數控加工中順銑、逆銑的選擇與編程指令的應用

張軍前　劉宇

摘? 要：首先分析順銑和逆銑的特點，接著結合實例分析順銑和逆銑的應用，最后闡述了在數控加工時順銑和逆銑的選擇及在數控編程中如何用編程指令實現順銑和逆銑的加工。

關鍵詞：順銑;逆銑;數控加工;數控編程;指令

中圖分類號：TG659 文獻標志碼：A? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）21-0108-02

Abstract： First， the characteristics of forward milling and reverse milling are analyzed，andthen the applications of forward milling and reverse milling are analyzed with examples. Finally， the selection of forward milling and reverse milling in CNC machining and how to realize forward milling and reverse milling with programming instructions in CNC programming are expounded.

Keywords： milling; reverse milling; CNC machining; CNC programming; instructions

引言

在數控加工中，順銑和逆銑的選擇是數控編程中必須考慮的工藝問題，選擇的正確與否直接影響工件的加工精度和表面質量。

周銑又分為順銑和逆銑。圖1所示，銑削時，銑刀切入工件時切削速度方向與工件進給方向相同，這種銑削方式稱為順銑;銑削時，銑刀切入工件時切削速度方向與工件進給方向相反，這種銑削方式稱為逆銑。

1 順銑和逆銑的銑削過程分析

1.1 順銑加工的特點

順銑優點：切削厚度從最大到零，刀齒切入過程中沒有滑移現象，刀具使用壽命高，已加工表面質量好;順銑時垂直方向的銑削分力始終壓向工作臺（圖1中順銑的FN），有助于工件的定位夾緊，使工件裝夾更牢固;順銑時機床消耗功率較低。

順銑缺點：不可銑削帶硬皮的工件;當工作臺進給絲桿螺母機構有間隙時，加工過程中工作臺會出現竄動現象。

1.2 逆銑加工的特點

逆銑的缺點：切削厚度從零到最大，刀齒接觸工件后不能馬上切入金屬層，而是在工件表面滑動一小段距離后才能切入金屬層，在滑動過程中，由于強烈的磨擦，就會產生大量的熱，同時在待加工表面易形成硬化層，降低了刀具的耐用度，影響工件表面加工質量;逆銑時產生垂直向上的銑削分力（圖1中逆銑的FN），有挑起工件破壞定位的趨勢;逆銑時機床的消耗功率較大。

逆銑優點：可銑削帶硬皮的工件;當工作臺進給絲桿螺母機構有間隙時，加工過程中工作臺不會出現竄動現象。

1.3 順銑和逆銑時刀具的受力分析

如圖2所示，順銑時，其工件對刀具的受力使得刀具有遠離工件的趨勢;逆銑時，刀具由于螺旋槽的原因，其工件對刀具的受力使得刀具有靠近工件的趨勢。

2 數控加工時順銑與逆銑的選擇分析

數控機床采用滾珠絲杠傳動，可以通過預緊完全消除間隙。由于順銑時刀具耐用度高，表面加工質量好，消耗功率小，故在數控機床和裝有順銑機構的普通銑床上，優先選用順銑。但在特殊的加工環境中，必須采用逆銑。因此選擇順銑和逆銑之前一定要進行相關分析。

普通銑床上由于存在絲杠螺母副側隙，為了避免工作臺竄動，保證銑削過程平穩，廣泛采用逆銑。但對于切削量小、表面質量要求較高的鋁鎂合金可以選擇順銑加工。

3 實例分析

如圖3所示，圖示為某工序加工內容，毛坯為方形，現需要用數控銑床進行圖中粗實線輪廓的加工，請分析該內容的加工方式，指出刀具的走刀方向。

根據之前分析，數控機床優先采用順銑加工方法。該零件加工如果采用順銑，則加工時刀具的走刀方向為 D->C->B->A。但在實際加工過程中則會出現打刀現象，為什么呢？其原因分析如下。

（1）當刀具從D點開始走到C點，并沿著上面的圓弧加工的過程中，刀具的吃刀量會從零逐漸增大，一直到刀具圓周全部切削。

（2）當刀具整個圓周切削時，對于零件來說是順銑，但對于零件即將切掉的部分毛坯（圖3中的E所指）來說是逆銑，根據前面的分析，逆銑時刀具有靠近工件的趨勢，根據作用力和反作用力的性質，即將切掉的部分毛坯（圖3中的E所指）也有靠近刀具的趨勢。

（3）當刀具繼續加工，圖3中的E所指部分快要被切斷時，因為E沒有了支撐，則有向刀具靠攏的趨勢，那么在E被切斷的瞬間，E緊緊地向刀具靠近，刀具會被夾斷，造成打刀現象。

綜合上述分析，本工序在加工時，不能優先采用順銑的加工方式，應該先采用逆銑留余量的加工方式（即走刀方向為A->B->C->D），之后再采用順銑的加工方式（即走刀方向為D->C->B->A），既保證了加工過程中不打刀，也保證了零件的加工表面質量。

4 數控編程中順銑和逆銑的選擇

在數控編程中，可以用G41（刀具半徑左補償，相當于選擇了順銑方式）、G42（刀具半徑右補償，相當于選擇了逆銑方式）代碼方便地設定。但在編程時須注意銑削方式對實際加工余量和工件尺寸精度的影響。

立銑刀加工時，受刀具、刀柄及主軸部件剛性的影響，在切削抗力作用下刀具會產生一定的變形。順銑時，刀具有遠離工件的趨勢，造成實際加工余量大于理論加工余量，即產生“讓刀”現象，造成“欠切”;逆銑時，刀具有靠近工件的趨勢，造成實際加工余量小于理論加工余量，會產生“啃刀”現象，造成“過切”。

刀具直徑越小、刀桿懸伸越長、剛性越差時這種現象越明顯。因此實際加工時，用G41和G42指令編程加工時，刀具的半徑補償值一定要在理論值的基礎上進行修正。用G41編程加工時，刀具的半徑補償值比實際刀具直徑偏小，將“讓刀”余量進行程序消除，用G42編程加工時，刀具的半徑補償值比實際刀具直徑偏大，將“啃刀”現象進行程序消除。

5 結束語

金屬切削過程是刀具與工件材料相互作用的復雜過程，機床、夾具、刀具材料和幾何角度、切削用量、切削液等諸多因素都對切削過程產生影響。在具體加工中，不同的銑削方式會得到不同的加工效果。深刻理解順銑和逆銑兩種銑削方式特點對數控工藝與編程具有重要意義。

參考文獻：

[1]顧曄，盧卓.數控編程與操作[M].北京：人民郵電出版社，2017.

[2]沈建峰.數控銑床加工過程中的順銑和逆銑探究[J].職業，2009 （36）：170.

[3]劉新子.金屬切削加工技術[M].北京：機械工業出版社，2013.