數(shù)控加工切削用量的選擇

1、數(shù)控加工切削用量的選擇 在數(shù)控加工中， 切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi) 容，切削用量的大小對加工效率、加工質(zhì)量、刀具磨損和加工成 本均有顯著影響。 切削用量選擇得當(dāng)， 可提高加工效率和提高刀 具的使用壽命。那么如何才能合理選擇它呢？ 講到切削用量的選擇， 大多數(shù)的教材和文獻(xiàn)都說是根據(jù)計算 公式得出來的。而且刀具、機(jī)床出廠時都附有切削用量推薦表， 那我們是不是就是直接選用上面的數(shù)值來加工呢？本文重點(diǎn)將 圍繞這方面展開議論。 希望能給同行有所幫助， 特別是能給新手 有所幫助。 1 數(shù)控加工中切削用量的選擇原則 切削用量包括切削速度（主軸轉(zhuǎn)速）、背吃刀量、進(jìn)給量， 通常稱為切削用量三要素。

2、數(shù)控車削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主軸轉(zhuǎn)速n 或切削速度vc （用于恒線速度切削）、進(jìn)給速度轉(zhuǎn)vf或進(jìn)給量 f 。這些參數(shù)均應(yīng)在機(jī)床給定的允許范圍內(nèi)選取。它們的選擇原 則是由切削的條件決定的。 1.1 粗車 粗車時，應(yīng)盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用 度，選擇切削用量時應(yīng)首先選取盡可能大的背吃刀量ap，其次 根據(jù)機(jī)床動力和剛性的限制條件，選取盡可能大的進(jìn)給量f，最 后根據(jù)刀具耐用度要求，確定合適的切削速度 vc 。增大背吃刀 量 ap 可使走刀次數(shù)減少，增大進(jìn)給量 f 有利于斷屑。 1.2 半精與精車 半精與精車時， 因?yàn)橐ＷC加工的質(zhì)量和提高生產(chǎn)率節(jié)約加 工成本。 加工切削用

3、量的選擇應(yīng)該要用小而均勻的背吃刀量， 慢 的進(jìn)給但不能太慢， 以免延長了加工時間， 高的主軸轉(zhuǎn)速以提高 工件加工表面的質(zhì)量。 選取的刀具性能要高， 盡可能地提高切削 速度減少加工的時間及換刀的次數(shù)。 數(shù)銑、加工中心銑削加工的切削用量包括主軸旋轉(zhuǎn)速度、 切 削進(jìn)給速度、背吃刀量（加工深度 Z）和側(cè)吃刀量XY。機(jī)床一刀 具工件系統(tǒng)的剛性是限制切削用量的重要因素。 從刀具耐用度 出發(fā)，切削用量的選擇方法是先選擇背吃刀量或側(cè)吃刀量， 其次 選擇切削進(jìn)給速度， 最后確定主軸旋轉(zhuǎn)速度。 因?yàn)閿?shù)控銑削能夠 采取多種多樣的加工方法， 對于不同的加工方法， 需要選擇不同 的切削用量。 銑削用量是加工過程中重要的

4、組成部分， 合理選擇 切削用量的原則是：粗加工時，是以去除多余的材料為主，在機(jī) 床與刀具的能力范圍內(nèi)盡可能保證較高的金屬切除率； 半精加工 和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì) 性和加工成本。 首先根據(jù)粗加工后的余量確定背吃刀量； 其次根 據(jù)已加工表面的粗糙度要求， 選取較小的進(jìn)給量； 最后在保證刀 具耐用度的前提下， 盡可能選取較高的切削速度， 降低加工成本。 2 影響切削用量的因素 由上面的切削用量的選擇原則我們知道， 決定切削用量數(shù)值 的主要因素有以下四個方面： 2.1 數(shù)控加工機(jī)床 切削用量的選擇應(yīng)控制在機(jī)床的允許的功率和速度范圍之 內(nèi)，機(jī)床的剛性應(yīng)保證在加工的過程

5、中不發(fā)生較大振動， 保持熱 穩(wěn)定性好，熱變形小，即可適當(dāng)提高切削 用量。 2.2 刀具 磨刀不誤砍柴工， 寓意著一把好刀的重要性。 刀具在切削過 程中，除了主要承受刀具和工件之間的切削抗力之外， 還要承受 切屑和刀具前刀面的摩擦力、 刀具主后刀面和工件的摩擦力、 刀 具和工件的沖擊力以及由于工件被切除部分的變形及切屑和刀 具之間的摩擦所產(chǎn)生的高溫等， 因此，刀具材料的選擇至關(guān)重要。 表 1 就是刀具材料的切削性能情況。 現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床所用的刀具多采用可轉(zhuǎn)位刀片（機(jī)夾刀片）。 機(jī)夾刀片的材料和形狀尺寸須按工件材料、加工部位的幾何形 狀、粗、精加工等選用。刀片的成本相對一體式的刀具還是比較 劃算的，

