數(shù)控銑削加工零件表面質(zhì)量控制研究

區(qū)穎勤

摘要：數(shù)控加工是一項(xiàng)重大的先進(jìn)制造業(yè)技術(shù)，對(duì)中國(guó)制造產(chǎn)業(yè)提升產(chǎn)品生產(chǎn)水平、減短生產(chǎn)進(jìn)度、減少生產(chǎn)成本十分關(guān)鍵。數(shù)控銑削加工是數(shù)控加工技術(shù)中的重要工藝，具備高精尖、高效率、低成本等許多優(yōu)點(diǎn)，大范圍運(yùn)用在汽車(chē)、輪船、航空和模型等產(chǎn)業(yè)。在數(shù)控銑削加工時(shí)，零件構(gòu)造常常相對(duì)繁雜，對(duì)產(chǎn)品技術(shù)需求高，所以加工過(guò)程中常常會(huì)碰到部分質(zhì)量問(wèn)題。文章專(zhuān)對(duì)數(shù)控銑削加工，解析形成零件銑削過(guò)程表面質(zhì)量不及格的緣由，提出對(duì)應(yīng)的處理方案，且加以歸納推行，希望在以后的加工生產(chǎn)中以免發(fā)生相似問(wèn)題，影響零件質(zhì)量與交貨進(jìn)度，進(jìn)而加強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑削;加工零件;表面質(zhì)量控制

機(jī)電產(chǎn)品均是由一個(gè)或多個(gè)零件構(gòu)成，且零件的表面常常通過(guò)金屬切削制作造成，是影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要原因之一。產(chǎn)品表面質(zhì)量?jī)?yōu)，外觀精美，易被市場(chǎng)所接納。此外，表面質(zhì)量不優(yōu)的零件，易被腐蝕破壞，也易造成重力集中，造成裂痕，是決定產(chǎn)品應(yīng)用周期的重要原因。隨著數(shù)控技術(shù)的提高，數(shù)控機(jī)床的高精度與功能持續(xù)提升與加強(qiáng)，CAM編程日常運(yùn)用，所加工的零件也更加繁雜。數(shù)控銑削加工的零件特點(diǎn)表面主要有水平面、垂直側(cè)面、傾斜面、凹槽、凸臺(tái)、根部圓角、側(cè)面轉(zhuǎn)角等。形成銑削加工表面質(zhì)量問(wèn)題的原因很多，包含零件材料，零件構(gòu)造硬度，刀具材料，刀具裝夾硬度，零件裝夾硬度，機(jī)床硬度，冷卻體系，制作參數(shù)等，而有很大因素是由振刀形成的。銑削刀具產(chǎn)生振刀之后，會(huì)發(fā)生高度振動(dòng)與晃動(dòng)，造成切傷零件表面。且表面質(zhì)量問(wèn)題常常發(fā)生在零件的根部圓角，側(cè)面轉(zhuǎn)角，垂直側(cè)面面和自由曲面這幾項(xiàng)特點(diǎn)面上。文章以數(shù)控銑床加工鋁合金材料時(shí)產(chǎn)生振刀為例，造成表面質(zhì)量下沉的狀況實(shí)行原因解析，且提議處理方案。

一、零件的根部圓角出現(xiàn)振刀和過(guò)切的問(wèn)題

底部圓角是指零件的側(cè)面與底面相接處的圓角，可劃為4種情況：1.側(cè)面是直面，底面是平面;2.側(cè)面是直面，底面是自由曲面;3.側(cè)面是自由曲面，底面是平面;4.側(cè)面是自由曲面，底面也是自由曲面。底部圓角加工表面質(zhì)量不優(yōu)的狀況，常常產(chǎn)生在側(cè)面是直面，底面是自由曲面的狀況?，F(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，某個(gè)零件加工出來(lái)的底部圓角不光滑，顯示波浪狀的鋸齒印跡，且有部分處凹坑印跡，而側(cè)面也出現(xiàn)有一些相對(duì)顯著的振刀痕跡。

原因分析：（1）程序走刀線路問(wèn)題。當(dāng)?shù)毒呙撾x側(cè)面之后，切削力猛然減小，再折返側(cè)面銑削時(shí)，切削力又猛然增大，切削力的突變，在一定范圍上造成了刀具的振蕩。（2）當(dāng)根部圓角余量相對(duì)大時(shí)，切削量增大，切削力增大，就會(huì)增大切削力的巨變，增加振蕩的程度。（3）當(dāng)?shù)毒邎A角半徑與零件根部圓角半徑一致時(shí)，刀具的整體圓角就會(huì)被零件的底部圓角全部包圍，刀具和零件的一同相接面瞬間增大，也可以造成刀具振蕩，最后造成零件被振刀過(guò)切，產(chǎn)生小坑。

解決方案：（1）編程時(shí)以免產(chǎn)生刀路在底部圓角處重復(fù)切入切出的痕跡，可以采取刀路軌道依著圓角走刀的切削方略，避免切削力巨變?cè)斐烧竦?。?）降低底部圓角的加工余量，先進(jìn)行粗清根程序，再進(jìn)行精清根程序，以免因?yàn)橛嗔刻?，形成振刀。?）采取刀具圓角半徑小于零件底部圓角半徑的刀具實(shí)行制作，這樣能夠降低刀具和零件接觸的包圍面，以免出現(xiàn)振刀。

