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铣削故障排除

2020-06-07
下表中所示为与振动问题、堵屑、切屑二次切削、表面质量不符合要求、毛刺形成、机床功率和刀具磨损有关的铣削故障排除技巧。

原因 解决方案
振动


刚性差的夹具

评估切削力的方向,提供足够的支撑或改进夹具
通过减少切深ap来降低切削力
选择具有更锋利切削刃的疏齿和不等齿距铣刀
选择具有小刀尖圆弧半径和小平行刃带的槽型
选择细晶粒无涂层刀片或薄涂层刀片
避免在工件受到的支撑不足以抵抗切削力的情况下进行加工


轴向刚性差的工件

考虑使用具有正前角槽型的方肩铣刀 (90°主偏角)
选择具有L槽型的刀片
降低轴向切削力 - 更小的切深、更小的刀尖圆弧半径和平行刃带
选择不等齿距疏齿铣刀
检查刀具磨损
检查刀柄跳动量
改进刀具夹紧情况

刀具悬伸过长

使悬伸最小
使用不等齿距疏齿铣刀
平衡径向和轴向切削力 - 45°主偏角、大刀尖圆弧半径或圆刀片铣刀
提高每齿进给
使用轻快切削刀片槽型
减小轴向切深af
在精加工中采用逆铣
使用超过尺寸铣刀和采用Coromant Capto®接口的接杆
对于整体硬质合金立铣刀和可换头铣刀,尝试使用齿数更少和/或螺旋角更大的铣刀

使用刚性差的主轴铣削方肩

选择尽可能小直径的铣刀
选择具有锋利切削刃的轻快切削铣刀和刀片
尝试逆铣
检查主轴变形量以查看是否处于机床的可接受范围内

不稳定的工作台进给

尝试逆铣
紧固机床进给机构:对于数控机床,调整进给螺钉
对于传统机床,调整锁紧螺钉或更换滚珠丝杠

切削参数

降低切削速度 (vc)
提高进给 (fz)
改变切深ap

稳定性差

缩短悬伸
提高稳定性

在拐角中产生振动

以更低的进给率采用大编程圆角
堵屑
满槽铣的常见问题 -
特别是在加工长切屑材料时

刀尖圆角损坏
切削刃崩刃和破裂
切屑的二次切削

使用正确定向的足量切削液或压缩空气改善排屑
降低进给 (fz)
将大切深分成几次走刀
在深槽加工中尝试逆铣
使用疏齿铣刀
使用具有2条或最多3条切削刃和/或更大螺旋角的整体硬质合金立铣刀或可换头铣刀
切屑二次切削
出现在满槽铣和型腔加工中 -
特别是加工钛合金时。在使用立式机床铣削深型腔时也很常见。

切削刃破裂
缩短刀具寿命并降低安全性
切屑堵塞

通过压缩空气或大流量切削液 (最好是内冷却液) 有效排屑
改变铣刀位置和刀具路径策略
降低进给 (fz)
将大切深分成几次走刀
表面质量不符合要求

每转进给量过大

调整铣刀的轴向跳动或对刀片进行分组安装。用表检查轴向跳动
检查主轴跳动量和铣刀安装面
将每转进给量降低至最大为平行刃带宽度的70%
如有可能,使用Wiper (修光刃) 刀片 (对于精加工工序)

振动
参见上面的“振动”部分

产生积屑瘤

提高切削速度vc,以提高切削温度
关闭切削液
使用具有锋利切削刃和光滑前刀面的刀片
使用正前角刀片槽型
尝试使用金属陶瓷材质和更高的切削参数

回切

检查主轴倾斜度 (约0.10 mm/1000 mm (0.004英寸/39.370英寸))
精加工期间,主轴的轴向跳动量TIR不应超过7 μm
降低径向切削力 (减少切深ap)
选择更小的铣刀直径
检查平行刃带和所用Wiper (修光刃) 刀片的平行度 (不应前倾或后倾)
确保铣刀不会颤动 - 调整安装面

工件崩口

降低进给fz
选择密齿或超密齿铣刀
重新定位铣刀,以在退刀时产生更薄的切屑
选择更合适的主偏角 (45°) 和切削作用更轻快的槽型
选择锋利的刀片
监控后刀面磨损以避免过度磨损
毛刺形成

材料特定 - 高温合金/不锈钢
主要磨损状态 - 沟槽磨损

使用大圆角半径,以实现小刀片主偏角
保持切深小于半径
ap = 0.5×半径
机床功率
了解功率曲线,因为如果转速过低,则机床效率会降低。
铣削的功率需求受以下条件的影响:
待去除金属量
平均切屑厚度
铣刀槽型
铣刀速度

