解决数控铣床加工中品质缺陷的对策分析与研究

冯扬

（中航飞机股份有限公司，陕西 西安710089）

随着科学技术的高速发展，数控机床已经成为现代制造业中的重要内容，数控加工地位越来越高，很多制造企业为了提高生产效率，应用数控铣床等现代化数控设备，并带来较为明显的应用效益。但在实际加工生产中，数控铣床加工也会存在一些品质缺陷，加工工件精度低，表面质量差，造成工件返工或是报废等现象，影响数控铣床加工效益的提升。对此，本文深入分析数控铣床加工中的品质缺陷，制定针对性解决对策，并分析影响数控铣床加工质量的内在因素，规避品质缺陷问题，进而促进数控铣床的应用和发展。在这样的环境背景下，探究解决数控铣床加工中品质缺陷的对策具有非常重要的现实意义。

1 数控铣床加工特征

数控铣床的加工功能极强，数控铣削工艺比较复杂，在实际加工应用中需要解决的问题比较多，在数控系统和自动编程语言软件研究中，一直将铣削加工当成重点。在实际应用中，数控铣床加工部位为框型平面各级台阶，除了具备普通铣床特征外，还具备以下功能特征：第一，在加工零件的过程中，数控铣床具有极强的灵活性与适应性，特别是针对轮廓复杂、尺寸难控这一类零件，数控铣床都可以满足加工要求，包括壳体类零件或是磨具类零件。第二，针对普通铣床无法加工的零件而言，数控铣床可以实现加工要求，例如三维空间曲面类零件，并开展多道工序零件加工。第三，数控铣床可以加工精度要求极高的零件，通过自动化加工程序，减少人为操作，防止普通铣床加工中的人为失误问题。第四，数控铣床的加工自动化程度高，可以减少操作人员的劳动量，有利于生产管理的自动化发展。第五，数控铣床加工中，零件加工效率高，无须专用夹具或是专用工艺设备，工件更换操作过程中，在运行装置中设置加工程序，并调整刀具数据，做好工具装夹等工作即可，缩短生产周期，进而提高了生产效益。

2 数控铣床加工中的品质缺陷分析

2.1 加工表面粗糙

在数控铣床加工中，切削加工中的面精加工是基础性工序，对表面质量要求较高，实际加工中常常得到粗糙的平面，加工平面不平也不光，崎岖不平，犹如“山路”。其实，造成这种品质缺陷主要是在加工过程中进给速度过快，在刀具快速移动的过程中，振动造成的加工表面凹凸不平。

2.2 精铣侧面出现接刀痕

在数控铣床加工中，要对工件进行精铣侧面，而加工中的精铣侧面常常出现很明显的接刀痕，属于精加工中的工件品质缺陷，这种接刀痕除了在X、Y 方向上，还在Z 方向上，并呈现分级刀痕，对工件尺寸精度和外观美感有很大的影响。事实上，这种品质缺陷主要是因为进刀、退刀位置与参数选取不合理造成的，在深度Z 分层下刀，进而造成精铣侧面接刀痕的问题。

2.3 精铣换刀出现接刀痕

无论是在普通数控加工还是高速加工，都会发生精铣换刀时工件表面出现接刀痕的问题，很多加工人员在完成换刀工序后，没有适当调整加工参数，就会造成换刀后和上一刀具之间的接刀痕，形成工件品质缺陷。在实际加工中，底面、侧面精铣中由于换刀而发生接刀痕十分常见，但在问题分析时，大多数编程人员都会将问题的根源落在操作人员对刀不认真或是刀具误差方面，其实并不是这样，主要是因为换刀时和上一刀具会有高度误差，换刀后的对刀基准相同，使得无论换刀后对刀是否存在误差，在换刀过程中都会形成一个误差，进而造成工件表面的接刀痕。

