巨星:数控机床径向跳动的处理方法

一、引言

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。

二、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。

三、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著地降低切削力。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。