数控铣削加工零件表面质量控制研究

区颖勤

摘要：数控加工是一项重大的先进制造业技术，对中国制造产业提升产品生产水平、减短生产进度、减少生产成本十分关键。数控铣削加工是数控加工技术中的重要工艺，具备高精尖、高效率、低成本等许多优点，大范围运用在汽车、轮船、航空和模型等产业。在数控铣削加工时，零件构造常常相对繁杂，对产品技术需求高，所以加工过程中常常会碰到部分质量问题。文章专对数控铣削加工，解析形成零件铣削过程表面质量不及格的缘由，提出对应的处理方案，且加以归纳推行，希望在以后的加工生产中以免发生相似问题，影响零件质量与交货进度，进而加强企业竞争力。

关键词：数控铣削;加工零件;表面质量控制

机电产品均是由一个或多个零件构成，且零件的表面常常通过金属切削制作造成，是影响产品质量的主要原因之一。产品表面质量优，外观精美，易被市场所接纳。此外，表面质量不优的零件，易被腐蚀破坏，也易造成重力集中，造成裂痕，是决定产品应用周期的重要原因。随着数控技术的提高，数控机床的高精度与功能持续提升与加强，CAM编程日常运用，所加工的零件也更加繁杂。数控铣削加工的零件特点表面主要有水平面、垂直侧面、倾斜面、凹槽、凸台、根部圆角、侧面转角等。形成铣削加工表面质量问题的原因很多，包含零件材料，零件构造硬度，刀具材料，刀具装夹硬度，零件装夹硬度，机床硬度，冷却体系，制作参数等，而有很大因素是由振刀形成的。铣削刀具产生振刀之后，会发生高度振动与晃动，造成切伤零件表面。且表面质量问题常常发生在零件的根部圆角，侧面转角，垂直侧面面和自由曲面这几项特点面上。文章以数控铣床加工铝合金材料时产生振刀为例，造成表面质量下沉的状况实行原因解析，且提议处理方案。

一、零件的根部圆角出现振刀和过切的问题

底部圆角是指零件的侧面与底面相接处的圆角，可划为4种情况：1.侧面是直面，底面是平面;2.侧面是直面，底面是自由曲面;3.侧面是自由曲面，底面是平面;4.側面是自由曲面，底面也是自由曲面。底部圆角加工表面质量不优的状况，常常产生在侧面是直面，底面是自由曲面的状况。现实生产中，某个零件加工出来的底部圆角不光滑，显示波浪状的锯齿印迹，且有部分处凹坑印迹，而侧面也出现有一些相对显著的振刀痕迹。

原因分析：（1）程序走刀线路问题。当刀具脱离侧面之后，切削力猛然减小，再折返侧面铣削时，切削力又猛然增大，切削力的突变，在一定范围上造成了刀具的振荡。（2）当根部圆角余量相对大时，切削量增大，切削力增大，就会增大切削力的巨变，增加振荡的程度。（3）当刀具圆角半径与零件根部圆角半径一致时，刀具的整体圆角就会被零件的底部圆角全部包围，刀具和零件的一同相接面瞬间增大，也可以造成刀具振荡，最后造成零件被振刀过切，产生小坑。

解决方案：（1）编程时以免产生刀路在底部圆角处重复切入切出的痕迹，可以采取刀路轨道依着圆角走刀的切削方略，避免切削力巨变造成振刀。（2）降低底部圆角的加工余量，先进行粗清根程序，再进行精清根程序，以免因为余量太大，形成振刀。（3）采取刀具圆角半径小于零件底部圆角半径的刀具实行制作，这样能够降低刀具和零件接触的包围面，以免出现振刀。

二、零件的水平底面的根部圆角偶然出现一条一条凹痕的问题

水平面的底部圆角是指零件的侧面与底面连接处的圆角，且底面是水平面的状况。在制作完侧面和底面之后，对圆角实行清根加工时，偶尔会产生一条一条的凹迹。

原因分析：（1）编程刀路线轨道有问题。（2）机床坐标轴存有偏大的相反空隙，特别是Z轴。当Z轴坐标产生几个微米的晃动之后，因为Z轴存有相反空隙就在这个异常点的地方，Z轴瞬间退回，之后又立马折返。因为这个移动量又太少，比反向空隙还小，所以就造成了Z轴的移动，造成产生凹迹。

解决方案：（1）改变加工流程，以免刀路产生几个微米的上下晃动的状况，然而，假如CAM编程的自动清根性能一直会产生晃动的话，就只有更改其他的编程方法来完成。（2）检验机床Z轴相反空隙，相反空隙小的话能够实行机床参数修补，假如相反空隙大就要通过机床整修。

三、零件侧壁拐角出现振刀和过切的问题

侧面转角是指两个侧面之间相连的转角，当侧面不是垂直侧面时，产生的表面质量问题与以往底部圆角产生的振刀与过切问题类似，而当侧面是垂直侧面时，又是另外一种状况，转角处形成明显的振痕。

原因分析：（1）制作刀具选取不适合。刀具半径和转角半径相同，造成刀具出现晃动，产生振刀状况，振出振痕。（2）零件转角加工余量太多，在制作转角时，因为遭到转角半径值的束缚，刀具尺寸普遍都偏小，刀具硬度偏弱。（3）切削深度太深，在制作垂直侧面时，以免产生分层接刀轨迹，普遍会采取一刀到底的制作方略，然而，切削深度越深，切削力也就越强，在刀具硬度不够的状况下，振刀也就越厉害。（4）刀具装夹悬伸长度太长，刀具硬度太弱，也易出现振刀状况。（5）刀具的材料不优，或刀具的刃口外形不好。（6）加工转速太快，会造成刀具频繁同振。

解决方案：（1）采取刀具半径小于零件转角半径的刀具进行制作，或“吃”零件误差，编程时特意把转角做大一些，使刀具半径小于转角半径，绕铣出转角，且不能直接用刀具半径来制作转角。（2）降低转角的加工余量，先进行粗清角程序，再实行精加工。（3）降低每刀切削深度，当刀具半径和拐角半径一致时，普遍配置为0.2mm效果偏好。（4）尽量把刀具安装短，当加工深度特别深时，还要专门制作加工刀具，降低切削刃一些长度，以提升刀具本身的强度与硬度。（5）采取高强度高硬度的刀具材料实行加工，与不等螺旋槽刃口外观刀具实行加工，乃至采取抗振刀具实行加工。（6）减少或增大加工转速，以免易产生刀具同振次数的转速大小。

结束语

综上所述，在数控铣削加工时，对比通常的几项表面质量问题的解析，能够专对零件不同的加工特点，采取对应的防范方法，在通过适合的技术方法与工艺改良方法之后，可避免加工中产生表面质量问题，有效的防止返工重做，确保产品质量，缩短加工周期，提高企业竞争力。

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