铣槽加工的技术特点和刀具选择

铣槽加工工序更多由三面刃铣刀完成，而不是立铣刀。

• 槽分为短槽和长槽、闭口槽和开口槽、直槽和非直槽、深槽和浅槽、宽槽和窄槽
• 刀具选择通常由槽宽和槽深以及 (在某种程度上) 槽长决定
• 可用机床类型和操作频率决定了应使用立铣刀、长刃铣刀还是三面刃铣刀
• 三面刃铣刀提供大批量铣削长深槽的最高效方法，特别是在使用卧式铣床时。然而，立式铣床和加工中心的增加意味着立铣刀和长刃铣刀也经常用于各种不同的铣槽工序

铣削方式的比较

三面刃铣

+ 开口槽

+ 深槽

+ 可调宽度/公差

+ 排铣

+ 切断

+ 适用于不同槽宽/槽深的大产品范围

- 闭口槽

- 仅线性切槽

- 排屑好

立铣

+ 闭口槽

+ 浅槽

+ 非线性槽

+ 通用性 (多用途)：

• 对难加工材料 (硬钢、高温合金等) 进行摆线铣槽
• 将插铣作为长刀具悬伸的解决方案
• 可轻松增加后续的半精加工/精加工工序
• 立铣刀可用于除了铣槽之外的其他工序

- 深槽

- 高切削力

- 振动敏感 (变形过大时)

三面刃铣

三面刃铣刀能够以更加高效的方式加工长槽、深槽和开口槽，并为这种类型的铣削确保最佳稳定性和生产率。也可将其组成一“排”，在同一平面上同时加工多个槽。

如何应用

• 选择铣刀尺寸、齿距与工件的位置，确保始终至少有一条切削刃参与切削
• 检查切屑厚度以实现最佳每齿进给量
• 在要求高的铣削工序中，检查对功率和扭矩的要求。在普通的心轴铣刀应用中，心轴刚性和悬伸非常重要
• 夹具和心轴的强度必须足以应对逆铣所产生的切削力

顺铣：

• 首选方法
• 在与切削力方向相切的方向上使用一个牢固的挡块，以防其将工件向下压紧在工作台上。进给方向与切削力一致，这意味着刚性和对冲反作用力也很重要，因为铣刀存在爬升趋势

逆铣：

• 因刚性不足而出现问题或加工特殊材料时的替代方案
• 解决在加工较深的槽时因装夹刚性差和挤屑而产生的问题

飞轮：

• 装夹刚性差时以及可用功率和扭矩较低时的理想补充
• 飞轮位置尽量靠近铣刀
• 提高夹具刚性始终是一项有利的投资

使用三面刃铣刀铣削开口槽

计算每齿进给量

使用三面刃铣刀进行圆周铣削的一项关键因素是实现适当的每齿进给量f_z。进给值不足将导致严重缺陷，因此，计算每齿进给量时务必格外仔细。

为了保持推荐的最大切屑厚度，加工较深的槽时，应减小每齿进给量f_z；加工较浅的槽时，则应增加每齿进给量。例如，使用槽型M30进行满槽铣时，最大切屑厚度的初始值应为0.12 mm (0.005英寸)。

注意：由于两个刀片一起工作以切出整个槽宽，因此，使用刀片数量z_n的1/2计算进给。

切深

为了加工较深的槽，可订购非标铣刀。如果要加工较深的槽，应降低每齿进给量。如果槽较浅，则提高进给。

注意：槽深可能受到心轴颈、驱动键变形强度以及容屑槽空间的限制。

飞轮 - 在卧式机床上

在三面刃铣工序中，无论何时，一次都只有几个齿参与切削，这可能因断续切削而产生严重的扭曲振动。这将对加工结果和生产率产生负面影响。

• 为了减少这类振动，使用飞轮通常是一项理想的解决方案。正确使用飞轮通常能够解决机床功率、扭矩和稳定性不足所导致的问题
• 与更大型、更稳定、功率更高的机床相比，小型低功率机床或磨损较为严重的机床更需要使用飞轮
• 使飞轮尽量靠近铣刀。
• 使用飞轮将实现更平稳的加工，从而降低噪音和振动并延长刀具寿命
• 除了逆铣之外，可将飞轮装配到安装铣刀的心轴上
• 为了进一步提高三面刃铣的稳定性，使用应用允许的尽可能大的飞轮
• 将许多个碳钢圆盘 (分别带有适配心轴的中心孔和键槽) 组合到一起不失为组装飞轮的最佳方法