6、 所以選取的刀片應(yīng)該選用切削性能較高的刀片， 為節(jié)約 加工成本而一味選用較便宜的刀片實(shí)際上可能反而因?yàn)榻?jīng)常更 換增加了刀具成本。 新型材料刀片雖然價格較貴， 但可以縮短加 工時間，延長刀具壽命，提高產(chǎn)品質(zhì)量，因此可能具有更好的經(jīng) 濟(jì)性。 2.3 工件 工件材料不同，易切削性不同，斷屑情況也不同，有時采用 各種熱處理方法可改善其切削性能， 不同的切削材料所選擇的加 工刀具也不一樣， 從而影響著切削用量的選擇。 進(jìn)給量 f 的選取 主要依據(jù)工件材料的力學(xué)性能、 刀具材料、 工件表面粗糙度等因 素。工件材料強(qiáng)度和硬度越高， f 越??；反之則越大。常見的工 件材料鋁合金易切削，鑄鐵、結(jié)構(gòu)鋼、高碳鋼等較

7、難切削，不銹 鋼、鈦合金切削困難， 有時采用各種熱處理方法可改善其切削性 能。硬質(zhì)合金銑刀的每齒進(jìn)給量高于同類高速鋼銑刀。 工件表面 粗糙度要求越高， f 就越小。工件剛性差或刀具強(qiáng)度低時，應(yīng)取 較小值。還有工件的結(jié)構(gòu)、 形狀對切削用量的選擇影響也比較大。 如薄板形工件， 由于機(jī)床振動、 切削力及薄板的彈性退讓極易產(chǎn) 生切削面的振動而影響加工精度， 從而難以保證薄板厚度尺寸公 差和表面粗糙度， 這時， 選取的加工方式與切削用量還要根據(jù)實(shí) 際情況而定。 2.4 冷卻液 冷卻液具有冷卻和潤滑作用， 可帶走切削過程產(chǎn)生的切削熱 與切屑，降低工件、刀具、夾具機(jī)床的溫升，減少刀具與工件的 摩擦，提高刀具

8、壽命和工件表面加工質(zhì)量。使用冷卻液后，通常 可以適量增加切削用量，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本。 現(xiàn)在，隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，許多CAD/CAM軟件都提供 自動編程功能，這些軟件能提供各種各樣的加工方法與加工方 式。采用這些不同的加工方式也能影響著加工過程中切削用量的 數(shù)值。還有近年興起的高速切削， 它是針對不同金屬材料的工件， 當(dāng)切削速度到達(dá)某一特定值時， 切削溫度不但不會升高反而會降 低，產(chǎn)品的質(zhì)量也會改善，生產(chǎn)效率也會大幅度提高。它打破了 傳統(tǒng)加工切削條件的制約， 相對傳統(tǒng)加工具有顯著的優(yōu)越性， 所 以得到工業(yè)界越來越廣泛的應(yīng)用。 由此可見，數(shù)控加工過程中， 合理地選擇切削用量并不容易

9、。 所謂“合理的”切削用量是指充分利用現(xiàn)有條件： 包括機(jī)床動力 性能（功率、扭矩）和刀具切削性能（硬度、耐磨性），達(dá)到所 要求加工質(zhì)量前提下， 減少加工所需的時間以獲得高的生產(chǎn)率和 降低加工成本所用的切削用量。 切削加工中， 切削用量三要素是 相互聯(lián)系的，其中任一參數(shù)的改變都會導(dǎo)致另外參數(shù)產(chǎn)生變化。 當(dāng)切削用量增大時，刀刃負(fù)荷也相應(yīng)的增加，而且切削熱增加， 刀具磨損加快， 從而又限制了加工速度與加工成本的提高。 因此， 我們要做的不是單一地從計算公式里得出數(shù)值就用行了。 而是要 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)把算出來的數(shù)值作為參考得出經(jīng)驗(yàn)的數(shù)值， 能保證此時 的高生產(chǎn)率和低加工成本才是合理的。 數(shù)控技術(shù)經(jīng)過近 10 年的高速發(fā)展，現(xiàn)在已進(jìn)入高速加工時 代。其選擇切削用量的原則是“少切快