顺铣和逆铣的异同分析

摘 要：顺铣和逆铣是现代加工技术中经常使用到的术语，但关于顺铣和逆铣的定义以及异同点各类书籍中也不尽相同，因此目前没有一个关于顺铣和逆铣的标准定义，不同的行业或者相同行业不同的公司等，对顺铣和逆铣的定义也是各有分歧。该文根据笔者对顺铣逆铣的一些经验，对顺铣和逆铣进行简单阐述分析，希望能给大家带来帮助。

关键词：顺铣 逆铣

中图分类号：TG547 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（a）-0236-02

1 顺铣与逆铣的定义

一般机械加工术语的定义都采取力的分析形式，大多数资料里对于术语的解释也同样用到力的分析，可见力在机械加工中是必不可少的。因此，该文对顺铣和逆铣的定义也进行了分析解释。

（1）顺铣在工件的切削部位，刀具施加给工件的力F合在机床工作台运动方向上的分力Fi工与机床工作台施加给工件的力在机床工作台运动方向上的分力F台工方向相同，即为顺铣。图1为顺铣示意图：在已加工表面与过渡加工表面的相交处刀具的切削运动方向和工作台相对移动方向相同（工件与工作台之间无位移），切屑由厚变薄。在机床主轴正转，切削工件内轮廓时，绕工件内轮廓顺时针走刀即为顺铣：切削工件外轮廓时，绕工件外轮廓顺时针走刀即为顺铣；切削工件内轮廓时，绕工件内轮廓逆时针走刀即为顺铣；在机床主轴反转，切削工件外轮廓时，绕工件外轮廓逆时针走刀即为顺铣。相对工件的运动方向，刀具的切出角等于零，刀具的切人角不等于零。

（2）逆铣在工件的切削部位，刀具施加给工件的力F合在机床工作台运动方向上的分力Fi工与机床工作台施加给工件的力在机床工作台运动方向上的分力方向相反，即为逆铣。其表现形式为（见图2）：在已加工表面与过渡加工面的相交处刀具的切削运动方向和工作台的移动方向相反（工件与工作台之间无位移），切屑由薄变厚（可形象理解为挖）。在机床主轴正转，切削工件外轮廓时，绕工件外轮廓逆时针走刀即为逆铣；切削工件内轮廓时，绕工件内轮廓顺时针走刀即为逆铣；在机床主轴反转时，切削工件内轮廓时，绕工件内轮廓逆时针走刀即逆顺铣；切削工件外轮廓时，绕工件外轮廓顺时针走刀即为逆铣。相对工件的运动方向，刀具的切人角等于零，刀具的切出角不等于零。

2 顺铣与逆铣对切削的影响

在不考虑机床主轴刚性的情况下，机床间隙与切削加工时刀具所产生的弹性弯曲变形最终都将会反应在工件上。所以必须清楚地了解顺铣与逆铣对切削的影响。由于普通机床的各传动轴之间是采用丝杆螺母进行传动的，所以间隙较大，在机械加工中必须予以考虑；而数控机床的各传动轴之间是采用滚珠丝杠进行传动的，所以间隙较小，在机械加工中可忽略不计。下面介绍一下顺铣与逆铣数控方面对切削的影响：由力的相互作用原理可知，工件施加给刀具的力F工刀与刀具施加给工件的力大小相等，方向相反。

当采用顺铣时：

当采用逆铣时：

式中F工刀―刀具所受的力

F弹一刀具的弹性变形力

F压―施加给刀具的压力

切削时会出现“欠切”或“过切”的现象。所谓“欠切”即刀具在切削时发生让刀，导致切削不完全所致；而“过切”即在立铣刀逆铣时出现啃刀，导致切削量过大。而以上两种情况中所产生的“欠切量”和“过切量” f，其大小由刀具伸出量、刀具材料、刀具形变作用力、刀具直径以及所受压力共同作用决定。

