合理选择切削用量 发挥数控铣床的优越性

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摘 要：在数控铣削加工中，选择合理的切削用量是尤为重要的，很多初学者都很难掌握这一问题，目前随着加工制造软件的发展，大多数加工中都运用了自动编程，工艺者在自动生成程序时重点要设置的就是切削用量相关参数了，参数设定的不合理会导致实际加工中相关尺寸的不准确，所以说要设定与实际加工相符的切削用量参数已成为现代产业中极为重要的问题之一。

关键字：切削用量 数控铣床 数控制造技术 发挥优越性

中图分类号：TG547 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（b）-0014-03

随着现代数控机床产业的迅猛发展，数控铣床在中等职业学校中日渐普及，数控制造技术也得到了越来越多的应用，如何充分发挥数控铣床在机械加工中的优越性，合理的选择切削用量起着至关重大的意义。

切削用量三要素是由切削速度、进给速度和背吃刀量组成。在零件切削加工中，切削用量直接影响零件的加工质量、加工刀具的使用寿命、零件的加工精度、生产率、产品的加工成本等。在相同的加工条件下，选择不同的切削用量产生的加工效果是不一样的。所以说切削用量的合理选择是目前现代化机械制造产业中具有十分重要的经济作用。

1 影响切削用量选择的因素

在机械加工过程中，切削用量直接影响到零件的切削效果，因此在加工过程中必须选择合理的切削用量。那么如何选择切削用量才是合理呢，主要是在保证零件加工质量和加工刀具的使用寿命及所具有的机械生产设备的前提下，能够充分发挥数控机床、刀具的使用性能，从而提高生产率，降低生产成本。现阶段在很多工厂中一般是通过查参考手册、实践经验来选择切削用量的。通常工厂中或学校教学中所选择的切削用量都是在多次加工实践中所得到的，这样选择的切削用量往往在加工环境变化时就会对加工零件带来一定的误差，如何准确、合理地选择切削用量，就要对一些因素进行祥细的分析。

在实际生产中影响切削用量选择的因素主要有：

（1）待加工工件的尺寸。工件的毛坯尺寸的大小决定加工时切削用量的选择，毛坯尺寸过大，则选择大量的背吃刀量，毛坯尺寸小，为保证加工尺寸，则选择小量的背吃刀量；

（2）待加工工件形状。工件的形状不同选择的切削用量不同，平面轮廓与曲面轮廓加工时所选择的切削用量是不同的；

（3）待加工工件材料。材料不同影响切削用量的选择，根据不同材料的强度、硬度等不同要适当调整切削用量；

（4）待加工工件的尺寸精度和表面质量要求。工件的尺寸精度和表面质量要求直接影响切削用量的选择，如果尺寸精度和表面质量要求不高，则可以选择大的背吃刀量，从而提高加工效率；如果尺寸精度和表面质量要求很高是，则要注意选择切削用量，从而保证加工精度；

（5）刀具的材质及结构。加工时选用的刀具十分关键，不同材料的刀具它的切削性能不同，不同结构的刀具切削性能也不同，所以刀具是选择切削用量的关键；

（6）数控机床型号结构与性能。机床的类型不同，性能也就不同，选择切削用量是首先要了解选用机床的性能，最高转速，最大进给等，才能合理的选择切削用量；

（7）机床―刀具―工件系统的刚性是限制切削用量的重要因素。切削用量的选择应使机床―刀具―工件系统不发生较大的“振颤”。如果机床的热稳定性好，热变形小，可适当加大切削用量；

（8）冷却液。冷却液同时具有冷却和作用。带走切削过程产生的切削热，降低工件、刀具、夹具和机床的温升，减少刀具与工件的摩擦和磨损，提高刀具寿命和工件表面加工质量。使用冷却液后，通常可以提高切削用量。冷却液必须定期更换，以防因其老化而腐蚀机床导轨或其他零件，特别是水溶性冷却液。

