侧面铣削：类型、参数和主要应用

什么是侧铣？

让我们首先从技术角度回答当前问题。侧铣本质上是一种加工工艺，特别是铣削，其中铣刀的侧刃从工件上去除材料。这会在工件一侧产生垂直或有角度的表面。

这与面铣形成对比，在面铣中，面切削刃执行切削，侧刃不啮合。

侧面铣削广泛应用于 CNC 加工，以高精度生产 3D 特征，如肩部、槽、台阶、型腔和其他复杂几何形状。

与任何加工操作一样，侧铣的机械结构和性能由一些加工参数决定。作为标准铣削操作，侧铣的切削参数非常简单。

1。切割速度

切削速度（米/分钟或英尺/分钟）与切削刃在工件表面上移动的速度有关。切削速度的选择取决于工件材料、刀具材料、刀具几何形状（如螺旋角）以及质量要求（如产量和表面光洁度）等因素。

2。进给速度

进给速度（毫米/转）决定了刀具横穿工件的速度。不要将其与切削速度混淆，切削速度是切削刃-材料界面处的局部速度，而进给是整个刀具作为一个整体的移动方式。较高的进给量意味着较高的生产率，但表面质量和热稳定性较低。

3。轴向切削深度

轴向切削深度（mm）是刀具沿轴向切入工件的深度。较高的切削深度会提高材料去除率，但也会提高切削力。通常，刀具的强度限制了轴向切削深度，因为更深的切削会导致刀具变形甚至断裂。

4。径向切削深度

径向切削深度 (mm) 与刀具直径穿透工件未切削表面的程度有关。与轴向切削深度一样，更深的径向切削深度会增加力、温度和生产率。它的范围可以从精加工侧壁切削中刀具直径的 5-10% 到槽铣削操作中的 100%。

5。步距

步距更多地是刀具路径规划参数，而不是直接加工参数。它衡量每次切削后刀具移入工件的程度。较小的步距很耗时，但会产生更光滑的表面光洁度。

主侧铣公式

侧铣是一个非常系统的过程，具有基本的控制方程，可帮助工程师和技术人员在车间进行决策。
下面列出了其中一些侧铣公式。

主轴转速

根据切削速度指南确定正确的主轴转速非常重要。

• n =主轴转速 (RPM)
• Vc =切削速度（米/分钟）
• D =刀具直径（毫米）

进给率

进给速率是 CNC 铣削程序的必要输入。因此，其计算是根据刀具几何形状和所需的每齿进给量进行的。

• fz =每齿进给量（毫米/齿）
• n =主轴转速 (RPM)
• z =刀具中的凹槽数量

材料去除率

制造商高度关注材料去除率，这是其生产线吞吐量的直接指标。计算MRR并对其进行优化以获得最大结果对于制造企业来说是一个损益问题。

• MRR =材料去除率（mm3/min）
• Ap =轴向切削深度（毫米）
• Ae =径向切削深度（毫米）
• F =进给速度（毫米/分钟）

侧铣与其他铣削技术

侧面铣削与其他数控铣削技术在很多方面都有所不同。让我们对侧铣与一些常见铣削工艺进行简短比较，以突出这些差异。

 刀具啮合表面光洁度应用侧铣仅刀具侧边部分径向啮合。良好的光洁度（顺铣效果更好）垂直壁、台阶和台肩面铣仅刀具底部边缘。出色的光洁度平面/平面切槽刀具两侧和底部边缘完全径向啮合。需要优化和仔细规划全宽槽、键槽槽端铣刀具两侧和底部边缘部分径向啮合接合量。可变，取决于工艺计划和刀具路径通用轮廓

