淺析數控機床加工中切削用量對加工精度的影響

薛 亮呂世鵬王梁丞于 洋田 宇

（1沈陽黎明國際動力工業有限公司 110169 2沈陽黎明法拉航空動力技術工程有限公司 110000）

淺析數控機床加工中切削用量對加工精度的影響

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文章介紹了切削用量的選擇原則與方法，闡述了切削用量三要素對數控機床加工精度的影響。

數控機床；切削用量；加工精度

切削用量（ap、f、v）選擇是否合理，對于能充分發揮機床潛力與刀具切削性能，實現優質、高產、低成本和安全操作具有很重要的作用。現在，隨著CAD/CAM技術的發展，諸如UG、catia 等三維軟件都直接提供自動編程功能，并可以與數控機床對接。這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規劃的有關問題，比如：刀具選擇、加工路徑規劃、切削用量設定等，編程人員只要設置了有關的參數，就可以自動生成NC程序并傳輸至數控機床完成加工。因此，數控加工中切削用量的確定是在人機交互狀態下完成的，這與普通機床加工形成鮮明的對比，同時也要求編程人員必須掌握切削用量確定的基本原則，在編程時充分考慮數控加工的特點來合理的選擇切削用量。文章對數控編程中必須面對切削用量的確定問題進行了探討，給出了若干原則和建議，且對應該注意的問題進行了討論。

數控加工中對于切削用量的總體選擇原則：

數控車削加工切削用量是切削過程中的切削速度、進給量和背吃刀量的總稱。切削用量用量的選擇，對加工效率、加工成本和質量都有重要的影響。切削用量需要考慮機床、刀具、工件材料和工藝等各個方面因素。

所謂合理的切削用量是指充分利用機床和刀具的性能，并在保證加工質量的前提下，獲得提高生產效率與低加工成本的切削用量。在切削生產率方面，在不考慮輔助工作的情況下，生產率公式：P=A0VFAP

其中，A0為與工件尺寸有關的系數。從公式中可以看出，切削用量三要素，V/F/AP三個參數任何一個增大都可以提高生產效率。但同時也要考慮由于切削三要素大增大所造成的刀具損耗，要盡量使生產效率與生產成本達到一個最優平衡。當刀具的耐用度一定時，從提高生產率的角度考慮，對于切削用量有一個總原則：首先選擇盡量大的被吃刀量，其次選擇最大的進給量，最后是選擇最大的切削速度。

例如在粗車時，選擇切削用量，首先考慮一個盡可能大的背吃刀量ap，其次選擇一個較大的進給量f，最后確定一個合適的切削速度v。增大背吃刀量，可使走刀次數減少，充分發揮機床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。而增大進給量f，有利于斷屑。

1.背吃刀量ap(mm)的選擇

背吃刀量ap根據加工余量和工藝系統的剛度確定。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下，ap就等于加工余量, 這是提高生產率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應留一定的余量進行精加工。數控機床的精加工余量可略小于普通機床。具體選擇：粗加工（Ra10～80mm）時，一次進給應切除全部余量。在中等功率機床上，背吃刀量可達8～10mm。半精加工（Ra1.25～10mm）時，背吃刀量為0.2～0.4mm。在工藝系統剛性不足或毛坯余量很大、或加工余量不均勻時，粗加工分幾次進給，前兩次進給的背吃刀量盡量取大一些。提高生產率，刀具壽命可選的低一些。一般選取15～30分鐘。

2.切削寬度L（mm）

一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。在數控加工中，一般L的取值范圍為∶ L=(0.6～0.9)d。

3. 進給量(進給速度)f(mm/min或mm/r)的選擇

進給量( 進給速度)是數控機床切削用量中的重要參數，根據零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素，參考切削用量手冊選取。對于多齒刀具, 其進給速度vf、刀具轉速n、刀具齒數Z 及每齒進給量fz的關系為∶ Vf=fn=fzzn。粗加工時, 由于對工件表面質量沒有太高的要求, f主要受刀桿、刀片、機床、工件等的強度和剛度所承受的切削力限制，一般根據剛度來選擇。工藝系統剛度好時，可用大些的f；反之，適當降低f。精加工、半精加工時，f應根據工件的表面粗糙度Ra要求選擇。Ra要求小的，取較小的f，但又不能過小，因為f過小，切削厚度過薄，Ra反而增大，且刀具磨損加劇。刀具的副偏角愈大，刀尖圓弧半徑愈大，則f可選較大值。一般，精銑時可取20～25mm/min, 精車時可取0.10～0.20mm/r。還應注意零件加工中的某些特殊因素。比如在輪廓加工中，選擇進給量時，應考慮輪廓拐角處的超程問題。特別是在拐角較大、進給速度較高時，應在接近拐角處適當降低進給速度，在拐角后逐漸升速，以保證加工精度。

數控加工中最大進給量受機床的剛度進給系統的性能限制。選擇進給量時，還應該注意零件加工中的某些特殊因素。比如在輪廓加工中，選擇進給量時，應考慮輪廓拐角處的超程問題。特別是拐角大、進給速度較高時，要考慮在拐角處降低進給速度。

4.切削速度Vc（m/min）的選擇

根據已經選定的背吃刀量、進給量及刀具耐用度選擇切削速度。可用經驗公式計算，也可根據生產實踐經驗在機床說明書允許的切削速度范圍內查表選取或者參考有關切削用量手冊選用。在選擇切削速度時，還應考慮：應盡量避開積屑瘤產生的區域；斷續切削時，為減小沖擊和熱應力，要適當降低切削速度；在易發生振動的情況下，切削速度應避開自激振動的臨界速度；加工大件、細長件和薄壁工件時, 應選用較低的切削速度；加工帶外皮的工件時，應適當降低切削速度；工藝系統剛性差的，應減小切削速度。

5 主軸轉速n(r/min)

主軸轉速一般根據切削速度VC來選定。計算公式為∶ n=1000VC/πD 式中，D為工件或刀具直徑（mm）。數控機床的控制面板上一般備有主軸轉速修調(倍率)開關，可在加工過程中對主軸轉速進行整倍數調整。

結論：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。在數控加工程序的編制過程中，要在人機交互狀態下合理的確定切削用量。因此，編程人員必須熟悉數控加工中切削用量的確定原則，結合現場的生產狀況，選擇出合理的切削用量，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。

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