式中：f一过切量或欠切量

L―刀长

F―刀具的弹性变形力的反作用力

E―刀具材料的弹性模量

α―力到刀具装夹点的距离

I―刀具的惯性矩

顺铣和逆铣过程中，想要减少欠切和过切的发生，需要仔细考虑刀具的选择。从上式直径越大则过切量或者欠切量越小，因此考虑到提高生产效率、减小刀具变形弯曲程度，刀具的直径在满足的前提下越大越好；安装刀具时，刀杆的伸出量越小越好。

粗加工时，切削量较大，为了编程时参数设置方便，一般采取顺铣；精加工或者半精加工时，切削量较小，相应的刀具的弯曲程度也较小，所以在精加工或者半精加工时两种方式都可以采用。

金属表面加工时，由于压力和摩擦，已加工的表面的金属颗粒会产生挤紧、变形、破碎等情况，经过这些变形重塑的金属便面其硬度会增强，但同时其柔韧性、延展性以及疲劳强度会随之降低，再次切削此表面难度增加。在刀具状态和冷却条件相同的情况下，顺铣产生的热量要远远大于逆铣，刀具和工件的作用力也相对较大，因此顺铣加工后工件表面硬化程度高，再加工较难，这也是往往把顺铣放在最后精加工的原因。

3 刀具与顺铣逆铣的关系

（l）刀具材料对顺铣与逆铣的影响， 目前铣削刀具材料有以下4类：陶瓷、硬质合金、超硬刀具材料以及工具钢（包括高速钢、合金工具钢、碳素工具钢）。通常刀具材料都要具备高强度和高韧性，另外良好的硬度和耐磨性也是刀具材料应该具备的。通常在切削过程中都会产生大量的热量，如果在这种条件下刀具仍能够完成切削工作，这就要求材料有较好的耐热性，耐热性越好，切削速度也就越快。以上4种材料，硬质合金耐热性能较好，所以被广泛应用于高速加工，而工具钢所制成的刀具一般用于低速加工过程。

（2）切削温度对刀具寿命的影响 无论是顺铣还是逆铣都会产生热量，这里称之为切削热，热切削热会导致切削温度升高，这样会导致工具发生形变，从而影响加工的精度和工件的表面质量。同时切削温度也会降低工具的寿命。

相关实验表明，刀具和切削屑之间的摩擦力极大，且此处热量不易传出，一次产生的热量也很大，切削刃处的最高温度可达900℃。因此在高温下刀具很容易出现各种磨损，例如粘结磨损、相变磨损、氧化磨损和扩散磨损。前面说过顺铣所受到的摩擦力要比逆铣大很多，所以顺铣产生的热量也比逆铣要多，在良好的冷却条件下，热量可以及时传出，这样顺铣和逆铣对刀具的磨损相差不多，但是如果冷却效果不好，顺铣产生的热量大，所以刀具磨损情况要高于逆铣。

另外热量的传散与加工时切削速度有关，切削速度越快则热量产生越多，切屑内存在的热量也越多，大量的热被切屑带走，从而留在工件和刀具中的热量减小。不同材料的工件切屑所带走的热量也不相同。高速切削时切屑能够带走大量的热，此时顺铣逆铣对刀具的影响差不多，但是低速切削时，由于顺铣时刀屑接触时间长，产生的热量也多，多刀具的磨损自然大于逆铣。

综上可以看出，顺铣对于刀具材料的要求更高，特别是较大的工件，刀具材料不宜选择工具钢，因为工具钢类材料无论是耐磨性还是耐热性都相对较差。而硬质合金类材料这方面的差别较小。

4 结语

（l）有良好的冷却效果时，在切削过程中如果刀具弹性形变很小，为了延长刀具的使用寿命增强工件表面硬度，则粗加工和半精加工时都采用逆铣，最终的精加工采用顺铣。

（2）没有良好的冷却效果时，加工较小工件一般采取顺铣，首先编程时参数设置方便，其次可以保证工件便面的硬度，刀具首选硬质合金刀具或者工具钢类刀具；在加工较大工件时，首选逆铣，这样可以延长刀具使用寿命，若工件表面硬度要求较高，则才用硬质合金刀具，并且最终精加工采用顺铣，之前的加工采用逆铣。