數(shù)控加工中順銑、逆銑的選擇與編程指令的應(yīng)用

張軍前　劉宇

摘? 要：首先分析順銑和逆銑的特點(diǎn)，接著結(jié)合實(shí)例分析順銑和逆銑的應(yīng)用，最后闡述了在數(shù)控加工時(shí)順銑和逆銑的選擇及在數(shù)控編程中如何用編程指令實(shí)現(xiàn)順銑和逆銑的加工。

關(guān)鍵詞：順銑;逆銑;數(shù)控加工;數(shù)控編程;指令

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）21-0108-02

Abstract： First， the characteristics of forward milling and reverse milling are analyzed，andthen the applications of forward milling and reverse milling are analyzed with examples. Finally， the selection of forward milling and reverse milling in CNC machining and how to realize forward milling and reverse milling with programming instructions in CNC programming are expounded.

Keywords： milling; reverse milling; CNC machining; CNC programming; instructions

引言

在數(shù)控加工中，順銑和逆銑的選擇是數(shù)控編程中必須考慮的工藝問題，選擇的正確與否直接影響工件的加工精度和表面質(zhì)量。

周銑又分為順銑和逆銑。圖1所示，銑削時(shí)，銑刀切入工件時(shí)切削速度方向與工件進(jìn)給方向相同，這種銑削方式稱為順銑;銑削時(shí)，銑刀切入工件時(shí)切削速度方向與工件進(jìn)給方向相反，這種銑削方式稱為逆銑。

1 順銑和逆銑的銑削過程分析

1.1 順銑加工的特點(diǎn)

順銑優(yōu)點(diǎn)：切削厚度從最大到零，刀齒切入過程中沒有滑移現(xiàn)象，刀具使用壽命高，已加工表面質(zhì)量好;順銑時(shí)垂直方向的銑削分力始終壓向工作臺(tái)（圖1中順銑的FN），有助于工件的定位夾緊，使工件裝夾更牢固;順銑時(shí)機(jī)床消耗功率較低。

順銑缺點(diǎn)：不可銑削帶硬皮的工件;當(dāng)工作臺(tái)進(jìn)給絲桿螺母機(jī)構(gòu)有間隙時(shí)，加工過程中工作臺(tái)會(huì)出現(xiàn)竄動(dòng)現(xiàn)象。

1.2 逆銑加工的特點(diǎn)

逆銑的缺點(diǎn)：切削厚度從零到最大，刀齒接觸工件后不能馬上切入金屬層，而是在工件表面滑動(dòng)一小段距離后才能切入金屬層，在滑動(dòng)過程中，由于強(qiáng)烈的磨擦，就會(huì)產(chǎn)生大量的熱，同時(shí)在待加工表面易形成硬化層，降低了刀具的耐用度，影響工件表面加工質(zhì)量;逆銑時(shí)產(chǎn)生垂直向上的銑削分力（圖1中逆銑的FN），有挑起工件破壞定位的趨勢(shì);逆銑時(shí)機(jī)床的消耗功率較大。

逆銑優(yōu)點(diǎn)：可銑削帶硬皮的工件;當(dāng)工作臺(tái)進(jìn)給絲桿螺母機(jī)構(gòu)有間隙時(shí)，加工過程中工作臺(tái)不會(huì)出現(xiàn)竄動(dòng)現(xiàn)象。

1.3 順銑和逆銑時(shí)刀具的受力分析

如圖2所示，順銑時(shí)，其工件對(duì)刀具的受力使得刀具有遠(yuǎn)離工件的趨勢(shì);逆銑時(shí)，刀具由于螺旋槽的原因，其工件對(duì)刀具的受力使得刀具有靠近工件的趨勢(shì)。

2 數(shù)控加工時(shí)順銑與逆銑的選擇分析

數(shù)控機(jī)床采用滾珠絲杠傳動(dòng)，可以通過預(yù)緊完全消除間隙。由于順銑時(shí)刀具耐用度高，表面加工質(zhì)量好，消耗功率小，故在數(shù)控機(jī)床和裝有順銑機(jī)構(gòu)的普通銑床上，優(yōu)先選用順銑。但在特殊的加工環(huán)境中，必須采用逆銑。因此選擇順銑和逆銑之前一定要進(jìn)行相關(guān)分析。

普通銑床上由于存在絲杠螺母副側(cè)隙，為了避免工作臺(tái)竄動(dòng)，保證銑削過程平穩(wěn)，廣泛采用逆銑。但對(duì)于切削量小、表面質(zhì)量要求較高的鋁鎂合金可以選擇順銑加工。

