郭浩

【摘 要】数控铣床加工是高精加工，主要用于加工平面、槽和轮廓，是利用铣刀的侧刃和端面刃对毛坯进行加工。在加工过程中，机床、刀具、装夹工具等诸多因素都会影响其加工精度，其中刀具尤为重要。笔者利用立铣刀通过对试件的多次加工，以及加工后精度和粗糙度的检测，得出一些影响立铣刀加工精度和表面粗糙度的因素，经过不断的实验，总结出了一些改进的方法。

【关键词】数控铣床；立铣刀；加工精度

中图分类号： TG547 文献标识码： A 文章编号：2095-2457（2018）05-0124-002

【Abstract】CNC milling machine is a high-precision machining process，mainly used for machining planes，grooves and contours.It is the use of side cutters and face edges of milling cutters to process blanks.In the machining process，many factors， such as machine tools，tools，and clamping tools，affect the machining accuracy，among which the cutting tools are particularly important. The author used the end mill to pass through the multiple processing of the test piece， as well as the precision and roughness after processing，to obtain some factors that affect the machining accuracy and surface roughness of the end mill.After continuous experiments，some improvements were summarized. Methods.

【Key words】CNC milling machine；End mill；Machining accuracy

数控铣刀主要采用高速钢或硬质合金制造而成，常见的立铣刀主要为三刃和四刃，采用右旋。圆柱面上的刃为主切削刃，具有一定螺旋角；端面上的刃为副切削刃，分为有中心刃和无中心刃两种，有中心刃的立铣刀可以做轴向加工，多以四刃常见。

1 立铣刀螺旋角对加工精度的影响

立铣刀的螺旋角主要有30°、45°和60°三種，如图2所示。不同螺旋角的立铣刀用于不同的加工形态，30°螺旋角加工，主切削刃的进给抗力一般，排屑性能良好，多用于孔、槽铣削；45°螺旋角立铣刀主要适合沟槽和侧面铣削，60°螺旋角主要适合侧面铣削。

随着螺旋的增大主切削刃进给抗力随螺旋角的增大而变好，副切削刃的切削阻力随螺旋角的增大而增大。螺旋角越大，刃口越锋利，因而在加工硬度低的材料时用大螺旋的立铣刀，在加工硬度高的材料时用小螺旋角的立铣刀。

2 每齿进给量对加工精度的影响

立铣刀在加工零件时，主切削刃交替切削工件，形成很多凹圆弧拼接而成的纹路，刀具的旋转速度和进给速度不同会使加工形成的“凹圆弧拼接而成的纹路”大小不一。相同的刀具转速下，使用不同的进给速度，加工形成的三层侧面。

图中我们发现提高主轴转速或降低进给速度都可以提高表面粗糙度。因此每齿进给量越小，表面粗糙度越好。

在实际加工中，我们发现侧面的加工纹路存在深浅不一的现象，在正常的进给速度下，表面纹路高低都在10um以内，这是由于主轴的径向跳动，锥柄和刀具同轴度误差等原因造成的。我们把使用程度不用的普通BT40的锥柄和配套的弹簧夹头、四刃立铣刀安装好，通过百分表记录下相同转速下最大的径向误差。从图中我们不难发现装夹错误的刀具最大径向误差达到53um，远远大于加工所需要达到的理论残留面高度，直接影响到工件的表面质量。

因此在刀具安装注意过程中，不仅要正确安装刀具，而且要及时对加工后的刀柄锥面ER卡簧、ER螺母螺纹部分及定位面、夹套锥面以及主轴锥孔面清理干净。

3 刃口损坏对加工精度的影响

刀具磨损包括切削刃磨损、塑性变形、崩刃等。刃口磨损主要是轻微崩刃或严重磨损，主要由机械交变应力引起的出现在立铣刀主切削刃的损坏，它会对零件的表面粗糙度有着明显影响。

加工后的半成品零件我们时常会发，其表面上沿着加工方向有拉丝或灰色毛刺痕迹，这些一般是由刀具主切削刃刃口破损导致，主要采取更换刀具处理或加大切削液的流量和浓度。

4 机械震动对加工精度的影响

4.1 数控铣床震动产生的原因

数控铣床在加工过程中或多或少会产生震动，原因也比较复杂是非常复杂的，经分析主要有以下几个方面：

（1）零件装夹不合理带来的震动：零件外形复杂、装夹部位过小、外形结构不规则等因素导致工件装夹过松，在加工中容易产生松动，随着切削力的变化而发生相应震动。

（2）刀具选择不合理带来的震动：刀具的刚性差，加工过硬的材料时，及容产生震动。若选错了刀具类型，加工侧面时选用的键槽铣刀等都会产生震动。

（3）单位时间内切削量过大：加工中刀具线速度应该与待加工表面宽度和进给速度成正比。刀具转速越快，切削速度越快，刀具的切削阻力越大，刀具越容易产生震动。刀具转速与进给速度不匹配也会产生震动。

（4）数控铣床本身机械传动带来的震动也是产生震动的一个因素，长期保养不够，润滑系统故障等都会导致硬件磨损，从而产生震动。

（5）同一台数控铣床，由于机械传动存在着误差，在不同转速下主轴震动不一，在个别转速下有较明显的震动，它会导致立铣刀的每个主切削刃跳动不一，从而出现不均匀切削，使得零件表面粗糙度变差。一台数控铣床使用10mm四刃立铣刀，背吃刀量为4mm，侧吃刀量为0.1mm，顺铣加工，主轴从1000rpm～23000rpm时的震动幅度。

4.2 数控铣床震动对加工精度的影响

机床机械震动过大不仅会对床体本身带来损害，还会影响零件的加工精度。主要表现在以下几个方面：

（1）加工过程中的震动使加工后产生波形波振纹，降低了加工表面精度，使工件表面粗糙度加大。它还会使工件和刀具之间产生相对位移，加剧工件的塑性变形，降低加工表面粗糙度和尺寸精度。

（2）机械震动极大的缩减铣刀的使用寿命，影响刀具的正常切削，加快刀具的磨损，极易使立铣刀主切削刃产生崩裂，加剧零件表面粗糙度和尺寸精度的恶化。

4.3 防止和减小震动的措施

（1）正确装夹工件：工件夹紧时，夹持部位要选在零件刚性好，且形变相对较小的部位，减小工件受到切削力作用引起变形而产生震动。

（2）选用刚性好的铣刀：加工塑性材料可选用钨钴钛类硬质合金刀具，加工脆性材料可选用钨钴类硬质合金刀具。如钨钴钛类和YT5钨钴类YG8，抗振性强，分别适用于铸铁、有色金属和钢件的粗加工；而YG3和YT15则适用于精加工。

（3）我们可以利用缩短铣刀的伸出长度，采用强力刀柄等方法增加刀具刚度，降低因弹刀产生的刀具震动。

（4）合理选择螺旋角和刃数的铣刀，适当增加螺旋角和刃数，减小侧吃刀量与背吃刀量，可以减小铣刀切削时的侧向力，减小震动。

（5）在采用CAM软件自动编程时，勾选“拐角降速”选项，适当降低圆弧切削和拐角处进给速度也可以有效减小拐角处的震动。

5 结束语

提高数控铣床的加工精度，主要体现在降低机床震动，合理选擇刀具的切削参数这两个方面。机床的不同、刀具的差异会使我们提高加工精度的方法不尽相同，这就需要我们在加工过程中不段的实验总结，开拓创新。

【参考文献】

[1]李家杰.数控铣床培训教材.机械工业出版社究，2010，01（1）：56.

[2]刘玉辉.机械加工中的振动[J].工程索引，2015（9）：39.