數控加工中切削用量的選用研究

劉英會，岳偉利，張宗彩

（1.朔州職業技術學院，山西 朔州036000；2.中煤平朔煤業有限責任公司，山西 朔州036000）

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數控加工中切削用量的選用研究

劉英會1，岳偉利2，張宗彩1

（1.朔州職業技術學院，山西 朔州036000；2.中煤平朔煤業有限責任公司，山西 朔州036000）

摘要：數控加工中切削用量的合理選擇對零件的質量有著至關重要的影響，由于數控車與數控銑加工在加工范圍，加工刀具等方面有著許多不同，因此在選用切削用量時也不同，本文中對數控車削和數控銑削中切削用量的參數數值的選擇分別進行了詳細的闡述，為企業生產高質量的產品提供參考。

關鍵詞：數控車；數控銑；切削用量

切削用量是指切削速度、進給量和背吃刀量三者的總稱。切削用量的選擇關系到能否合理使用刀具與機床，對提高生產率，提高加工精度及表面質量，提高效益，降低生產成本都有重要作用。合理選擇切削用量是指在工件材料、刀具已確定的情況下，選擇切削用量的最優組合進行切削加工，在保證加工質量的前提下，獲得高的生產率和低的加工成本。

1　數控車削加工中切削用量的選擇

在編制加工程序的過程中，選擇好切削用量，使背吃刀量、主軸轉速和進給速度三種可能相互適應，以形成最佳切削參數。切削用量應結合車削加工的特點，在機床給定的允許范圍內選取，其選擇方法如下。

粗車時，應盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。選擇切削用量時應首先選取盡可能大的背吃刀量ap，其次根據機床動力和剛性的限制條件，選取盡可能大的進給量f，最后根據刀具耐用度要求，確定合適的切削速度vc.增大背吃刀量ap可使走刀次數減少，增大進給量f有利于斷屑。精車時，對加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻。選擇精車的切削用量時，應著重考慮如何保證加工質量，并在此基礎上盡量提高生產率。因此，精車時應選用較小（但不能太小）的背吃刀量和進給量，并選用性能高的刀具材料和合理的幾何參數，以盡可能提高切削速度[1]。

1.1背吃刀量ap的選定

在車床主體—夾具—零件這一系統剛性允許的條件下，盡可能選取較大的背吃刀量，以減少走刀次數，提高生產效率。粗加工，在機床、工件和刀具剛度允許的情況下，同時在保留半精加工余量的前提下，盡量將粗加工余量一次切削完。當余量過大或工藝系統剛性過差時，可分二次切除。若分兩次切除時，第一次進給的ap1為加工余量的（2/3~3/4）。第二次進給的ap2為加工余量的（1/3~1/4）。

精加工時，背吃刀量的選取應該根據表面質量的要求來選擇。半精加工時，背吃刀量為0.25 mm~2 mm.精加工時，背吃刀量為0.2 mm~0.4 mm.在用陶瓷刀具、金剛石和立方氮化硼刀具精細車削和鏜孔時，背吃刀量可取為0.05mm~0.2mm，這時表面粗糙度值可以達到Ra=0.32~0.1，可以代替磨削加工[2]。

1.2進給量的確定

進給速度是指在單位時間里，刀具沿進給方向移動的距離（mm/min）。有些數控車床規定可以選用以進給量（mm/r）表示的進給速度，進給量是指工件每轉一周，車刀沿進給方向移動的距離（mm/r）。在已知進給量的情況下，根據vf=fn計算進給速度。

粗加工時，由于工件的表面質量要求不高，進給量的選擇主要受切削力的限制。在機床進給機構的強度、車刀刀桿的強度和剛度以及工件的裝夾剛度等工藝系統強度良好，硬質合金或陶瓷刀片等刀具的強度較大的情況下，可選用較大的進給量值。當斷續切削時，為減小沖擊，要適當減小進給量。

在半精加工和精加工時，因背吃刀量較小，切削力不大，進給量的選擇主要考慮加工質量和已加工表面粗糙度值，一般取的值較小。

進給量的大小直接影響表面粗糙度的值和車削效率，因此進給量的確定應在保證表面質量的前提下，選擇較高的進給量。一般應根據零件的表面粗糙度、刀具及工件材料等因素，查閱切削用量手冊選取。需要說明的是，切削用量手冊給出的是每轉進給量，因此要根據vf=fn計算進給量。表1給出了硬質合金車刀車出外圓及端面的進給量。

表1　硬質合金車刀粗車外圓及端面的進給量[3]

1.3切削速度vc

切削速度又稱線速度，是指車刀切削刃上某一點相對于待加工表面在主運動方向上的瞬時速度。切削速度對切削功率、刀具磨損和刀具壽命、表面加工質量和尺寸精度都有較大影響。提高切削速度可以提高生產率和降低成本。但過分提高切削速度會使刀具壽命下降，迫使背吃刀量和進給量減小，結果反而使生產率降低，加工成本提高。

粗車時，背吃刀量和進給量均較大，一般選擇較低的切削速度。半精車和精車時，一般可根據刀具切削性能的限制來確定切削速度，可選擇較高的切削速度。

如何確定加工時的切削速度，除了通過查表取得數值外，還需根據實踐經驗進行確定。

主軸轉速的確定應根據零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具的材料及加工性質等條件所允許的切削速度來確定。在實際生產中，主軸轉速與切削速度間有如下的等式關系，即

式中：n為主軸轉速，r/min；vc為切削速度，m/min；D為零件待加工表面直徑，mm[4].

