‍螺线（螺旋插补）铣大量应用在下刀、扩孔、圆形型腔或凸台的整体加工中。由于使用刀具少、成本低、适应恶略工况以及三轴联动机床的普及，在大直径浅孔粗加工中也成为代替粗镗的优选方案。

1. 螺线铣循环调用

SINUMERIK Operate在各种型腔加工和纵向槽的加工循环中都配置了螺线下刀方式。在圆形腔铣削中可以采用整体螺线铣方式加工或者平面式加工（图1），在平面式加工中又可以选择螺线下刀方式，即螺线切削到指定层深后进行平面内两轴圆插补。

图 1

注：对于矩形腔和轮廓型腔等的加工都提供这种螺线下刀后平面开腔的加工方式。

2. 螺线铣工艺原理和要求

如图2，螺线铣的轨迹沿螺线柱面展开即为之前介绍过的坡走铣。P和R用来间接控制螺线下刀的角度α，是编程时常用的工艺控制参数。所以，在SINUMERIKOperate 中螺线下刀跟随参数 EP 和ER的输入必须合理，防止下刀角度超过刀具能力，并提供良好的工艺性。

图 2

3. 循环运行过程与工艺控制

下面以矩形腔循环为例，介绍螺线铣削（下刀）在循环中的应用特点，圆形腔可以整体调用螺线铣进行加工，工艺方法和注意事项与此类似。

3.1 刀具尺寸与加工尺寸的匹配

当使用的刀具为非中心切削刀具时，刀具尺寸的选择非常重要。如图3，螺线加工时如果刀具尺寸与型腔尺寸很接近，螺线轨迹半径只能很小，造成插补轴短距离频繁换向，导致振动并限制进给。更危险的是，可转位刀具底刃无法切削到型腔中心。不同刀具的底刃长度不同，机床不能识别，运行不会报错，铁屑也没有空间排出，造成严重故障。加工前必须对相关尺寸关系进行检查校验！过小的ER会产生同样的问题。另外，螺旋线轨迹直径小，还对刀具的轴向切削能力要求高，切削不利，进给也要降低。

平底加工的条件：如果要求螺线铣生成平底型腔，必须满足刀具底刃最低的部分能够加工到孔的中心。考虑到大多数刀具底刃不平并带有刀尖圆角，这就要求不但满足上述安全加工条件，而且加工同一孔径的最大刀具直径要更小。

实体开腔或下刀时螺线运行半径R不能大于刀具半径，否则型腔中心会残留材料，出现错误提示（图3）。

图 3

3.2 下刀角度控制

如上述，当我们根据刀具最大下刀角度和型腔尺寸输入了EP和ER，而运行半径R由于受到了刀具直径的限制，小于设定的ER运行。此时，如果运行螺距P仍然按照设定的EP运行，则螺线下刀角度α会比由EP和ER设定的下刀角度大，导致切削故障。为了保证运行不超过该设定下刀角度，循环自动减小运行螺距P，以使运行轨迹长度和下刀角度与EP、ER的设定相匹配（图4）。并且螺距和层深切勿超过刀具设计的最大ap。

图 4

3.3 安全距离内的运行

如图5螺线下刀第一阶段从安全距离SC位置到Z0上表面螺线下刀。1）运行整数圈，至少1圈；2）运行螺距受到SC和EP的限制，可与切削螺距P不同。

图 5

3.4 螺线分层下刀

在加工到上表面Z0以下，首先系统综合总深度Z1、最大层深（切深）DZ以及底部精加工余量UZ，自动将粗加工分层得到实际加工的每层深度H。螺线下刀在每层都以至少1圈的整数圈运行，实际运行螺距P和圈数n受到每层深度H和最大螺距EP的限制。也就意味着当EP大于H时没有意义，不报错，按照P=H运行。（图6、图7）

图 6

图 7

3.5 型腔加工

安全距离SC在每层有效，分层较多的型腔加工中，为了提高效率安全距离SC可设定的较小。螺线下刀每层深度到位后，在平面内进行整圆平底面和向外扩腔。

图 8

4. 指令编程：TURN指令和进给优化

螺线轨迹可以手工用圆弧编程+Z向联动插补方式，也可使用更方便的TURN指令。而对于螺线加工的进给优化，请参考“曲线加工进给速度优化指令”一文。下面举例说明。

这两个型腔的加工时间是相同的。（刀具直径=20mm）

图 9

对于圆凸台加工，编程和进给优化是类似的。只是要注意半径补偿和进给速度补偿与圆形腔加工时的区别。

图 10

5. 小结和注意事项

• 螺线铣削圆形腔或螺线下刀，都要保证相关工艺参数匹配，其所确定的下刀角度不超过刀具的最大坡走角度。循环的基本策略是安全优先。
• 刀具直径和型腔尺寸要匹配。实体开腔不允许刀具半径小于螺线半径而产生中心残留；同时，刀具直径也不能过于接近型腔尺寸，造成“挥不开刀”的不良工艺，甚至发生刀具底刃无法切削到中心的危险情况。
• 螺距和层深不能超过刀具设计的最大ap。
• 螺线铣手工代码编程：TURN指令。
• 对于较深的型腔加工，使用高压空气和冷却液保证良好的排屑。

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