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11/30/2022|生产工程基础

什么是铣削?

在制造技术的上级组中,铣削属于具有几何确定的切削刃的切削加工工艺。这意味着刀具的所有几何尺寸和速比都是已知的。另一个特点是在铣削中,所谓的切削运动是由刀具进行的,而工件则负责进给运动。由这两个变量引起的刀具和工件之间的相对运动最终确保切屑去除。

铣削的另一个特征是铣刀的切削刃在整个行程中都没有啮合,但刀具的每一转都伴随着每个切削刃至少一次切削中断。相应的技术术语广为人知,因为它是“切削中断”。不断的“进进出出”意味着切削刃必须承受持续的热和机械交变载荷。

必须由工件、刀具和机床组成的动态系统充分吸收的载荷是巨大的,最终对竞争力起决定性作用。这种动态的力三角决定了部件的精度、表面质量和加工过程的经济性。这也是铣削工艺的魅力所在,从简单到复杂的轮廓,从柔软到超硬的材料,从粗糙到光滑的表面,都是从“像黄油一样”的毛坯中加工出来的。

铣削工艺

然而,在铣削中,存在着非常实际的差异。例如,德国标准化协会 (DIN) 根据所生产的工件表面类型、切削过程的运动学和铣刀的轮廓来划分铣削工艺:

  • 端面铣削:端面铣削是用直线进给运动进行铣削以产生平面,它分为端面铣削和圆周面铣削。
  • 螺旋铣削:螺旋铣削是指在螺旋进给运动(例如螺纹和圆柱螺钉)下在工件上创建螺旋表面的铣削工艺。
  • 滚齿加工:滚齿加工是生产齿轮最重要的制造工艺之一。在滚齿加工中,具有基准齿廓的刀具在进给运动的同时执行滚齿运动。在这个过程中,刀具和工件在切削过程中相互滚铣,类似于蜗轮中的蜗杆。
  • 仿形铣削:仿形铣削是使用具有工件约束形状的刀具进行铣削。它用于在一个平面中创建直线(直线进给运动)、旋转对称(圆形进给运动)和任意弯曲的轮廓表面(受控进给运动)。
  • 形状铣削:形状铣削是在平面或空间上控制进给运动,从而创建所需的工件形状的铣削工艺。

除了这些基本工艺外,根据刀具旋转和进给的方向,铣削还分为轮廓铣削和逆铣。在轮廓铣削中,铣刀的旋转方向与工件在刀具啮合区域的运动方向相同。而在逆铣中,铣刀的旋转方向和工件在刀具啮合区域的运动方向相反。 

在直接比较中,轮廓铣削中的切屑厚度在切削刃的入口和出口之间逐渐减小,这也降低了切削力并避免了所谓的颤振效应。此外,不会发生颤振。这意味着通常可以通过轮廓铣削获得更好的表面光洁度。因此,此工艺更适合用于精加工操作。

然而,一个缺点是铣刀的切削刃以最大切屑厚度切入工件。相反,在逆铣时,铣刀的切削刃以最大切屑厚度从工件中露出。这会导致退出时的挤压和摩擦过程,从而导致刀具的高度磨损。

Milling of a turbine disk
Milling of a turbine disk

什么是 CNC 铣削

事实上,所有可能的运动学中的铣削过程已经塑造了现代制造业,并且肯定会继续这样做,这主要归功于 NC 控制 (CNC) 的发展。从 1950 年代中期开始,NC 和后来的 CNC 技术成功地逐渐使铣削工艺的复杂性和生产力越来越独立于人类的手工技能。最重要的是,如果没有 NC 控制的“智能”支持,多轴 CNC 铣削扩展到自由曲面加工领域是不可想象的。此外,CNC 技术还为柔性制造单元和互联生产系统中的流程开辟了自动化的广阔领域,这也使其具备了大规模生产的条件,例如在汽车行业的发动机生产中。