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黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）
好使得顺铣切削方式的优点得到充分体现，也就是：(1)切削刃从工件外部切入工件，切削厚度由大变小，这样就减少了工件与刀刃之间的挤刮，有利于工件切削和减少刀具磨损；(2)可以避免过切现象的产生；(3)顺铣还有利于减少切削热；(4)降低刀具负载，获得较好的加工表面质量；(5)但对于表面硬化比较严重的铸件和锻件，为了保护刀具，则应采用逆铣。
在数控高速切削加工中，一般都采用顺铣加工方式。 2.3.2对铣刀的要求
在高速高效加工的目标下，同时保证加工质量，方便排屑，保证一定的刀具寿命。 铣刀材料要保证能切削刀具材料，并且成本在可接受的范围内。如要求较长的刀具寿命，并且材料硬度在50HRC以上时，可选用PCBN刀具，但应注意类似高硬度材料耐冲击性能差的问题。如要限制成本，可选用采用AlTiN的涂层硬质合金铣刀。涂层硬质合金铣刀由于成本低廉、使用广泛，高速切削实验和加工数据丰富，因此在目前的技术条件下是高速切削中首选刀具。
如球头立铣刀的刀颈形状分为标准型、长颈型和锥颈型，可根据工件的加工深度和形状进行选择。长颈型和锥颈型可进行深挖加工，在两者中选择时应考虑干涉角度。
2.3.3切削参数研究
切削参数：是用来表示切削运动的参量，即切削速度、进给量、吃刀量。也称为切削用量三要素。
1．切削速度(vc)：切削速度是指铣刀旋转时的线速度
vc??dn1000 (2－1)
式中 d――实际计算一般取刀具的外圆直径(mm)； n――刀具转速(r/s)。
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2．进给量(f)：铣削时的进给量有三种： 每转进给量进给方向移动的距离。
每齿进给量fz(mm/z)：它是铣刀每转一齿时，工件相对于铣刀沿进给方向移动的距离。
进给速度vf(mm/s)：它是指每秒钟工件相对于铣刀沿进给方向移动的距离。也就是铣床工作台的进给速度。由于每秒钟进给量太小，故目前机床上多标以每分钟的进给速度(mm/min)。
三种进给量之间的关系为：
vf?fn?fzzn (2－2)
3．背吃刀量(铣削深度)ap：它是平行于铣刀轴线方向度量的被切削层尺寸。 4．侧吃刀量(铣削宽度)ae：它是垂直于铣刀轴线方向和进给方向度量的被切削层尺寸。
目前针对切削参数优选所做的实验，多以加工后表面粗糙度作为评目标，缺少综合评价表面质量的指标.
用直径6mm涂层硬质合金球头立铣刀加工淬硬钢(HRC55)模具型腔，在高速铣床(最高转速30000r/min)上进行了大量铣削试验。采取单因素法研究了国产淬硬钢模具材料(4Cr5MoSiVl)在各种切削参数下对模具型腔表面质量(主要是表面粗糙度)的影响，进行高速铣削切削用量的优选。
研究表明：切削速度vc、进给速度vf和轴向切深ad对模具表面质量的影响规律不尽相同。其中，在做切削速度的试验中，固定每齿进给量和轴向切深，结果显示：随着切削速度提高，表面质量变好，但当切削速度增加到一定值以后，加工表面粗糙度与切削速度变化关系不大；在做进给速度的试验中，固定切削速度和轴向切深，表面粗糙度值随着进给速度变大而变大，但并不是简单的线性关系；在做轴向切深的试验中，固定切削速度和进给速度，随着轴向切深从0.05mm变化到0.30mm，试件表
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f(mm/r)：它是铣刀每转一转时，工件相对铣刀沿
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面粗糙度值在0.40?m～0.65?m范围内变化，变化不大。综合考虑各种因素，得到优选的加工参数vc=240m/min、vf=1750mm/min、ad=0.15mm[7]。
在相同的铣削参数(铣削速度vc=250 m/min，每齿进给量fz=0.1 mm/z，径向切深
ae=0.4 mm，轴向切深ap=5 mm)下分别对不同硬度的淬硬钢(Cr12MoV)工件，采用硬质合金涂层整体式立铣刀(刀具直径?10，齿数为4，刀具的前角5?，后角6?)、在不同的刀具螺旋角、润滑方式、铣削方式条件下进行铣削加工，通过粗糙度仪测量一定铣削长度下工件的表面粗糙度值Ra。
当工件硬度为50HRC时，得到如下结论：
1．三个因素的主次顺序是：润滑方式→刀具螺旋角→铣削方式。
2．各因素变化时，表面粗糙度的变化规律是：刀具螺旋角从30?增大到50?时表面粗糙度Ra值是呈下降趋势；从干切削转变为微量润滑时，表面粗糙度Ra值也是呈下降趋势；从逆铣转变为顺铣时，铣削力同样也是呈下降趋势的。
3．根据试验得出的最好加工条件是采用50°的螺旋角在微量润滑的条件下顺铣淬硬钢可以获得最好的表面质量。
当工件硬度为60HRC时，得到如下结论：
1．三个因素的主次顺序是：润滑方式→刀具螺旋角→铣削方式
2．各因素变化时，表面粗糙度Ra的变化规律是：刀具螺旋角从30?增大到50?时表面粗糙度Ra是逐渐上升的；从干切削转变为微量润滑时，表面粗糙度Ra值则呈逐渐下降的趋势；从逆铣转变为顺铣时，表面粗糙度Ra是逐渐上升的。
3．根据试验得出的最好加工条件是采用30?的螺旋角在微量润滑的条件下逆铣淬硬钢可以最有效提高加工的表面质量[3]。
2.3.4切削路径
刀具轨迹生成方法实际上就是在刀具偏置面上确定刀具的运动路线或者在零件曲面上确定刀具接触点。不同的走刀轨迹对加工质量和加工效率具有显著的影响，因此高质量的、恰当的轨迹规划方法对加工结果有直接的影响。目前曲面刀具轨迹规划
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方法主要有以下几种:等参数线刀具轨迹规划法、截面线刀具轨迹规划方法、多面体刀具轨迹规划方法及等残留高度刀具轨迹规划方法[9]。
1．等参数线刀具轨迹规划方法
这是一种最常用的刀具轨迹规划方法。它的算法基本思想是在双参数自由曲面上，令其中一个参数保持不变，另一个参数变化而形成加工轨迹曲线，以这样一组等参数线作为刀具轨迹线。
一般设曲面参数方程为S=S(u，v)，沿参数线u向加工，设v=v(t0)，则刀具轨迹为；S(t)=S(u(t)，v(t0))，如图2-8所示。
图2-3 等参数线法示意图
这种方法的特点是计算量小，但由于参数空间与笛卡儿空间的非线性关系，曲面上的参数分别不均匀.在确定相邻轨迹的行间距时，要根据所在行的最大残留高度确定，在曲面其它区域导致行距过小，加工效率较低。因此，此方法适应于曲面参数分布均匀的情况[9]。
2．截面线刀具轨迹规划方法
该方法是在计算过程中，将刀具与被加工曲面的接触点(CC点)始终约束在另外一组曲面内，即用一组约束曲面与被加工曲面的截交线作为接触点路径来生成刀具路径。如图2-9所示。
截面线刀具轨迹规划方法对走刀路线的控制灵活，所生成的刀具轨迹相对均匀，从而加工效率有所提高，适合于参数线分布不均匀的曲面加工、型腔加工及复杂组合
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