铣削加工过程中过切与欠切现象的形成原因及控制方法
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作者: 殷 红
[摘要]铣削加工过程中,控制过切与欠切是提高加工质量的难点,本文主要介绍铣削加工中过切与欠切现象形成的原因及控制方法。
[关键词]铣削过程 过切现象 欠切现象
铣削加工的生产效率越来越高,这标志着强力铣削已经成为铣削加工的发展方向,但是,提高铣削加工的加工精度更为重要。影响铣削加工精度的因素有:铣削振动的影响、铣床本身精度的影响、铣刀及其安装精度的影响等等。实践证明,若能有效地控制铣削加工中过切与欠切现象,将大大提高铣削加工的加工精度。
一、铣削过切现象及形成的原因
1.过切现象
铣削过切现象是指在铣削过程中,由于各种原因使得实际切削的金属层超过预定加工位置的现象。例如:用圆柱铣刀进行平面铣削时,由于铣削振动的存在使得实际加工完的平面产生起伏,若其高处符合预定位置的加工要求,而低处则超过了预定的位置要求,形成过切;用立铣刀周刃精铣盘形凸轮轮廓的型面时,经过测量加工余量为0.15mm,按照加工余量将工作台精确移位,但发现实际铣削了0.20mm,此时过切了0.05mm。
过切与表面粗糙度微观几何精度的概念不一样,过切可以在局部发生,也可以在全部加工表面出现;局部过切可能是连续发生,也可能是间隔断续出现。
2.过切现象形成的原因
(1)由刀具引起的。铣刀刃磨的精度差,安装精度差,加工时将产生切削刃的回转跳动,从而导致铣削时切除余量过多,产生过切现象。
当铣刀使用磨损变钝后,换用锋利的铣刀加工,会出现余量控制不当的情况,即将刀具磨损后铣刀避让的余量一同铣掉而造成过切。
在仿形铣削过程中,选用的铣刀切削部分形状和工件型面形状不匹配,如指状铣刀球头直径大于型面最小圆弧直径,可能产生过切。
(2)由被加工工件引起的。若铣削加工的工件刚性比较差,铣削时容易受切削力的拉动,而产生过切。
(3)由机床本身引起的。铣削过程中,若机床工作台控制切削余量的方向没有锁紧、摇把方向有间隙等,均能产生过切。
(4)由铣削方法与铣削方式引起的。如采用立铣刀周刃铣削台阶两侧面,机床的进给方向发生改变,若按照预定计算值控制台阶宽度,可能产生过切。又如采用铣刀周刃铣削,半精铣用逆铣方式,精铣采用顺铣方式,此时就可能产生过切。另外,在连接部位或铣削中途发生不恰当的铣削停顿,也会产生过切现象。可见,铣削方法和铣削方式发生改变,易产生过切。
二、铣削欠切现象及形成原因
1.欠切现象
铣削欠切现象是指在铣削过程中,由于各种原因使得实际切削的金属层未达到预定加工位置,仍留有余量的现象。如在铣削过程中,由于金属表面硬化,使得较少余量的铣削未能达到预定的位置要求,即工作台虽然已经实际移动了预定铣削的余量,但实际铣削后,余量并没有铲除。
欠切与过切不一样,不可能在全部加工表面出现,只能是间隔断续出现。
2.欠切现象形成的原因
(1)由系统刚性不足引起的。铣削过程中,铣刀或刀轴、刀杆支撑系统刚性比较差,致使铣削过程中铣刀发生偏让而形成欠切;铣削过程中,工件的刚性较差,受切削力的推动工件发生偏让而导致欠切。
(2)由机床本身引起的。铣削过程中,若机床工作台控制切削余量的方向没有锁紧、摇把方向有间隙等能引起实际切削位置变动而引起欠切。
(3)由铣削方式引起的。铣削进给方向变换能产生欠切,如采用铣刀周刃铣削平面,已加工表面有加工硬化层,采用顺铣容易切入,而采用逆铣则可能产生欠切。
(4)由切削用量选用不恰当引起的。铣削加工时,若铣削余量很小,而进给速度却很大,极易产生欠切。
(5)由刀具引起的。铣刀锋利程度不同可能引起欠切,如铣刀使用后磨损变钝,会影响实际切除的金属层厚度,造成切入逐渐困难,使铣刀产生避让而造成欠切。另外,在仿形铣削过程中,选用的铣刀切削部分形状和工件型面形状不匹配,如指状铣刀球头直径小于型面最小圆弧直径,可能产生欠切。
三、控制铣削过程欠切与过切的方法
根据过切现象和欠切现象产生的原因,应采用下列方法加以控制。
1.提高工艺系统的刚性。刚性增大,可以避免刀具、夹具、机床、工件因刚性不足而产生的弹性偏让和拉动现象,从而消除欠切和过切。
2.选择恰当的加工余量。加工余量过大,易出现拉动过切和偏让欠切;加工余量过少,因切入困难易造成欠切,一旦再追加余量后,又造成过切。因此,要根据加工的实际要求,选择合适的加工余量。
3.根据需要,选择合适的刀具。刀具的磨损程度不同,对加工质量的影响不同。铣削加工中,若需要控制加工精度且加工余量比较小,此时应该使用进入正常磨损阶段初期的铣刀。
4.在铣削过程中,要考虑工件形状、刚性、材料、切削用量、铣削方式等相关因素之间的关系,选择最恰当的铣削方案进行加工。
5.过切是无法消除的,但欠切可以消除,通常采用在原预定位置多次铣削的方法来消除欠切余量,从而达到铣削加工尺寸和形位精度的要求。
四、结束语
以提高加工精度为目的的精密铣削是铣削加工发展的方向。过切现象和欠切现象的存在,将严重阻碍加工精度的提高,因此,只有明确过切和欠切现象产生的原因,才能找到有效的控制方法,提高工件的加工质量。
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