3 實(shí)例分析

如圖3所示，圖示為某工序加工內(nèi)容，毛坯為方形，現(xiàn)需要用數(shù)控銑床進(jìn)行圖中粗實(shí)線輪廓的加工，請(qǐng)分析該內(nèi)容的加工方式，指出刀具的走刀方向。

根據(jù)之前分析，數(shù)控機(jī)床優(yōu)先采用順銑加工方法。該零件加工如果采用順銑，則加工時(shí)刀具的走刀方向?yàn)?D->C->B->A。但在實(shí)際加工過程中則會(huì)出現(xiàn)打刀現(xiàn)象，為什么呢？其原因分析如下。

（1）當(dāng)?shù)毒邚腄點(diǎn)開始走到C點(diǎn)，并沿著上面的圓弧加工的過程中，刀具的吃刀量會(huì)從零逐漸增大，一直到刀具圓周全部切削。

（2）當(dāng)?shù)毒哒麄€(gè)圓周切削時(shí)，對(duì)于零件來說是順銑，但對(duì)于零件即將切掉的部分毛坯（圖3中的E所指）來說是逆銑，根據(jù)前面的分析，逆銑時(shí)刀具有靠近工件的趨勢(shì)，根據(jù)作用力和反作用力的性質(zhì)，即將切掉的部分毛坯（圖3中的E所指）也有靠近刀具的趨勢(shì)。

（3）當(dāng)?shù)毒呃^續(xù)加工，圖3中的E所指部分快要被切斷時(shí)，因?yàn)镋沒有了支撐，則有向刀具靠攏的趨勢(shì)，那么在E被切斷的瞬間，E緊緊地向刀具靠近，刀具會(huì)被夾斷，造成打刀現(xiàn)象。

綜合上述分析，本工序在加工時(shí)，不能優(yōu)先采用順銑的加工方式，應(yīng)該先采用逆銑留余量的加工方式（即走刀方向?yàn)锳->B->C->D），之后再采用順銑的加工方式（即走刀方向?yàn)镈->C->B->A），既保證了加工過程中不打刀，也保證了零件的加工表面質(zhì)量。

4 數(shù)控編程中順銑和逆銑的選擇

在數(shù)控編程中，可以用G41（刀具半徑左補(bǔ)償，相當(dāng)于選擇了順銑方式）、G42（刀具半徑右補(bǔ)償，相當(dāng)于選擇了逆銑方式）代碼方便地設(shè)定。但在編程時(shí)須注意銑削方式對(duì)實(shí)際加工余量和工件尺寸精度的影響。

立銑刀加工時(shí)，受刀具、刀柄及主軸部件剛性的影響，在切削抗力作用下刀具會(huì)產(chǎn)生一定的變形。順銑時(shí)，刀具有遠(yuǎn)離工件的趨勢(shì)，造成實(shí)際加工余量大于理論加工余量，即產(chǎn)生“讓刀”現(xiàn)象，造成“欠切”;逆銑時(shí)，刀具有靠近工件的趨勢(shì)，造成實(shí)際加工余量小于理論加工余量，會(huì)產(chǎn)生“啃刀”現(xiàn)象，造成“過切”。

刀具直徑越小、刀桿懸伸越長(zhǎng)、剛性越差時(shí)這種現(xiàn)象越明顯。因此實(shí)際加工時(shí)，用G41和G42指令編程加工時(shí)，刀具的半徑補(bǔ)償值一定要在理論值的基礎(chǔ)上進(jìn)行修正。用G41編程加工時(shí)，刀具的半徑補(bǔ)償值比實(shí)際刀具直徑偏小，將“讓刀”余量進(jìn)行程序消除，用G42編程加工時(shí)，刀具的半徑補(bǔ)償值比實(shí)際刀具直徑偏大，將“啃刀”現(xiàn)象進(jìn)行程序消除。

5 結(jié)束語

金屬切削過程是刀具與工件材料相互作用的復(fù)雜過程，機(jī)床、夾具、刀具材料和幾何角度、切削用量、切削液等諸多因素都對(duì)切削過程產(chǎn)生影響。在具體加工中，不同的銑削方式會(huì)得到不同的加工效果。深刻理解順銑和逆銑兩種銑削方式特點(diǎn)對(duì)數(shù)控工藝與編程具有重要意義。

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