加工用量（精选七篇）
加工用量 篇1
关键词：数控加工,切削用量,刀具
在切削加工中, 切削用量和刀具对加工精度、表面质量、生产效率和生产成本会产生较大的影响。加工速度快、生产效率高是数控加工相比传统切削加工的优势, 在“优质、高产、低成本”这一大的原则下, 切削用量和刀具能否正确选择和使用对数控加工发挥其优势有较大的影响。
1 数控加工切削用量的确定
切削用量是切削加工的重要指标, 包括进给速度、切削深度和切削速度三个方面。切削加工所采用的机床和刀具能否正常、完全发挥出所具备的性能, 进而达到生产率提高和加工成本降低的目的, 正确的选择切削用量是重要要素之一。在实际生产中切削加工要适应不同的加工性质, 因此, 要根据不同切削性质预期达到的效果来选择切削用量。
1) 粗加工。粗加工所要求的精度不高, 这时以提高生产率为主要目的, 一般在8~10m m内选择切削深度, 尽可能一次切除半精加工和精加工余量外的余量;但如果工艺系统刚性不够或余量过大不能一次切除时, 要按先大后小的余量不等法进行加工, 第一次的切削深度应尽可能大些, 避开铸锻件的硬皮或工件的不平表面。同样, 只要工件的加工质量能够得到保证, 也一般在100~200m m/m in之间选择进给量。
2) 半精加工和精加工。半精加工和精加工主要目的是提高零件的表面质量和加工精度, 不能盲目增大切削深度, 依据粗加工时剩余的余量, 采用切削深度逐刀减小的方法, 使得加工精度和表面质量逐步提高。进给速度选择的过大会降低加工精度和表面质量, 在半精加工和精加工时一般20~50m m/m in是合理的选择区间。
3) 切削速度。在刀具耐用度允许的情况下, 切削深度、进给量选定以后, 可以通过查表或计算的方法确定切削速度。切削速度一般与切削深度和进给速度成反比, 粗加工时采用的切削深度和进给速度均较大, 所以要选用较低的切削速度;半精加工和精加工时, 则选择较高的切削速度。切削速度的选定还和刀具和工件的材料有密切关系, 在一定范围内, 切削速度与刀具材料的切削性能和工件材料的加工性能都成正比例关系, 材料加工性能越好的工件可选取的切削速度就越高, 切削性能较差的材料制成的刀具, 则适应较低的切削速度。除此之外, 鳞刺和积屑瘤对零件的表面质量和加工尺寸会产生较大影响, 在切削加工尤其是精加工、半精加工确定切削速度时, 不要选择在易产生鳞刺和积屑瘤的速度范围内;自激振动会严重恶化零件表面质量和精度, 所以产生自激振动的临界速度在选择切削速度时也注意要避开;当工件带有硬皮或为大件、细长件、薄壁件时, 也要选择低的切削速度。
2 数控加工中刀具的选择
2.1 数控加工刀具的特点
数控加工刀具要与数控机床自动化程度高、加工速度高、生产效率高的“三高”特点相匹配, 有其自身所具备的鲜明特征:
首先数控加工刀具的刚性非常好, 特别是对粗加工刀具的刚度有更高的要求;其次是刀具自身的加工精度高;第三是数控加工刀具经常选用特殊材料制成, 抗振性能好, 热变形较小, 而且寿命较长, 切削可靠、稳定;第四是刀具的尺寸调整方便且互换性能好, 可以缩短换刀和刀具调整的时间, 提高生产效率;第五是在刀具结构设计上, 便于卷屑或短屑, 利于切屑排出;第六是目前数控刀具的标准化和系列化程度较高, 有利于数控加工编程和进行刀具管理。
2.2 数控加工刀具的选择
数控加工刀具的选择不能只考查一个方面, 而是要全方位综合考虑各种条件和因素:采用何种机床进行切削加工, 如铣、车、钻、镗;被加工工件的材料及其加工性能;切削加工的性质, 如粗加工、半精加工、精加工、超精加工等;被加工零件的精度要求以及加工余量;切削加工的切削参数;其他因素如需停止加工的时间、动力源产生波动、工艺系统可能发生的振动或特殊原因造成的急停等加工现场的状况。
1) 刀具材料是选择刀具的基础要素。我们通常把刀具切削部分的材料称之为刀具材料, 在切削加工过程中, 工件和加工所产生的切屑直接与刀具切削部分接触, 在接触过程中产生较大的冲击力和切削压力, 切屑和工件对其的剧烈摩擦造成摩擦热的大量产生, 从而造成切削温度快速升高。因此, 所选择的刀具要有足够高的硬度, 以适应高压力、高温度和和剧烈摩擦, 一般情况下刀具材料的硬度至少要在工件材料的硬度以上60H R C;要有较好的耐磨性, 较好的耐磨性可以减少刀具的磨损, 从而延长刀具的使用寿命;要有较高的韧性, 只有具有足够好的韧性, 才能承受切削力、冲击和工艺系统的振动;为保证刀具的硬度、耐磨性和韧性在高温下不发生或仅产生较小的变化, 要求刀具材料的耐高温性能要好;刀具材料良好的工艺性也是重要的一个方面, 这有利于刀具的维修和制造。
