插(chā)銑法(plunge milling)又稱為Z軸銑(xǐ)削法(fǎ),是實現高切除率金屬(shǔ)切削最有效的加工方法之(zhī)一。對於難加工材料的曲麵加工、切槽加工(gōng)以(yǐ)及刀具懸伸長度較(jiào)大的加工,插(chā)銑法(fǎ)的加工效率遠遠高於常規的端麵(miàn)銑削法(fǎ)。事實上,在需要快速切除大量金(jīn)屬材料時(shí),采用插銑法(fǎ)可(kě)使(shǐ)加工時間縮短一半(bàn)以上。此外,插銑加工還具有以下優點:
①可減小工件變形;②可降低作用於銑床的徑向切削力,這意味(wèi)著軸係已磨(mó)損的主軸仍可用於插銑加工(gōng)而不會影響工件加工質量;③刀具(jù)懸伸長度較大,這對於(yú)工件凹(āo)槽(cáo)或表麵(miàn)的銑削加工十分有利(lì);④能實現對高溫合金材(cái)料(如Inconel)的切(qiē)槽加工。插銑(xǐ)法非常適合模具型腔的粗加(jiā)工,並被推(tuī)薦用於航空零部件的高效加工。其中一個特殊用途就是在三軸或(huò)四軸銑床上插銑加工渦輪葉片(piàn),這種(zhǒng)加工通常需(xū)要(yào)在(zài)專用機床上進行。
插銑渦輪葉片時,可從工件頂部(bù)向下(xià)一直銑削到工件根部,通過X-Y平麵(miàn)的簡單平移(yí),即(jí)可加工出極其複雜的表麵幾何形狀。實施插銑加工時,銑刀切削刃由各刀片廓(kuò)形搭接而成,插銑深度可達250mm而不會發生振顫或扭曲變形,刀具相對於工件的切削運動方向既(jì)可向(xiàng)下也(yě)可向上,但一般以向下切削更為(wéi)常見。插銑斜麵時,插銑刀沿Z軸和X軸方向作複合運動。在某些加工場合,也可使用球形銑刀、麵銑刀或其它銑刀(dāo)進(jìn)行銑槽、銑型麵、銑斜麵、銑凹腔等各種加工。
專用插銑刀主要用於粗加工或半精加工,它可切入工件凹部(bù)或沿著工件邊緣(yuán)切削,也可銑削複(fù)雜的幾何形狀,包括進行挖根(gēn)加工。為保證切削溫度恒定(dìng),所有的帶柄插(chā)銑刀都采用內(nèi)冷卻方式。插銑(xǐ)刀的刀體和刀片設計使其可以最佳角度切入工件,通常(cháng)插銑刀的切削刃角度為87°或90°,進給率範圍為0.08~0.25mm/齒。每(měi)把插銑刀(dāo)上裝夾的刀片(piàn)數量取決於銑刀直徑,例如,一把直(zhí)徑φ20mm的銑刀安裝2個刀片,而一把直徑f125mm的銑刀可(kě)安裝8個刀片。為確定某種工件的加工是(shì)否適合采用插銑方式,主要應考慮加工(gōng)任務的要求以(yǐ)及所使用加工機床的特點。如果加工(gōng)任務要求很高的金屬切除率,則采用插銑法可大幅度縮短加工時間。
另(lìng)一種適合采用插銑法(fǎ)的場合是當加工任務(wù)要求刀具(jù)軸向長度較大時(如銑削(xuē)大凹腔或深槽),由於采用插銑法可有效減小徑向(xiàng)切(qiē)削(xuē)力,因此(cǐ)與側(cè)銑法相(xiàng)比具有更高的(de)加工穩定性。此外,當(dāng)工(gōng)件上需要切削的部位(wèi)采用常規銑削方法難以(yǐ)到(dào)達時(shí),也可考慮采用插銑(xǐ)法,由於插(chā)銑刀(dāo)可以向上切除金屬,因此可銑削出複雜(zá)的(de)幾何形狀。 從機床適用性的角度考慮,如果所用加工機床的功率有限,則可考慮采用插銑(xǐ)法,這是因(yīn)為插(chā)銑加工所需(xū)功率(lǜ)小於螺旋銑削,從而有可能利用老式機床或功率不足的機床獲得較高(gāo)的加工效率。例如,在一台40級機床上(shàng)可實現(xiàn)插(chā)銑深槽的加工,而此類機床不適合采用長刃(rèn)螺旋銑刀進行加工,這是因為螺旋銑削產生的徑向切削力較大,易使螺旋銑刀發生振顫。由於插銑加工時徑向切削力較低,因此非常適合應用於主軸軸承已磨損的老式機床。插銑法主要用(yòng)於(yú)粗加工或半精加工,因機床軸係磨損引起的少量軸向偏差不會對加工質量產生較大(dà)影響。作為一種(zhǒng)新(xīn)型數控加工方法,插(chā)銑法對CNC加工軟件提出了新的要求(qiú)。
目前,在適用(yòng)軟件的開(kāi)發方麵還有許多工作要做,軟件供應商正著手改編或重新編製(zhì)能(néng)夠處理大量Z軸代(dài)碼(mǎ)的加工軟件,這種軟件必須具有高柔性,以適應各種不同的加工任務。無論對於大金屬量切削加工(在模具(jù)加工中較為常見),還是對具有複雜幾何形狀的航空零件的加工,插銑法都(dōu)將是優先考慮的加工手段。與常規加工方法(fǎ)相比,插銑法加工效率(lǜ)高,加工時間短,且可應用於各種加工環境,既適用於單件小批量的一次性原型零件(jiàn)加(jiā)工,也適合大批量零件製造,因此是一種極具(jù)發展前途的(de)加工技術。