?CNC加工通常是指計算機數字化控制精密機械加工,CNC加工車床、CNC加工銑床、CNC加工鏜銑床等。下面,小編介紹一下存在的原因:
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刀具因素導致的切割痕跡
刀具磨損:
在 CNC 加工切割過程中,刀具的磨損是產生切割痕跡的常見原因之一。隨著加工的進行,刀具刃口會逐漸磨損。刃口磨損后,其鋒利程度降低,在切割時會對工件表面產生擠壓和摩擦,而不是干凈利落地切削。例如,對于銑削加工,磨損的銑刀刀刃會在工件表面留下一道道不規則的紋路。刀具磨損主要包括刃口的后刀面磨損和前刀面磨損。后刀面磨損會使刀具的切削刃變鈍,切削力增大,從而導致工件表面粗糙度增加;前刀面磨損則可能引起切屑的不正常流動,進一步影響切割表面質量。
刀具的磨損程度受多種因素影響。加工材料的硬度是一個關鍵因素,較硬的材料會加速刀具磨損。例如,在切割硬質合金或淬火鋼時,刀具刃口更容易磨損。此外,切削參數(如切削速度、進給量和切削深度)設置不當也會加劇刀具磨損。如果切削速度過高或進給量過大,刀具與工件之間的摩擦和切削力增大,刀具磨損速度會明顯加快。
刀具振動:
刀具在切割過程中可能會發生振動,這也是產生切割痕跡的原因。刀具振動可能是由于刀具自身的不平衡、刀柄與機床主軸的連接不牢固或者切削力的周期性變化引起的。例如,在高速旋轉的銑刀加工中,如果銑刀沒有經過精確的動平衡校正,就容易產生振動。這種振動會使刀具在切削時不是按照預定的軌跡進行,而是在工件表面產生振紋。
刀具的懸伸長度也會影響振動情況。懸伸過長的刀具剛性較差,在切削力的作用下更容易發生振動。在 CNC 加工中,特別是在進行深孔加工或懸臂式加工時,刀具懸伸長度的控制尤為重要。如果不加以注意,很容易導致刀具振動,進而在工件表面留下明顯的切割痕跡。
切削參數不合理引起的切割痕跡
切削速度不合適:
切削速度對切割表面質量有顯著影響。如果切削速度過低,刀具與工件之間的切削過程是一個連續的擠壓過程,容易使工件表面產生塑性變形,從而形成粗糙的表面。例如,在車削加工中,當切削速度過慢時,車刀會在工件表面產生類似于撕裂的痕跡。相反,如果切削速度過高,會產生大量的切削熱,導致工件材料的局部軟化甚至熔化,同時也會使刀具磨損加劇,這些因素綜合起來會使工件表面出現熱損傷痕跡,如燒傷、變色等。
不同的材料有其適宜的切削速度范圍。例如,對于鋁合金材料,較高的切削速度(通常在幾百米每分鐘到數千米每分鐘之間)可以獲得較好的表面質量,因為鋁合金的導熱性好,能夠快速將切削熱散發出去;而對于一些高溫合金,由于其耐熱性和硬度較高,切削速度需要適當降低,否則容易出現加工質量問題。
進給量不當:
進給量是指刀具在每轉或每行程中,工件相對于刀具移動的距離。如果進給量過大,刀具在單位時間內切除的材料過多,會使切削力增大,導致工件表面的粗糙度增加。例如,在鉆削加工中,過大的進給量會使鉆出的孔壁出現明顯的螺旋狀痕跡。這是因為進給量過大時,鉆頭在切削過程中不能有效地將切屑排出,切屑會在孔壁和鉆頭之間擠壓、摩擦,從而破壞孔壁的表面質量。
然而,進給量過小也可能導致問題。過小的進給量會使刀具在工件表面產生過度的摩擦,而且加工效率低下。在實際的 CNC 加工中,需要根據刀具的類型、工件的材料和加工要求等因素,合理地選擇進給量,以達到良好的表面質量和加工效率的平衡。
切削深度不合理:
切削深度是指刀具切入工件的深度。如果切削深度過大,會使切削力急劇增大,超出刀具和機床的承受能力,不僅會導致刀具的變形和振動,還會使工件表面產生明顯的臺階狀痕跡。例如,在平面銑削加工中,當切削深度超過一定限度時,銑刀在工件表面會留下一道道明顯的臺階,嚴重影響表面質量。