2) 被加工工件的几何形状是刀具选取的直接要素。为保证零件的加工精度和生产效率, 要保证所选择的刀具匹配被加工工件的尺寸和几何形状。a.数控车刀的选择。数控车刀是一种单刃刀具, 主要在加工外圆、内孔、端面、螺纹时采用。b.孔加工刀具的选择。因为在数控机床上一般不采用钻模, 所以在选择钻头时要控制在L/D≤5 (L表示钻孔深度, D表示钻头直径) ;在镗孔时要尽可能的选择多刃镗刀头进行加工。c.数控铣刀的选择。数控铣刀在切削加工中被广泛使用, 在实际切削加工中, 常常在铣床上通过立铣刀对工件的凸台和凹槽, 以及平面零件周边的轮廓进行加工;硬质合金鳞状铣刀的切削刃是由多个切削单元所组成, 加工时切削力能够降低, 而且这种刀具可以进行高速切削, 起到代替磨削加工的作用, 因此在平面加工、毛坯表面加工或孔的粗加工时利用率较高;有些工件上的变斜角面曲率变化较小或存在一些多维曲面, 这些特殊的几何形状, 则经常利用环铣刀、球铣刀以及锥铣刀等刀具进行加工。
3) 经济型数控机床刀具的选取原则。目前经济型数控机床仍被广泛使用, 经济型数控机床大部分需要通过手动完成刀具的换刀、刃磨等工作, 大大延长了加工的辅助时间, 在选择刀具时要注意以下几点:利用好机床的自动换刀功能;尽可能减少刀具的数量, 以缩短相应的辅助时间;合理安排加工顺序, 采取先曲面后平面、先铣后钻的顺序;刀具一次装夹要尽可能完成对其能加工的工作;要尽量分开使用粗、精加工的刀具。刀具选择后, 还要合理排列刀具顺序。
总之, 刀具的选择要确保安装调整方便;要确保刀具的刚性、耐用性要好、精度要高, 才能保证加工精度, 提高加工效率。
参考文献
[1]彭海利等.浅谈刀具和切削用量的合理选择对数控加工的影响[J].大众科技, 2012.
[2]赵亮培.数控机床加工刀具选择与切削用量确定[J].煤矿机电, 2009.
数控加工切削用量的选择 篇2
关键词：数控加工；切削用量；高速切削；刀具耐用度
中图分类号：TG501 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）11-0094-02
在数控加工中，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。切削用量选择得当，可提高加工效率和提高刀具的使用寿命。那么如何才能合理选择它呢？
讲到切削用量的选择，大多数的教材和文献都说是根据计算公式得出来的。而且刀具、机床出厂时都附有切削用量推荐表，那我们是不是就是直接选用上面的数值来加工呢？本文重点将围绕这方面展开议论。希望能给同行有所帮助，特别是能给新手有所帮助。
1 数控加工中切削用量的选择原则
切削用量包括切削速度（主轴转速）、背吃刀量、进给量，通常称为切削用量三要素。
数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速n或切削速度vc（用于恒线速度切削）、进给速度转vf或进给量f。这些参数均应在机床给定的允许范围内选取。它们的选择原则是由切削的条件决定的。
1.1 粗车
粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度，选择切削用量时应首先选取尽可能大的背吃刀量ap，其次根据机床动力和刚性的限制条件，选取尽可能大的进给量f，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次数减少，增大进给量f有利于断屑。
1.2 半精与精车
半精与精车时，因为要保证加工的质量和提高生产率节约加工成本。加工切削用量的选择应该要用小而均匀的背吃刀量，慢的进给但不能太慢，以免延长了加工时间，高的主轴转速以提高工件加工表面的质量。选取的刀具性能要高，尽可能地提高切削速度减少加工的时间及换刀的次数。
数铣、加工中心铣削加工的切削用量包括主轴旋转速度、切削进给速度、背吃刀量（加工深度Z）和侧吃刀量XY。机床—刀具—工件系统的刚性是限制切削用量的重要因素。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，其次选择切削进给速度，最后确定主轴旋转速度。因为数控铣削能够采取多种多样的加工方法，对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量。铣削用量是加工过程中重要的组成部分，合理选择切削用量的原则是：粗加工时，是以去除多余的材料为主，在机床与刀具的能力范围内尽可能保证较高的金属切除率；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度，降低加工成本。
