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切削用量的選擇

時間:2011-02-27 11:04:30 來源:


1．切削用量的選擇原則

 數控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，包括主軸轉速、背吃刀量、進給速度等，并以數控系統規定的格式輸入到程序中。切削用量對于不同的加工方法，需選用不同的切削用量。合理的選擇切削用量，對零件的表面質量、精度、加工效率影響很大。這在實際中也很難掌握，要有豐富的實踐經驗才能夠確定合適的切削用量。在數控編程時只能憑借編程者的經驗和刀具的切削用量推薦值初步確定，而最終的切削用量將根據零件數控程序的調試結果和實際加工情況來確定。

切削用量的選擇原則是：粗加工時以提高生產率為主，同時兼顧經濟性和加工成本的考慮；半精加工和精加工時，應同時兼顧切削效率和加工成本的前提下，保證零件的加工質量。值得注意的是，切削用量（主軸轉速、切削深度及進給量）是一個有機的整體，只有三者相互適應，達到最合理的匹配值，才能獲得最佳的切削用量。

確定切削用量時應根據加工性質、加工要求，工件材料及刀具的尺寸和材料性能等方面的具體要求，通過查閱切削手冊并結合經驗加以確定，確定切削用量時除了遵循一般的原則和方法外，還應考慮以下因素的影響：

（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）機床特性的影響——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，影響零件的加工質量、精度和表面粗糙度。

（3）數控機床生產率的影響——數控機床的工時費用較高，相對而言，刀具的損耗成本所占的比重較低，應盡量采用高的切削用量，通過適當降低刀具壽命來提高數控機床的生產率。

2．切削用量的選擇

（1）確定背吃刀量ap（mm）

背吃刀量的大小主要依據機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統的剛度來決定，在系統剛度允許的情況下，為保證以最少的進給次數去除毛坯的加工余量，根據被加工零件的余量確定分層切削深度，選擇較大的背吃刀量，以提高生產效率。在數控加工中，為保證零件必要的加工精度和表面粗糙度，建議留少量的余量（0.2～0.5mm），在最后的精加工中沿輪廓走一刀。粗加工時，除了留有必要的半精加工和精加工余量外，在工藝系統剛性允許的條件下，應以最少的次數完成粗加工。留給精加工的余量應大于零件的變形量和確保零件表面完整性。

（2）確定主軸轉速n（r/min）

主軸轉速n主要根據刀具允許的切削速度VC（m/min）確定：

其中：VC——切削速度。

d——零件或刀具的直徑（mm）。

切削速度VC與刀具耐用度關系比較密切，隨著VC的加大，刀具耐用度將急劇下降，故VC的選擇主要取決于刀具耐用度。

主軸轉速n確定后，必須按照數控機床控制系統所規定的格式寫入數控程序中。在實際操作中，操作者可以根據實際加工情況，通過適當調整數控機床控制面板上的主軸轉速倍率開關，來控制主軸轉速的大小，以確定最佳的主軸轉速。

（3）進給量或進給速度F（mm/r，mm/min）的選擇

進給速度F是切削時單位時間內零件與銑刀沿進給方向的相對位移量，單位為mm/r或mm/min。

進給量或進給速度在數控機床上使用進給功能字F表示的，F是數控機床切削用量中的一個重要參數，主要依據零件的加工精度和表面粗糙度要求，以及所使用的刀具和工件材料來確定。零件的加工精度要求越高，表面粗糙度要求越低時，選擇的進給量數值就越小。實際中，應綜合考慮機床、刀具、夾具和被加工零件精度、材料的機械性能、曲率變化、結構剛性、工藝系統的剛性及斷屑情況，選擇合適的進給速度。

進給率數是一個特殊的進給量表示方法，即進給率的時間倒數——FRN（Feed Rate Number的縮寫），對于直線插補的進給率數為：

式中F——進給量（m/min）。

L——程序段的加工長度，是刀具沿工件所走的有效距離（mm）。

程序段中編入了進給率數FRN，實際上就規定了執行該程序段的時間T，它們之間的關系是：

程序編制時選定進給量F后，刀具中心的運動速度就一定了。在直線切削時，切削點（刀具與加工表面的切點）的運動速度就是程序編制時給定的進給量。但是在做圓弧切削時，切削點實際進給量并不等于程序編制時選定的刀具中心的進給量。

采用FRN編程，在做直線切削時，由于刀具中心運動的距離與程序中直線加工的長度經常是不同的，故實際的進給量與程序編制預定的FRN所對應的值也不同。在做圓弧切削時，刀具的進給角速度是固定的，所以切削點的進給量與編程預定的FRN所對應的值是一致的。由此可知，當一種數控裝置既可以用F編制程序，也可以用FRN編制程序時，做直線切削適宜采用進給量F編制程序，做圓弧切削時宜采用FRN編制程序。

在輪廓加工中選擇進給量F時，應注意在輪廓拐角處的“超程”問題，特別是在拐角較大而且進給量也較大時，應用在接近拐角處適當降低速度，而在拐角過后再逐漸提速的方法來保證加工精度。

數控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中。切削用量包括主軸轉速、背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。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。