利用立式銑床加工平面的探討與研究

【摘 要】銑削是平面加工的緊要形式，銑削中小型零件的平面通常用臥式或立式銑床，銑削大型零件的平面則用龍門銑床。本文重點簡述了平面銑削時加工路線的合理選用與冷卻，以及在銑削加工中銑削方式的確定。

【關鍵詞】銑刀；平面銑削；順銑逆銑；精度

銑削是在銑床上利用銑床的旋車作主運動，工件的移動作為進給運動來切削工件的加工手段，銑削是一種運用格外普遍的切削加工方式，它可以對多種幾何形狀的表面進行粗加工和半精加工，其表面精糙度通常為ra6.3-1.6um，加工精度通常為it9-it8，因為銑刀為多齒刀具，所以銑削具有容易產生振動、刀齒散熱條件好、生產效率高、工藝范圍廣等特征。

一、銑削方式的選擇

在加工中，銑刀變化的是進給方向，但不變的是旋轉方向。通常這就出現了銑削加工中常見的兩種情景：順銑與逆銑。順銑：銑削時進給運動方向與主運動的方向相同，這種銑削叫做順銑。特點：銑刀刀刃的切削厚度由大到零，不存在滑行現象，刀具磨損較小，工件冷硬程度較輕，加工過程中因為力的分解，切削時振動大，但其表面光潔度較好，適合精加工。逆銑：銑削時進給運動方向與主運動的方向相反，這種銑削方式叫做逆銑。特點：逆銑時，銑刀刀刃不可以馬上切入工件，而是在工件己加工表面滑行一定距離，刀具磨損加重，工件表面產生冷硬局面，加工進程中有助于消除工作臺絲杠與螺母間的間隙，切削穩定，振動小，表面粗糙度差，適合粗加工。

二、銑削加工的特性

（一）銑削加工的范圍比較大，可以加刨削無法加工或難以加工的表面。（二）典型的多刃刀具就是銑刀，加工過程中有幾個刀齒同時參與切削，點的切削寬度較大，銑削時的主運動是銑刀的旋轉，有助于進行高速切削，故銑刀的生產率高于刨削加工。（三）銑削過程中，就每個刀齒而言是依次參加切削，刀齒在離開工件的一段時間內，可以得到一次冷卻，因此，刀齒散熱條件好，有利于減少銑刀的磨損，延長了使用壽命。（四）由于是斷續切削，刀齒在切入切出工件時產生沖擊，而且每個刀齒的切削厚度也時刻在變化，這就引起切削面積和切削力的變化，所以銑削過程不穩定，容易產生振動，直接影響工件表面粗糙度。（五）刨床刨刀結構比銑床銑刀更復雜，銑刀的制造與刃磨比刨刀困難，所以銑削成本比刨削高。（六）刨削與銑削的加工質量基本一致，通過粗精加工后全部可以達到中等精度，但在加工大平面時，刨削后接刀痕明顯，而且直徑小于工件寬度的端銑刀加工時，每次走刀都有明顯的接刀痕，表面質量受到其影響，銑削加工用于單件小批量生產，也合適用于大批量生產。

三、刀具選擇

選擇刀具時，刀具的尺寸要與被加工工件的表面尺寸相對應。生產中，在立式銑床上加工平面要用立式銑刀和盤銑刀，立式銑刀用于加工小平面工件，加工時會有接刀痕，加工功效要比盤銑刀低。盤銑刀適用于加工中等平面的工件，加工效率高，表面粗糙度低，精度高。在實際數控銑削加工中，要根據被加工零件的材料、幾何形狀、表面質量要求、熱處理狀態、切削性能及加工余量等情況，選擇合適的刀具，還要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。如：雖然面銑刀、立銑刀都可以加工平面，但是如果平面的面積較大，還是優先選用面銑刀。在平面零件周邊輪廓的加工中，一般選用立銑刀。加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質合金刀片的“玉米銑刀”。槽的銑削，開口槽或通槽用立銑刀和鍵槽銑刀均可，如果是圓頭封閉鍵槽，要用鍵槽銑刀，如果是圓底槽，就要考慮球頭銑刀了。

四、普通立銑刀和鉆銑刀的區別

普通立銑刀的端面中心有中心孔，通常不能軸向進給。而鉆銑刀雖屬于立銑刀，但有至少一對端面的切削刃是連在一起的，即切削刃是過中心的，兼具了鉆頭和立銑刀的作用，所以可以軸向進給，但應選擇較低的切削進給速度。在一些數控比賽中，通常使用這種新型鉆銑刀，加工效率和加工質量均較高。

五、刀具的影響

刀具的磨損是影響加工精度的主要因素。刀具所受的力來自于金屬變形抗力和摩擦力，這些力使刀具變鈍和圓角變大，刀具磨損較嚴重時可能造成銑刀刀刃的平面度有問題，以致切出的工件表面的平面度差。另一方面在加工

