王祥云

（山西省長(zhǎng)治市屯留區(qū)職業(yè)高級(jí)中學(xué)校，山西 長(zhǎng)治 046100）

表面精度是一個(gè)相對(duì)性的概念，其對(duì)立面是表面粗糙度，兩者之間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的關(guān)系。在實(shí)際操作中，通常用表面粗糙度來(lái)評(píng)價(jià)產(chǎn)品的質(zhì)量，表面粗糙度又受到殘余高度的影響，而殘余高度的大小是由生產(chǎn)時(shí)所選擇的刀具和刀軌形式以及刀軌步距所決定的，這些因素之間有著比較復(fù)雜的關(guān)系。目前我們并沒(méi)有找到能夠有效控制殘余高度的方法，也就是說(shuō)斜平面數(shù)控銑削加工不可能避免誤差，但是我們可以采取相應(yīng)措施來(lái)減小誤差。

一、構(gòu)建殘余高度和表面粗糙度的模型

在數(shù)控加工的過(guò)程中兩個(gè)相鄰刀軌之間會(huì)有一定的空隙，這個(gè)未加工的區(qū)域就是我們所說(shuō)的殘余高度。表面精度和表面粗糙度是相對(duì)的兩個(gè)概念，針對(duì)的是加工物表面的平整程度。在機(jī)械制造業(yè)中，人們通常都會(huì)用輪廓算術(shù)平均偏差來(lái)評(píng)定表面粗糙度的大小，其中輪廓算術(shù)平均偏差可以用Ra表示，Ra是一個(gè)平均值，主要是計(jì)算測(cè)量方向上的點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)之間距離的絕對(duì)值得到的?？梢杂靡韵鹿絹?lái)進(jìn)行計(jì)算：

其中l(wèi)代表的是一個(gè)取樣長(zhǎng)度，y代表測(cè)量方向上點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離，x代表測(cè)量方向的位置。

二、殘余高度對(duì)斜平面數(shù)控銑削加工的表面精度的影響分析

本文研究構(gòu)建的模型所采用的刀具是球頭刀，根據(jù)試驗(yàn)研究的數(shù)據(jù)以及殘余高度的計(jì)算公式，我們可以發(fā)現(xiàn)，隨著半徑和刀軌步距的變化，球頭刀切削殘余高度也會(huì)隨之變化，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，我們可以繪制出如下的曲線圖，其中R表示刀具半徑。通過(guò)曲線圖我們可以直觀看出，當(dāng)機(jī)械制造過(guò)程中采用相同將刀具半徑固定的時(shí)候，刀軌步距和殘余高度是成正比例關(guān)系的，而固定刀軌步距時(shí)，刀具半徑和殘余高度是成負(fù)比例關(guān)系的。所以在具體的施工過(guò)程中，我們要保持一定的殘余高度，并適當(dāng)選擇半徑大的刀具，才能提高工作效率，提升斜平面數(shù)控銑削加工表面的精度。

圖1.球頭刀切削殘余高度的變化曲線

三、數(shù)控銑削加工的表面精度的切削試驗(yàn)

（一）試驗(yàn)研究

為了進(jìn)一步明確各個(gè)因素對(duì)數(shù)控銑削加工表面精度的影響，本文又以鋁合金進(jìn)行了切削試驗(yàn)，分別討論每個(gè)因素的影響。主要選擇的試驗(yàn)環(huán)境是VF—1B/1D三軸數(shù)控立式加工中心，確定主軸的轉(zhuǎn)速為每分鐘6000轉(zhuǎn)，沒(méi)齒進(jìn)給量為0.1mm/r，切深為0.1mm。根據(jù)試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)，并用專業(yè)測(cè)量?jī)x對(duì)切削試驗(yàn)后的零件表面進(jìn)行測(cè)量，得到表面精度值。研究刀具半徑和斜平面數(shù)控銑削加工表面精度的關(guān)系，當(dāng)?shù)盾壊骄喙潭?.5mm，用半徑為5mm的刀具實(shí)施具體操作時(shí)，應(yīng)用相關(guān)公式得到的表面粗糙度為2.08μm，而實(shí)際測(cè)量的表面粗糙度為1.855μm；用半徑為8mm的刀具實(shí)施具體操作時(shí)，應(yīng)用公式得到的表面粗糙度為1.302μm，而實(shí)際測(cè)量的表面粗糙度為1.449μm；用半徑為10mm的刀具實(shí)施具體操作時(shí)，應(yīng)用公式得到的表面粗糙度為1.042μm，而實(shí)際測(cè)量的表面粗糙度為 1.311μm。

研究刀軌步距和斜平面數(shù)控銑削加工表面精度的關(guān)系，當(dāng)?shù)毒甙霃焦潭?mm，設(shè)置刀軌步距為0.2mm時(shí)，公式得到的表面粗糙度為0.333μm，而實(shí)際測(cè)量的表面粗糙度為1.08μm；設(shè)置刀軌步距為0.4mm時(shí)，公式得到的表面粗糙度為1.334μm，而實(shí)際測(cè)量的表面粗糙度為1.719μm；設(shè)置刀軌步距為0.6mm時(shí)，公式得到的表面粗糙度為3.0μm，而實(shí)際測(cè)量的表面粗糙度為2.175μm；設(shè)置刀軌步距為0.8mm時(shí)，公式得到的表面粗糙度為5.338μm，而實(shí)際測(cè)量的表面粗糙度為2.391μm；設(shè)置刀軌步距為1.0mm時(shí)，公式得到的表面粗糙度為8.346μm，而實(shí)際測(cè)量的表面粗糙度為2.980μm。

（二）試驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)試驗(yàn)和相關(guān)數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)，刀具半徑與數(shù)控銑削加工的表面精度呈現(xiàn)正比例關(guān)系，而刀軌步距與數(shù)控銑削加工的表面精度呈現(xiàn)反比例關(guān)系。試驗(yàn)所得到的理論值和測(cè)量的實(shí)際值變化趨勢(shì)基本上是一致的，但是由于外界環(huán)境，例如刀具有磨損，測(cè)量誤差等，導(dǎo)致測(cè)量值和理論值之間有一定區(qū)別。這也恰恰說(shuō)明這些誤差是無(wú)法避免的，只能從最大程度上減小誤差。

結(jié)束語(yǔ)

研究影響斜平面數(shù)控銑削加工表面精度的因素對(duì)提高數(shù)控機(jī)床操作技術(shù)有重要意義，能夠在最大程度上滿足工業(yè)對(duì)產(chǎn)品表面精度的高標(biāo)準(zhǔn)要求，從而提高加工的效率。在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的現(xiàn)代化社會(huì)，工業(yè)制造為我國(guó)發(fā)展做出了顯著的貢獻(xiàn)，數(shù)控銑削加工作為工業(yè)制造的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)該不斷提高其工藝表面的精度。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)建模，分析出殘余高度、刀具半徑、刀軌步距與表面精度之間的復(fù)雜關(guān)系，為工業(yè)技術(shù)改進(jìn)提供了有力的參考依據(jù)，對(duì)我國(guó)工業(yè)制造業(yè)的發(fā)展也有很大促進(jìn)作用。