淺談在銑削加工中，如何提高產品質量

楊柳華

（江蘇科技大學工程訓練中心,江蘇 鎮江 212003）

淺談在銑削加工中，如何提高產品質量

楊柳華

（江蘇科技大學工程訓練中心,江蘇 鎮江 212003）

在機械制造中，由機床、刀具、夾具和工件共同組成的統一體，稱之為工藝系統，在這個系統中刀具作用是至關重要，本文重點闡述了礦車輪轂直紋滾花刀的加工工藝、質量分析以及熱處理工藝的改進等。

銑削加工；加工精度；加工誤差；工藝措施

在銑削加工中，零件質量的好差主要是從零件加工精度和表面質量來衡量，零件的加工精度主要包括：尺寸精度、形狀精度和位置精度。零件的表面質量好壞主要是用表面粗糙度值來衡量。

加工誤差是零件加工后的實際幾何參數（尺寸、形狀和位置）對理想幾何參數的偏離程度，偏離程度越小加工精度越高。那么如何提高零件的加工質量，減少誤差呢？筆者根據多年的實踐經驗，就產生零件質量誤差的原因和提高加工精度的工藝措施方面提出以下分析：

1 在銑削加工中，產生零件質量誤差的主要原因

1.1 銑床的幾何誤差

加工中銑刀相對于工件的運動，一般都是通過銑床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取決于機床的精度。銑床制造誤差對工件加工精度影響較大的原因有：主軸的徑向跳動誤差、軸向跳動誤差、工作臺導軌誤差和傳動鏈誤差等。

1.2 銑刀的幾何誤差

刀具誤差對加工精度的影響隨著刀具的種類的不同而不同，如立銑刀、鍵槽銑刀、角度銑刀、齒輪銑刀等，在加工時刀具的制造誤差會直接影響零件的加工精度，而對端銑刀，其制造誤差對零件的加工精度無直接影響。

1.3 銑刀心軸的誤差

銑刀心軸的制造誤差主要是同軸度和圓跳動誤差，安裝誤差主要是銑刀側擺動誤差和同軸度誤差。

1.4 夾具（或附件）誤差和夾緊誤差

夾具的作用是使工件相對于刀具和機床具有正確的位置、擴大機床的工藝范圍、縮短輔助時間。因此，夾具的制造和安裝誤差對工件的加工精度有很大的影響。

夾緊誤差由下列因素引起：(1)工件在夾緊時產生彈性變形；(2)夾緊時工件受夾緊力的影響而發生位移，改變了工件在定位時占有的準確位置；（3）工件定位表面與夾具支撐面之間產生接觸變形。因此要求在夾緊工件時應正確選擇夾緊力的作力點和夾緊力。

1.5 定位誤差

1）基準不重合誤差。在銑床上對工件進行加工時，需要選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準；如果所選擇的定位基準與設計基準不重合，就會產生基準不重合誤差。

2）定位副制造不準確誤差。

夾具上的定位元件不可能按照基本尺寸制造得絕對準確，它們實際尺寸都允許在公差范圍內變動。工件定位面與夾具定位元件共同構成定位副，由于定位副制造誤差和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動量。稱為定位副制造不準確誤差。

1.6 工藝系統受力變形產生的誤差

在機械加工中由機床、夾具、刀具和工件所組成的統一體，稱為工藝系統。工藝系統受夾緊力、切削力、重力、離心力和傳動力作用發生彈性及塑性變形所產生的誤差，以及工件中內應力重新分布而引起的誤差。

1.7 工藝系統受熱變形引起的誤差

工藝系統受熱變形對加工精度的影響較大，特別是精密加工中，由熱變形所引起的加工誤差有時可占工件總誤差的50～60％。

1.8 調整誤差

在工藝系統中，工件、刀具在銑床上的相互位置精度是通過調整機床、刀具、夾具等來保證的，當機床、刀具、夾具和工件毛坯等原始精度都達到工藝要求而又不考慮動態因素時，調整誤差的影響，對加工精度起到決定性的作用。

2 提高加工精度的工藝措施

1）提高銑床的幾何精度。（1）主軸的徑向跳動和軸向跳動量大，則應調整主軸軸承間隙。立銑頭與工作臺面的垂直度校驗。對于平面加工質量要求高來說：如果主軸與工作臺面不垂直，銑出的平面就會出現“凹面”現象，影響零件的平面度；（2）工作臺零位校驗，工作臺傳動絲桿與螺母的間隙調整，工作臺導軌塞鐵的配合間隙調整。工作臺零位不準，銑凸臺時會出現凸臺寬度上窄下寬。工作臺傳動絲桿與螺母的間隙大，工作臺導軌的塞鐵松動，銑削時會出現機床振動大，加工出零件表面質量差。

2）提高夾具（或附件）的安裝精度。在銑削加工中，經常使用平口鉗、分度頭、回轉工作臺等通用夾具來擴大銑削加工的范圍，其安裝的精度將直接影響零件的加工精度，所以，要嚴格按照夾具使用規定進行。