2 影响切削用量的因素
由上面的切削用量的选择原则我们知道，决定切削用量数值的主要因素有以下四个方面：
2.1 数控加工机床
切削用量的选择应控制在机床的允许的功率和速度范围之内，机床的刚性应保证在加工的过程中不发生较大振动，保持热稳定性好，热变形小，即可适当提高切削
用量。
2.2 刀具
磨刀不误砍柴工，寓意着一把好刀的重要性。刀具在切削过程中，除了主要承受刀具和工件之间的切削抗力之外，还要承受切屑和刀具前刀面的摩擦力、刀具主后刀面和工件的摩擦力、刀具和工件的冲击力以及由于工件被切除部分的变形及切屑和刀具之间的摩擦所产生的高温等，因此，刀具材料的选择至关重要。表1就是刀具材料的切削性能情况。
现在数控机床所用的刀具多采用可转位刀片（机夹刀片）。机夹刀片的材料和形状尺寸须按工件材料、加工部位的几何形状、粗、精加工等选用。刀片的成本相对一体式的刀具还是比较划算的，所以选取的刀片应该选用切削性能较高的刀片，为节约加工成本而一味选用较便宜的刀片实际上可能反而因为经常更换增加了刀具成本。新型材料刀片虽然价格较贵，但可以缩短加工时间，延长刀具寿命，提高产品质量，因此可能具有更好的经济性。
2.3 工件
工件材料不同，易切削性不同，断屑情况也不同，有时采用各种热处理方法可改善其切削性能，不同的切削材料所选择的加工刀具也不一样，从而影响着切削用量的选择。进给量f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越小；反之则越大。常见的工件材料铝合金易切削，铸铁、结构钢、高碳钢等较难切削，不锈钢、钛合金切削困难，有时采用各种热处理方法可改善其切削性能。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就越小。工件刚性差或刀具强度低时，应取较小值。还有工件的结构、形状对切削用量的选择影响也比较大。如薄板形工件，由于机床振动、切削力及薄板的弹性退让极易产生切削面的振动而影响加工精度，从而难以保证薄板厚度尺寸公差和表面粗糙度，这时，选取的加工方式与切削用量还要根据实际情况而定。
2.4 冷却液
冷却液具有冷却和润滑作用，可带走切削过程产生的切削热与切屑，降低工件、刀具、夹具机床的温升，减少刀具与工件的摩擦，提高刀具寿命和工件表面加工质量。使用冷却液后，通常可以适量增加切削用量，提高生产效率，节约成本。
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，这些软件能提供各种各样的加工方法与加工方式。采用这些不同的加工方式也能影响着加工过程中切削用量的数值。还有近年兴起的高速切削，它是针对不同金属材料的工件，当切削速度到达某一特定值时，切削温度不但不会升高反而会降低，产品的质量也会改善，生产效率也会大幅度提高。它打破了传统加工切削条件的制约，相对传统加工具有显著的优越性，所以得到工业界越来越广泛的应用。
由此可见，数控加工过程中，合理地选择切削用量并不容易。所谓“合理的”切削用量是指充分利用现有条件：包括机床动力性能（功率、扭矩）和刀具切削性能（硬度、耐磨性），达到所要求加工质量前提下，减少加工所需的时间以获得高的生产率和降低加工成本所用的切削用量。切削加工中，切削用量三要素是相互联系的，其中任一参数的改变都会导致另外参数产生变化。当切削用量增大时，刀刃负荷也相应的增加，而且切削热增加，刀具磨损加快，从而又限制了加工速度与加工成本的提高。因此，我们要做的不是单一地从计算公式里得出数值就用行了。而是要根据经验把算出来的数值作为参考得出经验的数值，能保证此时的高生产率和低加工成本才是合理的。
数控技术经过近10年的高速发展，现在已进入高速加工时代。其选择切削用量的原则是“少切快走”，即切削深度和行距很小，但进给速度高的高速加工，高速切削的特点决定了高速切削可以节省切削液、刀具材料和切削工时，从而可极大限度地节约加工成本和提高经济效益，提高生产率和产品质量，因此，高速切削在工业生产尤其是规模较大的汽车企业和与之相关的模具制造业上的应用极其广泛。
参考文献
[1]王增杰.数控铣床与加工中心操作技能操练[M].南京：江苏教育出版社，2010.
[2]刘万菊.数控加工工艺及编程[M].北京：机械工业出版社，2006.
[3]高勇，等.UGNX中文版数控加工基础教程[M].北京：人民邮电出版社，2006.
[4]郑焕文.机械制造工艺学[M].北京：高等教育出版社，1994.