二、零件的水平底面的根部圓角偶然出現(xiàn)一條一條凹痕的問(wèn)題

水平面的底部圓角是指零件的側(cè)面與底面連接處的圓角，且底面是水平面的狀況。在制作完側(cè)面和底面之后，對(duì)圓角實(shí)行清根加工時(shí)，偶爾會(huì)產(chǎn)生一條一條的凹跡。

原因分析：（1）編程刀路線軌道有問(wèn)題。（2）機(jī)床坐標(biāo)軸存有偏大的相反空隙，特別是Z軸。當(dāng)Z軸坐標(biāo)產(chǎn)生幾個(gè)微米的晃動(dòng)之后，因?yàn)閆軸存有相反空隙就在這個(gè)異常點(diǎn)的地方，Z軸瞬間退回，之后又立馬折返。因?yàn)檫@個(gè)移動(dòng)量又太少，比反向空隙還小，所以就造成了Z軸的移動(dòng)，造成產(chǎn)生凹跡。

解決方案：（1）改變加工流程，以免刀路產(chǎn)生幾個(gè)微米的上下晃動(dòng)的狀況，然而，假如CAM編程的自動(dòng)清根性能一直會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)的話，就只有更改其他的編程方法來(lái)完成。（2）檢驗(yàn)機(jī)床Z軸相反空隙，相反空隙小的話能夠?qū)嵭袡C(jī)床參數(shù)修補(bǔ)，假如相反空隙大就要通過(guò)機(jī)床整修。

三、零件側(cè)壁拐角出現(xiàn)振刀和過(guò)切的問(wèn)題

側(cè)面轉(zhuǎn)角是指兩個(gè)側(cè)面之間相連的轉(zhuǎn)角，當(dāng)側(cè)面不是垂直側(cè)面時(shí)，產(chǎn)生的表面質(zhì)量問(wèn)題與以往底部圓角產(chǎn)生的振刀與過(guò)切問(wèn)題類(lèi)似，而當(dāng)側(cè)面是垂直側(cè)面時(shí)，又是另外一種狀況，轉(zhuǎn)角處形成明顯的振痕。

原因分析：（1）制作刀具選取不適合。刀具半徑和轉(zhuǎn)角半徑相同，造成刀具出現(xiàn)晃動(dòng)，產(chǎn)生振刀狀況，振出振痕。（2）零件轉(zhuǎn)角加工余量太多，在制作轉(zhuǎn)角時(shí)，因?yàn)樵獾睫D(zhuǎn)角半徑值的束縛，刀具尺寸普遍都偏小，刀具硬度偏弱。（3）切削深度太深，在制作垂直側(cè)面時(shí)，以免產(chǎn)生分層接刀軌跡，普遍會(huì)采取一刀到底的制作方略，然而，切削深度越深，切削力也就越強(qiáng)，在刀具硬度不夠的狀況下，振刀也就越厲害。（4）刀具裝夾懸伸長(zhǎng)度太長(zhǎng)，刀具硬度太弱，也易出現(xiàn)振刀狀況。（5）刀具的材料不優(yōu)，或刀具的刃口外形不好。（6）加工轉(zhuǎn)速太快，會(huì)造成刀具頻繁同振。

解決方案：（1）采取刀具半徑小于零件轉(zhuǎn)角半徑的刀具進(jìn)行制作，或“吃”零件誤差，編程時(shí)特意把轉(zhuǎn)角做大一些，使刀具半徑小于轉(zhuǎn)角半徑，繞銑出轉(zhuǎn)角，且不能直接用刀具半徑來(lái)制作轉(zhuǎn)角。（2）降低轉(zhuǎn)角的加工余量，先進(jìn)行粗清角程序，再實(shí)行精加工。（3）降低每刀切削深度，當(dāng)?shù)毒甙霃胶凸战前霃揭恢聲r(shí)，普遍配置為0.2mm效果偏好。（4）盡量把刀具安裝短，當(dāng)加工深度特別深時(shí)，還要專(zhuān)門(mén)制作加工刀具，降低切削刃一些長(zhǎng)度，以提升刀具本身的強(qiáng)度與硬度。（5）采取高強(qiáng)度高硬度的刀具材料實(shí)行加工，與不等螺旋槽刃口外觀刀具實(shí)行加工，乃至采取抗振刀具實(shí)行加工。（6）減少或增大加工轉(zhuǎn)速，以免易產(chǎn)生刀具同振次數(shù)的轉(zhuǎn)速大小。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在數(shù)控銑削加工時(shí)，對(duì)比通常的幾項(xiàng)表面質(zhì)量問(wèn)題的解析，能夠?qū)?duì)零件不同的加工特點(diǎn)，采取對(duì)應(yīng)的防范方法，在通過(guò)適合的技術(shù)方法與工藝改良方法之后，可避免加工中產(chǎn)生表面質(zhì)量問(wèn)題，有效的防止返工重做，確保產(chǎn)品質(zhì)量，縮短加工周期，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]連碧華.薄板零件數(shù)控銑削加工變形控制研究[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化，2017，46（06）：29-30+48.

[2]楊旭.支架工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)及數(shù)控銑削加工的研究[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2018（01）：114-116.

[3]吳世萍.數(shù)控銑削加工中過(guò)切現(xiàn)象的研究與控制[J].科技風(fēng)，2018（12）：130+136.