探討銑削加工中順銑和逆銑的區(qū)別和選用

李志偉

（岳陽市第一職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校 智能制造系，湖南 岳陽 414000）

在進(jìn)行銑削加工實踐教學(xué)中，中職生經(jīng)常需要使用的加工方法是圓周銑削加工方法。在中職生進(jìn)行編程和實際操作時，不能很好地區(qū)分順銑和逆銑，也不能正確的判斷什么場合需要選擇順銑還是逆銑的加工方法。圓周銑削加工中順銑和逆銑并不是對應(yīng)機(jī)床主軸的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，而是由銑刀刀齒切入的方向來決定的。文章通過順銑和逆銑加工時的切入方向和切削力的方向分析，并通過實際舉例，說明順銑、逆銑和走刀路徑的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)順銑和逆銑加工時對工件的加工質(zhì)量、機(jī)床和刀具的使用壽命等的影響。并為中職生在進(jìn)行銑削加工時如何選擇順銑和逆銑提供依據(jù)和幫助。

1 圓周銑削加工中順銑和逆銑的區(qū)分

1.1 從刀齒切入的方向來區(qū)分

在銑床上進(jìn)行銑削加工時，使用刀齒分布在圓周表面的圓柱銑刀來加工零件的銑削加工方式稱為圓周銑削加工方法。可以刀齒切入材料的方向和銑刀相對工件輪廓的運動軌跡兩個方面來分析順銑和逆銑的區(qū)別。

（1）從圖1可看出來，銑刀的旋轉(zhuǎn)方向和工件移動的方向一致。打個比方，在跑步機(jī)上，人往前面跑，跑帶往后移動。從圖1可看到，刀齒是從未加工的表面切入，刀齒是從上往下切入材料，且刀齒剛切入材料是由厚到薄。這種切削加工方式為順銑

圖1 順銑的切入方向

（2）從圖2可看出來，銑刀的旋轉(zhuǎn)方向和工件移動的方向恰恰相反。打個比方，在跑步機(jī)上，人往前面跑，跑帶往前移動。從圖2可看到，刀齒是從已加工的表面切入，刀齒是從下往上切入材料，且刀齒切入材料是由薄到厚。這種切削加工方式為逆銑

1.2 從銑刀的運動軌跡來區(qū)分

在實際教學(xué)過程中，中職生不能很好地區(qū)分主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和順銑、逆銑的關(guān)系，經(jīng)常把主軸正轉(zhuǎn)認(rèn)為是順銑加工，主軸反轉(zhuǎn)認(rèn)為逆銑加工。主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)是根據(jù)銑刀的螺紋旋向來確定，右螺紋旋向的銑刀在機(jī)床上只能正轉(zhuǎn)，左螺紋旋向的銑刀在機(jī)床上只能反轉(zhuǎn)。

（1）數(shù)控機(jī)床采用立銑刀加工零件的外輪廓時，選用右螺紋旋向的立銑刀，主軸進(jìn)行正轉(zhuǎn)，銑刀的轉(zhuǎn)動方向為順時針。從圖3A上來看，銑刀相對工件的前進(jìn)方向為沿著工件外輪廓做順時針銑削加工的加工方法為順銑。從圖3B上來看，銑刀相對工件的前進(jìn)方向為沿著工件外輪廓做逆時針銑削加工的加工方法為逆銑。選用左螺紋旋向的立銑刀，主軸進(jìn)行反轉(zhuǎn)，銑刀的轉(zhuǎn)動方向為逆時針。從圖3A上來看，銑刀相對工件的前進(jìn)方向為沿著工件外輪廓做順時針銑削加工的加工方法為逆銑。從圖3B上來看，銑刀相對工件的前進(jìn)方向為沿著工件外輪廓做逆時針銑削加工的加工方法為順銑。