作者简介：李德贵（1972—），广东湛江人，肇庆市技师学院讲师，研究方向：数控加工与模具。
数控切削中加工用量的选择与影响 篇3
1 工件材质切削特性分析
工件材质的强度和硬度:在切削加工中, 被切削层材质硬化现象越严重, 刀具寿命越短, 而刀具切削力将随着工件材料的硬度和强度增大而变大, 其消耗的功耗也越大, 随之切削温度也将升高, 这将造成刀具的磨损加剧, 从而影响该材质切削性能。只有硬度适中的钢材较好加工, 因此适当提高材料的硬度, 有利于获得较好的加工表面质量。
工件材质的导热性:工件被加工时, 温度一般会被铁屑带走, 工件材质的导热性越好, 由切屑带走和由工件散出的热量就越多, 越有利于降低切削区的温度, 减少刀具的磨损。
工件材质的韧性与塑性:韧性较大的材质, 在切削变形时吸收的功较多, 于是切削力和切削温度也越高, 并且不易断屑, 影响切削加工性。塑性越大的材质, 切削时的塑性变形就越大, 切削温度也会随之增高, 刀具容易出现粘结磨损和扩散磨损。但加工塑性太低的材料时候, 则成为脆性材料, 切削力和切削热集中在切削刃附近, 加剧刀具的磨损, 也会影响切削加工性。
2 数控加工中切削用量的选择原则
切削用量包括吃刀深度αp, 进给量f, 切削速度Vc通常称为切削用量三要素, 如图1所示。
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。其中切削速度Vc对刀具耐用度的影响最大, 进给量f次之, 吃刀深αp影响最小。这与三者对切削温度的影响完全一致。反映出切削温度对刀具耐用度有着很重要的影响。在优选切削用量以提高生产率时, 其选择顺序应为:首先尽量选用最大吃刀深αp然后根据加工条件选用最大的进给量f, 最后才在刀具耐用度或机床功率所允许的情况下选取最大切削速度Vc。
刀具耐用度优化指标有三种:一是经济耐用度 (最低成本耐用度) , 采用此种耐用度成本低有利于市场竞争, 在产品初创阶段.不太畅销阶段最为适宜。二是最大利润耐用度, 宜用于产品销路畅通.供不应求时以获最大利润。三是最大生产率耐用度, 是在产品急需情况下如战时, 救灾等不计成本时采用。
3 加工三要素的选择分析
吃刀深αp:一般情况下, 机床工艺系统刚度允许时, 粗车吃刀深在保留半精车与精车余量后, 尽量将粗车余量一次切除。如果总加工余量太大, 一次切去所有加工余量会产生明显的振动, 甚至刀具强度不允许.机床功率不够, 则可分成两次或几次粗车。但第一刀吃刀深应尽量大, 以消除表面硬皮.切除沙眼气孔等缺陷, 从而保护刀尖不与毛坯接触。半精车和精车加工, 其吃刀深是根据加工精度和表面粗糙度要求, 由粗车后留下余量确定的。最后一刀吃刀深不宜太小, 否则会产生刮擦.对粗糙度不利。
进给量f:粗车时的进给量主要考虑进给伺服电机功率, 刀杆尺寸, 刀片厚度, 工件的直径和长度等因素。在工艺系统刚度和强度允许的情况下, 可选用较大进给量.反之适当减少。如加工小孔, 因刀杆直径小, 应降低进给量。孔深, 刀杆悬伸长, 则需进一步降低进给量。由于钻头横刃钻孔进给力较大, 进给量往往受到Z向伺服电机力矩制约。半精加工和精加工的进给量受到工件加工精度和粗糙度限制, 由于加工精度和粗糙度往往形成对应关系。半精加工和精加工进给量大小的确定着眼于表面粗糙度。
切削速度Vc:切削速度对刀具耐用度的影响最大, 应该说要求刀具耐用度达到多长时间是确定切削速度的前提。
切削速度与刀具耐用度的关系式为:
式中:T为刀具耐用度 (min) ;
m为指数, 表示Vc对T的影响程度;
Co为系数, 与刀具.工件材料和切削条件有关o
上式为重要的刀具耐用度方程式, 指数m表示Vc对T的影响程度, 耐热性愈差的刀具材料其m值愈小, 则切削速度Vc对刀具耐用度T的影响就愈大。对高速钢刀具m=0.1~0.125;硬质合金刀具m=0.2~0.4;陶瓷刀具m约为0.4。在常用的切削速度范围内公式 (5) 完全可以适用, 但在较宽的切削速度范围内实验就不完全适用了。常规生产一般采用最大利润耐用度, 但在实际应用中生产厂家往往没有明确的刀具耐用度优化指标, 按班次, 或观察磨损情况换刀。一般对制造刃磨都比较简单.成本不高的刀具耐用度可低一些, 反之则高一些。
4 结语
随着制造业的进一步发展及数控机床的应用普及程度不断提高, 数控切削技术以及数控编程技术已经被制造型企业普遍应用。因此在切削参数的选择与加工程序的编制过程中, 要根据材质特性与机床性能确定切削用量, 加工技术人员应掌握数控加工中切削用量的确定原则并结合现场的生产状况, 选择出合理的切削用量, 从而提高被加工工件的加工质量并缩短加工节拍提高生产效率, 提高制造型企业的经济效益和生产水平。
摘要：本文通过对工件材质切削特性的分析, 阐述了数控加工中切削用量的选择原则并对“加工三要素”进行分析, 从而得出影响切削加工性的若干因素。针对切削用量的三要素进行选择与计算, 阐述其对加工效果的影响, 为数控机床的操作者提供参考。
关键词：数控切削,加工三要素,加工用量
参考文献
[1]刘虹.周玉蓉高速切削技术在数控加工中的应用[J].2011 (2) .
