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数控加工的切削用量
  2009-6-11 9:42:00  来源：作者:余英良，于辉  阅读： 1418次    我要收藏

    1 切削用量选择
    1．1 数控加工花键轴的切削用量
    为了保证零件的加工精度，零件分为粗车加工和精车加工。在粗、精车零件装夹方式与刀具选择的基础上，选定零件数控加工的切削参数如下：在数控精车车削加工中，零件轮廓轨迹的加工余量为0．8÷2=0．4 mm。主轴转速、背吃刀量等的选择参见表1。
表1 数控加工花键轴工序卡及切削用量

    1．2 数控加工轴承座的切削用量
    为了保证零件的加工精度，零件分为粗车加工和精车加工在粗、精车零件装夹方式与刀具选择的基础上，选定零件数控加工的切削参数如下：在数控精车车削加工中，零件轮廓轨迹的加工余量为0．8÷2=0．4 mm。主轴转速、背吃刀量等的选择参见表2。
表2 数控加工轴承座工序卡及切削用量

    2 相关内容概述
    金属切削加工的目的，就是用各种类型的金属切削刀具把J：件毛坯上的多余部分从毛坯上剥离开来，得到图样所要求的零件形状和尺寸。

图1 车削加工中切削用量
nextpage    2．1 切削用量
    切削用量是指机床在切削加工时的状态参数。切削用量包括切削速度、进给速度和背吃刀量。参见图1。
    2．1．1 切削速度
    切削刃上的切削点相对于工件运动的瞬时速度称为切削速度。切削速度的单位为m／min。切削速度与机床主轴转速之问进行转换的关系为：
       (1)
    2．1．2 进给速度
    是刀具在单位时间内沿进给方向上相对于工件的位移量，单位为mm／min。
    2．1．3 背吃刀量
    己加工表面和待加工表面之问的垂直距离。背吃刀量的计算公式为：
        (2)
    式(1)、式(2)中n为主轴(工件)转速，d为工件直径，dω、dｍ见图1。
    在切削加工中，切削速度、进给速度和背吃刀量3个参数是相互关联的。粗加工中，为提高效率，一般采用较大的背吃刀量。此时切削速度和进给速度相对较小；在半精加工和精加工阶段，一般采用较大的切削速度、较小的进给量和背吃刀量，以获得较好的加工质量。
    2．2 数控车刀刀具角度对加工的影响
    刀具角度对加工的影响见表3（如下）
表3 刀具角度对加工的影响

    2．3 切削层参数
    切削层的形状和尺寸直接影响着刀具承受的负荷。在简化计算中，切削层的形状和尺寸规定在刀具基面中度量，也在切削横截面中度量。如图2所示，当主、副切削刃为直线，且λs=0°、kr=0°时，切削横截面ABCD为平行四边形，若Kr=90°时，则为矩形。
    切削层尺寸与切削用量ap、f大小有关。直接影响切削过程的是切削横截面面积及其厚度、宽度尺寸。
    切削层厚度(又称切屑厚度)。垂直于加工表面度量的切削层尺寸。切削层宽度aw(又称切屑宽度)，平行加工表面度量的切削层尺寸。切削层面积Ac(又称切屑横截面面积)，是切削层在基面投影中的面积。
    从上述定义可知，aр，f决定后，切屑厚度与切屑宽度随主偏角的大小而变化。当kr=90°、acmax=f、acmax=aр时，切削面积Ac由切削用量aр、f决定。
nextpage    2．4 数控车削加工切削用量的选择
    确定刀具几何参数后，还需要选择切削用量参数aр、f和v才能进行切削加工。一般先考虑选取切削用量手册，再根据经验，最后通过工艺试验来确定切削用量。相同的加工条件，选用不同的切削用量，会产生不同的切削效果。切削用量与生产率的关系，可由金属切除率Zω=l000ひc*aр来表示单位mm3／min。

a)外圆                                  b)端面
图2 切削层参数
    2．4．1 切削用量的选择原则
    由于切削用量各参数对切削过程的不同影响，切削用量参数aр、f和ひc选择的原则如下：
    考虑对生产效率的影响。当加工余量一定时，减小背吃刀量aр会使走刀次数增多，切削时问增加，生产效率降低。所以，一般情况下尽量优先增大aр，以求一次进刀全部切除加加工余量。
    考虑对机床功率的影响。增大背吃刀量aр使切削力增加较多，而增大进给速度厂使切削力增加较少，消耗功率也较少。所以，在粗加工时，应尽量增大进给速度f。
    考虑对刀具耐用度的影响。对刀具耐用度影响最大的因素是切削速度ひ，其次是进给速度∫，影响最小是背吃刀量aр。优先增大背吃刀量aр可提高生产效率和延长刀具耐用度。
    考虑对加工表面粗糙度的影响，这是在半精加工和精加工时确定切削用量应优先考虑的。在一般条件下，增大背吃刀量aр对切削过程产生的积屑瘤、鳞刺、冷硬和残余应力的影响并不显著，故增大背吃刀量对表而粗糙度影响较小，而进给速度，的增加将主要受加工表面粗糙度的限制。
    综上所述，合理选择切削用量应首先选择尽最大的背吃刀量aр、其次选择大的进给速度f，最后根据已确定aр和f，并在刀具耐用度和机床功率允许条件下选择合理的切削速度ひc。
nextpage    2．4．2 切削用量选择的顺序
    粗加工的切削用量，一般以提高生产效率为主，但也应考虑加工成本；半精加工和精加工的切削用量应以保证加工质量为前提，并兼顾切削效率和加工成本。
    1)粗车切削用量的选择
    背吃刀aр的选择。根据加工余量多少而定。除留出下道工序的余量外，粗车余量应用尽可能少的走刀次数切除。
    进给速度f的选择。当背吃刀量aр确定后，再选取进给量f。应在不损坏刀片和刀杆、不损坏机床进给机构、不顶弯工件和不产生切削振动的条件下，选取一个最大的进给量f值。
    切削速度ひc的选择。在背吃刀量aр、进给速度f选定后，根据规定达到刀具切削时的合理耐用度值，就可确定切削速度ひc。
    按上述原则，可利用计算的方法或查手册资料来确定进给量f的值。表4为硬质合金车刀和高速钢车刀粗车外圆和端面时的进给最f值。
    2)半精车、精车切削用量选择
    背吃刀量aр的选择。半精车的余量较小，约为1～2 mm。精车余量更小。半精车、精车背吃刀量aр的选择，原则上取一次切除。背吃刀量aр不宜过小，建议取值≥0．5 mm。
    进给速度了的选择。半精车和精车的背吃刀量较小，产牛的切削力不大，所以增大进给量主要受到表面粗糙度限制。表5列出了该进给量f值。
    切削速度ひ的选择。半精车、精车的背吃刀量aр和进给速度∫较小，因此切削速度ひ的选择主要受刀具耐用度限制。
    3)车削螺纹时的主轴转速
    车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹导程大小、驱动电动机的升降频特性，以及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围。一般数控车床推荐车削。
表4 硬质合金车刀及高速钢车刀粗车外圆和端面时的进给量参考值