数控加工中切削用量的合理选择

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1、数控加工中切削用量的合理选择【摘要】文章介绍了切削用量的三要素，并对数控机床加工时切削用量的合理选择进行了详细阐述，为数控机床编程与操作人员提供参考。【关键词】切削用量；加工质量；刀具耐用度；切削用量推荐表；数控加工前言：切削用量是表示机床主运动和进给运动大小的重要参数。切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容， 切削用量的大小对加工效率、加工质量、刀具磨损和加工成本均有显著影响。现在，随着CAD/CAM技术的发展，许多CAD/CAM软件都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如：刀具选择、加工路径规划、切削用量设定

2、等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中切削用量的确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点来合理的选择切削用量。文章对数控编程中必须面对的切削用量确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，且对应该注意的问题进行了讨论。一、切削用量的选择原则数控加工中选择切削用量，就是在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。(一)加工质量：加工质量分为

3、加工精度和加工表面质量。⒈加工精度是指零件加工后实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数相符的程度。符合程度愈高，加工精度愈高。实际值与理想值之差称为加工误差，所谓保证加工精度，即指控制加工误差。⑴尺寸精度：加工表面的实际尺寸与设计尺寸的尺寸误差不超过一定的尺寸公差范围。在国标中尺寸公差分20级（IT01、IT0、IT1～IT18）。尺寸精度的获得方法：①试切法：试切——测量——调整——再试切。用于单件小批生产。②调整法：通过预调好的机床、夹具、刀具、工件，在加工中自行获得尺寸精度。用于成批大量生产。③尺寸刀具法：用一定形状和尺寸的刀具加工获

4、得。生产率高，但刀具制造复杂。④自动控制法：用一定装置，边加工边自动测量控制加工。切削测量补偿调整。⑵几何形状精度：加工表面的实际几何要素对理想几何要素的变动量不超过一定公差范围。在国标中形状公差有六项：直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度、面轮廓度。几何形状精度的获得方法：成形运动法①轨迹法：利用刀具与工件间的相对运动轨迹来获得形状。②成形法：利用成形刀具加工获得表面形状。③展成法：利用刀具与工件相对运动使工件被刀具切削成一定形状的包络线。非成形运动法：人工修配、样板加工、划线加工等。⑶相互位置精度：加工表面的实际几何要素对由基准确定方向或位置

5、的理想几何要素的变动量。在国标中位置公差有八项：平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动、全跳动。相互位置精度的获得主要由机床精度、夹具精度和工件的装夹精度来保证。⒉加工表面质量是指表面几何形状和表面层的物理力学性能。表面几何形状包括表面粗糙度，表面波度，宏观几何形状偏差。表面层的物理力学性能包括表面层冷作硬化，表面层残余应力，表面层金相组织的变化。(二)刀具耐用度T：所谓刀具耐用度是指刃磨后的刀具从开始切削至达到磨钝标准时，所用的切削时间。影响刀具耐用度的因素，归纳起来可以分为五个方面：切削用量，刀具的几何参数，工件材料，刀具材料，

6、刀具的刃磨质量和润滑冷却条件。⒈切削用量：切削用量包括切削速度V( 主轴转速S) 、进给量F、背吃刀量ap，通常称为切削用量三要素。切削用量对刀具耐用度的影响可用如下关系式表达：(式中C是刀具耐用度系数)由上式看出，切削速度对刀具耐用度影响最大，进给量次之，背吃刀量影响最小。例如用YT15硬质合金车刀，以f=0.3～0.75的进给量车削σb=7．5kgf/mm的碳素钢时，当切削速度v增大一倍时，刀具耐用度下降97%；进给量f增大一倍时，刀具耐用度下降70%，而背吃刀量ap增大一倍时，刀具耐用度下降仅40%左右，因此当确定了刀具耐用度的合理值后，应首

7、先考虑增大背吃刀量ap，然后根据加工条件和加工要求选择尽可能大的进给量和切削速度。⒉刀具几何参数：刀具几何参数对刀具耐用度有较显著的影响，是刀具几何参数合理、先进与否的重要标志之一。⑴前角γo：前刀面与基面间的夹角即为前角。前对刀具耐用度的影响很明显，如太大，刃口锋利，切屑变小，切削力小，切削轻快，但刀刃的强度降低，散热差，且易破损；如太小又使切削力和切削温度增加过多，在这两种情况下耐用度都会下降，前角γo对刀具耐用度的影响呈“驼峰形”，它的峰顶前角耐用度最高。⑵主偏角Kr：主切削刃与进给方向间的夹角即为主偏角。主偏角减小，刀具强度增加，改善散热条

8、件，耐用度增高。⑶副偏角Kr＇：副切削刃与进给反方向间的夹角即为负偏角。负偏角主要影响已加工表面的粗糙度和刀尖强度，若减小