[2]张宝忠.模具切削加工及其关键技术系统[J].接卸工程师, 2004 (5) .
机械加工中切削用量的合理选择浅析 篇4
本文以SECO CUTTING DATA为例, 简单说明机械加工中切削用量的选择。
一、切削用量的选择原则
1.ap的选择。
为了提高加工效率, 在条件允许的情况下, 尽可能选择大的背吃刀量。
2.f的选择。
f的选择和刀杆和刀片的强度, 工艺系统的刚度有关, 在精加工时还和表面粗糙度有关。
3.vc的选择。
影响vc选择的主要因素是刀具耐用度和机床功率。
二、切削用量相关术语和公式
每分钟转速:
undefined (1)
切削速度:
undefined (2)
表面粗糙度:
undefined (3)
功率需求:
undefined (4)
式中:n主轴转速, 单位r/min, vc切削速度, 单位m/min, Ra表面粗糙度值, 单位μm, Pc功率需求, 单位kW。
三、切削用量选择
ap的选择取决于很多因素, 如机床的功率、工艺系统的刚度、工件和刀具材料、刀片的形状和大小、主偏角和刀尖角等, 一般情况下, 最小背吃刀量不应小于刀尖圆角。
f的选择同样也受上述因素影响, 但非常重要的一个因素是表面粗糙度的要求, 在精加工时, 最大进给量要小于刀尖圆角。
表面粗糙度Ra, 大的刀尖圆角通常可以获得较好的表面粗糙度。
vc的选择主要决定于刀具耐用度、工件材料和刀具材料以及进给量。
下面以非常智能化的SECO CUTTING DATA为例, 简要说明切削用量的选择。
在我们选择好加工类型、刀片刀杆形式、刀具和工件材料、工件的加工直径后, 可得到如图2所示界面。
由此可以看出, 在刀具和工件参数确定的情况下, 背吃刀量ap为3.4mm, 这时的f为0.25mm/r, 主轴转数n为927r/min, 所需功率为6.5kW。可以看出, 在给定的条件下, 通过软件工具来获得所需的切削用量是非常方便的。
参考文献
[1]倪森寿.机械制造工艺与装备.化学工业出版社, 2009.
加工用量 篇5
1数控加工中心刀具选择的原则
数控加工中心选择刀具需要根据机床的加工性能,根据加工材料的特质,根据加工零件的基本工序,切削用量情况及其他一些因素,进行合理的选择。在刀具选择中,有一个总原则就是要重点参考一下性价比。在机床选择确定的情况下,就需要考虑加工工件材料的切削特质情况,参考加工材料的特制选择价格最低的刀具。这样,才能有效降低成本,提升利润。在同样价格的刀具中,要选择一些安装便利、刚性好、耐用度和精准度高的刀具,只要能够满足加工工作的要求,需要尽可能地选择一些刀柄较短的刀具,这种刀具灵活性较强,同时可以提升刀具加工的刚性。
在刀具选取的过程中,要保持刀具直径与加工零件的去除量保持一致。当加工平面周边轮廓的铣削零件时,需要选择铣刀;当加工铣削平面零件时,就需要用硬质合金盘的铣刀;当加工凹凸台时,需要使用高速钢立铣刀;但加工毛坯面或者是孔粗零件时,需要选择镶齿硬质合金玉米铣刀;当加工一些立体型面或者是变斜角轮廓外形的零件时,需要采用多种刀具,球头刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘铣刀共同完成加工任务。在具体工作中,要根据加工零件的特质选择合适刀具,以有效完成加工工作任务,保障加工品的质量。
2数控加工中心切削用量的选择
在数控加工中心,不仅要做好刀具的选择工作,同时还需要做好切削用量的选择工作。切削用量的选择直接影响到加工效率和加工零件的质量,切削用量的选择在数控加工过程中是很重要的。进行合理的切削用量选择需要一定的理论知识,同时还需要结合具体的设计加以选择。作为加工者在工作过程中,要不断探索实验,积累经验,根据具体的工作内容选择合适的切削用量,以保障工作的顺利高效的开展。
切削用量主要包括的内容有背吃刀量、侧吃刀量、进给速度和切削速度四方面的内容,在切削用量选择中,要考虑具体工作情况,另外还需要考虑提升刀具的耐用性,以提升经济效益。
在进行粗加工时,一般需要考虑生产率问题,同时需要考虑如何经济实惠地开展工作,要考虑加工的成本问题。而在开展半精加工和精加工工作时,首先需要能够保障加工零部件的质量,同时要兼顾效率效益,考虑加工的成本消耗问题。在选择切削用量的过程中,具体的数值选择要根据机床使用说明书,依托切削用量手册,另外加工者还需要根据自己的切削经验进行合理的用量选择。切削用量的选择具体如下:
对切削深度ap进行选择设计。在机床、工件和刀具刚度确定能满足需要的情况下,ap就是加工余量,通过这种设计,要有效提升生产效率。选择这种设计是为了保证零件加工的精度,保持加工品表面合适的粗糙度,选择余量设计进行精加工是切削用量选择的一个原则。数控机床在精加工情况下,余量的设计可以略微小于普通机床设计。
对切削宽度ae进行选择设计。一般而言,ae设计需要与刀具直径d成正比关系,而与切削深度要成反比关系。在经济型数控加工设计中,ae的取值范围为:ae=(0.6~0.9)Dc,这个范围是较为经济实惠的。
