数控加工中的爬行铣削和传统铣削的选择

在数控机床的铣削过程中，爬行铣削和传统铣削之间的选择是一个重要的技术问题，对零件的精度和表面质量有很大影响。

爬行铣削和传统铣削的定义

根据铣刀的相对位置和工件的进给方向，铣削过程分为爬铣和常规铣削两种。从工件的进给方向来看，当铣刀位于工件左侧时，称为爬铣或上铣。当铣刀位于工件右侧时，称为常规铣削或下铣削。

爬坡铣削:开始时，切屑厚度最大，随着切割的进行，切屑厚度逐渐减小。这使得切屑变形最小，切削力直接作用于工件。

传统铣削:开始时，切屑厚度为零，切削结束时增加到最大值。这一过程包括抛光效果，切削力有抬起工件的趋势（有抬起工件的趋势）。

数控加工中的上铣和下铣工艺分析

1.爬行铣削的特点

爬行铣削的优势

• 切屑厚度从最大到零不等，防止刀具打滑，延长刀具寿命。
• 产生更好的表面光洁度。
• 垂直铣削力始终压向工作台，提高了工件定位和夹紧的可靠性。
• 降低加工过程中的能耗。

爬行铣削的缺点

• 不适合铣削表面坚硬的工件。
• 如果导螺杆和螺母之间存在间隙，进给螺杆可能会在加工过程中振动。

2.传统铣削的特点

传统铣削的缺点

• 切屑厚度从零到最大不等，导致刀具在切入金属之前在工件表面滑动。这会产生高摩擦力和热量，可能形成硬化层，降低刀具的耐用性，影响表面质量。
• 垂直向上的铣削力往往会抬起工件并使其失稳。
• 功耗更高。

传统铣削的优势

• 适用于铣削表面坚硬的零件。
• 尽管存在间隙，但工作台进给机构没有振动。

3.爬行铣削和传统铣削中刀具的应力分析

在爬行铣削中，工件对刀具的作用力是将刀具推向工件。而在传统铣削中，工件力会将刀具抬离工件。

数控加工中爬行铣削和传统铣削的选择分析

在配备滚珠丝杠驱动装置的数控机床中，通过预紧可以完全消除反向间隙。在配备爬行铣削机构的数控机床中，爬行铣削因其刀具耐用性高、表面质量好和功耗低而受到青睐。然而，某些特殊的切削条件可能需要传统铣削。因此，在选择爬铣或传统铣削方法之前，必须进行相关分析。

在传统铣床上，由于导螺杆和螺母组件存在横向间隙，通常采用传统铣削来防止工作台位移，确保铣削操作顺利进行。但是，对于需要低切削量和高表面质量的铝镁合金，可以采用爬行铣削。

粗加工中铣削方法的选择

毛坯的外表面通常比芯材更硬更脆，尤其是通过火焰切割获得的毛坯。在加工中心刀具转速较高（通常高于 2000 r/min）的情况下，使用传统铣削方式进行粗加工会导致切削刃突然离开工件，使切屑突然断裂，并将由此产生的振动传递到切削刃上。这很容易造成加工中心脆性切削刃的崩裂或断裂。因此，爬行铣适用于加工中心的粗加工。用于传统铣床的专用粗加工刀具弹性更大，运行速度更低，因此切屑分离速度更慢，适用于传统粗加工。

在粗加工中，由于切削深度和宽度较大，在传统铣削中，由于切削方向与进给方向相反，工件和刀具之间的相对速度会增加，从而增加主轴和导轨电机的负载，导致振动加剧。当负载达到一定程度时，就会触发警报并导致机床停机。在相同条件下，传统铣削比爬坡铣削多消耗 10% 到 20% 的功率。因此，爬坡铣适合在加工中心进行粗加工，而传统铣适合在传统铣床上进行粗加工。

数控加工案例分析

如下图所示，它描述的是一种加工过程，毛坯是方形的，任务是使用数控铣床加工出实体轮廓。根据前面的分析，在数控加工中，爬铣是首选。对于该零件，如果采用爬铣，刀具路径为 D → C → B → A，但在实际生产中，经常会出现 "撞刀 "现象。本文分析了出现这种现象的原因。

1.在加工过程中，刀具进给量从零开始逐渐增加，直到整个刀具外围都被啮合。

2.在整个刀具外围都啮合的情况下，这部分是爬铣，而这部分是传统铣削。

对于毛坯的待切削部分（用 E 表示），则进行常规铣削。在传统铣削过程中，根据前面的分析，刀具倾向于接近工件。同样，根据力和反作用力的特性，待切割的毛坯部分（用 E 表示）也趋向于接近刀具。

3.当刀具继续加工，零件 E 即将被切断时，由于 E 没有支撑，有向刀具靠近的趋势，在 E 被切断的瞬间，E 紧贴刀具，造成刀具碰撞。

根据上述综合分析，该工艺不应优先考虑爬铣。而是应先使用常规铣削，留出加工余量（A → B → C → D），然后再进行爬铣（D → C → B → A），以确保在加工过程中不会出现刀具磨损，并保持表面质量。

结论

金属切割是一个复杂的过程，涉及到以下方面之间错综复杂的相互作用 刀具 和工件材料。切削参数、刀具材料、几何角度等因素、 装置切削液都会影响切割过程。

在特定的数控加工过程中，不同的铣削方法会产生不同的结果。了解爬行铣削和传统铣削的特点对于数控加工和编程至关重要。