1. SINUMERIK Operate敞开槽的粗加工

西门子SINUMERIK Operate加工循环“铣削”—>“槽”—>“敞开槽”的粗加工中配备了旋风铣（摆线铣）和插铣工艺循环。如下图1所示：

图1

2. 插铣工艺原理与应用场合

插铣加工时刀具底刃切削，轴向进给，主要是轴向受力，铁屑通常较短。当普通侧铣径向力过大导致振动、让刀、甚至加工危险时可选择插铣加工。具体情形例如：刀具悬伸大、工况稳定性差、较深的型腔和拐角加工（图2）、难加工材料（钛合金等）。

由于插铣会在步距间残留不均匀材料，所以一般用于粗加工。之后可选择相应的半精加工和精加工循环进一步处理。由于存在退刀和步距间的空行程以及刀具和主轴对径向切宽ae的限制，对于工况良好、深度不大的一般情况，不必使用插铣。

图2

3. 插铣（插钻）刀具与工艺要求

插铣径向切宽ae要小于刀具（刀片）底刃在加工平面上的投影长度，而且要考虑刀片刀尖圆角大小等，否则将损坏刀具甚至机床。应视刀具、机床以及加工余量的具体情况来确定每刀切宽和步距。该循环也可以使用钻削刀具进行插钻，加工深度更大、金属去除率也更高，但步距更大、残留材料更多，同时也要注意排屑（图3）。还要注意：在注册和调用刀具时要选择能够进行插钻的钻头类型，否则循环运行报警或在实际加工中发生故障。刀具是否适合进行插铣或插钻需要事先观察确认或参考刀具样本。很多刀具厂商提供长底刃的专用插铣刀。

图3

4. 循环运行条件

循环运行的必要条件：Dxy≤D≤W<2D+2Uxy

其中：D刀具直径，Dxy单侧步距，W槽宽，Uxy精加工和半精加工余量。同时，如果工艺参数设置在步距间留有残余柱状材料，循环运行时会报警（图4），当槽宽和精加工余量不变的情况下，可能需要加大刀具直径或减小步距。

图4

5. 退刀动作和距离控制

当刀具包络角小于180度时，为防止退刀时二次切削摩擦和振动，采用优化的反向脱离方式退刀，即以加工进给朝着等分包络角反向与底面成45度退刀（图5蓝色箭头），接着铣刀快速运行，越过材料。当刀具的包络角大于180°时只能原地垂直退刀以避免干涉，与钻削时一样。

图5

退刀距离的长短可以通过参数SC“安全距离”来进行有限度的控制，以便在安全的情况下提高效率。安全距离越大，退刀距离也越大（图6）。一般情况下安全脱离工件表面即可。

图6

6. 插铣下刀位置与型腔加工准备

6.1安全距离SC

安全距离SC控制切削进给的开始位置，避免撞刀；在从外部逼近工件的各个方向上均有效；且不能为0。

6.2 从外部开槽

在槽的长度L符合实际工件尺寸的情况下，插铣循环从实体外第一次下刀时，铣刀沿槽的方向在工件外偏置刀具半径加安全距离，并步进大约一半步距（DXY/2），定位下刀。即SC-DXY/2≈刀具侧刃到工件的距离（正值远离、负值切入）；每次下刀的槽宽度方向位置由刀具直径和槽宽（考虑精加工余量）得到。这样能够计算和调整下刀位置，在保证安全的前提下避免空切。如图7，刀具直径16mm。注意：DXY设置务必满足刀具底刃对切宽的限制。

图7

6.3 型腔插铣

使用敞开槽插铣循环进行型腔等其他结构的加工，要考虑下刀空间。例如，在实体上进行插铣型腔加工，必须要有首刀插入的下刀空间，要求提前用钻削等方法加工出来。其位置和尺寸须考虑后续插铣加工的首刀下刀位置和退刀行程，以及排屑等因素。要求位置较准确（可使用6.2中方法计算或模拟运行提取位置），尺寸尽量大（图8）。推荐至少为1.5倍插铣刀直径，并可在前两个插铣动作中适当减小进给。

图8

7. 其他注意事项

较深或封闭空间插铣应使用高压切削液或压缩空气，防止底部铁屑重复切削和挤屑；比传统方法，插铣应使用较低的每齿进给；在型腔深度不同的情况下，先深后浅，逐渐减小插铣深度以减小径向力和振动倾向；尽量预留均匀余量，以便进行后续加工；插铣工艺推荐应用机床为50或更大主轴或低速40主轴，不推荐用于高速40主轴或有陶瓷主轴轴承的机床。

图9

*部分图片来源刀具厂商网站公开资料

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