提高数控铣床切削加工工艺的四个技巧

对于数控铣加工零部件而言，工件成品的质量至关重要，对于数控铣床切削加工而言，刀具选择以及对切削用量的有效确定都是十分关键的内容。为确保加工过程满足标准，作为编程工作人员而言，必须准确地掌握选择刀具与确定切削用量的基本原则，与此同时，各零件加工过程的特点同样也是应高度重视的内容。

1、数控铣加工如何选择刀

数控铣床对于配套刀具有较高的要求，刀具必须具备高精度、高强度、高刚性的特点，并且能够便捷地进行安装调整。不同的刀具具有长短不同的刀柄及刀头形状，在选择时应当考虑到铣床的安装加持能力、工件的材料特性、加工方式等诸多因素，在充分满足其他条件的前提下尽量选择刀柄短的刀具，从而最大限度地提升刀具的刚度，满足加工精度的要求，延长刀具使用寿命。

1.1 常见的铣刀种类

由于加工工件的材料和形式多种多样，所以，铣刀的种类和形式也各不相同。目前，各类铣刀通常根据材料、结构或刀头形状来进行分类。根据材料的不同，铣刀可以分为高速钢刀具、合金钢刀具、金刚石刀具、陶瓷刀具和立方氮化硼刀具等[1]。不同材料的刀具有不同的硬度和刚性，适用于不同材质工件的加工。按照刀具的结构，也可以将铣刀分为整体式刀具和镶嵌式刀具，其中的镶嵌式刀具又可以分为焊接式和机夹式。根据刀头形状，又可以将铣刀分为球头刀、平底刀、锥度刀、T形刀等。

1.2 影响铣刀选择的因素

数控铣加工是一项相当复杂的操作，选择铣刀时，应当考虑到加工材料的性能和特点，诸如有色金属、黑色金属、复合材料、高分子材料在刀具的选择上都各不相同，另外，材料的硬度、韧性、刚度、耐磨性等属性也应当考虑在内[2]。另外，数控铣加工的主要加工能力依靠数控机床提供，因此，在选择刀具的过程中也应当考虑到数控机床的特点，尽量减少刀具的数量，实现一次装夹完成多道工序。

1.3 数控铣床常见刀具的用途

（1）立铣刀：这类刀具适合于在工件表面进行凸台或凹槽等形状的加工，也可用于开粗、光整以及清根等加工操作。

（2）键槽铣刀：这类铣刀顾名思义，比较适合于在工件上加工各种腔槽、键槽形状。

（3）球刀：这类刀具比较适合切削量较小的表面光整加工，由于切削量小，效率较低，一般不用于大块形状的处理。

（4）面铣刀：主要用于加工大面积平面工件。

1.4 实践中刀具选择的原则

总的来说，在铣刀的选择上，应当以便于安装调整、保证工件的加工精度、延长刀具使用寿命为基本原则，在保证加工质量和效率的前提下，尽量选择刀柄较短的刀具，从而提高刀具的工作刚度，延长刀具的使用寿命。工件的几何形状是铣刀选择时的一个需要重点考虑的问题，加工不同形状的工件对于铣刀的种类、刀头的形状都有着不同的要求，如果选择不当，将会严重影响工件的加工质量，甚至出现大量残次品，造成损失。

2、 数控铣加工的切削量确定

数控铣加工中对工件的加工是通过不同方向的切削来实现的，不同的切削量对工件加工的速度、质量以及刀具的使用寿命都有着重大的影响。切削量主要包括切削速度、背吃刀量、侧吃刀量等指标。针对不同的情况应当选用不同的切削量，以工件的加工精度和表面光洁度为主要标准，通过科学的计算设置切削量，以求达到加工质量、效率和减少刀具损耗三者的平衡。

2.1 确定切削速度

切削速度的选择需要考虑工件硬度、刀具材料、刀具寿命等诸多因素，在进行粗加工操作时应当适当降低切削速度，因为此时的切削深度通常较大，一旦选择较高的切削速度将会产生较高的工作温度，降低刀具的使用寿命。相反，在进行精加工作业时可以适当提高切削速度，保证工件表面精度和工作效率。

2.2 确定给进速度

给进速度是关系到加工效率的一个重要指标，指的是每分钟切削的深度，一般在 100 至 200 毫米之间。在使用高速钢刀具或进行深孔加工操作的过程中，应当根据实际情况降低给进速度，一般保持在每分钟 20 毫米至 50 毫米左右。

2.3 吃刀量的确定

背吃刀量（侧吃刀量）的确定关系到加工的操作安全以及刀具与机床的使用寿命，如果吃刀量过大，就有可能产生撞刀事故，损坏刀具或机床。但是，在一定范围内选择可以承受的最大吃刀量能够减少走刀次数，提高生产效率。

