淺談數控加工中的切削用量的選擇與影響

張芬芬

摘 要：針對數控切削的特點，對切削加工中如何按照工件材質正確地選擇刀具及切削用量的探討。

關鍵詞：工件材質；數控刀具；切削用量

數控切削加工的目的是用各種類型金屬切削刀具從毛坯件上去除多余部分的材料，得到圖樣所要求的零件外形和尺寸。為了保證零件的加工質量，在加工中使用合適的切削用量及選擇正確的刀具是非常關鍵的。

一、工件材質切削特性分析

工件材質的強度和硬度：在切削加工中，被切削材質越硬，需要的切削力就越大，消耗的能量就越大，產生的熱量就越大，刀具的磨損就越快，刀具壽命就越短。并且工件的硬度、強度和刀具的磨損成正比例關系，也就是說強度和硬度越大的材料在加工時消耗的能量越大，溫度上升越快，刀具的磨損越快，從而影響該材料的切削性能。

工件材質的導熱性：工件主要是通過切屑帶走熱量來進行散熱的，材料的導熱性越好，在加工時由切屑帶走的熱量就越多，越有利于降低工件的溫度，降低刀具的磨損，延長刀具的使用壽命，提高材料的切削加工性能。

工件材質的韌性：韌性是指當承受應力時對折斷的抵抗，表示材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。韌性越好，所吸收的能量越大，加工時切削區的溫度就會越高，加劇刀具的磨損，影響材料的切削加工性能。

工件材質的塑性：塑性是指在外力作用下，材料能穩定地發生永久變形而不破壞其完整性的能力。塑性越大的材料在加工時越易變形，切削區的溫度就會越高，刀具容易產生切屑瘤，影響工件的表面質量，同時還會降低刀具的使用壽命，影響材料的加工性能。如果材料的塑性太低，此時的材料就被稱為脆性材料，在加工時熱量會集中于切削刃處，不易散熱，導致切削區溫度升高，加劇刀具的磨損，影響材料的切削加工性能。

二、數控刀具的選擇

刀具的選擇應根據機床的加工能力、工件材料的性能、加工工藝、工件的形狀、切削用量及其他輔助因素正確選用，這樣才能提高機床的效率和加工產品的質量，降低加工成本。

刀具選擇的總原則：刀具選用最重要的一點就是看性價比，在機床確定的條件下，首先考慮加工工件材料的切削性能，參照加工材料的性能選用價格最低的刀具，提高效益，降低成本。同時還要考慮加工工藝的安排，一般遵循少換刀，少裝夾，先粗后精，先銑后鉆，先外后內，提高生產效率。

三、數控加工中切削用量的選擇原則

1.粗加工

（1）考慮對生產效率的影響。當加工余量一定時，減小背吃刀量會使走刀次數增多，切削時間增加，生產效率降低。所以，粗加工情況下應盡量優先增大，以求一次進刀全部切除加工余量。

（2）考慮對機床功率的影響。增大背吃刀量ap使切削力增加較多，而增大進給速度使切削力增加較少，消耗功率也較少。所以，在粗加工時，應盡量增大進給速度f。

（3）考慮對刀具耐用度的影響。對刀具耐用度影響最大的因素是切削速度vc，其次是進給速度f，影響最小是背吃刀量ap。優先增大背吃刀量ap可以提高生產效率和延長刀具耐用度。

綜上所述，切削用量應首先選擇最大的背吃刀量ap、其次選擇大的進給速度f，最后根據確定的ap和f，并在刀具耐用度和機床功率答應條件下選擇合適的切削速度vc。

2.半精、精加工

（1）背吃刀量ap的選擇。半精加工的余量較小，約為1～2mm，精加工余量更小。半精、精加工的背吃刀量ap的選擇，原則上取一次切除，背吃刀量ap不宜過小，建議取值≥0.5mm。

（2）進給速度f的選擇。半精加工和精加工的背吃刀量較小，產生的切削力不大，所以增大進給量主要受到表面粗糙度限制。

（3）切削速度vc的選擇。半精加工、精加工的背吃刀量ap和進給速度f較小，因此切削速度vc的選擇主要受刀具耐用度限制。

隨著制造業的進一步發展及數控機床的應用普及程度的不斷提高，數控切削技術已經被制造型企業普遍采用。因此在切削用量的選擇與加工道具的選擇過程中，要根據材質特性與機床性能確定切削用量，加工技術人員應掌握數控加工中切削用量的確定原則，并結合現場的生產狀況選擇出合理的切削用量和道具，從而提高被加工工件的加工質量并縮短加工時間，提高生產效率，提高制造型企業的經濟效益和生產水平。

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（作者單位 江蘇省高淳中等專業學校）

編輯 楊 倩