引言

螺旋铣加工技术仍未能应用于精密孔加工过程且未形成可行性结论，也未形成明确的针对精密孔的加工策略。已有案例数据未通过共享平台方式给以展示，造成了部分家族新零件在技术应用过程中缺少有效的数据支持。螺旋铣技术在应用过程中仍存在技术盲区，基础理论的研究仍不够完整，数据来源仍不够全面。

1技术背景

螺旋铣加工工艺适用于现有的钛合金、高温合金、不锈钢材料机匣零件；螺旋铣在加工中型孔、槽(20mm-40mm)上，优势明显，可完全取代现有的打点、钻孔、铣孔(铣槽)工艺模式；钛合金薄壁零件端面孔直径8.5mm以上采用螺旋铣加工效率可达到普通孔加工方式同等地步，但变形更小，位置度在0.03-0.05mm，在刀具库存充足情况下，应优先择则该加工方式；螺旋铣适用于高速铣，装夹悬长应尽量短，应优先选择刃长适中的牛鼻端铣刀，热涨刀柄.组合进行零件加工，既能保证加工效率又能提升刀具寿命。

2螺旋铣基础理论

螺旋铣对刀具的要求：盲孔加工，刀具端刃必须有一组齿过中心。优先采用小R的牛鼻铣刀。螺旋铣刀与孔直径关系：一般情况下按照比例关系进行选取，孔径=（1.15～1.4）*D刀具直径。螺旋铣采用的螺旋角度：一般选择3°～8°；对于薄壁零件，一般选择3°～5°度俯角加工。

螺旋铣切削参数与切削力、切削质量、切削效率的关系：切削速度增加时，切削温度明显上升，切削力基本保持不变；轴向每齿进给量及切向每齿进给量增加，切削温度无明显变化，切削力上升。切削温度是影响钛合金加工孔表面质量的主要因素。切削温度高，切屑流动性变差，容易粘附在排屑槽中堵塞刀具，降低刀具的切削能力，导致在工件表面出口处有大量毛刺存在，降低加工孔的质量。在需同时保证加工效率及加工质量的前提下，应尽量选择大的切向每齿进给量、大的轴向每齿进给量、较低的切削速度。

螺旋铣与钻孔工艺质量对比：钛合金螺旋铣孔的圆度和表面粗糙度（0.3μm～0.9μm）明显好于传统钻孔的，但传统钻孔的孔径偏差要好于螺旋铣孔的。在螺旋铣孔工艺中，轴向每转进给量是影响孔表面粗糙度的主要因素，切向每齿进给是影响孔圆度的主要因素，螺旋铣孔参数对孔径的影响不大；在传统钻孔工艺中，轴向每转进给量是影响孔表面粗糙度、圆度和孔径的主要因素。

3具体试验工作

人为设定固有条件并摸索可变条件的变化规律，合理利用规律建立精密孔加工策略。利用规律解决加工环境是首次加工时的精密孔加工需求。针对以往在产零件已有的螺旋铣切削参数，经现场多次迭代最终成型，因此参数库建立过程中不再进行迭代优化，直接收集入库。借助数据库解决再次加工环境时的螺旋铣孔加工需求。

通过试验，稳定加工条件，并进一步获取利用螺旋铣成孔的孔径变化规律，并基于精密孔（+0.015mm）对结果进行阐述，从而最终取得螺旋铣加工实际适用范围的结论。固有条件：切削区域厚度、切削区域硬度、刀具规格、加工设备、主轴状态、刀柄应用、零件装夹、冷却效果。可变条件：刀具悬长、切削参数、切削材料、刀具底R、螺旋数量、孔径规格。

可变条件的确定目的：1）刀具悬长：通过试验得出超出有效加工的悬伸长度，对特殊悬长要求进行限制。2）螺旋数量：得出对孔表面光度的影响，以及平衡加工效率。3）刀具底R：得出表面质量和刀具寿命与刀具底R的关系。4）孔径规格：得出不同规格孔径应用螺旋铣形成的规律是否一致。5）切削参数：得出不同切削参数下的加工规律，高进给状态下的质量变化。6）切削材料：观察不同材料状态下，利用螺旋铣加工效果及规律是否保持一致。

螺旋数量变化对加工结果的影响：螺旋数量增多，孔径增大；螺旋数量减少，孔径减小。在正常的参数不变的情况下，可以进行光刀修补。螺旋铣后喇叭状孔形不可避免，仅可以控制其上下差大小。喇叭状孔形产生原因：刀具端部磨损、出口处螺旋经过次数偏少。试验让刀量过程是必不可少的，理论刀补合理每齿进给量下实际孔径小。刀具底R增大，孔径变化规律显现弱化；刀具底R增大，孔口毛刺变小。螺旋圈数的变化对钛合金材料的影响很小。有明显的切削声音时，并不代表一定是异常切削。

刀具悬长变化对加工结果的影响：随着装夹悬长的的不断增大，孔径上下差逐步增大。采用常规悬长便可以满足小上下差的加工需求。当装夹悬长不可避免的5倍及以上长径比时，应注意使用摆动量更小的热胀刀柄。

刀孔径及材料变化与加工结果的关系：高温合金、钛合金材料在孔径变化时，规律保持不变。即让刀情况、圈数变化、材料影响程度、底R差别、光刀结论这几个方面与上述规律保持一致。不锈钢材料让刀情况不稳定，规律不明显；采用5°及以上螺旋角度时，刀具磨损严重，振动明显，采用3°及以下螺旋角度时，规律一致。

切削参数变化与加工结果的关系：转速一定，每齿进给量越大，孔径越小。推荐每齿进给量控制在Fz在0.1mm以上。每齿进给量一定，转速越大，孔径越小。

4研究结论

通过本次技术研究，完成螺旋铣的基础理论进行了补充与完善。针对螺旋铣的加工条件进行了较为细致和完整的梳理，为后续该技术纵向提升提供可靠环境。

结束语

螺旋铣突破了传统钻孔技术中一把刀具加工同一直径孔的限制，实现了单一直径刀具加工一系列直径孔。不仅提高了加工效率，同时也大大减少了存刀数量和种类，降低了加工成本。螺旋铣孔过程是断续铣削过程，有利于刀具的散热，从而降低了因温度累积而造成刀具磨损失效的风险。

参考文献

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