数控铣床切削用量的选择 如何选择切削用量

　 在数控机床上加工零件时，切削用量都预先编入程序中，在正常加工情况下，人工不予改变。只有在试加工或出现异常情况时．才通过速率调节旋钮或电手轮调整切削用量。因此程序中选用的切削用量应是最佳的、合理的切削用量。只有这样才能提高数控机床的加工精度、刀具寿命和生产率，降低加工成本。

影响切削用量的因素有：

机床  切削用量的选择必须在机床主传动功率、进给传动功率以及主轴转速范围、进给速度范围之内。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。

刀具  刀具材料是影响切削用量的重要因素。表6-2是常用刀具材料的性能比较。

数控机床所用的刀具多采用可转位刀片（机夹刀片）并具有一定的寿命。机夹刀片的材料和形状尺寸必须与程序中的切削速度和进给量相适应并存入刀具参数中去。标准刀片的参数请参阅有关手册及产品样本。

表6-2  常用刀具材料的性能比较

刀具材料

切削速度

耐磨性

硬度

硬度随温度变化

高速钢

最低

最差

最低

最大

硬质合金

低

差

低

大

陶瓷刀片

中

中

中

中

金刚石

高

好

高

小

工件  不同的工件材料要采用与之适应的刀具材料、刀片类型，要注意到可切削性。可切削性良好的标志是，在高速切削下有效地形成切屑，同时具有较小的刀具磨损和较好的表面加工质量。较高的切削速度、较小的背吃刀量和进给量，可以获得较好的表面粗糙度。合理的恒切削速度、较小的背吃刀量和进给量可以得到较高的加工精度。

冷却液  冷却液同时具有冷却和润滑作用。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。

以上讲述了机床、刀具、工件、冷却液对切削用量的影响。切削用量的选择原则参考2.3.3和4.2.2的内容，下面主要论述铣削加工的切削用量选择原则。

铣削加工的切削用量包括：切削速度、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量。从刀具耐用度出发，切削用量的选择方法是：先选择背吃刀量或侧吃刀量，其次选择进给速度，最后确定切削速度。

1.背吃刀量a_p或侧吃刀量a_e

背吃刀量a_p为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为㎜。端铣时，a_p为切削层深度；而圆周铣削时，为被加工表面的宽度。侧吃刀量a_e为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为㎜。端铣时，a_e为被加工表面宽度；而圆周铣削时，a_e为切削层深度，见图6-29。

图6-29  铣削加工的切削用量

背吃刀量或侧吃刀量的选取主要由加工余量和对表面质量的要求决定：

①    当工件表面粗糙度值要求为R_a=12.5～25μm时，如果圆周铣削加工余量小于5㎜，端面铣削加工余量小于6㎜，粗铣一次进给就可以达到要求。但是在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分为两次进给完成。

②    当工件表面粗糙度值要求为R_a=3.2～12.5μm时，应分为粗铣和半精铣两步进行。粗铣时背吃刀量或侧吃刀量选取同前。粗铣后留0.5～1.0㎜余量，在半精铣时切除。

③    当工件表面粗糙度值要求为R_a=0.8～3.2μm时，应分为粗铣、半精铣、精铣三步进行。半精铣时背吃刀量或侧吃刀量取1.5～2㎜；精铣时，圆周铣侧吃刀量取0.3～0.5 ㎜，面铣刀背吃刀量取0.5～1 ㎜。

2.进给量f与进给速度V_f的选择

铣削加工的进给量f（㎜/r）是指刀具转一周，工件与刀具沿进给运动方向的相对位移量；进给速度V_f（㎜/min）是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移量。进给速度与进给量的关系为V_f  = nf（n为铣刀转速，单位r /min）。进给量与进给速度是数控铣床加工切削用量中的重要参数，根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素，参考切削用量手册选取或通过选取每齿进给量f_z，再根据公式f =Zf_z（Z为铣刀齿数）计算。

每齿进给量f_z的选取主要依据工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。工件材料强度和硬度越高，f_z越小；反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀。工件表面粗糙度要求越高，f_z就越小。每齿进给量的确定可参考表6-3选取。工件刚性差或刀具强度低时，应取较小值。

表6-3  铣刀每齿进给量参考值

工件材料

f_z/ ㎜

粗铣

精铣

高速钢铣刀

硬质合金铣刀

高速钢铣刀

硬质合金铣刀

钢

0.10～0.15

0.10～0.25

0.02～0.05

0.10～0.15

铸铁

0.12～0.20

0.15～0.30

3.切削速度V_c

铣削的切削速度V_c与刀具的耐用度、每齿进给量、背吃刀量、侧吃刀量以及铣刀齿数成反比，而与铣刀直径成正比。其原因是当f_z、a_p、a_e和Z增大时，刀刃负荷增加，而且同时工作的齿数也增多，使切削热增加，刀具磨损加快，从而限制了切削速度的提高。为提高刀具耐用度允许使用较低的切削速度。但是加大铣刀直径则可改善散热条件，可以提高切削速度。

铣削加工的切削速度V_c可参考表6-4选取，也可参考有关切削用量手册中的经验公式通过计算选取。

表6-4 铣削加工的切削速度参考值

工件材料

硬度（HBS）

V_c/（m.min）

高速钢铣刀

硬质合金铣刀

钢

＜225

18～42

66～150

225～325

12～36

54～120

325～425

6～21

36～75

铸铁

＜190

21～36

66～150

190～260

9～18

45～90

260～320

4.5～10

21～30