从密齿铣刀换为疏齿铣刀,即更少的齿
正前角铣刀的功率效率高于负前角铣刀
在工作台进给之前降低切削速度
使用更小的铣刀并多次走刀
减少切深ap

刀片磨损

为了实现最佳切削参数、尽可能好的零件质量和尽可能长的刀具寿命,请务必记得在加工后检查刀片/切削刃。将不同形式的刀片磨损的原因及解决方案列表用作成功铣削的参考。

原因 解决方案

后刀面磨损
快速磨损导致表面质量差或超出公差范围。
  • 切削速度过高
  • 耐磨性不足
  • 进给fz过低
  • 降低切削速度 (vc)
  • 选择耐磨性更高的材质
  • 提高进给 (fz)

后刀面磨损
过度磨损导致刀具寿命短。
  • 振动
  • 切屑再切削
  • 零件上形成毛刺
  • 表面质量差
  • 产生热量
  • 噪音过大
  • 提高进给 (fz)
  • 采用顺铣
  • 使用压缩空气有效排屑
  • 检查推荐的切削参数

后刀面磨损
磨损不均匀导致到尖角损坏。
  • 刀具跳动
  • 振动
  • 刀具寿命短
  • 表面质量差
  • 噪音大
  • 径向力过高
  • 减少跳动量,使其小于0.02 mm (0.0008英寸)
  • 检查夹头和夹套
  • 最大限度地减少刀具伸出量
  • 使用更少的齿进行切削
  • 选择更大的刀具直径
  • 对于整体硬质合金立铣刀和可换头铣刀,选择螺旋角更大的槽型 (gp ≥45°)
  • 将轴向切深 (ap) 分成多次走刀
  • 降低进给 (fz)
  • 降低切削速度 (vc)
  • 高速加工需要浅走刀
  • 改进刀具和工件的装夹

月牙洼磨损
过度磨损导致切削刃强度降低。切削刃破损导致表面质量差。
  • 因前刀面切削温度过高而导致扩散磨损
  • 选择氧化铝涂层材质
  • 选用正前角刀片槽形
  • 降低速度以获得更低的温度,再有降低进给

塑性变形
切削刃塑性变形、下塌或后刀面
凹陷,导致切屑控制差、表面质量
差和刀片破裂。
  • 切削温度和压力过高
  • 选择耐磨性更高 (硬度更高) 的材质
  • 降低切削速度 (vc)
  • 降低进给 (fz)

崩刃
切削刃未参与切削的部分因受到切屑锤击而损坏。刀片的正面和支撑面的损坏,从而导致表面纹理差和后刀面过度磨损。
  • 切屑在切削刃的作用下受到挤压
  • 选择韧性更高的牌号
  • 选择具有更坚固切削刃的刀片
  • 提高切削速度vc
  • 选择正前角槽型
  • 在切削开始时降低进给
  • 提高稳定性

崩刃
小部分切削刃破裂 (崩碎) 导致
表面质量差和后刀面过度磨损。
  • 材质韧性过低
  • 刀片槽形过于薄弱
  • 产生积屑瘤
  • 选择韧性更高的牌号
  • 选择具有更坚固槽型的刀片
  • 提高切削速度vc,或选择正前角槽型
  • 在切削开始时降低进给

沟槽磨损
沟槽磨损导致表面质量差和切削刃破裂风险。
  • 加工硬化材料
  • 表皮和氧化皮
  • 降低切削速度 (vc)
  • 选择韧性更高的牌号
  • 使用更坚固的槽型
  • 使用更接近45°的切削角
  • 使用圆刀片确保最佳结果
  • 使用可变ap技术推迟磨损

热裂纹
由于温度变化,垂直于
切削刃的小裂纹导致崩碎和表面质量差。
  • 断续加工
  • 变化的切削液供应
  • 选择韧性更高、抗热冲击性能更好的材质
  • 应足量地或完全不使用切削液

积屑瘤 (BUE)
积屑瘤导致表面质量差,并在脱落时导致切削刃崩碎。
  • 切削区域温度过低
  • 材料粘性非常高,例如低碳钢、不锈钢和铝
  • 提高切削速度vc
  • 改用更合适的刀片槽型

积屑瘤 (BUE)
工件材料被焊到切削刃上。
  • 低切削速度vc
  • 低进给fz
  • 负前角切削槽型
  • 表面质量差
  • 提高切削速度vc
  • 提高进给 (fz)
  • 选择正前角槽型
  • 使用油雾或切削液

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