以很短的加工時(shí)間和較長(zhǎng)的刀具壽命進(jìn)行工藝優(yōu)化是當(dāng)今大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)獲得更高經(jīng)濟(jì)效益的重要舉措。當(dāng)涉及到大余量切削或銑削深槽或銑削工件輪廓，高效擺線銑削（TrochoidalPerformanceCutting-TPC）的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。目前，這種高效擺線銑削工藝越來越受到廣泛的重視和應(yīng)用，成為快速和經(jīng)濟(jì)地制造構(gòu)件的創(chuàng)新工藝。這種加工工藝以較小的側(cè)吃刀量、較小的接觸角和很大的背吃刀量加工任意工件的材料，特別適合于加工諸如滲碳鋼、不銹鋼、鈦基合金、鎳基合金等難切削的材料。如采用常規(guī)切削工藝，以全寬切削方式（側(cè)吃刀量=銑刀直徑，即銑刀與工件之間1800的接觸角）進(jìn)行粗加工，除了會(huì)產(chǎn)生較長(zhǎng)的切屑外，還會(huì)在刀具上產(chǎn)生很高的熱負(fù)荷，使刀具產(chǎn)生強(qiáng)烈的磨損。生產(chǎn)實(shí)踐表明，高效擺線銑削是一種能降低切削力，同時(shí)又提高材料切除率和延長(zhǎng)刀具壽命的最佳銑削工藝。

 高效擺線銑削也稱旋風(fēng)銑削，目前又稱作高動(dòng)態(tài)銑削（HighDynamicCutting-HDC），這是一種特別高效的銑削工藝。當(dāng)今，高動(dòng)態(tài)機(jī)床性能的不斷提高、加工中心控制系統(tǒng)快速的計(jì)算能力和功能強(qiáng)大的CAD/CAM軟件的應(yīng)用，使這種銑削工藝得到了新的發(fā)展。目前，高效擺線切削正經(jīng)歷著強(qiáng)勢(shì)的回歸。這種創(chuàng)新的高效粗加工工藝，在大余量、深槽、構(gòu)件輪廓和難切削材料的加工中正獲得越來越廣泛的應(yīng)用。

高效擺線銑削的工藝參數(shù)的選擇分析

 為了充分利用高效擺線銑削的整個(gè)優(yōu)點(diǎn)，正確選擇好工藝參數(shù)相當(dāng)重要。切削刃長(zhǎng)度和銑刀的切削深度（Lc,ap），刀具直徑（Dc）要由工件的幾何形狀來確定（圖1）。對(duì)于所要加工的槽，可以以所要制造槽寬的60%作為選擇銑刀最大直徑的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值。待加工工件的材料影響到所要選擇的接觸角（φs）和最大允許的側(cè)吃刀量（ae）,側(cè)吃刀量一般為0.1-0.5Dc。工件材料決定了銑刀可以采用的切削速度。其中，側(cè)吃刀量（ae）是一個(gè)很重要的工藝參數(shù)，它的大小和與銑刀直徑的比例決定了銑刀與工件材料之間的接觸角度（φs）（表1）。側(cè)吃刀量與銑刀直徑的比值越大，則由此產(chǎn)生的接觸角越大，一般規(guī)律是：接觸角越大，刀具冷卻時(shí)間就越短，切削熱進(jìn)入切削刀刃就越多。對(duì)于擺線銑削，在一個(gè)銑削循環(huán)中這個(gè)角度一般是在10°-70°的范圍內(nèi)變動(dòng)。隨著待加工材料切削難度的增加，就應(yīng)該減小側(cè)吃刀量與銑刀直徑的比值（ae/Dc）。在銑削鋁時(shí)這個(gè)比值約為0.3；銑削鋼和不銹鋼時(shí)約為0.2；在加工淬硬材料時(shí)約為0.15；加工超級(jí)合金時(shí)約為0.1。

由于接觸角較小，除了可降低刀刃上的機(jī)械負(fù)荷外，也可減小刀刃上的熱負(fù)荷，由此就能顯著地提高刀具的使用壽命。但是，如果接觸角較小，很可能導(dǎo)致太少的刀刃參于切削，因此，應(yīng)增加切削刀齒數(shù)。然而情況并非都是這樣。因?yàn)?，一般供高效擺線銑削用的銑刀，由于它的螺旋形刀刃，始終能確保刀刃與工件的接觸。由于切削余量大，應(yīng)確保銑刀有足夠的排屑空間以用于切屑輸送。擺線銑削的銑刀，其直徑一般在6-25mm范圍，相應(yīng)的刀齒數(shù)為4-8.這類銑刀通常是一種密齒銑刀。

