刀的方式。

步骤b、直线铣削，刀具2在产品1的加工深度内以与逆铣加工方向相反的直线轨迹行走至加工完成。

如图1～6所示，刀具2采用圆弧进刀时的圆弧半径为280～570mm。

如图2、图5所示，顺铣加工的刀具2直线行走速度大于逆铣加工的直线行走速度。

顺铣加工和逆铣加工的刀具2行走速度设定为90～216mm/min。

其中顺铣加工的刀具2行走速度为145～216mm/min，逆铣加工的刀具2行走速度为90～160mm/min。

如图2、图5所示，顺铣加工的刀具2转速大于逆铣加工的刀具2转速。

顺铣加工和逆铣加工的刀具2转速设定为100～240r/min。

其中顺铣加工的刀具2转速为150～240r/min，逆铣加工的刀具2转速为100～180r/min。

采用本发明冷硬产品的铣削加工方法，其先进性和创新性有以下几点：进刀方式上采用圆弧进刀有缓解了刀具切入工件过程中，刀具刀刃和工件的直接冲击，保护各刀刃不崩刃，减低了刀具崩刃等非正常磨损，增加了刀具使用寿命；由原来的硬切入改为软切入，刀具以及机床电机与刀具之间的各传动机构，受冲击均明显下降，该进刀方式不但有效提高了刀具是使用寿命，也在无形之中提高了机床的使用寿命，对于价格昂贵的大型设备来说，在延长设备使用寿命方面，具有较明显的现实意义；有效降低了刀刃崩刃现象的出现，在最后一刀加工时，保证了各切削刃的完整，使得每个刀刃均匀切削，有效保证了工件的加工尺寸精度和加工表面的粗糙度等表面质量。

圆弧进刀的刀具切入工件是刀具一个刃的一部分或是多个刃的一部分，不但利于切削下屑，还能缓解刀刃瞬时受力冲击，对刀刃是双向保护，综合效果评价可以提高刀具使用寿命约10％；切削工件时切削力更小，约降低15％，阻力减小，切削更轻快，同等工件去除量时，降低机床电机能耗约5％。

圆弧进刀的刀具瞬间切削是部分刀刃的部分段在切削，接触面积更为分散，便于排屑，避免了铁屑排出不畅对已加工面的划伤，对工件最终表面质量有更好的保护作用；在切入或切出工件时，刀刃瞬间接触面积较分散，切削力较小，切削时产生的切削热量较少，同时切削液可以充分降低切削部位的温度，再加上排屑效果好，铁屑可带走更多的切削热，大大降低了工件的温升，对消除热胀冷缩不利影响，保证高精密工件最终尺寸极为有利通过对数控镗銑机床切削方式的改进，提高了刀具使用寿命约10％，而且对于扁面尺寸及对称度等形位公差也有了明显的提高，有效降低了因表面质量不合格引起的质量意义和返工返修，节约镗銑加工综合成本约3％～5％。

圆弧进刀还可以运行刀各镗銑床加工，只要具备数控加工条件，可以将进刀方式进行优化；此外，还可以将圆弧进刀方式拓展至数控车削加工，特别是一些高精度车削加工等情况，更具有明显的效果

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1，针对hb350硬度的冷硬产品1进行铣削加工，加工深度150mm。

步骤a、选取刀具2直径，本实施例选用直径为200mm的刀具。

步骤b、设置逆铣加工时采用圆弧进刀的圆弧半径，本实施例设置为280mm的圆弧半径。

步骤c、设置逆铣加工时刀具2转速，本实施例设置逆铣加工采用100r/min的刀具转速。

步骤d、设置逆铣加工时刀具2的行走速度，本实施例设置逆铣加工时刀具采用90mm/min的行走速度。

步骤e、进行产品的逆铣加工。

步骤f、设置顺铣加工2进刀方式，本实施例选用圆弧半径为280mm的圆弧进刀方式。

步骤g、设置顺铣加工2时刀具转速，本实施例设置顺铣加工时刀具采用150r/min的转速。

步骤h、设置顺铣加工时刀具2行走速度，本实施例设置顺铣加工时刀具采用145mm/min的行走速度。

步骤i、测试加工完成后产品表面粗糙度为2.5μm。

实施例2～5的步骤与实施例1相同，不同之处如下表：