对切削速度Vc进行选择设计。对切削速度Vc的进行有效选择与设计能够有效提升生产的效率。Vc的选择与设计与刀具耐用度有很大的关系。如果Vc不断增大,刀具就会承受极大的压力,耐用度急剧下降,因此Vc的选择主要与刀具耐用度有关。刀具的耐用度高的话,Vc就可以选择设计大一些,反之,则小一些。另外,切削速度Vc的选择设计与加工材料的质地也有很大关系,例如用立铣刀铣削合金刚30Cr Ni2Mo VA时,Vc可采用8m/min左右;而用同样的立铣刀铣削铝合金时,Vc可选200m/min以上。切削速度的选择要考虑加工材料的质地,能够根据加工材料情况,进行有效的速度选择设计,以保障切削工作的质量,保障整个加工工作的效率。
对主轴转速n(r/min)进行选择设计。主轴转速的选择设计需要依据切削速度Vc进行设计。这里面有一个计算公式,可以作为对主轴转速设计的参考。计算公式为:
n=(1000×Vc)/(p×d)式中,d为刀具或工件直径(mm)。
数控机床的控制面板上一般都设计的有主轴转速修调(倍率)开关,这个开关对于主轴转速可以进行适当的控制,根据加工需要,通过调整开关就可以对主轴转速进行整倍数调整控制。
对进给速度Vf进行选择设计。Vf的选择设计要依据零件的加工精度和表面粗糙度要求情况,依据刀具和工件材料进行选择设计。进给速度Vf的选择对生产效率有影响,进给速度的增加可以提升生产效率。当加工表面粗糙度要求低的零件时,进给速度Vf的设计可以大点。在具体的操作过程中,进给速度Vf的设计是可以控制的,操作人员通过机床控制面板上的修调开关根据工作需要对进给速度进行合理的控制。但这种控制是有一定的限制的,因为最大进给速度受到设备刚度和进给系统性能等条件的影响,人为可控制能力就收到了制约。
总之,现在数控加工在实际生产过程中得到广泛的应用,加工机床也不断发展,加工工艺要求标准也不短提高。数控加工的方法更为灵活多样,加工设备工艺更为复杂,已经从简单的手工编程实现了复杂的曲面软件编成的转变。在这种环境对刀具和切削用量的要求更为严格。在数据加工过程中,要有效完成任务,就需要对刀具和切削用量进行合理的选择设计,这样,才能保障工作的效率,同时实现效益的最大化。
参考文献
[1]韩杰.选择数控铣加工中的刀具和切削用量的分析[J].硅谷,2013(23).
加工用量 篇6
现在, 许多CAD/CAM软件包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, 数控加工中的刀具选择和切削用量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刀具选择和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。
(一) 数控加工常用刀具的种类及特点
根据制造刀具所用的材料可分为: (1) 高速钢刀具; (2) 硬质合金刀具; (3) 金刚石刀具; (4) 其他材料刀具, 如立方氮化硼刀具、涂层刀具, 陶瓷刀具等。数控刀具和普通机床上所用的刀具相比, 有许多不同的要求, 也有许多优点, 主要有以下特点: (1) 刚性好、精度高、抗振及热变形小; (2) 互换性好, 便于快速换刀; (3) 寿命高, 切削性能稳定、可靠; (4) 刀具的尺寸便于调整, 以减少换刀调整时间; (5) 刀片及刀柄高度的通用化、规格化、系列化; (6) 刀片或刀具的耐用度及经济寿命指标的合理性; (7) 刀具或刀片几何参数和切削参数的规范化、典型化; (8) 刀柄的强度要高、刚性及耐磨性要好; (9) 刀柄或工具系统的装机重量有限度; (10) 刀片及刀柄切入的位置和方向有要求。
数控刀具与普通机床上所用的刀具相比, 有许多不同的要求, 主要有以下特点:
(1) 刚性好 (尤其是粗加工刀具) , 精度高, 抗振及热变形小;
(2) 互换性好, 便于快速换刀;
(3) 寿命高, 切削性能稳定、可靠;
(4) 刀具的尺寸便于调整, 以减少换刀调整时间;
(5) 刀具应能可靠地断屑或卷屑, 以利于切屑的排除;
(6) 系列化, 标准化, 以利于编程和刀具管理。
(二) 数控加工常用刀具的要求
1. 切削性能要稳定可靠
要保证数控加工中不会发生刀具意外损伤及潜在缺陷而影响到加工的顺利进行, 要求刀具及与之组合的附件必须具有很好的可靠性及较强的适应性。目前生产上通常用刀具耐用度来评定刀具的好坏。刀具耐用度愈大, 表示刀具切削性能愈好。但是切削一批相同的零件, 由于使用的刀具材料及工件材质不可能完全相同, 再加上刃磨质量等一些不能完全严格控制的因素, 所以即使在相同条件下刀具耐用度仍然是不相同的。因此在数控上, 除应给出刀具耐用度的平均值指标外, 还应给出刀具的可靠指标。它已成为选择刀具的关键性指标。
2. 精度高
为适应数控加工的高精度和自动换刀等要求, 刀具必须要具有较高的精度, 刀具切削部分的几何尺寸变化要小, 刀体刀杆和刀片反复装卸也应能保持精度稳定。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、可换等的要求, 近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用。
