浅谈在铣削加工中，如何提高产品质量

杨柳华

（江苏科技大学工程训练中心,江苏 镇江 212003）

浅谈在铣削加工中，如何提高产品质量

杨柳华

（江苏科技大学工程训练中心,江苏 镇江 212003）

在机械制造中，由机床、刀具、夹具和工件共同组成的统一体，称之为工艺系统，在这个系统中刀具作用是至关重要，本文重点阐述了矿车轮毂直纹滚花刀的加工工艺、质量分析以及热处理工艺的改进等。

铣削加工；加工精度；加工误差；工艺措施

在铣削加工中，零件质量的好差主要是从零件加工精度和表面质量来衡量，零件的加工精度主要包括：尺寸精度、形状精度和位置精度。零件的表面质量好坏主要是用表面粗糙度值来衡量。

加工误差是零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）对理想几何参数的偏离程度，偏离程度越小加工精度越高。那么如何提高零件的加工质量，减少误差呢？笔者根据多年的实践经验，就产生零件质量误差的原因和提高加工精度的工艺措施方面提出以下分析：

1 在铣削加工中，产生零件质量误差的主要原因

1.1 铣床的几何误差

加工中铣刀相对于工件的运动，一般都是通过铣床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。铣床制造误差对工件加工精度影响较大的原因有：主轴的径向跳动误差、轴向跳动误差、工作台导轨误差和传动链误差等。

1.2 铣刀的几何误差

刀具误差对加工精度的影响随着刀具的种类的不同而不同，如立铣刀、键槽铣刀、角度铣刀、齿轮铣刀等，在加工时刀具的制造误差会直接影响零件的加工精度，而对端铣刀，其制造误差对零件的加工精度无直接影响。

1.3 铣刀心轴的误差

铣刀心轴的制造误差主要是同轴度和圆跳动误差，安装误差主要是铣刀侧摆动误差和同轴度误差。

1.4 夹具（或附件）误差和夹紧误差

夹具的作用是使工件相对于刀具和机床具有正确的位置、扩大机床的工艺范围、缩短辅助时间。因此，夹具的制造和安装误差对工件的加工精度有很大的影响。

夹紧误差由下列因素引起：(1)工件在夹紧时产生弹性变形；(2)夹紧时工件受夹紧力的影响而发生位移，改变了工件在定位时占有的准确位置；（3）工件定位表面与夹具支撑面之间产生接触变形。因此要求在夹紧工件时应正确选择夹紧力的作力点和夹紧力。

1.5 定位误差

1）基准不重合误差。在铣床上对工件进行加工时，需要选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准；如果所选择的定位基准与设计基准不重合，就会产生基准不重合误差。

2）定位副制造不准确误差。

夹具上的定位元件不可能按照基本尺寸制造得绝对准确，它们实际尺寸都允许在公差范围内变动。工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副，由于定位副制造误差和定位副间的配合间隙引起的工件最大位置变动量。称为定位副制造不准确误差。

1.6 工艺系统受力变形产生的误差

在机械加工中由机床、夹具、刀具和工件所组成的统一体，称为工艺系统。工艺系统受夹紧力、切削力、重力、离心力和传动力作用发生弹性及塑性变形所产生的误差，以及工件中内应力重新分布而引起的误差。

1.7 工艺系统受热变形引起的误差

工艺系统受热变形对加工精度的影响较大，特别是精密加工中，由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的50～60％。

1.8 调整误差

在工艺系统中，工件、刀具在铣床上的相互位置精度是通过调整机床、刀具、夹具等来保证的，当机床、刀具、夹具和工件毛坯等原始精度都达到工艺要求而又不考虑动态因素时，调整误差的影响，对加工精度起到决定性的作用。

2 提高加工精度的工艺措施

1）提高铣床的几何精度。（1）主轴的径向跳动和轴向跳动量大，则应调整主轴轴承间隙。立铣头与工作台面的垂直度校验。对于平面加工质量要求高来说：如果主轴与工作台面不垂直，铣出的平面就会出现“凹面”现象，影响零件的平面度；（2）工作台零位校验，工作台传动丝杆与螺母的间隙调整，工作台导轨塞铁的配合间隙调整。工作台零位不准，铣凸台时会出现凸台宽度上窄下宽。工作台传动丝杆与螺母的间隙大，工作台导轨的塞铁松动，铣削时会出现机床振动大，加工出零件表面质量差。

2）提高夹具（或附件）的安装精度。在铣削加工中，经常使用平口钳、分度头、回转工作台等通用夹具来扩大铣削加工的范围，其安装的精度将直接影响零件的加工精度，所以，要严格按照夹具使用规定进行。