使用按照交错排列的方式安装的多把铣刀进行排铣

可按照交错排列的方式布置通过2个键槽安装的带孔铣刀，以同时铣削多个槽。使铣刀相对于彼此错开有助于避免振动。这也将减少对飞轮的需要。

铣削窄槽和浅槽

通用铣刀配备适合于大多数小型槽形状的多刃刀片。常见应用包括加工内簧环槽和密封环槽以及小直槽和外环形槽，特别是在非旋转零件上加工。

内孔槽

• 使用圆周铣削时，编程方式应保证平稳进刀。
• 考虑铣刀直径与孔直径的比值D_c/D_w。该比值越小，吃刀量就越大。

立铣槽

可选择立铣来加工较短、较浅的槽 (特别是闭口槽和型腔) 以及铣削键槽。立铣刀是能够铣削具有以下特点的闭口槽的唯一刀具：

• 直槽、曲线槽或角度槽
• 比刀具直径更宽、特定形状的型腔

切削载荷较重的开槽工序通常使用长刃铣刀执行。

刀具选择

立铣刀和长刃铣刀

如何应用

• 使用安装在高性能夹头中的具有可预测的长刀具寿命的轻快切削立铣刀
• 最大限度地缩短从刀具夹头到切削刃的距离，以实现尽可能短的悬伸
• 考虑每个刃口的进给以加工出符合要求的切屑厚度。使用疏齿铣刀避免产生可能导致振动、表面质量差和毛刺形成的薄切屑
• 使用尽可能大的刀具尺寸实现最佳长径比以确保稳定性
• 尽可能采用顺铣实现最有利的切削作用
• 确保将切屑从槽中排出。使用压缩空气避免挤屑
• 使用Coromant Capto®接口可确保最佳稳定性并为主轴提供支持

使用立铣刀切槽

加工槽 (通常叫做满槽铣) 涉及3个加工面：

• 两端都封闭的槽是型腔，需要能够有坡走能力的立铣刀
• 使用立铣刀进行满槽铣是一种高要求工序。轴向切深通常应减少至切削刃长度的70%左右。在决定执行该工序的最佳方法时，还应考虑机床刚性和排屑性能
• 立铣刀对切削力的影响比较敏感。偏斜和振动可能成为限制因素，特别是在使用率较高和悬伸较长时

键槽铣削

除了直槽铣削和切槽的一般建议之外，该工序还需要一些具体的指导。由于切削力方向和刀具弯曲趋势的原因，一步铣出的槽垂直度不会好。使用过尺寸铣刀且分为两步加工，将实现最佳精度和生产率：

1. 键槽铣削 - 满槽粗加工
2. 侧铣 - 在槽侧壁进行精加工，通过逆铣加工出真正的90°方肩

在精加工工序中，应保持小切宽，以免铣刀偏斜，铣刀偏斜是表面质量差和/或与真正的90°方肩有偏差的主要原因。

分两步进行键槽铣削

在实心坯料中开闭口槽或开型腔的方法

为铣削长而窄的满槽做准备时，线性坡走铣是在钻孔后开型腔的最常用方法。

加工浅槽时，啄铣也可能是一项选择方案。圆弧坡走铣用于铣削较宽的槽和型腔。

3种不同方法的比较

传统铣槽

+ 可使用传统3轴机床

+ 在稳定工况下能够实现高去除率

+ 编程简单

+ 刀具选择范围广泛

- 产生高径向切削力

- 振动敏感

- 加工深槽需要重复走刀

摆线铣

+ 产生低径向切削力，即振动敏感性更低

+ 在铣削深槽时偏斜最小

+ 一种满足以下要求的高生产率方法：

• 加工硬钢和高温合金 (ISO H和S)
• 振动敏感应用

+ 铣刀直径最大应为槽宽的70%

+ 良好的排屑性能

+ 产生的热量低

- 需要更多编程工作

插铣

+ 振动敏感应用的一项解决方案：

• 刀具悬伸较长时
• 深槽铣
• 机床功率低或装夹刚性差时

- 在稳定工况下的生产率较低

- 需要残料铣削/精加工工序

- 端面切削可能会妨碍排屑

- 刀具选择范围有限

使用长刃铣刀粗铣槽

• 金属去除能力高的铣刀通常用于粗加工
• 较短的铣刀能够在稳定的大功率铣床中加工出最大槽深等于铣刀直径的槽
• 使用稳定的ISO 50主轴，因为这些铣刀更能适应极大的径向力
• 检查功率和扭矩要求，因为它们经常是最佳结果的限制因素
• 考虑每种类型工序的最佳齿距

较长的设计主要
用于边缘铣削工序。