由于毛刺的存在,不但会使工件的加工精度、表面质量下降,而且会对制品的工作性能造成一定的影响,而且还可能造成严重的事故。对于毛刺的出现,一般采用除毛工艺。去毛刺是一种非生产性的工艺,不但提高了产品的生产成本,延长了产品的生产周期。
首先,系统地分析了影响端铣毛刺产生的主要因素,并从结构设计到加工工艺,论述了减少和控制铣削毛刺的工艺及工艺。
一、端铣加工毛刺的主要类型根据切削运动,刀具切削刃毛刺的分类,端铣时毛刺主要有主刃侧面毛刺、侧面切边毛刺、底边切切方向毛刺、切切切进给方向毛刺(参见图1)。
图1端铣削加工产生的毛刺通常,与其他毛刺比较,底部切削的切削方向上的毛刺尺寸大,难以去除。因此,本论文的研究重点是底部切割的切削方向的毛刺。根据端铣时底侧切出的切削方向上的毛刺大小及形状,可将其分成三类: I型毛刺(大小大,难以清除,处理成本高), II型毛刺(大小不能移除或移除),而 III型毛刺,也就是负毛刺(见图2)。
图2铣削时沿切割方向的毛刺类型
二、影响端铣加工毛刺的主要原因是毛刺是一种很复杂的材料变形。工件材料特性,几何形状,表面处理,刀具几何形状,刀具轨迹,刀具磨损,切削参数和冷却剂的应用,都会对毛刺产生有很大的影响。图3是影响端铣毛刺的因素的方框图。在特定的铣削工况下,端铣毛刺的形状和大小与各种因素的综合效应有关,而各种因素对其产生的影响也不尽相同。
图3铣削毛刺形成原因控制图1。
刀具进入/退出通常,刀具旋转时产生的毛刺要大于刀具进入工件时的毛刺。2、平面切出角度平面切出角度直接影响下切刀方向上切出的毛刺。平面切割角度是指在加工刀片从工件末端表面上旋转时,在切割刀片上一个垂直于铣刀轴线的平面上,该位置的切割速度(刀片旋转速度和送料速度的矢量)的方向和工件末端表面的角度。工件的端面是由刀柄旋转点到刀柄旋转的位置。从图5可以看出, i是0度<180度的平面切割角度。研究发现,随切削深度的增大,毛刺的形状会有明显的改变,即从 I型毛刺到 II型。最小的铣削深度一般被认为是制造出 II形的毛刺,用 dcr来表示。图6表示了在加工一种铝合金时,刀具表面的切入角度和切割深度对毛刺高度的影响。
图6中的毛刺形状与平面切割角度及切割深度如图6所示:随着平面切割角度的增大,边界切割深度也随之增大;在120°以上的平面切割角下, I形的毛刺越大,而向 II形的过渡越深。这样,较小的平面切割角度有利于产生 II型毛刺,原因在于,由于端部表面的支撑刚性相对增加,并且较难形成毛刺。进给速率的大小和方向都会对合成速率 v的幅值和方向有影响,从而影响到平面切入角度和毛刺的生成。这样,进料速度和出口侧偏移角α越大,对产生大毛刺的抑制作用就越大(见图7)。
图7进料方向对毛刺的影响3,刀尖退出次序 EOS在端铣加工中,刀尖的退出次序决定了毛刺的大小。从图8可以看出: A是在副切割边缘上的一点, C是在切割边缘上,而在 B处是在刀尖的顶端。假定尖头是锐利的,也就是说,没有把尖圆弧半径计算在内。当B-C边首先离开工件,A-B边向后移动时,刀具将与已加工的表面连接,并在继续铣削过程中将碎片从工件中推出来,从而形成具有大尺寸的下侧切割刀具。当A-B边首先从工件中抽出,B-C边则向后倒出工件,将切屑铰接到过渡面上,将工件从工件中切割出来,形成了一个更小的下侧切削机。实验结果显示:①按顺序增加毛刺大小的刀头退出顺序为 ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA。② EOS所得到的结果基本一致,不同之处在于,在同一退火次序下,塑料的毛刺大于脆性材料。刀头退出顺序除了受刀具几何尺寸的影响外,还与进给量、铣削深度、工件几何尺寸和加工工艺条件等因素密切相关。
