斜平面數(shù)控銑削加工的表面精度影響分析

王祥云

（山西省長治市屯留區(qū)職業(yè)高級中學校，山西 長治 046100）

表面精度是一個相對性的概念，其對立面是表面粗糙度，兩者之間呈現(xiàn)負相關(guān)的關(guān)系。在實際操作中，通常用表面粗糙度來評價產(chǎn)品的質(zhì)量，表面粗糙度又受到殘余高度的影響，而殘余高度的大小是由生產(chǎn)時所選擇的刀具和刀軌形式以及刀軌步距所決定的，這些因素之間有著比較復(fù)雜的關(guān)系。目前我們并沒有找到能夠有效控制殘余高度的方法，也就是說斜平面數(shù)控銑削加工不可能避免誤差，但是我們可以采取相應(yīng)措施來減小誤差。

一、構(gòu)建殘余高度和表面粗糙度的模型

在數(shù)控加工的過程中兩個相鄰刀軌之間會有一定的空隙，這個未加工的區(qū)域就是我們所說的殘余高度。表面精度和表面粗糙度是相對的兩個概念，針對的是加工物表面的平整程度。在機械制造業(yè)中，人們通常都會用輪廓算術(shù)平均偏差來評定表面粗糙度的大小，其中輪廓算術(shù)平均偏差可以用Ra表示，Ra是一個平均值，主要是計算測量方向上的點和基準點之間距離的絕對值得到的?？梢杂靡韵鹿絹磉M行計算：

其中l(wèi)代表的是一個取樣長度，y代表測量方向上點與基準點之間的距離，x代表測量方向的位置。

二、殘余高度對斜平面數(shù)控銑削加工的表面精度的影響分析

本文研究構(gòu)建的模型所采用的刀具是球頭刀，根據(jù)試驗研究的數(shù)據(jù)以及殘余高度的計算公式，我們可以發(fā)現(xiàn)，隨著半徑和刀軌步距的變化，球頭刀切削殘余高度也會隨之變化，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，我們可以繪制出如下的曲線圖，其中R表示刀具半徑。通過曲線圖我們可以直觀看出，當機械制造過程中采用相同將刀具半徑固定的時候，刀軌步距和殘余高度是成正比例關(guān)系的，而固定刀軌步距時，刀具半徑和殘余高度是成負比例關(guān)系的。所以在具體的施工過程中，我們要保持一定的殘余高度，并適當選擇半徑大的刀具，才能提高工作效率，提升斜平面數(shù)控銑削加工表面的精度。

圖1.球頭刀切削殘余高度的變化曲線

三、數(shù)控銑削加工的表面精度的切削試驗

（一）試驗研究

為了進一步明確各個因素對數(shù)控銑削加工表面精度的影響，本文又以鋁合金進行了切削試驗，分別討論每個因素的影響。主要選擇的試驗環(huán)境是VF—1B/1D三軸數(shù)控立式加工中心，確定主軸的轉(zhuǎn)速為每分鐘6000轉(zhuǎn)，沒齒進給量為0.1mm/r，切深為0.1mm。根據(jù)試驗相關(guān)數(shù)據(jù)，并用專業(yè)測量儀對切削試驗后的零件表面進行測量，得到表面精度值。研究刀具半徑和斜平面數(shù)控銑削加工表面精度的關(guān)系，當?shù)盾壊骄喙潭?.5mm，用半徑為5mm的刀具實施具體操作時，應(yīng)用相關(guān)公式得到的表面粗糙度為2.08μm，而實際測量的表面粗糙度為1.855μm；用半徑為8mm的刀具實施具體操作時，應(yīng)用公式得到的表面粗糙度為1.302μm，而實際測量的表面粗糙度為1.449μm；用半徑為10mm的刀具實施具體操作時，應(yīng)用公式得到的表面粗糙度為1.042μm，而實際測量的表面粗糙度為 1.311μm。

研究刀軌步距和斜平面數(shù)控銑削加工表面精度的關(guān)系，當?shù)毒甙霃焦潭?mm，設(shè)置刀軌步距為0.2mm時，公式得到的表面粗糙度為0.333μm，而實際測量的表面粗糙度為1.08μm；設(shè)置刀軌步距為0.4mm時，公式得到的表面粗糙度為1.334μm，而實際測量的表面粗糙度為1.719μm；設(shè)置刀軌步距為0.6mm時，公式得到的表面粗糙度為3.0μm，而實際測量的表面粗糙度為2.175μm；設(shè)置刀軌步距為0.8mm時，公式得到的表面粗糙度為5.338μm，而實際測量的表面粗糙度為2.391μm；設(shè)置刀軌步距為1.0mm時，公式得到的表面粗糙度為8.346μm，而實際測量的表面粗糙度為2.980μm。

（二）試驗結(jié)論

通過試驗和相關(guān)數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)，刀具半徑與數(shù)控銑削加工的表面精度呈現(xiàn)正比例關(guān)系，而刀軌步距與數(shù)控銑削加工的表面精度呈現(xiàn)反比例關(guān)系。試驗所得到的理論值和測量的實際值變化趨勢基本上是一致的，但是由于外界環(huán)境，例如刀具有磨損，測量誤差等，導(dǎo)致測量值和理論值之間有一定區(qū)別。這也恰恰說明這些誤差是無法避免的，只能從最大程度上減小誤差。

結(jié)束語

研究影響斜平面數(shù)控銑削加工表面精度的因素對提高數(shù)控機床操作技術(shù)有重要意義，能夠在最大程度上滿足工業(yè)對產(chǎn)品表面精度的高標準要求，從而提高加工的效率。在經(jīng)濟快速發(fā)展的現(xiàn)代化社會，工業(yè)制造為我國發(fā)展做出了顯著的貢獻，數(shù)控銑削加工作為工業(yè)制造的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)該不斷提高其工藝表面的精度。本文通過實驗建模，分析出殘余高度、刀具半徑、刀軌步距與表面精度之間的復(fù)雜關(guān)系，為工業(yè)技術(shù)改進提供了有力的參考依據(jù)，對我國工業(yè)制造業(yè)的發(fā)展也有很大促進作用。