侧铣加工类型

侧铣是一种多功能的加工工艺。机械师以多种配置使用它来实现各种功能。以下部分将讨论这些类型的侧铣操作。

平面铣削

平面铣削，通常也称为板坯铣削，是侧面铣削的最基本形式。它使用侧铣刀加工平坦的侧面。一般情况下，它采用直刀具路径，输出是沿垂直方向的大平面或有角度的面。

角度侧铣

斜向侧铣可产生平坦表面，但刀具组与参考工件面的角度不是 90°。这对于生成倒角、斜角或角度导轨等角度特征非常有用。

在许多情况下，它需要专门的角铣刀，其所需角度已内置于刀具设计中。

三面铣削

侧面铣削是一种混合铣削工艺，其中刀具的侧面和周边边缘同时切削工件的垂直和水平表面。它对于切割槽/凹槽非常有效，因为它们同时具有地板和墙壁特征。

轮廓铣削

轮廓铣削与普通铣削类似，但沿复杂的弯曲刀具路径进行。这种侧铣技术适用于加工垂直面轮廓不规则的零件，例如模具型腔。

跨铣铣削

跨座侧铣利用安装在工件两侧的两个刀具。该配置同时加工两个垂直面，平行度、对称性好，且节省时间。

侧铣要求和设置

典型的侧铣操作虽然本质上是基本的，但需要一定的机床设置才能正确执行。机械师通常在 CNC 铣削零件之前使用如下检查表要点。

• 机器类型 ：数控机床有多种类型和尺寸。例如，立式铣削中心通常具有更高的可操作性，但不如卧式加工中心那么坚固。难加工材料需要较高的主轴转速和功率，而这并不是每个机床中心都具备的。
• 工具 ：切削刀具和刀柄设置对于精密侧铣至关重要。切削刀具材料（高速钢、硬质合金）、几何形状（长度、直径、螺旋角、凹槽数量）和安装配置（刀具悬伸、冷缩配合或夹头）是影响刀尖刚性和切削能力的主要因素。
• 固定装置 ：工件夹紧对于牢固地固定零件非常重要。这可能需要特殊的夹具并在加工前控制零件的不对中。安装不良的零件容易产生不必要的偏转和振动。

数控侧铣的优点和局限性

CNC 侧面铣削是一种通用加工操作。然而，它并不总是生成垂直棱柱几何形状的首选。它有其优点和缺点。
了解这些对于权衡它们与替代加工操作的优势是必要的。

优点

CNC侧铣更可取，原因如下：

• 高精度 ：这是一个简单的操作，外部干扰最小。它非常适合精确加工槽、台阶和台肩等简单的几何特征。
• 流程多功能性 ： 侧铣非常普遍。它适用于具有垂直壁/槽的重型零件和具有精致薄壁特征的小型零件。
• 材料灵活性 ：凭借先进的侧铣刀技术，侧铣可以以极高的速度和深度处理钛合金和镍合金等难切削材料。
• 良好的表面质量 ：最佳切削参数、顺铣和精细 CNC 级控制可实现高精度、精细的壁面光洁度，适合精密应用。

限制

以下因素限制了数控侧铣的性能：

• 刀具偏转 ：更深的切削会增加刀具上的切削力，由于其细长的几何形状，刀具在切削过程中很容易弯曲。这会降低尺寸和形状精度以及刀具寿命。
• 颤振 ：众所周知，动态灵活性会在加工过程中导致不必要的振动和颤动。由于刀具啮合度和切削深度较高，这些振动更有可能发生在侧铣操作中。
• 复杂刀具路径 ：侧铣刀具路径通常更耗时且难以规划和执行。 CAM 软件需要更长的时间来处理沿零件深度变化的特征，而零件的深度通常比其面特征变化更大。

侧铣的关键考虑因素

CNC 侧面铣削加工的质量取决于多个因素。工程师和技术人员需要从多个角度审视他们的工艺计划，并确保不存在导致质量恶化的怪癖。

1。参数选择

在数控加工过程中，切削参数的选择是首要因素。选择切削速度、进给和切削深度的最佳组合对于零件质量、MRR 和刀具寿命管理是必要的。

在生产环境中，通常使用复杂的理论、软件和技术经验来做出这些决策。

2。材料选择

机械师有一系列侧铣刀材料和涂层可供选择。一般来说，高速钢（HSS）适用于易切削材料，硬质合金适用于钢、钛合金等难切削材料。

3。刀具选择

侧铣刀有多种规格。除了长度、直径和凹槽等常见参数外，尖端的几何形状也很重要。这包括螺旋角、前角、后刀面、断屑槽和切削刃半径等属性。

这些规格影响刀具与工件界面处的切削力学，决定切削力、切屑和散热的大小和方向，以及主轴功率要求。

4。冷却液/润滑策略

冷却剂/润滑剂可改善刀具和工件的表面性能，减少摩擦和发热。它们还可以冷却切削界面并带走切屑。

5。刀具路径策略

刀具路径策略定义刀具在整个操作过程中如何在工件上移动。 CAM 程序员通过爬升/传统铣削、多次走刀、刀具路径技术（螺旋、锯齿、摆线等）和切削参数等技术来控制这一点。

侧铣最佳实践

专家分享了以下获得最佳侧铣性能的技巧：

• 顺铣 ：与传统铣削相比，顺铣可实现更好的表面光洁度并减少刀具磨损。
• 最大限度地减少刀具悬伸 ：较小的刀具悬伸可保持刀具组件的刚性，有助于避免偏转和振动问题。
• 刀具几何形状： 选择正确的刀具直径、槽数和螺旋角对于最大限度地提高生产率、表面质量和刀具寿命至关重要。
• 平滑的进入/退出路径 ：CAM 专家建议使用渐进退出/进入，以实现更平滑的切割和更长的刀具寿命。
• 使用轻微精加工通道 ：快速去除材料可能很诱人，但轻而慢的精加工是达到所需质量要求的关键，特别是在薄壁加工等应用中。

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侧铣是一种基本的加工操作，有多种类型、参数和注意事项。其业务在汽车、国防、航空和制造等领域具有广泛的工业应用。