淺議銑削力對(duì)銑削過(guò)程的影響

緱建文

摘要銑削力大小和變化對(duì)加工過(guò)程的穩(wěn)定性、工件表面質(zhì)量及刀具的磨損和破損均有著重要影響。

關(guān)鍵詞銑削力加工過(guò)程穩(wěn)定性

中圖分類號(hào)：TH17文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1002-7661（2012）10-0104-02

在銑工生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)課題練習(xí)中，學(xué)生經(jīng)常會(huì)遇到雖然都按照合理的加工工藝進(jìn)行操作，但工件在銑削過(guò)程中仍出現(xiàn)尺寸精度不一致、表面質(zhì)量不穩(wěn)定、刀具磨損狀況不同等普遍問(wèn)題，這其中很大因素是由于加工過(guò)程中銑削力的變化造成的。

一、銑削力及其分解

1.銑削力是銑刀在切除工件上的材料余量時(shí)受到的一種阻力。它是同時(shí)工作的各個(gè)刀齒上受到切削力的總和。總的銑削力主要來(lái)自三個(gè)方面：

ａ在銑削過(guò)程中克服工件材料變形的抗力。

ｂ克服切屑形成過(guò)程中工件材料對(duì)塑性變形的抗力。

ｃ克服切屑與前刀面的摩擦力和銑刀后刀面與工件已加工表面及過(guò)度表面之間的摩擦力。

2.銑削力的分解。為了對(duì)機(jī)床、刀具、夾具之間的作用力進(jìn)行科學(xué)分析和研究，我們可將銑削力分解到所研究的方向上，這樣就得到如圖示的銑削力示意圖：

圓周分力（主切削力）Fc：銑刀外圓切線方向上的分力。

軸向分力Fa：沿銑刀軸線方向上的分力。

徑向分力（垂直切削力）Fp：沿銑刀半徑方向上的分力。

如果把主切削力Fc和垂直切削力Fp合成就是切削力R，把切削力R1可以分解成水平分力Fh和垂直分力Fv。從而可以看出，主切削力Fc消耗機(jī)床的主要功率，軸向分力Fa作用在機(jī)床的主軸上，垂直分力Fv作用在機(jī)床工作面或者是工件上，而水平分力Fh是作用在機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)上。切削力作用在主軸軸心上，會(huì)影響刀桿的彎曲。

二、銑削力對(duì)銑削過(guò)程中的影響

1.銑削力對(duì)銑削平穩(wěn)性的影響

銑削加工過(guò)程是非連續(xù)切削，銑削加工過(guò)程中由于切削面積是隨著刀具的移動(dòng)而變化的，所以引起的切削力及力矩也是變化的，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的數(shù)值。尤其是當(dāng)同時(shí)參加切削得刀齒數(shù)量越少時(shí)，這種切削力和切削力矩的變化也就越大。切削力和切削力矩的變化，會(huì)引起工藝系統(tǒng)的受力變形、震動(dòng)、沖擊。這些都會(huì)使加工精度、表面質(zhì)量、機(jī)床的壽命和刀具的壽命下降。如果采用螺旋銑刀、細(xì)齒銑刀及多齒銑刀（如多齒飛刀），可以增加同時(shí)工作的刀齒數(shù)量，從而減小切削過(guò)程中切削力和切削力矩的變化，使切削變的平穩(wěn)。但要根據(jù)不同的加工材料來(lái)選擇不同的刀具，不是所有的材料在加工過(guò)程中都優(yōu)先選擇刀齒數(shù)量多的。例如：在加工有些有色金屬（典型如鋁件、銅件）時(shí)，由于塑性強(qiáng)，使用刀具刀齒過(guò)多會(huì)使加工過(guò)程中產(chǎn)生積屑瘤，易導(dǎo)致加工表面質(zhì)量下降。所以，在選擇加工刀具時(shí)要根據(jù)實(shí)際的情況而定。

2.銑削力對(duì)加工過(guò)程中的影響

銑削中的徑向分力是通過(guò)銑刀作用在刀軸上，易使刀軸產(chǎn)生彎曲變形，增大了銑刀的徑向跳動(dòng)，會(huì)影響銑削的加工質(zhì)量和銑刀刀具的壽命。因此，在銑刀安裝時(shí)應(yīng)盡量靠近主軸，以減小刀軸的變形。軸向分力Fa會(huì)使機(jī)床主軸受到軸向拉力或者軸向推力，若銑刀安裝不當(dāng)，會(huì)使刀具從主軸中拔出發(fā)生安全事故。故使用螺旋銑刀銑削時(shí)，應(yīng)使軸向力指向主軸。

ａ逆銑分析

在逆銑加工中，銑削力R1的垂直分力Fv將工件連同工作臺(tái)有一個(gè)抬起的作用力（如逆銑分析圖），而垂直分力Fv亦隨著刀齒的切人增大，切出消失。所以在逆銑加工中，刀齒的頻繁切出和切人，會(huì)引起工作臺(tái)和工件的振動(dòng)，影響了工件加工的表面質(zhì)量。例如：用立銑刀銑平面，該力橫向作用在工件上，對(duì)于狹長(zhǎng)的工件，在較大橫向力作用下易產(chǎn)生彎曲變形，造成銑削振動(dòng)，影響加工質(zhì)量。另外，切削力R1的水平分力Fh方向與工件的進(jìn)給方向相反，所以逆銑時(shí)需要的進(jìn)給功率較大。對(duì)于臥式機(jī)床逆銑時(shí)，垂直分力方向向上，會(huì)把工件連同工作臺(tái)一起向上抬。因此，易使工作臺(tái)產(chǎn)生跳動(dòng)。對(duì)于加工長(zhǎng)而薄，剛性差的工件是不適合的。而在臥式機(jī)床上用順銑，垂直分力Ｆｖ方向向下壓著工件，所以，適合加工薄而長(zhǎng)的工件。

ｂ.順銑分析

銑削力R1的水平分力Fh通過(guò)工件作用在進(jìn)給機(jī)構(gòu)上，順銑時(shí)水平分力Fh與工作臺(tái)的移動(dòng)方向相同（如順銑分析圖），當(dāng)絲桿和螺母之間存在間隙時(shí)而沒(méi)有消除間隙時(shí)，若水平分力較小，工作臺(tái)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)仍由絲桿驅(qū)動(dòng)，當(dāng)水平分力Fh變的足夠大時(shí)，工作臺(tái)便會(huì)由水平分力Fh驅(qū)動(dòng)，這樣在銑削時(shí)會(huì)使工作臺(tái)產(chǎn)生竄動(dòng)，易導(dǎo)致銑刀的刀齒因受到竄動(dòng)沖擊而損壞。因此，順銑時(shí)首先要消除機(jī)床絲桿與螺母的間隙。普通銑床大多采用滑動(dòng)導(dǎo)軌，并且之間的間隙不易調(diào)整，所以在生產(chǎn)加工中采用順銑會(huì)產(chǎn)生以上缺點(diǎn)。

總之，銑削力對(duì)銑削過(guò)程中的影響因素是很多的，因此在銑削加工時(shí)應(yīng)充分考慮銑削力大小對(duì)加工質(zhì)量的影響，從而尋求最優(yōu)化的加工方法和銑削刀具，來(lái)保證零件精度、機(jī)床壽命及生組織的要求。

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