3）提高銑刀安裝精度。銑刀安裝得不好，旋轉時就可能產生振動、跳動等，達不到平穩、同軸的要求。安裝精度不高的原因很多，主要是由于以下幾個因素引起的。

（1）配合部位沒有擦干凈，有垃圾雜物，影響正常配合，使刀軸、銑刀產生跳動。

（2）刀軸精度、墊圈精度差，引起轉動不平穩。如刀軸彎曲，應校正或更換新的刀軸，墊圈平行度差，應修磨后再使用。

（3）機床主軸及掛架軸承孔精度差，應修整后再使用。銑刀在銑削時，因為是多刀刃斷續切削，如果跳動明顯。切削就不平穩，產生的振動就大，會使工件表面質量下降，并加劇銑刀的磨損，使銑削工作效率和精度都大為降低，因此，銑刀安裝完畢后，一定要仔細檢查銑刀安裝精度是否良好，如不好時要分析原因，重新安裝，直至符合要求為止。

4）減少測量誤差。產生測量誤差的因素很多，如量具本身的制造誤差和磨損；測量者的經驗和技能；測量溫度；操作者的心理狀態等都會帶來一定的測量誤差。因此要減少測量誤差，除了應合理的選擇和正確使用量具外，還應對切削熱引起足夠的重視。否則將會由于工件的熱膨脹而使測量不準，造成工件的返工和報廢。

5）控制工藝系統受力變形誤差。工藝系統受到力的作用會產生變形，其中任何一個組成部分的變形，都會影響工件的加工質量。在銑削加工中，（1）安裝銑刀時，盡量縮短銑刀與主軸處的距離，增加刀桿的剛性；（2）提高夾具的剛性，如在分度頭上加工細長軸時，要增加支撐點，提高其剛性，減小變形及振動；（3）用立銑刀或鍵槽銑刀加工直角槽時，盡量減少銑刀伸出的長度，減小銑削用量，減輕“讓刀”現象，可以減小切削力和變形等。

6）采用合理的切削液，減少切削熱和銑刀的磨損，提高工件的加工質量。切削熱對銑刀的使用壽命和加工質量有著顯著的影響。銑刀在切削過程中溫度很高，當溫度超過銑刀紅硬溫度時，銑刀的硬度就會明顯下降，產生劇烈的磨損，從而失去切削能力。在精加工時，由于切削速度很高，切削熱大量產生，較高的切削溫度可使工件表面質量發生變化，也會使工件變形，影響加工精度。當然影響切削溫度的因素很多，主要包括工件材料的性能、銑削用量、銑刀幾何角度、刀刃的鋒利情況和冷卻條件等。但目前最主要的方法是使用冷卻液來降低切削熱，冷卻液的選用應根據工件、刀具材料、加工工藝要求及銑削方式來確定。在粗加工時，主要問題是切削溫度高，所以應選用以冷卻為主，并具有一定潤滑、清洗和防腐性能的冷卻液。在精加工時，主要問題是保證工件加工質量和銑刀的耐用度，所以應選用以潤滑為主的冷卻液。

7）采用合理的加工工序，消除工件的應力引起的變形誤差。一個零件從毛坯加工成成品，需要經過好幾個階段。根據每一階段加工精度的高低，一般可將整個機械加工過程劃分為粗加工階段、半精加工階段和精加工階段。在安排零件的加工工序時，特別是加工精度要求較高的零件，應盡量遵循工序劃分階段的原則。

在粗加工時，由于工件表面存在強烈的塑性變形，產生很大的表面應力，造成工件變形。采用粗、精加工分開的方法，粗加工后將工件放置一段時間，或采用熱處理的方法，消除工件的應力，使工件充分變形后再進行精加工。如在一個工序中要完成粗、精加工，那么在粗加工后應松開夾緊力，讓工件變形后再以小的夾緊力在原位夾緊進行精加工。

8）采用合理的銑削用量來提高加工精度和表面質量。銑削用量是由銑削速度、背吃刀量、側吃刀量及進給量組成，銑削用量選擇是否合理，將直接影響到銑削加工的質量、銑刀的使用壽命以及對銑床的合理使用等問題。選擇銑削用量要根據工件的加工精度、銑刀的使用性能及機床的剛性來確定。

9）提高調整精度、操作者的操作技能和工作責任心，可以大大減少人為操作誤差。

3 結束語

總之，機械加工的質量問題，是長期存在的問題，如何有效的控制誤差，提高零件的加工質量，是我們大家努力追求的目標，也并不是本文可以全部解決的。我們只有高度重視誤差、細心分析產生誤差的原因，采取相應的預防措施，從而有效提高加工的精度，才能加工出符合要求的產品，減少廢品率、提高生產力和經濟效益，從而提高社會競爭力。

[1]荊宏智主編.機械制造工藝學[M].機械工業出版社，1992.12.

[2]羅秀文,糜世榮等.銑工工藝學[M].科學普及出版社，1984.7.

[3]楊柳華,馮曉曾等.模具用鋼及熱處理[M]，機械工業出版社，北京1982.

[4]王明賢,舒文芬等.金屬材料及熱處理[M]，機械工業出版社1988.9.

楊柳華，（1962-），男，鎮江市，助理工程師，大專，主要研究方向：工程訓練。