现在数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的许多特点, 一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上, 因此已逐渐标准化。
3. 能自动换刀
可以减少换刀停机时间, 提高生产加工时间。在加工中心上, 各种数控刀具要分别装在刀库上, 按程序规定随时进行选刀和换刀动作。因此必须采用标准刀柄, 以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。刀柄与刀要相互配合。编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围, 以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。
4. 耐用度高
数控加工的刀具不论在粗加工或精加工中, 都应具有比普通机床加工所用刀具更高的耐用度, 以尽量减少更换或修磨刀具及对刀的次数, 从而提高数控机床的加工效率和保证加工质量。应该采用切削性能好且耐磨性高的涂层刀片以及合理地选择切削用量。当刀加工的内容很多时, 如刀具不耐用而磨损较快, 就会影响工件的表面质量与加工精度, 而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数, 也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶, 降低了工件的表面质量。扩大刀具的利用率, 充分发挥刀具的性能。
5. 断屑及排屑性能好
数控加工中, 断屑和排屑不像普通机床加工那样能及时由人工处理, 切屑易缠绕在刀具和工件上, 会损坏刀具和划伤工件已加工表面, 甚至会发生伤人和设备事故, 影响加工质量和机床的安全运行。为了保证可靠地断屑卷屑和排屑, 可以采用以下方法:
(1) 合理选用可转位刀片的断屑槽槽形;
(2) 合理地调整切削用量;
(3) 在刀体中设置切削液通道, 将切削液直接送到切削处, 可以帮助清除切屑;
(4) 利用高压切削液强迫断屑。
(三) 数控加工刀具的选择
刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是:安装调整方便, 刚性好, 耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下, 尽量选择较短的刀柄, 以提高刀具加工的刚性。
选取刀具时, 要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中, 平面零件周边轮廓的加工, 常采用立铣刀;铣削平面时, 应选硬质合金刀片铣刀;加工凸台、凹槽时, 选高速钢立铣刀;加工毛坯表面或粗加工孔时, 可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀;对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工, 常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。
在进行自由曲面加工时, 由于球头刀具的端部切削速度为零, 因此, 为保证加工精度, 切削行距一般取得很密, 故球头常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀, 因此, 只要在保证不过切的前提下, 无论是曲面的粗加工还是精加工, 都应优先选择平头刀。另外, 刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大, 必须引起注意的是, 在大多数情况下, 选择好的刀具虽然增加了刀具成本, 但由此带来的加工质量和加工效率的提高, 则可以使整个加工成本大大降低。
(四) 数控加工刀具排列顺序
在经济型数控加工中, 由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行, 占用辅助时间较长, 因此, 必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则: (1) 尽量减少刀具数量; (2) 一把刀具装夹后, 应完成其所能进行的所有加工部位; (3) 粗精加工的刀具应分开使用, 即使是相同尺寸规格的刀具; (4) 先铣后钻; (5) 先进行曲面精加工, 后进行二维轮廓精加工; (6) 在可能的情况下, 应尽可能利用数控机床的自动换刀功能, 以提高生产效率等。
(五) 数控加工切削用量的确定
合理选择切削用量的原则是, 粗加工时, 一般以提高生产率为主, 但也应考虑经济性和加工成本;半精加工和精加工时, 应在保证加工质量的前提下, 兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册, 并结合经验而定。
加工切削参数的设定也是一门学问, 由于实际加工条件, 如材料、刀具、加工精度要求等的不同, 加工切削参数的设定也千变万化。以下主要介绍一般情况下的加工切削参数的设定。
1. 外形加工