中，若刀具磨損致使加工表面是大圓角的刀尖磨出來的而不是刀尖切出來的，將使表面粗糙度增大、變粗。所以在加工中必須把在不同的粗、半精和精加工中的刀具分開，同時注意盡量避免磨損，保護好刀尖，以提高加工精度。銑削分為順銑和逆銑。為了提高銑床的加工精度，必須采用順銑，即刀具旋轉方向跟零件運動方向一致的就是順銑，順銑使銑刀上每個刀齒的切削厚度是從最大減少到零，

易于切入工件，而且切出時對已加工面的擠壓摩擦也小，表面粗糙度值低，具有刀刃磨損小。在順銑時，始終有一個向下的分力壓緊工件使得銑削平穩、振動小等優點，優于逆銑方式，故優先采用了順銑方式。但是，順銑時，刀刃從工件表面切入，當工件是有硬皮和雜質的毛坯件時，刀刃容易磨損；另外，必須調整好絲桿與螺母間的間隙，原因是水平分力與工件進給方向一致，當水平分力大于工作臺的摩擦阻力時，由于工作臺進給絲桿與固定螺母間一般存在較大間，造成工作臺串動。

六、加工路線的選擇

對于數控銑床來講加工路線是指刀具中心運動的方向和軌跡。

（一）盡可能的減少其他輔助時間和進退刀時間。（二）進退刀位置應選在相對不重要的位置，并且使刀具沿零件的切線方向退刀和進刀，免得產生刀痕。

七、切削用量的擇選

（一）確定背吃刀量：機床、工件和刀具的剛度決定背吃刀量，在剛度條件的允許情況下，應盡量使背吃刀量等于工件的加工余量，可以減少走刀次數，提高生產效率。（二）切削速度V：提高V也是提高生產率的一個措施，但V與刀具耐用度的關系比較密切。隨著V的增大，刀具耐用度急劇下降，故V的選擇主要取決于刀具耐用度。（三）確定進給速度：進給速度是數控機床切削用量中的重要參數，主要根據零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質選取。（四）主軸轉速n（r/min）：主軸轉速通常依照切削速度V來選定，計算公式為：V=pnd/1000。數控機床的控制面板上通常備有主軸轉速修調（倍率）開關，可在加工過程中對主軸轉速進行整倍數調整。 （五）確定主軸轉速：主軸轉速要根據允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。

六、冷卻方式的選擇

平面銑削是否要冷卻，有很大的辯論。當用一個大直徑面銑刀銑削時，冷卻液難以噴到整個銑刀，尤其是銑削屬于斷續加工。刀片在頻繁地切入、切出，實際上冷卻液達不到刀尖，而是刀尖切入時被加熱，切出時被冷卻，這種很快地加熱、冷卻，極易引起熱裂紋。干式切削的好處是，工作人員可以看到切屑實際的顏色和形狀，為工作人員供應了評定切削過程的信息，發出的信息也不一樣是因為工件的化學成分不同：當加工碳鋼時，形成暗褐色切屑，說明采用切削速度適當；當速度加速提高時褐色切屑就會變成藍色。干切的目標是調整進給量與切削速度，要避免使用冷卻液，方便觀察飛濺的切屑，適當地調整進給量和主軸速度。熱切屑意味著熱量沒有傳到零件和刀具上，不會發生熱裂紋，這樣也能延長刀具的壽命，但加工易燃性的材料（如鎂和鈦）時，必須注意冷卻而且還要備好滅火設施。

七、提高加工精度必須注意的以下幾個問題

（一）工件的夾緊：為了滿足切削應力的需要，特別是切削力較大時必須注意工件的夾緊，否則，由于切削力較大容易造成工件的移位、偏移而影響加工精度。當然，對于是否夾緊不僅僅涉及到夾具是否鎖緊的問題，如由于工件表面的平整度不好也不容易鎖緊。為了防止過程中產生振動，需要將比較平整的表面貼緊固定鉗口和墊鐵。工件和墊鐵之間不留間隙，故需一邊夾緊，一邊用銅棒輕擊工件上部。為了保護已加工好的表面需要在鉗口和已加工好表面墊上薄銅片。

（二）刀具進行裝牢、夾緊：如果刀具夾得不緊可能在切削力作用下使刀具發生振動而出現加工精度差的情況；刀具安裝過程中，必須把刀柄和刀套擦干凈，防止由于鐵屑或雜物附在銑刀上使得刀柄發生偏斜。對于刀具的安裝，應盡量減少刀柄伸出的長度以增加剛性，由于加工平面的微觀不連續性和刀具的刀刃切削的間斷性，這種變化表現為瞬間加工速度的不同。這些因素都會引起切削力的變化，

不斷變化的切削力將產生切削振動以致影響了加工精度。對于切削深度較大來說，表現更為明顯。