板件平面铣削加工精度分析及防范措施

王玉玲

摘要：通过对影响加工精度的原因进行分析，制定可行的工艺措施，在实际生产中具有一定的指导作用。

关键词：平面铣削;加工精度分析;防范措施

在机械加工制造中，产品质量的提高对于增强市场竞争能量是非常重要的。一个机械产品的制造过程包括零件制造、整机装配等一系列的工作。零件的加工实质是零件表面的成形过程，这些成形过程是由不同的加工方法来完成的，如车削、铣削、磨削等技术，这种机械冷加工技术在机械制造过程中占有一定的重要地位。而对于常用的板件切削加工中，厚度在8-30mm的低碳钢板件平面铣削加工占有一定比例，对其加工精度要求高。虽然其加工方式简单，但由于加工过程存在的各种因素，致使铣削加工后的精度不高，直接影响产品的质量。

1.板件加工后主要缺陷

机械零件的加工精度，主要取决于工件、刀具、机床及加工者采用的加工工艺方法等几个重要因素，一般来说，板件平面铣削在加工中主要表现出以下缺陷：表面粗糙度低、变形后致平面度超差。平面铣削加工产生变形的原因主要有热变形和应力变形。

2.产生的原因

2.1切削过程的分析

切削层金属经过一系列复杂的过程变成切屑，在这一过程中出现一系列的物理现象，如变形、切削力、切削热、刀具磨损等。切削层金属经过复杂的变形后于工件基体材料分离形成了切屑。这一过程中产生的变形可划分为桑区域，叫第一变形区、第二变形区、第三变形区。

2.2内应力变形

在切削过程中第三变形区的特点是已加工表面纤维化与加工硬化，它是在已加工表面严重变形层内，金属晶格拉长、挤紧、扭曲甚至碎裂而使表面层组织硬度提高的现象，硬化层表面上会出现细微的裂纹，并在表层内产生了残余拉应力，产生变形。

2.3切削热的形成

切削热是切削过程中切削区的变形和摩擦所消耗的能量转化产生的热。包括剪切去变形功形成的热，切屑于前刀面摩擦功形成的热，已加工表面于刀具摩擦功形成的热。这些切削热又分别通过切屑、刀具、工件和周围介质传热，但整个工件的温度升高很快，造成工件的热变形。

2.4切削方式的影响

逆铣时铣刀切入工件时的切削速度方向与工件的进给方向相反，刀齿在工件表面上打滑，产生挤压和摩擦，使这段表面产生严重的冷硬层，至滑行到一定程度时，刀齿方能切下一次金属层。下一个刀齿切入时，又在冷硬层上挤压滑行，使刀齿容易磨损，同时使工件表面粗糙度增大，此外，逆铣加工时，当接触角大于一定数值时，垂直铣削分力向上，易引起振动。

3.防范措施

3.1工件的夹紧引起的振动

在板件平面铣削加工中，利用数控专用磁力台吸附工件，可有效降低工件切削过程中的振动对表面粗糙度的影响。

3.2双面分层铣削减少变形

实验表面，在铣削要素中，铣削深度对工件变形影响最大，对板件零件的加工采用上下两面去除余量均等的原则，进行轮流加工，加工时采用余量依次递减的原则，轮流的次数越多，其应力释放越彻底，工件加工后的变形越小。

3.3合理使用冷却液

合理选用切削液可以改善切屑、工件与刀具间的摩擦情况，抑制积屑瘤的成长，从而降低切削力和切削温度，减小工件热变形，减少刀具磨损，改善已加工表面质量。

3.4适当改善切削刀具几何参数

在几何参数中，前角增大，切削变形减少，摩擦减少，产生的热量少，切削温度低，但前角进一步增大，因刀具的散热体积减少，切削温度不会进一步降低。

刀尖圆弧半径加大，切削区塑形变形加大，切削温度升高，但大圆弧半径又改善了刀尖处的散热条件，所以增大刀尖圆弧半径，有利于刀尖处局部切削温度的降低。

在切削加工过程中随着切屑与前刀面间的温度和压力的增加，摩擦力也增大，使近前刀面切屑中塑形变形层流速减慢，产生“滞流”现象，越贴近前刀面的金属层流速越低，当温度和压力增加到一定程度时，滞流层中底层与前刀面产生了粘结，该粘结层经过剧烈的塑形变形使硬度提高这样层层增加形成积屑瘤，由于积屑瘤不稳定，脱落时容易引起振动破坏表面加工质量。

所以在加工中将粗、精加工工序刀具分开，选择适当的刀具几何参数，提高工件的表面加工质量。

4.结论

通过对引起加工精度低的原因进行分析，进一步明确了热变形、内应力变形和工件的振动是引起加工精度不高的主要因素，因此从工件的装夹、加工工艺方法、刀具的几何参数入手，制定相应的防范措施，可有效提高工件的加工精度，在实际生产中具有积极的指导作用。

参考文献：

[1]李华.机械制造技术，高等教育出版社，2005.1

[2]潘春荣.提高铣床平面加工精度的分析.现代机械 2008.1：64

[3]权列秀，雷海英.控制薄板件加工变形的工艺方案 2008.7：97