3 、关于数控铣床切削加工工艺解构

3.1 粗加工工艺

生产效率的全面提升是选择使用粗加工工艺的重点。所谓的粗加工，具体指的就是单位时间范围内能够实现的最大材料切除率，具体指的就是毛坯面加工余量，尽可能确保毛坯形状以及尺寸和成品相近。一般来讲，材料经过粗加工以后，即可形成半精准度工件的轮廓。在整个过程中，速度占据重要地位，选择使用直径较大的刀具操作，不仅可以实现生产效率的全面提升，还能够规避刀具磨损的几率。对于数控铣床而言，所控制的只是三个坐标当中的任意两坐标，能够达到二维控制的目的。

3.2 半精加工工艺

与粗加工不同的是，半精加工更加注重效率与质量的有机协调。工件在经过半精加工以后，其表面应较为光滑且余量保持均匀。而且这一过程的目的就是为精加工的开展奠定坚实的基础，以期达到次要表面加工的目标。需要注意的是，在实际的加工过程中，尽可能将零件表面多余的材料予以有效地切除，确保加工零件的表面处于平整的状态，最终满足精准度的标准要求。

3.3 清角加工工艺

工件清角的加工工艺，要求的并不是加工速度，而是将模具表面统一性以及协调性作为重点。需要注意的是，工件清角加工的目的就是将多余材料予以全面清除，为后期精加工操作的开展做出有效地铺垫，进一步推动精加工工作的全面开展。若将直径较小的刀具应用在此过程中，很难一次完成切削作业，所以要进行不低于两次的切削加工，在满足具体要求的情况下才能够停止。但是，刀具直径不应当超过精加工刀具的直径。

3.4 精加工工艺

精加工工艺是最后一道加工工艺，要求各零件尺寸精度、表面粗糙度与形状精度等方面要符合图纸要求。通常来讲，在精加工表面会预留特定余量，主要的目的就是确保切削的时候刀刃能够处于平稳状态，尽可能降低工件加工的误差，确保表现效果达标。在精加工的过程中，需选择使用直径较小的加工刀具。最佳的精加工工序如下：加工外部轮廓→加工凸起部位→加工阶梯面与自由型面→加工凹陷→加工其他的低辅助面。

在模具制造过程中，对于曲面类型芯、型腔的高速精加工，需要注意的内容具体表现在：切削的时候，需保证刀具与工件接触点能够跟随加工表面所具备的曲面斜率以及选择刀具半径的转变呈现出相对应的变化。

若所需加工模具的曲面具有较强的复杂性，必须保证能够在一道工序当中一次性完成，有效地减少下刀次数，将模具表面进行有效地保存。除此之外，在切削的过程中，要确保刀具进给的方向以圆弧形呈现出来，使得切削面连续且流畅，具有一定的平稳性特征。最后，在实际加工的过程中，应尽可能规避加工停顿情况的发生，一旦停刀突然很容易导致模具的表面出现微量的形变问题，最终对加工的精准度产生负面影响，甚至还会在停刀的位置出现凹痕，进而影响其表面质量。

4、数控铣床切削加工工艺的有效改进

4.1 改进粗加工工艺的方式

首先，可以借助加工仿真软件对切削面面积进行准确地计算，同时还要对被切削材料切削率予以相应的计算。只有这样，进行切削的时候，才能够确保刀具载荷以及磨损率始终处于平衡，在进一步强化加工质量的同时尽可能降低刀具磨损几率。

其次，数控铣床在实际切削中，刀具尽可能选择斜向下刀切入或是切出方式进行。同时，对于加工模具型腔同样要有效地规避垂直地切入与切出问题的发生。若条件允许，尽可能选择螺旋切削的方式如图1所示，进而有效地降低刀具载荷量。

图1 单刃螺纹铣刀杆

再次，若要求对大余量零件进行加工，应借助攀爬式的方式。这种方式最突出的优势就是可以实现切削力的有效降低，确保切削硬化的程度得到适当地改善，实现切削产生热量的减少，确保零件切削的实际质量得以全面增强。

最后，数控铣床切削的时候，不要对刀具进给的方向进行突然地转变，否则会直接影响切削的速度，最终使切削质量明显下降，并引发残留亦或是过切的情况，严重的还会引发不可估量的安全事故。

4.1.1 改进半精加工工艺的方式

对半精加工工艺的改进，切削间距与公差值十分重要。为确保切入稳定，必须严格遵循以上顺序，尽可能规避对于刀具产生的损伤。另外，要确保切削的连续性，合理安排好加工工序，以免引发频繁退刀亦或是换刀的情况。

图2 通用型数控铣床切削程序设计

4.1.2 改进清角加工工艺的方式

工件表面在半精加工的基础上相对均匀，然而，凹陷型面位置加工余量仍然较大。一旦加工的余量均匀性较差，必然会影响切削的稳定性，甚至会对加工的最后精度带来直接的影响。因此，必须安排合理的清角工序以切除多余材料。

4.1.3 改进精加工工艺的方式

精加工工艺对质量与精准度的要求很高，所以必须对切削程序予以优化设计（如图2），以免出现垂直下刀与大量抬刀问题，尽可能规避损伤零件的表面。另外，在精铣的过程中，应采用顺铣的方式，以免出现滑行问题。对走刀路线的选择也应当高度重视加工变形问题，如果有必要，尽量增加走刀的次数。最重要的就是要保证走刀路线的最优化。