楊柳華

（江蘇科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心,江蘇 鎮(zhèn)江 212003）

淺談在銑削加工中，如何提高產(chǎn)品質(zhì)量

楊柳華

（江蘇科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心,江蘇 鎮(zhèn)江 212003）

在機(jī)械制造中，由機(jī)床、刀具、夾具和工件共同組成的統(tǒng)一體，稱之為工藝系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中刀具作用是至關(guān)重要，本文重點(diǎn)闡述了礦車輪轂直紋滾花刀的加工工藝、質(zhì)量分析以及熱處理工藝的改進(jìn)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(zhì)量的好差主要是從零件加工精度和表面質(zhì)量來(lái)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(zhì)量好壞主要是用表面粗糙度值來(lái)衡量。

加工誤差是零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）對(duì)理想幾何參數(shù)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(zhì)量，減少誤差呢？筆者根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就產(chǎn)生零件質(zhì)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(chǎn)生零件質(zhì)量誤差的主要原因

1.1 銑床的幾何誤差

加工中銑刀相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)，一般都是通過(guò)銑床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取決于機(jī)床的精度。銑床制造誤差對(duì)工件加工精度影響較大的原因有：主軸的徑向跳動(dòng)誤差、軸向跳動(dòng)誤差、工作臺(tái)導(dǎo)軌誤差和傳動(dòng)鏈誤差等。

1.2 銑刀的幾何誤差

刀具誤差對(duì)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(shí)刀具的制造誤差會(huì)直接影響零件的加工精度，而對(duì)端銑刀，其制造誤差對(duì)零件的加工精度無(wú)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(dòng)誤差，安裝誤差主要是銑刀側(cè)擺動(dòng)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(duì)于刀具和機(jī)床具有正確的位置、擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍、縮短輔助時(shí)間。因此，夾具的制造和安裝誤差對(duì)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(shí)產(chǎn)生彈性變形；(2)夾緊時(shí)工件受夾緊力的影響而發(fā)生位移，改變了工件在定位時(shí)占有的準(zhǔn)確位置；（3）工件定位表面與夾具支撐面之間產(chǎn)生接觸變形。因此要求在夾緊工件時(shí)應(yīng)正確選擇夾緊力的作力點(diǎn)和夾緊力。

1.5 定位誤差

1）基準(zhǔn)不重合誤差。在銑床上對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，需要選擇工件上若干幾何要素作為加工時(shí)的定位基準(zhǔn)；如果所選擇的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，就會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。

2）定位副制造不準(zhǔn)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(duì)準(zhǔn)確，它們實(shí)際尺寸都允許在公差范圍內(nèi)變動(dòng)。工件定位面與夾具定位元件共同構(gòu)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(dòng)量。稱為定位副制造不準(zhǔn)確誤差。

1.6 工藝系統(tǒng)受力變形產(chǎn)生的誤差

在機(jī)械加工中由機(jī)床、夾具、刀具和工件所組成的統(tǒng)一體，稱為工藝系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)受夾緊力、切削力、重力、離心力和傳動(dòng)力作用發(fā)生彈性及塑性變形所產(chǎn)生的誤差，以及工件中內(nèi)應(yīng)力重新分布而引起的誤差。

1.7 工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差

工藝系統(tǒng)受熱變形對(duì)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(shí)可占工件總誤差的50～60％。

1.8 調(diào)整誤差

在工藝系統(tǒng)中，工件、刀具在銑床上的相互位置精度是通過(guò)調(diào)整機(jī)床、刀具、夾具等來(lái)保證的，當(dāng)機(jī)床、刀具、夾具和工件毛坯等原始精度都達(dá)到工藝要求而又不考慮動(dòng)態(tài)因素時(shí)，調(diào)整誤差的影響，對(duì)加工精度起到?jīng)Q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(dòng)和軸向跳動(dòng)量大，則應(yīng)調(diào)整主軸軸承間隙。立銑頭與工作臺(tái)面的垂直度校驗(yàn)。對(duì)于平面加工質(zhì)量要求高來(lái)說(shuō)：如果主軸與工作臺(tái)面不垂直，銑出的平面就會(huì)出現(xiàn)“凹面”現(xiàn)象，影響零件的平面度；（2）工作臺(tái)零位校驗(yàn)，工作臺(tái)傳動(dòng)絲桿與螺母的間隙調(diào)整，工作臺(tái)導(dǎo)軌塞鐵的配合間隙調(diào)整。工作臺(tái)零位不準(zhǔn)，銑凸臺(tái)時(shí)會(huì)出現(xiàn)凸臺(tái)寬度上窄下寬。工作臺(tái)傳動(dòng)絲桿與螺母的間隙大，工作臺(tái)導(dǎo)軌的塞鐵松動(dòng)，銑削時(shí)會(huì)出現(xiàn)機(jī)床振動(dòng)大，加工出零件表面質(zhì)量差。

2）提高夾具（或附件）的安裝精度。在銑削加工中，經(jīng)常使用平口鉗、分度頭、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等通用夾具來(lái)擴(kuò)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(yán)格按照夾具使用規(guī)定進(jìn)行。

