浅谈MasterCAM在实际加工中的数据优化问题

3 问题分析

　　3.1 刀具分析及参数说明

　　加工小槽可选用立铣刀或键槽铣刀。

　　立铣刀主要用于加工腔体，成形面以及台阶面。结构上立铣月圆周面上的切削刃为主切削刃，端面切削刃未通过中心，是副切削刃。工作时注意下刀方式，不宜作垂直下刀。为了保证端面切削刃有足够强度，在端面切削刃的前面上磨出，bγ₁=0.4～1.5mm，γ₀₁=6的倒棱。

　　国内外许多工厂生产有1～2个端面切削刃通过中心的立铣刀。加工时，它可以进行轴向进给或钻浅孔，特别适用于模具加工。

　　键槽铣刀主要是用来加工键槽，要求一次铣削出的键槽宽度尺寸符合技术要求。它有两刃、四刃和多刃，圆周面和端面上都有切削刃，且端面切削刃过中心，下刀时能作垂直进给运动。在加工此零件时，国产键槽铣刀和进口铣刀都尝试过。

　　3.2 不同下刀方式分析

　　3.2.1 垂直下刀方式

　　垂直下刀方式是指刀具只从Z方向向下切削的一种下刀方式。加工首件就采用这种下刀方式。下刀时，端面切削刃为主切削刃。取主切削刃最外一点，螺旋线即为该点动态轨迹。将螺旋线展开，f为进给量，长度为πd。外圆面刀尖相当于走斜线。当刀具直径一定时，F越大，B点的切入角α越大。B点实际后角为γ-α，理论上此值为正时切削轻快，即α＜γ。而端面切削刃上其他点越靠近刀具中心，其d越小，πd越小，f不变，则α越大，端面切削刃在刀具中心这点的πd=0，α=90°。国标中规定普通铣刀γ0为15°左右，该点的实际后角γ-α为大负后角，基本不参与切削。

    从切削速度角度来看，切削速度太小，说明切削状况差，切削抗力大。切削速度过高，则切削温度上升较快，刀具磨损加剧，严重影响刀具使用寿命。

　　切削速度公式：

    v_c=πdn/1000(m/min)

　　其d为刀具直径，单位为mm。n为主轴转速，单位为r/min

　　当d为零时，所以切削速度为零．说明刀具中心并无切削，为挤压。所以下刀时的轴向力较大，而刀具直径只有φ4，其刚性铰差，并且加工过程中铁屑只能往上排出，冷却不能完全进入，排屑不通畅，此时圆周阻力变大。切削时，如果材料本身较硬，刀具易受力加大，会产生弯曲变形，损坏工件，甚至刀具折断，同时下刀位置表面粗糙度较差。

　　3.2.2 斜下刀方式

　　斜下刀方式是指刀具中心沿斜线下刀切削到工件的一种下刀方式，一般来说CAM软件中都提供这种下刀方式，数控机床都能满足。其主切削刃为圆周切削刃，切削性能大大得到改善。其中斜切入角α对切削性能影响较大，α越小，刀具端面切削刃的切削量越小，切削状况越好，当α＜45°时，立铣刀便可用。因其端面切削刃不过中心，不参与切削，不能采用垂直下刀，当采用斜下刀方式时．切削主要由圆周切削刃及端面（靠近外圆周面的）切削刃完成，α越小，端面切削越少，切削越顺畅。

　　3.2.3 螺旋下刀方式

　　螺旋下刀方式是指刀具中心沿螺旋线方向切人到工件的一种下刀方式。将刀具中心轨迹螺旋线展开，下刀原理与斜下刀基本一样，其切入角α=螺旋角β。所以螺旋下刀时，下刀螺旋线的螺旋角直接影响切削状况好坏。在切削过程中螺旋角应小于刀具端面切削刃后角γ0。

　　总的来说，垂直下刀方式，刀具路径最短，下刀效率最高，但其主切削刃为端面切削刃，立铣刀端面切削刃不过中心而不能使用。键槽铣刀可以使用此下刀方式，其端面切削刃中心后角为大负后角；但键槽铣刀中心点切削速度Vc=0，且切屑向上排出，切削液不能完全进入，冷却铰困难，所以切削稳定性较差。

　　斜下刀与螺旋下刀方式．刀具的主切削刃为圆周切削刃，当下刀切入角或者下刀螺旋角选择合理时，端面切削刃基本不参与切削，切削稳定性较好，但斜下刀方式时需要一定的下刀空间，螺旋下刀需要圆周的下刀区域，且下刀路径长，所以效率低，一般斜下刀方式适合槽宽较小的直槽加工，而螺旋下刀方式适合宽槽的加工。实际切削加工中获得较好的切削状态，下刀切入角和下刀螺旋角应小于刀具端面切削刃后角。