3）提高铣刀安装精度。铣刀安装得不好，旋转时就可能产生振动、跳动等，达不到平稳、同轴的要求。安装精度不高的原因很多，主要是由于以下几个因素引起的。

（1）配合部位没有擦干净，有垃圾杂物，影响正常配合，使刀轴、铣刀产生跳动。

（2）刀轴精度、垫圈精度差，引起转动不平稳。如刀轴弯曲，应校正或更换新的刀轴，垫圈平行度差，应修磨后再使用。

（3）机床主轴及挂架轴承孔精度差，应修整后再使用。铣刀在铣削时，因为是多刀刃断续切削，如果跳动明显。切削就不平稳，产生的振动就大，会使工件表面质量下降，并加剧铣刀的磨损，使铣削工作效率和精度都大为降低，因此，铣刀安装完毕后，一定要仔细检查铣刀安装精度是否良好，如不好时要分析原因，重新安装，直至符合要求为止。

4）减少测量误差。产生测量误差的因素很多，如量具本身的制造误差和磨损；测量者的经验和技能；测量温度；操作者的心理状态等都会带来一定的测量误差。因此要减少测量误差，除了应合理的选择和正确使用量具外，还应对切削热引起足够的重视。否则将会由于工件的热膨胀而使测量不准，造成工件的返工和报废。

5）控制工艺系统受力变形误差。工艺系统受到力的作用会产生变形，其中任何一个组成部分的变形，都会影响工件的加工质量。在铣削加工中，（1）安装铣刀时，尽量缩短铣刀与主轴处的距离，增加刀杆的刚性；（2）提高夹具的刚性，如在分度头上加工细长轴时，要增加支撑点，提高其刚性，减小变形及振动；（3）用立铣刀或键槽铣刀加工直角槽时，尽量减少铣刀伸出的长度，减小铣削用量，减轻“让刀”现象，可以减小切削力和变形等。

6）采用合理的切削液，减少切削热和铣刀的磨损，提高工件的加工质量。切削热对铣刀的使用寿命和加工质量有着显著的影响。铣刀在切削过程中温度很高，当温度超过铣刀红硬温度时，铣刀的硬度就会明显下降，产生剧烈的磨损，从而失去切削能力。在精加工时，由于切削速度很高，切削热大量产生，较高的切削温度可使工件表面质量发生变化，也会使工件变形，影响加工精度。当然影响切削温度的因素很多，主要包括工件材料的性能、铣削用量、铣刀几何角度、刀刃的锋利情况和冷却条件等。但目前最主要的方法是使用冷却液来降低切削热，冷却液的选用应根据工件、刀具材料、加工工艺要求及铣削方式来确定。在粗加工时，主要问题是切削温度高，所以应选用以冷却为主，并具有一定润滑、清洗和防腐性能的冷却液。在精加工时，主要问题是保证工件加工质量和铣刀的耐用度，所以应选用以润滑为主的冷却液。

7）采用合理的加工工序，消除工件的应力引起的变形误差。一个零件从毛坯加工成成品，需要经过好几个阶段。根据每一阶段加工精度的高低，一般可将整个机械加工过程划分为粗加工阶段、半精加工阶段和精加工阶段。在安排零件的加工工序时，特别是加工精度要求较高的零件，应尽量遵循工序划分阶段的原则。

在粗加工时，由于工件表面存在强烈的塑性变形，产生很大的表面应力，造成工件变形。采用粗、精加工分开的方法，粗加工后将工件放置一段时间，或采用热处理的方法，消除工件的应力，使工件充分变形后再进行精加工。如在一个工序中要完成粗、精加工，那么在粗加工后应松开夹紧力，让工件变形后再以小的夹紧力在原位夹紧进行精加工。

8）采用合理的铣削用量来提高加工精度和表面质量。铣削用量是由铣削速度、背吃刀量、侧吃刀量及进给量组成，铣削用量选择是否合理，将直接影响到铣削加工的质量、铣刀的使用寿命以及对铣床的合理使用等问题。选择铣削用量要根据工件的加工精度、铣刀的使用性能及机床的刚性来确定。

9）提高调整精度、操作者的操作技能和工作责任心，可以大大减少人为操作误差。

3 结束语

总之，机械加工的质量问题，是长期存在的问题，如何有效的控制误差，提高零件的加工质量，是我们大家努力追求的目标，也并不是本文可以全部解决的。我们只有高度重视误差、细心分析产生误差的原因，采取相应的预防措施，从而有效提高加工的精度，才能加工出符合要求的产品，减少废品率、提高生产力和经济效益，从而提高社会竞争力。

[1]荆宏智主编.机械制造工艺学[M].机械工业出版社，1992.12.

[2]罗秀文,糜世荣等.铣工工艺学[M].科学普及出版社，1984.7.

[3]杨柳华,冯晓曾等.模具用钢及热处理[M]，机械工业出版社，北京1982.

[4]王明贤,舒文芬等.金属材料及热处理[M]，机械工业出版社1988.9.

杨柳华，（1962-），男，镇江市，助理工程师，大专，主要研究方向：工程训练。