铣削面成形取决于哪些因素

• 1
  铣削面是如何形成的
• 2
  轴向、径向与复杂曲面
• 3
  每转进给与80%规则
• 4
  跳动、刀柄与机床状态
• 5
  哪个因素控制哪种表面

每个铣削表面都是刀具刃口在金属中运动的记录。铣刀不是切出一个光滑平面。每个刀齿留下一条圆弧，这些圆弧沿进给方向重叠。所有圆弧的包络就是铣削面。其形状和粗糙度取决于刀具几何和进给，而不只是主轴转速。

接触已加工表面的刃口最关键。在台阶铣刀上，周边刃形成径向表面。在面铣刀上，刀尖圆弧或修光刃形成轴向表面。如果刀具带修光平面，该平面就成为最终表面，其他刃只负责去除余量。

每转进给（fn）决定刀具在一整转中前进的距离。每齿进给（fz）乘以齿数得到fn。当fn相对修光平面宽度较小时，该平面可以熨平前一刀齿留下的残留波峰。当fn超过该平面宽度时，残留波峰就会显现。

跳动会改变一切。如果一个刀齿比其余刀齿高0.01 mm，该刀齿切出最深的痕迹，其他刀齿接触不到已加工表面。此时表面呈现的是单齿的间距，而不是整把刀的间距。

表面类型取决于刀具的哪一部分参与切削。轴向表面由刀具底部形成，因此常见于面铣和型腔底面。径向表面由刀具侧面形成，因此出现在侧壁和台阶上。复杂曲面由球头刀或圆鼻刀沿曲线路径走刀形成。

对于轴向表面，底刃几何控制表面质量。平底比大圆弧的刀尖圆弧能留下更好的底面。圆弧半径（re）会把自身曲率印在底面上，该曲率可能表现为走刀之间的残留波峰。

对于径向表面，侧刃和螺旋角控制表面质量。正螺旋角对切屑产生剪切作用，通常留下更干净的侧壁。直槽刀在薄壁上容易颤振，因为切入和切出时切削力变化剧烈。

复杂曲面两者兼有。行距、刀尖半径和五轴头的倾角都影响最终表面。小球头刀配小行距能留下精细表面，但耗时更长。较大行距更快，但会留下可见的残留波峰。

修光刀片或精加工刀片的经典规则很简单。每转进给保持在修光平面宽度（BS）的80%以下。如果fn低于该限值，平面可以熨平前一刀齿留下的痕迹。如果fn超过该限值，每个刀齿都留下自己的残留尖点，表面变粗糙。

每转进给也随刀具直径增大。大面铣刀齿数更多，每个刀齿都有自己的进给。要让fn保持在平面宽度以内，要么降低每齿进给，要么减少有效齿数。许多车间精加工走刀只投入少数几个刀片，原因就在于此。

主轴转速和进给必须同步调整。只提高转速不提高进给会使切屑变薄，可能造成摩擦而不是切削。只降低进给不降低转速会使切屑变厚，可能使刃口过载。切削速度和每齿进给是一对参数。

切削深度是另一个独立杠杆。0.2–0.5 mm 轴向切深的轻精加工走刀可保持低径向力并稳定表面质量。重切削会推挤刀具，任何让刀都会以锥度或波纹的形式出现在侧壁上。

跳动往往是表面质量差的隐藏原因。跳动0.02 mm的刀柄迫使一个刀齿承担大部分切削。该刀齿磨损快，每转都留下痕迹。液压刀柄或热缩刀柄可将跳动控制在0.005 mm以内，同一把刀的表面质量会随之改变。

刀具悬伸会放大跳动。悬伸80 mm的刀具比悬伸40 mm的同一把刀让刀更大。精加工侧壁时，在零件允许范围内尽量缩短悬伸。如果零件较深，改用更小的刀具或刚性更好的长reach刀柄。

老机床的主轴状态很重要。轴承间隙会以主轴频率而非刀齿频率呈现周期性图案。这容易被误判为进给问题。在更改切削参数前，先在刀尖处和刀柄锥面处检查跳动。

热伸长也会改变切削位置。主轴预热一小时后，在长零件上可能使刀具位移几微米。在精密加工中，先预热机床，再用已知特征检查首件。