2 合理选择切削用量的基本原则

切削用量是由切削速度、进给速度以用背吃刀量三要素组成。这三要素直接影响工件的加工效率，合量选择切削用量的原则是：粗加工阶段，一般以提高生产率为主，同时考虑现有加工条件和加成本；半精加工阶段和精加工阶段，一般以保证加工质量为主，同时考虑加工效率和加工成本。根据机床性能，刀具性能等合理选择切削用量。（1）背吃刀量ap的选择：背吃刀量是工件上已加工表面与待加工表面之间的垂直距离，其单位为mm。背吃刀量的选择通常是以机床的性能和刀具的性能、总加工余量大小而定。除留下道工序的工序余量外，去除加工余量尽可能一次性去除，这样可以减少走刀次数，从而提高生产率，降低生产成本。若总加工余量过大，要根据加工机床系统的刚性及刀具的工艺性能，适当的分刀次加工。当待加工表面有硬皮时，应选择背吃刀量的值超过硬皮的厚度，这样可以防止刀尖磨损，提高刀具使用寿命。一般情况下立铣刀粗铣时，背吃刀量以不超过铣刀半径为原则；半精铣时，背吃刀量一般为0.5～1 mm；精铣时，背吃刀量一般为0.1～0.2 mm。（2）进给速度F的选择：进给速度F是工件或刀具每回转一周或每一征程时，刀具或工件沿进给运动方向移动的距离。进给速度的单位为mm/r或mm/行程。进给速度是数控加工中重要的加工参数，主要根据工件加工精度、表面质量、加工性质、以及刀具和工件的材料来选择。工厂中为了提高生产效率，通常在机床刚度和刀具性能允许的条件下，粗加工时尽可能的选择高的进给速度，精加工时则为了保证加工精度和表面质量，选择低的进给速度。具体的进给速度的多少还要根据所选用的刀具性能以及加工经难来确定。（3）切削速度Vc的选择：切削速度Vc是切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度。切削速度Vc的单位为m/s或m/min。数控铣削加工中主轴转速是由切削速度得到的，切削速度一般根据工件特性查有关手册资料选取的，再运用公式算出主轴转速，加工中直接运用主轴转速就可以了。铣削是的主轴转速n（单位：r/s或r/min）为：n=1000 Vc/πd。

式中：d―切削刃上选定点所对应的工件或刀具的直径，单位为mm；

Vc-切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度切削速度Vc的单位为m/s或m/min。

选择切削速度的一般原则是：粗加工时，背吃刀量和进给速度较大，所以选择较低的切削速度；精加工时，背吃刀量和进给速度较小，所以选择较高的切削速度。工件材料强度和硬度高时，应降低切削速度。刀具材料的切削性能较好时，应选择较高的切削速度。

3 数控铣削加工中切削用量合理选择实例应用

数控铣削加工中切削用量如何选择是很关键的，对加工起着很大的作用，那么在实际生产中，选择切削用量单凭查找相关手册资料是远远不够，而是要凭在生产实践中的经验来选择。以下是该校实训加工实例（如图1所示）

所用机床主要参数见表2-4。

加工此零件所选择的切削用量依据相关资料及加工经验确定的。零件材料分别选用45#钢、铝、代木三种材料加工为例，在华中数控系统的铣床上加工，选用Ф10的平头立铣刀粗加工，再选用R4球头立铣刀半精加工和精加工。加工参数设置中，加工的侧吃刀量均为刀具直径的50%；加工方向均为顺时针方向。在以上条件下分别采用白钢（高速钢）和钨钢（硬质合金）两种材质的刀具来加工，在保证刀具正常的使用情况下所设定的切削参数（参数对照表）。

4 结语

随着数控铣床的广泛普及，数控技术CAD/CAM得到了越来越多的应用，从而会使刀具和切削用量的选择更多的是CAM中即时设定的。因此，编程技术人员必须熟练掌握刀具和切削用量的选择的基本方法和原则，这对保证工件加工的质量和产品的生产率，发挥数控铣床的优越性起着决定性意义。

参考文献

[1] 朱鹏超.数控加工技术[M].北京：高等教育出版社，2002.

[2] 王维.数控加工工艺及编程[M].北京：机械工业出版社，2001.

[3] 田春霞.数控加工技术[M].北京：机械工业出版社，2010.