2　數控銑削加工中的切削用量選擇

銑削時采用的切削參數，應在保證工件加工精度和刀具耐用度、不超過機床允許的動力和扭矩前提下，獲得最高的生產率和最低成本。

2.1背吃刀量ap的選擇

背吃刀量ap的選擇：應該根據機床和刀具的剛度、加工余量多少而定。除留給下道工序的余量外，其余的粗銑余量盡可能一次切除，以使走刀次數最少、提高生產效率；當粗銑余量太大或工藝系統剛性較差時，則其加工余量應分兩次或數次走到后切除。一般立銑刀粗銑時，背吃刀量不超過銑刀半徑為原則，但一般不超過7 mm；半精銑時，背吃刀量取為0.5~1 mm；精銑時，背吃刀量取為0.05~0.3 mm.端銑刀粗銑時，背吃刀量一般為2~5 mm；精銑時取為0.1~0.5 mm[5]。

2.2進給量F的選擇

粗銑時銑削力大，進給量的提高主要受刀具強度、機床、夾具等工藝系統剛性的限制，根據刀具形狀、材料及被加工工件材質的不同，在強度剛度許可的條件下，進給量應盡量大；精銑時限制進給量的主要因素是加工表面的粗糙度，為了減小工藝系統的彈性變形，減小已加工表面的粗糙度，一般采用較小的進給量，具體參見表2.進給速度F與銑刀每齒進給量f、銑刀齒數z及主軸轉速n（r/min）的關系為[1]

F=f×z（mm/r）或F=n×f×z（mm/min）

表2　銑刀每齒進給量f推薦值[1]（單位：mm/z）

2.3銑削速度Vc的選擇

銑削中主軸轉速的確定也是通過確定切削速度來得到的。生產中經常根據實踐經驗和有關手冊資料選取切削速度，然后算出主軸轉速（見表3）。選擇切削速度的一般原則是：粗銑時，ap和f較大，故選擇較低的Vf；精銑時，ap和f較小，故選擇較高的Vc.主軸轉速n（r/min）與銑刀直徑銑削速度Vc及d（mm）的關系見下式：

表3　銑刀的銑削速度Vc推薦值[1]　（單位：m/min）

3　結束語

數控加工中切削用量的選擇對產品的加工質量有著重要的影響。隨著我國機械加工的飛速發展，數控機床的使用日益增多，為了保證數控機床能正常運行，通過配置與數控機床性能相適應的刀具和切削用量，才能使其性能得到充分的發揮。值得注意的是，根據上述原則確定的切削參數，在生產實踐中，這些參數必須經過多次零件試加工，不斷改進后能夠得到更優化的切削參數。

參考文獻：

[1]劉莉.數控加工程序編制，科學出版社[M].2010，（3）: 43-44，122-123.

[2]秦云.數控車削中切削用量的選擇，工業技術[J].2009，（15）:119.

[3]廖玉松.數控加工技術，清華大學出版社[M].2013，（9）: 24-25，132-134.

[4]嵇寧.數控加工編程與操作，高等教育出版社[M].2008，（2）:68-69.

[5]高福海.數控銑削刀具選擇及切削用量的探討，機械制造與研究[J].2011，40（2）:5-7.

中圖分類號：TH162

文獻標志碼：A

文章編號：1672-545X（2016）04-0261-02

收稿日期：2016-01-04

作者簡介：劉英會（1987-），女，山西朔州人，教師，研究方向為機械制造。

The Selection of Cutting Parameters Study in CNC Machining

LIU Ying-hui1，YUE Wei-li2，ZHANG Zong-cai1
（1.Shuozhou Career Technical College，Shanxi Shuozhou 036000，China；2.Coal Pingshuo Coal Industry Co.Ltd.，Shanxi Shuozhou 036000，China）

Abstract:The reasonable choice of CNC machining parameters to the quality of the parts has a crucial impact，due to the CNC turning and CNC milling have many differents as processing range，cutting tools，and so on，in this paper how to select CNC turning and CNC milling cutting parameters parameters is carried out in detail，to provide a reference for enterprises producing high-quality products.

Key words:CNC turning；CNC milling；cutting parameter