切削深度過小雖然可以獲得較好的表面質量,但會增加加工次數,降低加工效率。因此,在 CNC 加工中,需要綜合考慮工件的尺寸精度要求、刀具的強度和機床的性能等因素,合理地確定切削深度。
工件材料特性導致的切割痕跡
材料的不均勻性:
有些工件材料本身存在不均勻性,這會在切割過程中產生切割痕跡。例如,在鑄造或鍛造的工件中,可能會存在氣孔、夾雜物或組織結構的不均勻等情況。在切割這些工件時,當刀具遇到氣孔或夾雜物時,切削力會發生變化,導致刀具的切削軌跡發生偏移,從而在工件表面留下痕跡。此外,不同的組織結構區域硬度可能不同,刀具在切削過程中,由于切削力的變化,也會在硬度不同的區域交接處產生痕跡。
復合材料也是容易出現材料不均勻性的一種材料類型。復合材料由兩種或多種不同材料組成,各組成材料的物理和機械性能不同。在 CNC 加工過程中,刀具在不同材料之間切削時,由于材料的硬度、韌性等差異,會產生不同的切削效果,進而在工件表面留下痕跡。例如,在碳纖維增強復合材料的加工中,碳纖維的硬度高、耐磨性強,而基體材料的性能與之不同,在切割過程中,刀具在碳纖維和基體材料之間的切削狀態變化會導致表面質量下降。
材料的彈性和塑性變形:
材料的彈性和塑性變形特性也會影響切割表面質量。對于彈性較大的材料,如一些軟質金屬或高分子材料,在切削過程中,材料會在刀具的切削力作用下發生彈性變形。當刀具離開后,材料又會部分恢復原狀,這種彈性恢復會使工件表面產生不平整。例如,在切割橡膠材料時,由于橡膠的高彈性,切削后表面容易出現回彈變形,導致表面質量變差。
塑性變形同樣會影響切割效果。在切削過程中,材料的塑性變形會導致切屑的形成和流動。如果切屑不能順利排出,會在工件表面和刀具之間產生擠壓和摩擦,從而破壞表面質量。例如,在加工一些軟質金屬(如純銅、純鋁)時,由于它們的良好塑性,切屑容易在刀具前刀面堆積,形成積屑瘤。積屑瘤會周期性地脫落,在工件表面留下痕跡,影響切割表面的平整度。
機床因素與加工環境造成的切割痕跡
機床精度問題:
機床的精度對 CNC 加工的切割質量有著至關重要的影響。如果機床的坐標軸運動精度不足,例如,機床的直線導軌存在磨損、絲桿的螺距誤差或反向間隙等問題,會導致刀具在切割過程中的運動軌跡不準確。例如,在進行輪廓銑削時,由于機床坐標軸的定位精度不夠,銑刀可能無法精確地按照預設的輪廓進行切削,從而在工件表面產生形狀誤差和切割痕跡。
機床的主軸精度也是一個關鍵因素。主軸的徑向跳動和軸向竄動會直接影響刀具的旋轉精度。如果主軸存在徑向跳動,刀具在旋轉過程中會產生離心力,導致刀具切削刃與工件表面的接觸不均勻,進而在工件表面產生振紋。同樣,主軸的軸向竄動會使刀具在軸向方向上的切削深度不穩定,影響切割表面的平整度。
加工環境因素:
加工環境中的溫度、濕度和振動等因素也可能導致切割痕跡。溫度變化會引起機床和工件的熱脹冷縮。例如,在高精度加工中,如果加工環境溫度不穩定,機床的坐標軸會因為熱變形而產生定位誤差,從而影響切割質量。濕度對加工的影響主要體現在對工件材料和刀具的腐蝕方面。對于一些金屬材料,高濕度環境可能會導致材料表面生銹,在切割過程中,銹層會增加切削力,破壞表面質量。
外部振動源也會干擾 CNC 加工。如果機床放置在靠近大型設備(如沖床、鍛造設備)的位置,這些設備產生的振動可能會傳遞給機床,引起刀具和工件的振動,從而在工件表面產生振動痕跡。因此,在選擇機床安裝位置時,要盡量避免靠近強振動源。