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如何避免数控铣床出现粗糙现象? 指南 2024

作者: 张一诺
发表于:2022-12-06

任何材料加工都意味着完成后的未来产品存在各种不规则性和不准确性。 处理中的此类不准确性取决于以下几个因素:

  • 切割时产品接触刀具时出现不均匀崩边;
  • 刀具本身存在缺陷(例如,由于自然磨损);
  • 由于机器的整体系统变形而导致工件和刀具之间的接触失效,这是切削力或温度指标增加的结果。

材料表面上的各种不精确性、不规则性、突起或凹陷表征了整体粗糙度指数。

 

表面粗糙度指数在机械工程中的重要性

CNC表面粗糙度测量

表面粗糙度测量

粗糙度指数的测量使用“微米”(µm)值进行。因此,该指标越小,工件和未来产品的表面越不粗糙。这意味着 Ra 值越低意味着表面越光滑。 表面光洁度

这一特性直接影响产品的许多重要参数:其强度、耐腐蚀性、耐化学性、接触摩擦指数、产品的外部美观度等。

任何机械设备中最主要、最重要的关键元件是所谓的运动摩擦副。 在它们的运行过程中,即在成对运动过程中,很大一部分能量用于克服摩擦力。

因此,该能量被消耗在加热上,这又导致无用的能量耗散,导致机械损失。 此外,摩擦会对机器结构元件的状况产生负面影响。

 

为什么我们要采用润滑方法?

在这种情况下使用润滑可以显着改善整体情况; 然而,所需润滑剂的量直接取决于总体粗糙度指数。 例如,当机器的轴承负载较重时,粗糙度太小会对油产生负面影响 - 它会被简单地从发生摩擦的区域挤出。

这种情况通常会导致在分子水平上“抓住”彼此接触的部分的过程。 相反,如果注意到足够的表面粗糙度指标,则油会形成可靠的薄膜保护,并在凹陷处徘徊。

许多实验研究证实,为产品提供最大耐用性的粗糙度指数直接影响细节磨损的具体条件。 因此,粗糙度特性是任何加工零件的重要“属性”。 该指标必须在初步图纸中注明。

 

铣削过程中的粗糙度

- 粗糙度指数 在铣削过程中必须考虑到这一点:为了减少零件之间的摩擦力, 表面粗糙度值 减少。这是通过对产品进行特殊的表面处理来提高质量特性。

不要混淆产品“质量”和粗糙度指数的概念。 有时人们认为这些是相互依赖的特征。 然而,质量不仅仅是产品的表面状态; 这也是它的内部结构。

例如,加工金属制品时,工件受到切割时的表面温度达到800至1000度。 相应地,在这样的温度作用下,工件的表层发生了显着的变化,其“质量”指标与材料的内部结构有所不同。

选择特定铣削模式时必须考虑这些特征。 此外,它们还与材料加工后预期达到的粗糙度指标有关。

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粗糙度指数取决于许多因素:

  • 按工件材质分类
  • 加工工具的状态和类型
  • 铣削方式及相关条件(加工速度、有无冷却系统等);
  • 关于刀具顶齿曲率指数;
  • 进给速度和铣削深度。

由此可见,刀具刃磨角度的减小直接影响粗糙度高度的减小。 此外,还需要大幅减少进给量,以及增大齿顶曲率半径。

因此,不均匀指数由刀具的尺寸特性及其几何形状决定。

然而,其他同样重要的因素也会影响粗糙度。 例如,不同类型的材料坯料往往会形成不同特性的切屑。 硬质材料(主要是金属,例如铸铁)在加工过程中会形成具有尖锐边缘的结构相当不均匀的切屑。

 

材料的碎裂

因此,材料的崩裂不仅发生在切割经过的区域,而且还会接触到相邻的层。结果,粗糙度的预期值不合理——它变得更大了。

 

加工中的切屑控制

加工中的切屑控制

如果我们考虑低铣削进给的情况,那么切削刀具的状态将发挥决定性作用之一。 所有的缺陷和不规则都会直接反映在被加工的材料上,粗略地说,就是“复制”在工件上。

因此,在“干净地”加工材料时,必须清楚地监控切削刀具的状况和质量。

对于任何材料的机械加工方法,特别是与刀具接触的材料,工件表面都会以凹陷和凸起的形式出现微粗糙度,这些微粗糙度是切削刀具留下的。 这种与绝对平滑度的偏差称为粗糙度。

在某些情况下,粗糙度的发生是由导致误差的单一因素(例如工作台振动)引起的,但在大多数情况下,有多种原因会影响此类误差的发生:从切削刀具的锋利度到表的稳定性。

了解了粗糙度的主要来源,即使不能消除,也可以将其发生的可能性降至最低。

 

影响铣削后表面质量的因素可归纳如下:

几何性质的原因

铣削的原理包括铣刀沿工件表面的微步。 在这种情况下,在每个步骤之后,材料剩余的突出部分形成所谓的残留梳。

突出元件的高度和宽度取决于进给速率和切削刀具的形状。 进给速度越低,凹凸的高度就越低。

除了这个参数外,切削刀具的磨损程度影响铣削表面的光滑度,这也可以归因于几何因素。 磨削刀具沿着扭曲的路径移动,在工件上留下突起和凹陷。

温度和塑性变形

铣削会增加切削点的表面温度,从而导致材料的结构变化,表现为残留的微观粗糙度、不均匀的切屑和破碎。 通过使用冷却剂和润滑剂可以减少这个因素,从而减少切屑形成和摩擦,从而降低粗糙度风险。

不规则现象的出现也是由于材料的弹性所致,经过刀具后部分恢复,形成扇形。 切削速度越低,工件表面残留塑性伪影越明显。

 

机器及其所有部件的刚性

在80%的情况下,表面粗糙度的出现是由于框架链的全部或几个元件——夹紧刀具——铣刀——工件的刚性不足造成的。 这会导致振动、节拍和其他错误,最终导致出现不规则现象。 为了避免这种情况,您必须:

  • 在振动支架或大型基础上安装铣削设备;
  • 检查各动力元件及夹紧装置的连接强度和刚度;
  • 确保刀具固定牢固,长立铣刀不会因长期使用而出现轴变形;
  • 牢固地固定工件,消除铣削过程中的微小移动。

速度在最小化表面粗糙度中的作用

为了最大限度地减少表面粗糙度,选择正确的切削速度和进给量非常重要。 这些参数的设置应考虑工件材料的特性、加工深度和刀具尺寸。

 

结语

现代 CNC 铣床可让您高精度地加工材料。在许多情况下,此类设备可以在“干净”地加工产品时就已经达到所需的粗糙度指数。通常,随后以以下形式加工材料 抛光或研磨 不需要。在 Proleantech,我们可以通过精加工服务实现所需的表面质量。如需更多信息,请联系我们,或请求 完成报价 通过上传您的设计。

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