2.4 精加工侧面出现批锋或毛刺

在现代精益加工中，为了达到加工标准，使得加工零件表面质量要求很高，不允许出现任何位置的批锋或是毛刺，一旦出现加工件侧面批锋或是毛刺，使用锉刀来修整侧面，会影响加工件的整体外观，还可能会改变加工件的原有尺寸，无法满足加工生产要求。而针对精密车间数控加工而言，零件CNC 铣削后会马上使用，无须锉刀修整，也不需要用砂纸进行打磨。但是就当前加工生产而言，受到加工工艺的影响，或是加工参数选择不合理，会让加工件侧面表面出现一些毛刺或批锋，降低了数控铣床加工生产效率。

3 解决数控铣床加工中品质缺陷的对策

3.1 控制进刀速度

为了解决工件表面不平整这一品质缺陷，加工人员要将面铣精加工f 值控制在1000mm/min 以内，其主轴转速设置为4000mm/min，这样可以有效避免由于进给速度过快而形成工件表面的振动路径，保证加工表面的光滑。还有一种情况，就是相邻两个刀路间出现刀痕不一致的情况，这主要是因为刀具切削过程中，铣削方向不一致，造成受力大小不同，在工件表面形成不同刀痕。这就要求加工人员在实际操作中，选择全顺铣方式进行切削，防止工件表面不同刀痕的情况，保证工件表面的光滑与平整。

3.2 调整控制参数

为了解决精铣侧面的接刀痕问题，要正确选择加工软件中的出入刀参数、下刀深度控制，具体则从以下几方面入手：第一，合理选择进刀点，尽量不要在工件侧面中部进刀，选择最边拐角位置进刀，进退到尽量不在同一侧面。第二，必须在侧面中间位置下刀的情况下，特别是全圆加工的情况下，进退刀的过程中要增加5mm 左右的重叠量。第三，侧面精加工的过程中，选择全切深加工的方式，即为一刀过，如果为锥度侧面，加工人员可以选择锥度刀，进而保证工件的质量。

3.3 调整对刀基准

为了解决精铣换刀时工件表面的接刀痕，加工人员要明确这一品质缺陷产生的根本原因，不能过多归咎在操作人员人为失误或是刀具误差方面，明确换刀时的高度误差，在加工工艺卡中重新调整对刀基准，明确对刀基准为上一刀具精加工底面，并在数控程序中调整深度Z，将正留量控制在0.005-0.015mm 之间，避免精铣换刀过程中工件表面接刀痕的问题。同时，加工人员在工件内凹拐角位置加工时，更换小刀具进行深精加工，加工中的刀具会受力摆动，而刀具越小其摆动会越大，更换刀具后，工件表面拐角位置会产生接刀痕，加工人员要把X、Y 留量调整到0.01-0.02mm，使得大小刀具接刀处光滑平整，提高加工效率。

3.4 使用精加工刀具

为了解决精加工时加工件表面毛刺或批锋的品质缺陷，在实际加工生产中，加工人员要合理使用精加工刀具，即为专用光面或侧边新刀具，要求切削锋利，对加工件进行细节加工，进而防止加工件侧面表面批锋或是毛刺的出现。同时，在规划刀路的过程中，根据加工需求和实际情况，加工人员可以加设二次精光刀路，就是先光表面或侧面之后，在对加工件表面或侧面进行精加工，并进行表面侧面的二次精加工，完全消除批锋或是毛刺的可能。

结束语

综上所述，在数控铣床加工过程中，会经常出现加工表面粗糙、精铣侧面出现接刀痕、精铣换刀出现接刀痕、精加工侧面出现批锋或毛刺等品质缺陷，这就要求加工人员要控制进刀速度、调整控制参数、调整对刀基准、使用精加工刀具，解决加工件的品质缺陷，并加强对加工件品质缺陷的预防，引入复合控制系统，正确选择刀具，加强加工过程控制，进而提高数控铣床加工效率与加工精度。