淺談數(shù)控銑削加工中切削用量的選擇

【摘 要】金屬切削加工是21世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的重要環(huán)節(jié)，伴隨我國(guó)機(jī)械加工業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)控銑床在數(shù)控加工中占據(jù)的位子也越來(lái)越重要，它具有高效率、加工一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定，是現(xiàn)代機(jī)械加工的先進(jìn)工藝裝備。切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中極其重要的內(nèi)容之一，機(jī)床切削用量的合理選擇將直接影響生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本和加工質(zhì)量，想要保證數(shù)控機(jī)床高效運(yùn)行，就應(yīng)該給數(shù)控機(jī)床性能相適應(yīng)的切削用量。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控技術(shù)；切削用量；合理選擇

在機(jī)械加工中，切削用量的合理選擇問(wèn)題已經(jīng)成為現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中極為重要的問(wèn)題。在相同的加工條件下，如果切削用量選用不同就會(huì)產(chǎn)生不同的切削效果，加工精度、生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本、等問(wèn)題均取決于切削用量的合理選擇。現(xiàn)階段影響切削用量選擇的因素對(duì)切削用量的影響程度還不是特別清楚，其中切削速度、切削功率、質(zhì)量等級(jí)、表面粗糙度等為其主要因素。現(xiàn)在的大部分CAD/CAM軟件都能提供自動(dòng)編程的功能，這些軟件在編程界面中提示工藝規(guī)劃中刀具選擇、切削用量設(shè)定等相關(guān)問(wèn)題。只需設(shè)置了有關(guān)的參數(shù)，軟件就可以自動(dòng)生成NC程序，傳輸至數(shù)控機(jī)床完成加工。數(shù)控銑床與普通銑床的不同點(diǎn)之一：它在人機(jī)交互狀態(tài)下完成其加工中切削用量的確定，操作性強(qiáng)、效果明顯為其突出優(yōu)點(diǎn)。特別適合于生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)，很值得我們深究。

一、合理選擇切削用量的原則探討

合理選擇切削用量，是指在現(xiàn)有加工設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過(guò)保證工件的加工質(zhì)量和刀具壽命，充分發(fā)揮機(jī)床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。切削用量的背吃刀量、進(jìn)給量、切削速度（主軸轉(zhuǎn)速），稱(chēng)為切削用量三要素。在選擇最佳的切削三要素時(shí)，我們須對(duì)影響切削用量選擇的相關(guān)因素進(jìn)行分析。T=Ve1mf1m1ap1m2CTKVc（1），從以上刀具耐用度公式（1）可以得出，在切削用量三要素中切削速度對(duì)刀具耐用度影響最大，進(jìn)給量、背吃刀量影響較小。刀具耐用度T值不變，只要提高切削三要素中任一要素，另外兩個(gè)要素就必須有相應(yīng)的改變。合理選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)，以提高生產(chǎn)效率為主，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本，應(yīng)盡量保證金屬切除率和刀具耐用度。半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工品質(zhì)的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。

二、切削用量的選取方法分析

（1）背吃刀量的選擇：根據(jù)機(jī)床和刀具的剛度、加工余量而定。在工藝系統(tǒng)系統(tǒng)剛度和機(jī)床的功率允許的條件下，盡可能選取較大的背吃刀，以減少進(jìn)給量，若零件精度要求過(guò)高時(shí)，應(yīng)考慮留出精車(chē)余量一般較普通車(chē)削時(shí)所留余量小，常取0.5mm～1mm為宜。若切削不銹鋼等加工較硬化的材料或切削表層有硬的鑄鍛件時(shí)，應(yīng)使背吃刀量超過(guò)材料的厚度，避免刀尖的磨損；立銑刀粗銑時(shí)，要以背吃刀量不超過(guò)銑刀半徑為準(zhǔn)，不超過(guò)7mm；端銑刀粗銑時(shí)，背吃刀量一般為2～5mm。（2）進(jìn)給量f（mm/r）或進(jìn)給速度F（mm/min）：要根據(jù)零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和工件材料來(lái)選。為保證工件的品質(zhì)要求時(shí)，選擇較高的進(jìn)給量，可提高生產(chǎn)效率，選取范圍為：100～200mm/min。當(dāng)加工精度和表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給量應(yīng)選小些，選取范圍在：20mm/min～50mm/min。另外，可以根據(jù)實(shí)際情況，采用查表法或經(jīng)驗(yàn)法來(lái)確定合理的進(jìn)給量。（3）切削速度的確定：根據(jù)選擇好的切削深度和進(jìn)給速度，在保證刀具合理耐用度的條件下，選擇一個(gè)較為合理的值。這是因?yàn)榍邢魉俣葘?duì)刀具耐用度有著十分明顯的影響，一般情況下提高切削速度就會(huì)使刀具耐用度大大降低。粗加工或工件材料的加工性能較差時(shí)，宜選用較低的切削速度；精加工或刀具材料、工件材料的切削性能較好時(shí)，宜選用較高的切削速度。 確定切削速度vc后，可通過(guò)刀具或工件直徑（D），按公式來(lái)確定主軸轉(zhuǎn)速n（r/min），公式如下：n=l000vc/（πD）。其中：n為主軸轉(zhuǎn)速（r/min）；D為工件或刀具直徑（mm）；v為切削速度（m/min），由刀具的耐用度決定。根據(jù)上述公式推導(dǎo)出主軸轉(zhuǎn)速n后，再選取較接近的轉(zhuǎn)速填入程序單中。切削速度v是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面光潔度要求，以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。

綜上分析，數(shù)控銑削加工中切削用量的合理選擇意義重大，粗車(chē)時(shí)，首先應(yīng)選擇一個(gè)盡可能大的背吃刀量，其次，選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量，最后確定切削速度。增大背吃刀量可減少走刀次數(shù)，增大進(jìn)給量有利于斷屑，減少刀具消耗，達(dá)到降低成本的效果。精車(chē)時(shí)，應(yīng)保證加工的質(zhì)量，在此基礎(chǔ)上提高生產(chǎn)率，因此應(yīng)選取較小的背吃刀量和進(jìn)給量，并選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，盡可能提高切削速度。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]陳宏鈞.實(shí)用機(jī)械工藝手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003

[2]王維.數(shù)控加工工藝及編程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001

[3]高福海.數(shù)控銑削刀具選擇及切削用量的探討[J].機(jī)械制造與研究.2011（4）：5～7

[4]李郝林.機(jī)床數(shù)控技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003

[5]李鴻吉.模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及實(shí)用算法[M].北京：科學(xué)出版社，2005