平面铣削加工路线的选择

熊伟 彭鹏鹏

摘要：平面铣削主要是加工工件的表面高度和表面质量，经常使用立铣刀周铣和面铣刀端铣两种方法加工平面。在平面铣削的加工中，铣削刀的选择和运用都有其独特的特点。平面铣削加工时，加工路线的选择与道具位置的选择有着密切关系。本文通过研究、比较、分析，得出了理想的加工路线——刀心轨迹位于工件中心线和边缘中间。

关键词：平面铣削 特点 加工路线 刀心轨迹 单向多次法 双向来回法

一、平面铣削加工的基本内容

平面铣削主要是对加工工件的表面进行加工，使加工工件的高度和质量达到所需加工工件的需求。平面铣削的加工内容需要考虑加工平面的大小、具体的位置定向以及加工工件平面的平整程度。此外，加工工件加工面的基准定位及平行度、垂直度都要考虑在内。平面铣削的加工内容是平面铣削的基础。

二、平面铣削的特点

（一）平面铣削的方法

在平面的铣削加工过程中，主要有立铣刀周铣和面铣刀端铣这两种方法。在平面作业时，端铣的效率和质量较高，所以在一般情况下，平面铣削都会使用端铣。

端铣的特点如下：①在面铣刀加工时，轴线必须垂直于加工工件的表面。铣床的主轴轴线会直接影响到加工工件平面度的好坏；②端铣的面铣刀夹性好，震动幅度不大，比较稳定；③端铣工作时，刀齿的主切削刃与副切削刃同时作业，使加工工件的表面质量较好。其中，主切削刃负责切削，副切削刃起到修光的作用；④端铣能够使用质量和精度良好的合金刀片，提高效率和质量。

（二）铣削刀的运用

加工平面工件的刀具主要是面铣刀，它的切削刃布满圆周和端面。其中，端面起修饰作用的切削刃是副切削刃。面铣刀的直径较大，所以经常把刀齿和刀体分开，达到能够长期使用的目的。

1.铣削刀直径的选择

这主要分三种情况：①加工平面面积不大，选用铣削刀时，要注意选择直径比平面宽度大的，这样可以实现单次平面铣削。在平面铣刀的宽度达到材料宽度的1.3～1.6倍时，可以有效保证切屑的较好形成及排出；②加工平面面积大的时候，就需要选用直径大小合适的铣削刀，分多次铣削平面。其中，由于机床的限制、切削的深度和宽度以及刀片与刀具的尺寸的影响，铣削刀的直径会受到限制；③加工平面较小，工件分散时，需选用直径较小的立铣刀进行铣削。

2.铣削刀刀齿的选用

刀齿的密集与否会影响生产效率的高低和产品质量的好坏。如果刀齿密集，生产的效率就会提高，加工工件的质量也越好，但是刀齿密集也会导致切屑的排出不便。根据刀齿的直径大小，可以分为粗齿、细齿、密齿。粗齿主要是对工件的粗加工，细齿有利于平稳条件下的加工，密齿主要用于薄壁材料的加工。

3.可转位刀具

可转位刀具的要求较高，对刀片要有精度的定位，刀片的夹紧度要高，要方便排屑，刀片的更换须迅速。只有这样，才能方便使用。

硬质合金的转位面铣刀的成本较低，制作方便，并且容易更换刀片。此外，和其他材料的刀具相比，硬质合金可转位面铣刀加工速度高、效率快、表面加工质量好，并且能够有效地加工带有硬皮和淬硬层的工件，在提高效率和质量上，有着明显的优势。

三、平面铣削的加工路线

在平面的铣削中，加工路线的设计会直接影响加工工件的状态甚至质量。因此，我们应该对加工路线进行研究和分析，选择适当的刀具加工位置。

（一）一般铣削的加工路线

1.刀心的轨迹与加工工件的中心线重合

如图1所示，刀具中心的进入轨迹和工件的中心线是重合的。如果刀心轨迹和工件中的心线重合，在单次的平面铣削时就会出现震颤的情况，从而影响工件的表面加工质量。所以，在选择加工路线时，应尽量避免刀具的中心和工件的中心线重合。

2.刀心的轨迹与加工工件的边缘重合

如图2所示，刀心轨迹重合于工件的边缘。当切削刀片进入加工材料时的冲击力过大，会严重影响刀片的寿命以及加工工件的表面质量。而当刀心的轨迹与工件边缘重合时，就会加大刀片进入材料的冲击力，大大减少刀片的使用寿命，加工工件的质量也会受到较大的影响。所以，我们要避免刀心轨迹和工件的边缘线重合。

3.刀心轨迹偏离工件

如图3所示，刀心轨迹在工件的边缘外。当刀心从工件的边缘外进行加工，在刚切入工件时，由于刀片速度极快，刀片碰撞到工件后，会引起较大的碰撞力，极易使刀具破损，不利于刀具的长期使用，甚至会对加工工件造成一定的破坏，使工件受损，影响工件的质量和表面的完整度。由此可见，刀心也不能在工件外进入。

4.刀心轨迹位于工件中心线和边缘的中间

如图4所示，刀心的进入轨迹在工件的中心线和边缘的中间。在这种情况下，刀心处于工件的内部，承受巨大切削力的刀片已经切入工件，不会出现大的冲击力，并且从此位置切入，刀片刚切入材料时的碰撞力较小，不会造成刀具的受损和材料的破坏，从而延长刀具的使用寿命。此外，没有较大的冲击力和碰撞，也就不会出现明显的震颤，可以保证工件表面的完整和质量。

在平面铣削时，理想的加工路线就是刀心的轨迹位于工件的中心线和边缘中间。此时，碰撞力和冲击力都比较小，不会发生明显的震颤，有利于延长刀具的使用寿命，还可以保证工件的表面完整，不受破损。但需要注意的是，当刀心的轨迹在工件的中心线和边缘之间进行作业时，刀具不应该让整个宽度参与铣削（如图2所示），而应部分宽度参与铣削（如图1所示）。这样在铣削时，刀具的磨损度才会下降，从而延长刀具的使用寿命。

（二）大平面铣削时刀具路线

如果铣削工件的平面较大，而刀具的直径又有一定的限制，这就需要对加工工件进行多次的同一深度的走刀。在平面铣削大面积工件时，在同一深度上的单向多次切削和双向多次切削是常见的路线。

1.单向多次切削加工路线设计

如图5和6所示。在单向多次切削时，切削的起点总在工件的同侧，切削的终点在另一侧。每次切削完成之后，把刀具快速从工件上方移到起点进行定点，开始下一次的切削。单向多次的切削这种来回反复的工作会降低作业效率，但是每次都是顺铣，可以保证加工的质量，对于大平面的精加工很实用。

2.双向来回的切削

双向来回切削也被形象地称为“Z”切削，如图7和8所示。这种切削的方法明显要比单向多次切削速度快，但是由于时刻改变切削方式，由顺铣变为逆铣，再由逆铣变为顺铣，这样会影响到精铣时的加工质量。所以，这种方法多用于大平面的粗加工。

四、结束语

在进行平面铣削作业时，加工路线要做到刀心的轨迹位于加工工件的中心线和边缘中间，并控制铣削刀部分宽度作业。这样不仅可以提高刀具的使用寿命，而且还可以保证加工工件的表面完整度，提高质量。在大平面铣削过程中，应合理使用单向多次切削法和双向来回切削法。如在精加工时，运用单向多次切削可以保证精细度；在粗加工时，使用双向来回切削法可以提高工作效率。

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（作者单位：江铃汽车股份车桥厂）