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CNC插铣加工大幅提高切削效率和刀具寿命（带UG案例档）

【CAM插铣编程需要考虑的因素】 Fiorenza指出，虽然插铣技术的应用已有至少15年的历史，但近年来，加工车间正越来越清楚地认识到，插铣可以获得更高的材料去除率，而且由于走刀路径的编程和验证变得更容易，插铣加工的应用也变得比过去更容易。越来越多的CAM系统已有专门用于插铣加工的算法。此外，利用切削仿真软件，加工车间可以在运行插铣循环程序之前，验证其可靠性。Fiorenza说，“你的确需要对刀具沿走刀路径的运动进行验证，因为专用插铣刀通常都不是中心刀具。”在使用非中心刀具时，如果选用的走刀步距不合适，或不清楚工件的加工余量，都有可能造成打刀。 据Meyers介绍，一些车间采用数控加工中的G81钻削循环程序来执行插铣加工。但在这种加工中，当铣刀从向下插削返回时，其刀片可能会与工件侧壁发生刮擦。 为了解决这一问题，专门编制的CAM插铣循环程序在刀具到达下插底部，准备退刀返回其行程顶点之前，将其沿X轴或Y轴方向移动0.025－0.050mm。刀具后移可以避免退刀时刀片与已加工表面发生刮擦。 Meyers说，“也可以手动编制插铣循环程序。在某些情况下，如果是下插深度相同的简单插铣，你可以只编写一个子程序，确定刀具在X轴或Y轴的运动。但手动编程的工作量很大，只有在确有必要和无需编写加工代码的情况下才采用。” DP技术公司的Whetsell说，“我们尝试优化插铣加工循环，使用户能充分发挥插铣刀在每次切削中的最大潜力，以尽可能少的走刀次数，切除尽可能多的工件材料。确定编程参数时，需要对刀具切入工件的轴向吃刀量进行动态计算，目的是在每一次插铣走刀中，最大限度地利用刀片的切削能力。这就需要知道工件毛坯和加工后成品零件的尺寸。” 只要知道了零件的最终尺寸，就能确定铣刀的插铣深度，而知道了工件毛坯的尺寸，就能确定从何处开始插铣。金属加工微信，内容不错，值得关注。Whetsell说，“这基本上就是现阶段对以前曾进行插铣加工的工件毛坯的编程信息。在DP公司的ESPRIT CAM软件中，我们将其称为‘毛坯自动编程’。” Whetsell说，“在X轴或Y轴方向切削后退刀的编程变得有些棘手，因为你不能让刀具正好退到其后的工件材料中，你也不希望将刀具退到刚才切削产生的残留材料中。” CAM软件能以各种不同的方式编制插铣加工程序。Whetsell说，“例如，你可以不定义走刀步距或径向切宽，你可以定义残留高度（比如说0.25mm），CAM软件就能计算出实现该残留高度的插铣次数。” DP技术公司正在为ESPRIT软件开发专用的插铣加工循环，一些用户已通过该软件包先进的编程界面编制了插铣加工程序。 肯纳公司的Seculi介绍说，插铣加工采用的切削参数和专业术语与其他铣削方法有所不同。例如，为了防止颤振，当插铣刀悬伸较长时，要采用较低的切削速度。在描述插铣加工时，平面铣削中用于表示轴向切深的Ap的含意也发生了变化，因为它被定位于插铣刀的径向而不是垂直轴方向。在Z轴插铣加工中，没有轴向切深尺寸，只有径向切深（即走刀步距）和径向吃刀尺寸。 切削深度通常与刀片尺寸有关。肯纳公司建议，在插铣加工时，应始终保持切削深度大于刀片切削长度的15％。如果切削深度变得接近或小于刀片的刀尖圆弧半径值，则径向切削力就会增大，从而丧失插铣技术的一些优势。 【插铣与大进给铣削】 插铣是一种具有高生产率的金属切削策略。选择采用该技术还是其他铣削策略取决于多种因素。 为了最大限度地发挥插铣优势，需要使用专用插铣刀和精心进行CAM编程。在许多情况下，大进给铣削可以成为更简便易行的插铣替代方案，大进给铣刀基本上都是具有大前置角的直刃铣刀。大前置角使切屑变薄，为了保持足够的切屑厚度，就必须提高进给率。大进给铣刀以大进给率、小切深量快速切除金属材料，同时可将作用于机床和刀具的横向负荷减至最小。 英格索尔刀具公司的MAXline产品经理Tom Noble认为，零件的特征尺寸和结构可以帮助加工车间决定应该采用插铣还是大进给铣削。他说，“如果需要加工一个小凹腔，采用插铣可能比较合适。由于径向移动距离短，因此无需径向铣削太多材料。但是，如果需要铣削的面积相当大，采用大进给铣削可能效率更高。” 大进给铣削确实存在横向负荷，但通过采用小切深、快进给和多次走刀，可将其减至最小。 该公司的Fiorenza指出，用直径50mm以上的插铣刀进行长悬伸插铣可能非常有效。而大进给铣削可能更适合小直径铣刀的长悬伸铣削。他说，“当刀具悬伸长度增大到直径的4倍或6倍时，就会开始出现某些类型的颤振。你可以采用大进给铣刀和0.38－0.50mm的小切深来应对这些加工。可能还需要采用一些抗振刀具结构，如整体硬质合金刀柄和模块化刀头。” Noble认为，选择铣削方法的一个关键考虑因素是车间的日常加工任务，“比如说，如果你平时要进行大量三维铣削，并希望也能做一点插铣加工，我会建议你采用大进给铣刀，用它也可以进行有限的插铣加工。但对于型腔铣削、直壁和沟槽铣削以及大批量加工，你则应该投资购买专用插铣刀。” 【选择合适的插铣机床】 虽然通用型机床具有“一机多用”的优点，但为了最大限度地提高生产率（以及减小变形），采用专用机床往往是更好的选择。生产立式加工中心（VMC）、卧式镗铣床等产品的斗山机床公司可提供从轻型攻丝中心到用于模具重载切削的高速五轴加工中心的各类机床。金属加工微信，内容不错，值得关注。营销经理John Ross表示，该公司可为不同的加工（乃至不同的地域）量身定制机床。例如，有些机床采用直线导轨，而另一些机床则采用更结实的硬轨。“当我们进入美国加州一些地区主要切削轻型材料的市场时，直线导轨机床正好对路。而当我们进入中西部地区一些加工航空材料和高温合金的市场时，用户则需要能承受较大切削力、更坚固耐用的硬轨机床。” 采用直线导轨的高速模具加工机床在快速切除少量工件材料时性能优异，而采用插铣技术可以进一步提高其粗加工能力。但这种机床承受切屑负荷的能力却不及硬轨机床。 Ross指出，斗山的Mynx系列立式加工中心是能够最大限度发挥插铣优势的加工平台，其刚性在斗山VMC中最高。该机床的基座采用整体铸造，1500mm×750mm工作台能够加工大型模具或航空铸件。 斗山公司应用工程师Steve Sigg指出，“机床主轴越粗大，铣削能力就越强。”在重载切削时，插铣技术可以帮助用户对一些难加工材料（如Inconel合金和不锈钢）进行高效粗铣加工，而用面铣刀对这些材料进行径向加工效率很低。当刀具悬伸量较大时，横向铣削力会引起过度振动，而插铣加工也能很好解决这一难题。 他顺便提到，制造商开始对插铣加工感兴趣的另一个原因是，随着美国制造业的复兴，一些模具加工任务正不断从中国回流到美国。