圖3 加工外輪廓和內(nèi)輪廓走刀路徑

（2）數(shù)控機(jī)床采用立銑刀加工零件的內(nèi)輪廓時，選用右螺紋旋向的立銑刀，主軸進(jìn)行正轉(zhuǎn)，銑刀的旋轉(zhuǎn)方向為順時針。從圖3C上來看，銑刀相對工件的前進(jìn)方向為沿著工件內(nèi)輪廓做逆時針銑削加工的加工方法為順銑。從圖3D上來看，銑刀相對工件的前進(jìn)方向為沿著工件內(nèi)輪廓做順時針銑削加工的加工方法為逆銑。選用左螺紋旋向的立銑刀，主軸進(jìn)行反轉(zhuǎn)，銑刀的旋轉(zhuǎn)方向為逆時針。從圖3C上來看，銑刀相對工件的前進(jìn)方向為沿著工件外輪廓做逆時針銑削加工的加工方法為逆銑。從圖3D上來看，銑刀相對工件的前進(jìn)方向為沿著工件外輪廓做逆時針銑削加工的加工方法為順銑。

2 順銑和逆銑適用場合

2.1 從粗、精加工上分

對材料進(jìn)行粗加工，工件的表面是凹凸不平的，而且工件的表面因為接觸外界會產(chǎn)生一定程度的氧化而變硬。采用順銑加工方法時，銑刀刀齒是從沒有加工的工件表面切入。因為表面的凹凸不平和硬度過高，會對銑刀造成損害，縮短刀具的使用壽命。粗加工時，對工件的表面加工質(zhì)量要求低，所以粗加工時盡量使用逆銑。

對工件進(jìn)行精加工時，工件表面已經(jīng)比較光滑，也沒有了硬皮。這個時候為了減少毛刺，提高加工精度，降低工件表面粗糙度，所以都會采用順銑的加工方式。

2.2 從加工材料上分

（1）對鑄鐵或者材料表面粗糙度高的硬材料進(jìn)行銑削加工，為了避免刀齒連續(xù)切入硬表面而損壞刀具，應(yīng)采用逆銑。在普通銑床上進(jìn)行順銑加工表面硬度高的材料時，工作臺可能會竄動，逆銑加工表面硬度高的材料時，工作臺不會竄動。

（2）對低碳鋼或者鋁合金等硬度不高的材料進(jìn)行銑削加工，應(yīng)為產(chǎn)生的切削力比較均勻，工作臺不會發(fā)生竄動的情況。在普通銑床上加工時，即可以選擇順銑也可以選擇逆銑來加工硬度較低的材料。

2.3 從刀具壽命上分

從圖1可以看到，銑刀的刀齒從切入零件到出來，刀齒不會和已加工的表面接觸。而從圖2可以看到，刀齒是從已加工切入零件，在刀齒切入零件之前，會在已加工的表面滑行一段距離。刀齒在已加工表面滑行的過程中會進(jìn)行劇烈摩擦，然而產(chǎn)生大量的熱量，不僅會使待加工的表面產(chǎn)生硬化，而且會因為溫度過高而縮短刀具的使用壽命。因此從刀具使用壽命高來看，盡量采用順銑加工方法。

2.4 從切削余量來分

（1）順銑時，刀齒是由上往下切入，會產(chǎn)生一個向下的分力，能對工件起壓緊的作用，對加工有利。逆銑時，刀齒是由下往上切入，會產(chǎn)生一個向上的分力，能對工件起往上臺的作用，對工件的裝夾不利，影響加工。在不計算機(jī)床主軸剛性的情況下，銑削加工過程中不只要計算切削分力，還需要要考慮機(jī)床間隙與機(jī)床切削加工過程中，刀具受力后產(chǎn)生的彈性變形所反作用在工件上的力。所以要了解順銑和逆銑對切削力產(chǎn)生的不同影響。

（2）由于數(shù)控機(jī)床的各傳動軸之間的傳動是采用絲杠螺母，間隙很大，在銑削加工中要必須考慮順銑加工與逆銑加工時對切削力產(chǎn)生的不同的后果。由力的相互作用原理可得知，工件對刀具的反作用力與刀具作用在工件上的力大小一樣，方向完全相反。采用順銑加工時，刀具所承受的力等于工件施加給刀具的壓力減去刀具變形產(chǎn)生的力。采用逆銑加工時，刀具所承受的力等于工件施加給刀具的壓力加上刀具變形產(chǎn)生的力。