3）提高銑刀安裝精度。銑刀安裝得不好，旋轉(zhuǎn)時(shí)就可能產(chǎn)生振動(dòng)、跳動(dòng)等，達(dá)不到平穩(wěn)、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(gè)因素引起的。

（1）配合部位沒(méi)有擦干凈，有垃圾雜物，影響正常配合，使刀軸、銑刀產(chǎn)生跳動(dòng)。

（2）刀軸精度、墊圈精度差，引起轉(zhuǎn)動(dòng)不平穩(wěn)。如刀軸彎曲，應(yīng)校正或更換新的刀軸，墊圈平行度差，應(yīng)修磨后再使用。

（3）機(jī)床主軸及掛架軸承孔精度差，應(yīng)修整后再使用。銑刀在銑削時(shí)，因?yàn)槭嵌嗟度袛嗬m(xù)切削，如果跳動(dòng)明顯。切削就不平穩(wěn)，產(chǎn)生的振動(dòng)就大，會(huì)使工件表面質(zhì)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(xì)檢查銑刀安裝精度是否良好，如不好時(shí)要分析原因，重新安裝，直至符合要求為止。

4）減少測(cè)量誤差。產(chǎn)生測(cè)量誤差的因素很多，如量具本身的制造誤差和磨損；測(cè)量者的經(jīng)驗(yàn)和技能；測(cè)量溫度；操作者的心理狀態(tài)等都會(huì)帶來(lái)一定的測(cè)量誤差。因此要減少測(cè)量誤差，除了應(yīng)合理的選擇和正確使用量具外，還應(yīng)對(duì)切削熱引起足夠的重視。否則將會(huì)由于工件的熱膨脹而使測(cè)量不準(zhǔn)，造成工件的返工和報(bào)廢。

5）控制工藝系統(tǒng)受力變形誤差。工藝系統(tǒng)受到力的作用會(huì)產(chǎn)生變形，其中任何一個(gè)組成部分的變形，都會(huì)影響工件的加工質(zhì)量。在銑削加工中，（1）安裝銑刀時(shí)，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(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，要增加支撐點(diǎn)，提高其剛性，減小變形及振動(dòng)；（3）用立銑刀或鍵槽銑刀加工直角槽時(shí)，盡量減少銑刀伸出的長(zhǎng)度，減小銑削用量，減輕“讓刀”現(xiàn)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(zhì)量。切削熱對(duì)銑刀的使用壽命和加工質(zhì)量有著顯著的影響。銑刀在切削過(guò)程中溫度很高，當(dāng)溫度超過(guò)銑刀紅硬溫度時(shí)，銑刀的硬度就會(huì)明顯下降，產(chǎn)生劇烈的磨損，從而失去切削能力。在精加工時(shí)，由于切削速度很高，切削熱大量產(chǎn)生，較高的切削溫度可使工件表面質(zhì)量發(fā)生變化，也會(huì)使工件變形，影響加工精度。當(dāng)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(lái)降低切削熱，冷卻液的選用應(yīng)根據(jù)工件、刀具材料、加工工藝要求及銑削方式來(lái)確定。在粗加工時(shí)，主要問(wèn)題是切削溫度高，所以應(yīng)選用以冷卻為主，并具有一定潤(rùn)滑、清洗和防腐性能的冷卻液。在精加工時(shí)，主要問(wèn)題是保證工件加工質(zhì)量和銑刀的耐用度，所以應(yīng)選用以潤(rùn)滑為主的冷卻液。

7）采用合理的加工工序，消除工件的應(yīng)力引起的變形誤差。一個(gè)零件從毛坯加工成成品，需要經(jīng)過(guò)好幾個(gè)階段。根據(jù)每一階段加工精度的高低，一般可將整個(gè)機(jī)械加工過(guò)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(shí)，特別是加工精度要求較高的零件，應(yīng)盡量遵循工序劃分階段的原則。

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

8）采用合理的銑削用量來(lái)提高加工精度和表面質(zhì)量。銑削用量是由銑削速度、背吃刀量、側(cè)吃刀量及進(jìn)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(zhì)量、銑刀的使用壽命以及對(duì)銑床的合理使用等問(wèn)題。選擇銑削用量要根據(jù)工件的加工精度、銑刀的使用性能及機(jī)床的剛性來(lái)確定。

9）提高調(diào)整精度、操作者的操作技能和工作責(zé)任心，可以大大減少人為操作誤差。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，機(jī)械加工的質(zhì)量問(wèn)題，是長(zhǎng)期存在的問(wèn)題，如何有效的控制誤差，提高零件的加工質(zhì)量，是我們大家努力追求的目標(biāo)，也并不是本文可以全部解決的。我們只有高度重視誤差、細(xì)心分析產(chǎn)生誤差的原因，采取相應(yīng)的預(yù)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(chǎn)品，減少?gòu)U品率、提高生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)效益，從而提高社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力。

[1]荊宏智主編.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1992.12.

[2]羅秀文,糜世榮等.銑工工藝學(xué)[M].科學(xué)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(jī)械工業(yè)出版社，北京1982.

[4]王明賢,舒文芬等.金屬材料及熱處理[M]，機(jī)械工業(yè)出版社1988.9.

楊柳華，（1962-），男，鎮(zhèn)江市，助理工程師，大專，主要研究方向：工程訓(xùn)練。