数控铣床刀具径向跳动处理方法

在数控铣床切削加工过程中，造成加工误差的原因很多，刀具径向跳动带来的误差是其中的一个重要因素，它直接影响机床在理想加工条件下所能达到的最小形状误差和被加工表面的几何形状精度。在实际切削中，刀具的径向跳动影响零件的加工精度、表面粗糙度、刀具磨损不均匀度及多齿刀具的切削过程特性。刀具径向跳动越大，刀具的加工状态越不稳定的，越影响加工效果。

径向跳动产生原因

刀具及主轴部件的制造误差、装夹误差造成刀具轴线和主轴理想回转轴线之间漂移和偏心、以及具体加工工艺、工装等都可能产生数控铣床刀具在加工中的径向跳动。

1．主轴本身径向跳动带来的影响

产生主轴径向跳动误差的主要原因有主轴各个轴颈的同轴度误差、轴承本身的各种误差、轴承之间的同轴度误差、主轴挠度等，它们对主轴径向回转精度的影响大小随加工方式的不同而不同。这些因素都是在机床的制造和装配等过程中形成的，作为机床的操作者很难避免它们带来的影响。

2．刀具中心和主轴旋转中心不一致带来的影响

刀具在安装到主轴的过程中，如果刀具的中心和主轴的旋转中心不一致，必然也会带来刀具的径向跳动。其具体影响因素有：刀具和夹头的配合、上刀方法是否正确以及刀具自身的质量。

3．具体加工工艺带来的影响

刀具在加工时产生的径向跳动主要是因为径向切削力加剧了径向跳动。径向切削力是总切削力在径向的分力。它会使工件弯曲变形和产生加工时的振动，是影响工件加工质量的主要分力。它主要受切削用量、刀具和工一件材料、刀具几何角度、润滑方式和加工方法等因素的影响。

减少径向跳动的方法

刀具在加工时产生径向跳动主要是因为径向切削力加剧了径向跳动。所以，减小径向切削力是减小径向跳动重要原则。可以采用以下几种方法来减小径向跳动：

1．使用锋利的刀具

选用较大的刀具前角，使刀具更锋利，以减小切削力和振动。选用较大的刀具后角，减小刀具主后刀面与工件过渡表面的弹性恢复层之间的摩擦，从而可以减轻振动。但是，刀具的前角和后角不能选得过大，否则会导致刀具的强度和散热面积不足。所以，要结合具体情况选用不同的刀具前角和后角，粗加工时可以取小一些，但在精加工时，出于减小刀具径向跳动方面的考虑，则应该取得大一些，使刀具更为锋利。

2．使用强度大的刀具

主要可以通过两种方式增大刀具的强度。一是可以增加刀杆的直径在受到相同的径向切削力的情况下，刀杆直径增加20%，刀具的径向跳动量就可以减小50％。二是可以减小刀具的伸出长度，刀具伸出长度越大，加工时刀具变形就越大，加工时处在不断的变化中，刀具的径向跳动就会随之不断变化，从而导致工件加工表面不光滑同样，刀具伸出长度减小20%，刀具的径向跳动量也会减小50%。

3．刀具的前刀面要光滑

在加工时，光滑的前刀面可以减小切屑对刀具的摩擦，也可以减小刀具受到的切削力，从而降低刀具的径向跳动。

4．主轴锥孔和夹头清洁

主轴锥孔和夹头清洁，不能有灰尘和工件加工时产生的残屑。选用加工刀具时，尽量采用伸出长度较短的刀具上刀时，力度要合理均匀，不要过大或过小。

5．吃刀量选用要合理

吃刀量过小时，会出现加工打滑的现象，从而导致刀具在加工时径向跳动量的不断变化，使加工出的面不光滑吃刀量过大时，切削力会随之加大，从而导致刀具变形大，增大刀具在加工时径向跳动量，也会使加工出的面不光滑。

6．在精加工时使用逆铣

由于顺铣时，丝杠和螺母之间的间隙位置是变化的，会造成工作台的进给不均匀，从而有冲击和振动，影响机床、刀具的寿命和工件的加工表面粗糙度而在使用逆铣时，切削厚度由小变大，刀具的负荷也由小变大，刀具在加工时更加平稳。注意这只是在精加工时使用，在进行粗加工时还是要使用顺铣，这是因为顺铣的生产率高，并且刀具的使用寿命能够得到保证

7．合理使用切削液。

合理使用切削液以冷却作用为主的水溶液对切削力影响很小。以润滑作用为主的切削油可以显着地降低切削力。由于它的润滑作用，可以减小刀具前刀面与切屑之间以及后刀面与工件过渡表面之间的摩擦，从而减小刀具径向跳动。

实践证明，只要保证机床各部分制造、装配的精确度，选择合理的工艺、工装，刀具的径向跳动对工件加工精度所产生的影响可以最大程度地减小。

大多数工厂知道，攻丝不是孔的螺纹加工的唯一选择。大多数工厂至少也知道螺纹铣削的一些优势，但是螺纹铣的优势远不止这些。例如，一把螺纹能解决某个范围的孔径的螺纹加工，而不是仅能加工某一孔径规格。螺纹铣刀能使得螺纹更接近盲孔的底部，而且能轻而易举地加工大螺纹孔。螺纹铣刀留有排屑的空间。而且它不像，螺纹铣刀能在一把上组合各种形式的孔加工。简而言之，螺纹铣刀能做大量的事情。 

