淺談數控機床中切削速度的影響

文/陳祥

摘 要：當前數控加工技術逐步取代了普通機械加工，成為現代制造技術的基礎。切削用量對于不同的加工方法，需選用不同的切削用量。合理地選擇切削用量，對零件的表面質量、精度、加工效率影響很大。就切削用量中的切削速度的選擇原則及選擇方法進行探討。

關鍵詞：數控機床；切削特點；切削速度

一、數控機床切削的特點

數控機床屬于機電一體化在機械加工領域中的典型設備。其原理是通過數字信號控制機床的機械動作，當前數控機床能在機械加工中大力推廣，其切削特點如下：

1.銑削不受零件形狀復雜程度影響

近幾年來，數控機床技術日新月異，尤其是它的插補功能與自動編程功能很強，數控機床的銑削不受零件形狀復雜程度影響，能夠使用CAXA繪圖軟件對復雜輪廓進行自動編程與加工處理，加工精度可達μm級。

2.工件重復加工精度高

數控機床銑削零件時，不像普通車床對工模具、專用工裝夾具、畫線加工準備等各類要求那么高，它相對很低，同時，數控機床切削重復精度高，能夠簡化檢驗工作，減少零件變更調整時間、刀具變更調整的時間，工件加工周期大大縮短。

3.可實現一機多用、多機看管的工作模式

數控機床切削能夠正確計算出加工工時與生產進度計劃等成本和管理信息，大大減輕了工模具管理及半成品儲存工作量，同時能夠實現一機多用、多機看管工作模式，適應性與靈活性強，大大降低了成本，提高了工人的待遇，減輕了體力勞動，并提高了領導的管理水平。

二、切削速度的選擇原則

1.當只考慮加工工序因素時

粗加工對象是零件毛坯，余量較多，因此粗加工主要是以去除大量的余量為目的，對于表面質量的要求不嚴格。在選擇切削速度的時候，首先應考慮切削用量中的其他兩項，如，先選取盡可能大的背吃刀量，其次根據機床的動力和剛性的限制條件等，選取盡可能大的進給量，最后根據刀具使用壽命確定最佳的切削速度。

2.精加工時切削速度選擇原則

精加工對象是經過粗加工或半精加工后的零件，余量很少，但是要求通過加工后對其表面質量、尺寸精度、形位公差等符合圖紙要求。因此，半精加工和精加工主要是以確保零件質量為主。在選擇切削速度的時候，首先要考慮的就是盡可能大地選取切削速度，然后根據加工后的余量確定較小的背吃刀量，最后根據已加工表面的粗糙度要求，選取較小的進給量。

3.只考慮工人的工時費用因素時

因為隨著社會的不斷進步，經濟的快速發展，制造業的勞動力越來越昂貴，尤其是數控方面的技能人才更是貴得離譜。那么這時就要考慮適當提高切削速度來提高生產效率。

4.只考慮刀具的使用壽命因素時

像一些非盈利的職業學校，他們在經費的使用上肯定不是那么的充裕，而且學生在訓練時也要注意安全，因此盡可能地選擇較低的切削速度。

5.除了考慮以上的因素外，同時還應考慮以下綜合因素的影響

（1）刀具差異的影響——不同的刀具廠家生產的刀具質量差異很大，所以切削用量需根據實際用刀具和現場經驗加以修正。

（2）數控機床性能的影響——切削性能受數控機床的功率和機床的剛性限制，必須在機床說明書規定的范圍內進行選擇。避免因機床功率不夠發生悶車現象，或剛性不足產生大的機床振動現象，影響零件的尺寸精度、形位公差和表面質量。

三、切削速度的選擇

1.公式計算法

粗車時，切削速度受刀具壽命和機床功率限制。當切削速度受刀具壽命限制時，可按公式（1）進行計算

Vc = Cv Kv/T m ap xv f yv （公式1）

式中Vc——切削速度(m/min)

T——刀具耐用度(min)

Cv——與壽命實驗條件有關的系數

m——壽命影響程度指數

Kv——切削條件與實驗條件下不同時修正系數

xv——背吃刀量程度指數

ap——切削深度(mm)

yv——進給量影響程度指數

f——進給量(mm/r)

當切削速度受機床功率限制時，可參照公式2進行計算

VC≤6×104Peη/Fe（公式2）

VC——切削速度

η——機床傳動效率

Pe——機床電動機功率

Fe——主切削力

精車時，由于加工余量很小，因此機床功率足夠，通常切削速度主要受刀具壽命的限制可用公式1進行計算。切削速度確定后，用公式n=1000vc/πd計算主軸轉速n(r/min)。

2.查表類比法（經驗法）

切削速度除了按以上方法進行計算外，還可以借助切削用量手冊中一些表格進行查閱得到，因為這些數據都是經過工程技術人員多年的實踐總結得到的，但我們在實際過程中，在選定了切削速度后，同樣要經過試加工后視零件的質量來最終確定切削速度。下面選取硬質合金外圓車刀切削速度的參考值進行，但在實際加工中還要視加工刀具材料、加工零件的表面質量、尺寸精度及熱處理情況等確定切削速度。

對于不同的加工方法，需要選用不同的切削速度。為了獲得最高的生產率和單位時間的最高切除率，在保證零件加工質量和刀具耐用度前提下，應合理地確定切削參數。隨著數控機床在生產實際中的廣泛應用，數控編程已經成為數控加工中的關鍵問題之一。在數控程序的編制過程中，要在人機交互狀態下即時選擇刀具和確定切削用量。因此，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則，從而保證零件的加工質量和加工效率，充分發揮數控機床的優點，提高企業的經濟效益和生產水平。

參考文獻：

［1］丁德全.金屬工藝學［M］.北京:機械工業出版社，2007.

［2］張貽搖.數控機床操作與編程訓練［M］.北京:機械工業出版社，2008.

編輯 郭曉云