数控铣削加工中顺铣和逆铣对加工表面粗糙度的影响分析

韩春林 李海

摘要：顺铣和逆铣是两种应用广泛的切削加工方式，在实际加工过程中需要加工需求，选择合适的加工方式，从而提高产品加工的质量和效率。本文对数控铣加工中顺铣和逆铣两种加工方式对零件表面粗糙度的影响进行了分析。

关键词：数控铣削加工;顺铣;逆铣;表明粗糙度

在数控铣加工中，常用的铣削方式包括顺铣和逆铣两种，这两种铣削方式在加工精度方面具有较大的区别，因此在实际的加工工作中，需要在充分掌握两种切削方式特性的基础上，合理的进行加工工序的安排，从而保证加工的质量。基于此本文对顺铣和逆铣两种数控铣削加工方式进行了介绍，并且对这两种加工方式对于加工表面粗糙度的影响进行了分析。

1  顺铣和逆铣

1.1  顺铣

顺铣是指在铣刀刀尖和工件接触最深处，工件运动方向和刀具旋转方向相同的一种数控铣加工方式。在进行顺铣加工时，刀齿和切削材料之间的关系是“你追我赶”，在这种切削工艺下，切削力度减弱，随着刀具旋转，当次单齿切掉的材料也会逐次减少。在顺铣加工过程中，刀齿对前面的材料进行切削，而位于后面的，没有进行加工的材料会挤压刀齿背面，从而使刀具产生一定的弹性形变。在加工过程中，如果发生崩刃，断齿为内崩，然后和铁屑一起排出。顺铣加工时，切削和合力方向是向下的，从而可以一直压紧工件。

1.2  逆铣

与顺铣相反，逆铣是在铣刀刀尖与工件的接触最深处，工件运动方向与刀具旋转方向相反的一种数控铣加工方式。在这种加工方式下，刀齿和切削材料之间的关系是“针锋相对”，因此这种铣削方式具有速度快、切削力度大的特点。在加工过程中随着刀具旋转，当次单刃切掉的材料逐次增加。在逆铣加工时如果发生“崩刃”，断齿为“扎刀”，应进行换刀之前，应提前取出断刃，避免对加工造成影响。在逆铣加工过程中，切削合力的方向是向着工件上方的，因此可能会出现工件上浮或者是刀具下沉等情况。

1.3  顺铣与逆铣的区别

通过对顺铣和逆铣两种铣削工艺进行研究，发现两种铣削工艺具有以下不同之处：

（1）相较于逆铣，顺铣刀具的耐用性更高，这是由于在逆铣过程中，单齿的切削厚度会由零开始不断增加，而刀齿刃口有圆弧半径，这就导致在最开始接触工件时，是不能够直接切入工件的，需要在工件表面摩擦一小段距离，在摩擦过程中会产生大量的热能，不仅会增大刀具的磨损速度，还会导致加工表面出现硬化，进而造成刀具的耐用度降低。而顺铣过程中不存在此过程，因此道具的磨损情况会比较轻，进而使其刀具的耐用性更高。

（2）相较于逆铣，顺铣加工过程更加稳定。在进行顺铣加工时，铣刀作用在工件上垂直分力方向是向下的，这样可以一直紧压工件;逆铣过程中这一作用力则是向上的，如果出现工件力度不大的情况，或者是刀具与卡头之间夹紧力不足的情况，可能会导致出现工件上移，或者是刀具下移的情况，可能会造成加工过程中出现周期振动，严重的化还会引发安全事故。

（3）在顺铣过程中，容易导致工作台出现窜动。在进行铣削加工时，工作台和丝杠之间的关系是相互转动，而不会出现相对移动。但是在进行顺铣加工时，受到工件硬皮、切削用量产生的铣削力水平分力大于螺母对丝杠的推进力时，会造成工作台连同丝杠发生窜动;但是在逆铣加工时，由于切削力水平分力和进给运动的方向是相反的，因此不会导致这种情况发生。

（4）在同等的工作条件下，顺铣消耗的功率小于逆铣。在顺铣加工过程中，平均切削的厚度更大、切削变形更小，因此产生的工作消耗也会更低，而且排屑也更加容易。

2  顺铣和逆铣对加工表面粗糙度的影响分析

通过研究发现，在一般的铣削条件之下，相较于顺铣加工，采用逆铣的加工方式，加工表明的粗糙程度会更低。在转速为n=600r/min，进给量f=200mm/min的方法下，径向切量分别为0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm和0.7mm时，采用顺铣和逆铣两种方式对零件进行加工，结果显示，在0.3mm处两种方式加工的零件粗糙度差异最小，且顺铣加工的零件表面粗糙度大于逆铣，随着径向切量增加，通过顺铣加工的表面粗糙度呈上升趋势，而逆铣则呈现出下降趋势。通过改变条件进行研究，在转速为n=600r/min、径向切量为0.5mm，进给量为100mm/min、200mm/min、300mm/min、400mm/min和500mm/min的条件下，采用顺铣和逆铣对零部件进行加工，结果显示，随着进给量的增加，顺铣和逆铣加工零加的粗糙度均上升，其中，逆铣加工的零件粗糙度随着进给量的增加，以较为均匀的速度上升;而順铣加工的零件在100～300mm进给量下，粗糙程度增加并不明显，而继续增加则出现非常显著的上涨，且在各进给量下，顺铣加工的零件粗糙程度均大于逆铣。在进给量为200mm/min，径向切量为0.5mm的条件下，在转速在n=6000～1400r/min的条件下进行加工，结果显示，随着转速值的增加，顺铣和逆铣两种该方式加工的零部件粗糙程度均下降，不过下降的速率不同，在600r/min的转速下，两种加工方式加工零件的粗糙度有显著差异，而在1400r/min下，二者的差异显著降低，不过顺铣加工方式下零件的粗糙程度均高于逆铣。通过研究可知，采用逆铣的方式加工的零件表面粗糙度值要小于顺铣加工方式，而且这两种加工方法对于零部件表面粗糙度值的影响属于非几何因素。

结论

通过对顺铣和逆铣两种数控铣加工方式进行分析发现，两种加工方法对于加工零件表面的粗糙度的影响属于非几何因素，而且通过逆铣的方式进行加工，零件表面的粗糙程度要小于顺铣。随着制造技术的进一步发展，超硬加工、高速加工和精密加工等技术不断成熟，在数控加工中获得广泛的应用，需要进一步对逆铣和顺铣的特点和现象进行研究，更加全面的掌握两种加工方式的现象和特点，从而更好的保障零件加工的质量和效率。

参考文献

[1]李玉炜， 孙友松. 顺逆铣对表面粗糙度影响的轨迹包络几何分析和实验验证[J]. 机械设计与制造， 2014.

[2]侯亚娟， 史海军， 王凯，等. 顺铣和逆铣的对比与应用分析[J]. 工具技术， 2021， 55（2）：5.