可是，多数工厂将继续使用丝锥来加工大多数的螺纹孔。而且有这样做的充分理由。 

攻丝是简单的。在许多方面，攻丝的要求低。攻丝能在很多上进行，这些机床的转速较低，而且不具备螺旋插补的刀具路径。 

哈尔滨华通机械工具有限公司金坤工具是一家非标刀具和螺纹铣刀的供应商，我们的日常工作是和机械加工厂一起寻找他们所需的正确的螺纹加工工艺。要求更苛刻的应用场合通常需要螺纹铣削，它解决了与螺纹加工相关的各种挑战。他说，但是不能不重视丝锥的价值。 

“如果你要加工的是低碳钢，有20个零件，每个零件上有10个孔，用攻丝就行了，”他说。“但是如果你有150个零件要加工，或者你要加工的是难加工材料，这时也许是考虑螺纹铣削的时候了。” 他补充道，假定机床具备那种能力。 

攻丝是一种可靠且常用的加工螺纹孔的生产手段。但是螺纹铣刀（见上图） 更通用，而且它还能解决关于排屑、功率消耗和盲孔加工的问题。

机床 

攻丝能在几乎任意一台加工中心或铣床上进行。相反，螺纹铣削至少需要一台具有螺旋插补编程功能的CNC加工中心。 

攻丝也能在具有刀具旋转功能的上进行。需要螺旋运动使得螺纹铣削在这些机床上被排除在外。 

材料 

攻丝可用于硬度不超过50 Rc的几乎任何一种材料。螺纹铣削可用于硬度不超过60 Rc的材料。 

当加工难加工材料时，螺纹铣削有时为加工螺纹提供了一种简便的途径，否则采用攻丝将是难以加工的。 

速度 

攻丝时常用于相对较慢的速度，螺纹铣削通常需要更高的切削速度和进给量。由于螺旋刀具路径很长，所以需要高的进给量以使得螺纹在一个高效率的节拍时间内获得。 

螺纹中径 

丝锥所能加工的螺纹中径是固定的，但是螺纹铣刀所能加工的螺纹中径更有柔性。螺纹铣刀生成的螺距由CNC刀具路径决定，而这意味着螺纹中径是可以改变的。 

例如，直径相同的两个孔可加工出不同螺距的螺纹。同一把刀具能加工出1/4-20 UNC或1/4-20 STI螺纹。 

螺纹铣削还能使一把刀具加工出具有相同螺距的一系列孔径。例如，1/2-14 NPT 和 3/4-14 NPT 螺纹在加工过程中间不需要换刀。 

多功能性 

一把丝锥仅能用于攻丝。与其相对照的是，一把螺纹铣刀能设计用于完成各种各样的孔加工。在一把刀具上就能完成孔的钻削、倒角、螺纹加工和底切螺纹（切去螺纹底部的不完整部分）。 

螺纹的左右旋向 

丝锥仅能加工该丝锥本身所确定的左手或右手旋向的螺纹。但是对于螺纹铣刀而言，只要简单地改变CNC编程就能加工出左手或右手螺纹。 

（攻丝的另一个缺点与其设计的局限性相关。在攻丝结束时丝锥必须反转，因为它必须被“旋出”螺纹孔。但是螺纹铣刀只需离开切削部分并能快速退出螺纹孔。） 

◆深度，第一部分 

当加工盲孔时，丝锥仅能到达那样的深度。丝锥头部的锥“点”将到达最低点，对于这部分孔深只能加工出不完整的螺纹。 

具有平底部的螺纹铣刀没有这样的问题。它能加工出更深的完整螺纹，更接近相同盲孔的底部。 

◆深度，第二部分 

相反，当螺纹特别深时，丝锥也许更出色。长丝锥能有效地加工深孔的螺纹。对于螺纹铣刀就不是这种情形了。在螺纹铣削时，由于切削力是不平衡的，刀具易于弯曲。超过某一深度时，偏斜量变得太大而不能加工出好的螺纹。通常，螺纹铣刀地深度限制是刀具直径的2.5倍。(但是非传统设计的螺纹铣刀的确突破了这个限制。见上面关于深孔螺纹铣削的文本框。) 

切屑 

有时对某种材料攻丝所产生的连续长切屑会造成问题。切屑会被缠在孔内并折断刀具。 

相对于这点而言， 螺纹铣削就不存在问题。像任何铣削加工那样，螺纹铣削生成短而碎的切屑。切屑的处理正是为什么工厂选择螺纹铣削的常见原因。 

功率 

丝锥运转于相对较慢的主轴转速。正是这个原因，机床主轴电机的满载额定功率可能对丝锥不适合。这通常不是一个要关注的原因，但也许是。小型加工中心碰到需要对一个特别大的孔攻丝时也许没有足够的功率进行切削。对于这种小型机床，螺纹铣削扩大了该机床顺利地加工螺纹孔的直径范围。