（3）銑削加工過程中用立銑刀進(jìn)行順銑加工時出現(xiàn)讓刀現(xiàn)象，也稱為“欠切”現(xiàn)象。用立銑刀進(jìn)行逆銑加工時會出現(xiàn)啃刀現(xiàn)象，也稱為“過切”現(xiàn)象。決定“欠切量”和“過切量”大少的因數(shù)有刀具的材料、刀桿伸出的長度、刀具的直徑以及刀具的彈性變形力等。刀桿伸出的長度越長和彈性變形力的反作用力越大，“欠切量”和“過切量”也就會跟著增大。因此，為了避免“欠切”和“過切”的出現(xiàn)，減小刀具的弱性變形力來考慮，盡可能地采用較大直徑的銑刀，但是銑刀的直徑不能超過銑削輪廓的最小彎曲半徑。

綜上所述，在工件沒有硬皮和凹凸不平的情況下，粗加工時會選擇盡可能大的切削余量，所以要采用順銑；半精加工和精加工時，選擇切削余量會比較小，刀具的產(chǎn)生的弱性變形力也會很小，所以可以采用順銑的加工方式，也可以用逆銑的加工方式。沒有特殊情況，盡可能地使用順銑加工方式進(jìn)行加工，有利于提高工件的表面質(zhì)量。

2.5 從機(jī)床上分

（1）在普通機(jī)床上進(jìn)行銑削加工，采用順銑加工時，刀具是從上往下切，刀具切削過程中會切到硬皮或者凹凸部分，產(chǎn)生的切削力不均勻。但是順銑時工件的水平切削分力和工件的進(jìn)給方向是相同的，因為切削力的不穩(wěn)定，但是普通銑床上沒有在縱向進(jìn)給絲杠處消除絲杠螺母間隙的裝置，會是造成進(jìn)給量的不均勻和工作臺產(chǎn)生竄動，甚至?xí)小俺缘丁焙汀翱械丁钡默F(xiàn)象出現(xiàn)，從而損壞刀具和機(jī)床，可能還會造成安全事故。采用逆銑加工時，刀具是從下往上切，刀齒是從已經(jīng)切削過的表面從薄到厚切入材料，刀具切入時不會切到硬皮和或者凹凸部分，切削力也是從小到大，刀齒受到的沖擊力小，因此逆銑時的切削力平穩(wěn)。逆銑加工時工件受到的水平方向上的切削力和工件的進(jìn)給方向是完全相反的，因為切削力的穩(wěn)定，所以逆銑加工時的進(jìn)給量比較均勻且工作臺不會發(fā)生竄動現(xiàn)象。因此，在普通機(jī)床上加工時盡可能選用逆銑加工方法。

（2）在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行銑削加工，數(shù)控銑床上有消除絲杠螺母間隙的裝置，不會因為切削力的不均勻而產(chǎn)生工作臺的竄動，銑削加工時可已采用順銑或者逆銑的加工方式。采用逆銑加工方式會產(chǎn)生毛刺以及使刀齒會在已經(jīng)加工的表面滑行一段距離，從而使刀齒和已加工表面的發(fā)生劇烈摩擦，使工件表面急劇升溫而產(chǎn)生冷硬層。冷硬層的產(chǎn)生加劇了刀具的磨損，從而減少刀具的使用壽命。采用順銑加工方式，工件表面質(zhì)量好。在數(shù)控機(jī)床上加工時，盡可能采用順銑的加工的方法。

2.6 順銑和逆銑選用的對比匯總表，詳見表1

表1 順銑和逆銑的選用對比

3 結(jié)束語

綜合上述，銑削加工工藝中銑削方式的選用應(yīng)該根據(jù)零件的圖樣、加工工藝要求、零件的材料和機(jī)床的情況綜合考慮。加工平面時，建議采用端銑加工方法；加工溝槽、齒形和成形表面等使用圓周銑削加工方法。在銑床上加工鑄鐵和材料表面粗糙度高的硬材料時，為避免損壞刀具盡可能選用逆銑加工方式。進(jìn)行粗加工時，因材料表面有硬皮和凹凸不平盡可能采用逆銑加工方式；進(jìn)行半精加工和精加工時，一般采用順銑加工方式來提高零件的表面質(zhì)量。普通銑床加工零件時，首選逆銑加工方式；數(shù)控機(jī)床加工零件時，首選順銑加工方式。通過觀察，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)順銑加工的零件表面質(zhì)量好，逆銑加工的零件表面會有毛刺及光潔度差。合理選用順銑和逆銑加工方式，能提高加工質(zhì)量、提高加工效率和刀具的使用壽命。在教學(xué)過程中，要提高中職生的探索精神，根據(jù)不同實際情況來選擇不同的加工方法。