图8刀具排出次序与毛刺的形成4、其他因素的影响①铣削参数、铣削温度、切削环境等都会对毛刺的形成有一定的影响。②材料的塑性愈高,愈容易产生 I形的毛刺。在端铣易碎料时,如果进给量大、平面切削角度大,则有利于产生 III型毛刺(缺损);③在端面和被加工面的夹角大于直角时,由于端面支撑刚性的提高,可以有效地抑制毛刺的产生;④切削液的应用有助于提高切削工具的使用寿命,减少切削工具的磨损,提高切削加工的润滑,减少毛刺的大小;⑤刀具磨损严重地影响着毛刺的产生,随着刀具磨损的增加,刀尖的弧度增加,刀具的退刀方向毛刺的大小也会增加,同时在刀具的切入方向上也会产生毛刺。⑥其他诸如工具材料等因素也会对毛刺产生产生影响。在同样的加工工艺条件下,金刚石工具对毛刺的抑制效果优于其他工具。
三、控制cnc精密加工厂家铣削加工中产生毛刺的主要方法是:端铣毛刺的产生受到各种因素的影响,这不仅与铣削工艺有关,还与加工工件的结构、刀具的几何形状等因素密切相关。为了减少端铣毛刺,应从多个角度进行控制,减少产生的毛刺。
1、合理的结构设计毛刺的产生与工件的结构密切相关,工件的结构会使加工后的棱边产生的毛刺形状和大小差异较大。如果预先确定了工件的材质和表面处理,工件的几何形状和边缘是影响毛刺产生的关键因素。
2、适当的加工次序也会对端铣刀的形状和尺寸产生影响。由于毛刺的形状和大小不同,所需的除毛量及相应的成本也各不相同,所以选择合适的工艺次序是降低毛刺成本的有效方法。
图9的选择处理顺序控制方法在图10 a中,如果首先对平面进行钻孔,然后对平面进行铣削,那么在孔的周边上易于产生更大的切削铣削毛刺;若先将表面铣成平面,然后再进行钻孔,孔周处仅有少量的切削毛刺。类似地,在图10 b中,先铣削上、然后铣凹轮廓的毛刺要小于先加工凹凸后铣平面的毛刺。
3、避免刀具退出避免刀具退出,避免刀具退出,避免刀具产生毛刺,是避免产生毛刺的重要原因。一般来讲,铣刀在加工过程中会产生很大的毛刺,而在旋转时会产生很少的毛刺。所以,在切削时,要尽可能地避免铣刀的旋转。如图4所示,使用了图4 b所生成的毛刺比图4 a中的要小。
4、选择合适的刀具路径从上述分析可以看出:当切削角度小于某一特定值时,刀具表面的毛刺会变得很小。可以通过改变铣削宽度、进给速度(尺寸和方向)以及转速(尺寸和方向)而变化。这样, I型毛刺的产生可以通过选择合适的切削路径而被避免(参见图11)。
图10是对行走路径进行控制的图10 a是常规之字形行走路径,而在附图中,阴影部分代表切割方向上的毛刺可能会产生更大尺寸的位置。图10 b使用能够避免产生切削毛刺的改进型走刀路径。尽管图11 b的刀具路径稍长于图10 a的刀具路径,且所需的铣削时间稍多,但因为没有额外的去毛刺过程,所以使用图10 a所需的去毛刺的时间较长(尽管在附图中,也就是毛刺的生成位置并不多),所以,从整体上来看,在对毛刺的控制上,图10 b所示的路径要优于图10 a所示的路径。5、选择适当的铣削工艺参数(例如:进给量、端铣宽度、端铣深度、刀具几何角度等)端铣工艺参数对毛刺产生的影响;端铣毛刺的产生受到很多因素的影响,主要是刀头退出/进入、平面切出角度、刀尖退出顺序、铣削参数等。毛刺的最终形态和大小是由多种因素共同影响的。cnc精密加工厂家从零件结构设计、加工工艺安排、铣削用量和加工工具的选择等方面,对影响铣削毛刺的工艺、工艺和方法进行了研究,并对影响铣削毛刺的工艺、工艺和方法进行了探讨。
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