 擺線銑削時(shí)，采用的背吃刀量（ap）可達(dá)到刀具直徑的4倍，有的甚至可達(dá)到5倍。通過較小的側(cè)吃刀量（ae）、較大的背吃刀量（ap）和較高的進(jìn)給速度的完美結(jié)合，由此達(dá)到很高的材料切除率（生產(chǎn)率）。

 高效擺線銑削的應(yīng)用

 如上所述，擺線銑削工藝主要用于深的側(cè)輪廓或深槽的銑削。在銑削這類工件時(shí)，可以采用比常規(guī)銑削工藝高得多的切削速度（表4），并能獲得比常規(guī)工藝好得多的結(jié)果：高的材料切除率、短的加工時(shí)間、高的刀具耐用度、低的刀具費(fèi)用和高的過程可靠性。

擺線銑削工藝又特別適合于切削諸如超級(jí)合金、不銹鋼和高強(qiáng)度鋼等難切削材料的加工。在這里應(yīng)提及的是飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤的加工。由于整體葉盤具有重量輕和效率高的優(yōu)點(diǎn)，而得到廣泛應(yīng)用，根據(jù)對(duì)專家的咨詢，到2020年對(duì)這類構(gòu)件的需求將增加一倍。而整體葉盤由于采用鈦鋁（TiAl）或鎳基合金等高耐熱材料，較難于切削，并且加工余量大，整體葉盤在結(jié)構(gòu)上，葉片之間又難于接近，因此對(duì)加工技術(shù)和刀具有很高的要求。近年來，由于擺線銑削的工藝特點(diǎn)和諸多優(yōu)點(diǎn)，使擺線銑削成為高效銑削整體葉盤的關(guān)鍵工藝。許多加工實(shí)踐表明，在5軸加工中心上，采用高效擺線銑削工藝可獲得顯著高的生產(chǎn)率。由于采用高的切削參數(shù)和較短的空行程路徑，大大縮短了加工時(shí)間。由于整體葉盤復(fù)雜的幾何形狀和葉片之間較差的可接近性，對(duì)于構(gòu)件的粗加工，主要是采用高的切削速度來提高其生產(chǎn)率。

 高的切削速度會(huì)增加刀具的磨損，因此，需要采用耐磨的刀具材料和刀具涂層，以優(yōu)化刀具的耐用度，由此來降低成本，并提高過程的可靠性。

 在高效擺線銑削時(shí)，同時(shí)恒定的切削負(fù)載和較短的切削（接觸）時(shí)間也導(dǎo)致了刀具較小的磨損，從而大大提高刀具的耐用度和過程的可靠性。圖2表示的，是采用Walter公司整體硬質(zhì)合金專用銑刀加工整體葉盤的情況，從圖中采用的切削用量也可以看出，減小側(cè)吃刀量，從而提高切削速度是提高材料切除率（生產(chǎn)率）的重要因素。

擺線銑削工藝是一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)向前運(yùn)動(dòng)的圓周銑削工藝，由于這種工藝特殊的切削運(yùn)動(dòng)學(xué)，使這種工藝可以采用較小的側(cè)吃刀量、較小的接觸角和較高的切削參數(shù)，因而，在許多應(yīng)用中，可以比常規(guī)銑削工藝在材料切除率、加工時(shí)間、切削力、刀具耐用度和過程可靠性等方面獲得顯著的改善。

 當(dāng)今，基于現(xiàn)代加工中心控制系統(tǒng)的高計(jì)算能力，又與功能強(qiáng)大的CAD/CAM系統(tǒng)相結(jié)合，并通過CAM系統(tǒng)產(chǎn)生擺線銑削的刀具軌跡，使該工藝呈現(xiàn)了一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。

 這種嶄新的發(fā)展勢(shì)頭也反映在近年來新出現(xiàn)的“高動(dòng)態(tài)銑削”、“高速輪廓銑削”和“高動(dòng)態(tài)擺線銑削”等名稱上，有公司甚至稱高動(dòng)態(tài)擺線銑削工藝是通過高的切削速度實(shí)施的一次粗加工革命。

 這種高效擺線銑削工藝使刀具始終以最佳方式切入和切出待加工工件，并在加工中確保理想和恒定的切削條件，大大縮短了加工時(shí)間和優(yōu)化了刀具的使用壽命，提高了過程的可靠性。

 顯然，擺線銑削策略描述了一個(gè)最佳的切削工藝，作為智能銑削策略的一部分，是一種優(yōu)化銑削加工的高效銑削工藝，在許多應(yīng)用領(lǐng)域可望獲得豐碩的成果。