外形加工是加工中经常使用的一种加工方式, 一般选用平铣刀或圆鼻刀。加工时建议启用导引入/引出功能, 并注意不能与工件装夹位置发生冲突。粗加工时其平面进刀量可达刀具直径的75%;其深度进刀量与刀具直径有关, 如表l所示。
上表所列的深度进刀量只是一个大概范围, 在实际加工时应根据实际加工条件适当变动, 如加工铜、铝材料时, 深度进刀量可取大一些;加工钢料, 深度进刀量可取小一些。
2. 挖槽加工
挖槽加工也是经常使用的一种加工方式, 一般选用平铣刀或圆鼻刀, 加工时建议启用螺旋下刀或斜线下刀功能, 避免直接下刀 (即踩刀) 。螺旋下刀或斜线下刀高度一般设为每层切深的下刀量, 避免过多空走刀, 加工时建议每层都走一次精刀, 挖槽加工的进刀量与外形加工进刀量基本一致。
3. 曲面粗加工
现代产品均追求曲面流线设计, 因此曲面加工也是模具加工中频繁使用的一种加工方式, 并且是模具加工中的关键环节。曲面粗加工一般选用圆鼻刀或平铣刀。其平面进刀量同外形加工、挖槽加工基本一致, 常用加工公差为0.05~O.25, 粗加工预留量一般为O.2~O.5, 其转速、进给速度与所加工的材料和所使用的刀具大小有关。由于模具加工中经常要加工铜料来进行电火花加工, 因此表2给出的是加工铜料时的大概参数范围, 加工钢料时应适当变动。
4. 曲面精加工
曲面粗加工后, 接下来需要进行曲面精加工, 以便进一步提高其表面光洁度。曲面精加工一般选用球刀, 平铣刀或圆鼻刀的加工效果不理想。常用加工公差为0.005~0.025, 进刀量为0.1~0.5, 进给率为300~500, 参数具体大小应根据工件材料、大小及工件要求精度来确定。工件小、精度要求高, 则其公差、进刀量、进给率均应取小一些, 反之亦然。
(六) 结束语
越来越多的数控机床在生产中得到广泛的应用, 选用好的刀具可以达到事倍功半的效果。所以编程人员必须熟悉刀具的特点及其性能, 只有这样才能正确的、合理的选择刀具, 提高生产的效率和质量, 体现出现代的生产水平。
参考文献
[1]陆剑中.金属切削原理与刀具[M].机械工业出版社, 2005.
[2]肖诗纲.刀具材料及其合理选择[M].机械工业出版社, 1990.
加工用量 篇7
1 合理的选择刀具材料
刀具材料是指刀具切削部分的材料。金属切削时, 刀具切削部分直接和工件及切削相接触, 承受着很大的切削压力和冲击, 并受到工件及切削的剧烈摩擦, 产生很高的切削温度, 也就是说, 刀具切削部分是在高温、高压和剧烈摩擦的恶劣条件下工作的, 所以刀具材料的选择要满足以下几个原则:1) 高硬度。刀具材料的硬度应比工件材料的硬度高至少60HRC。2) 高韧性。具有足够的韧性承受切削力、振动和冲击。3) 高的耐磨性。具有高的耐磨性以抵抗刀具的磨损。4) 高的耐热性。即在高温下保持硬度、耐磨性和韧性的能力。5) 具有良好的工艺性。在数控机床上常用的刀具材料有以下几类:1) 金刚石和立方氮化硼;2) 陶瓷刀具;3) 硬质合金钢;4) 高速钢。不同的刀具材料或同种刀具加工不同的工件材料时刀具的寿命往往会存在很大的差别, 因此合理的选用刀具材料是成功进行数控加工的关键, 每一品种的刀具材料都有其最佳的加工对象, 也即存在切削刀具材料与加工对象的合理匹配问题, 匹配即物理、化学相匹配以获得最长的刀具寿命和最大的切削加工效率。下面将这几种刀具材料的物理、化学性质比较结果罗列如下:
1) 刀具材料的硬度大小顺序为:金刚石和立方氮化硼>陶瓷刀具>硬质合金钢>高速钢。
2) 刀具材料的抗弯强度和断裂韧性大小顺序为:高速钢>硬质合金钢>陶瓷刀具>金刚石和立方氮化硼。
3) 导热系数大小顺序:金刚石和立方氮化硼>陶瓷刀具>硬质合金钢>高速钢。
刀具材料的硬度越高, 其耐磨性就越好, 但其强度和韧性就越差。例如:硬质合金钢中含钴量越高硬度就越高但强度和韧性就越差, 反之。导热系数越大刀具在加工时越不易变形, 导热差的工件在进行加工时应选择导热性能较好的刀具。
2 刀具的选择
选择刀具应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具和刀柄。在满足加工要求的前提下, 尽量选择较短的刀柄, 以提高刀具加工的刚性。生产中, 被加工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据。1) 铣削刀具的选用:加工曲面类零件时, 为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切, 而避免刀刃与工件轮廓发生干涉, 一般采用球头刀, 粗加工用两刃铣刀, 半精加工和精加工用四刃铣刀;铣较大平面时, 为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度, 一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀;铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀;铣键槽时, 为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀;2) 孔加工刀具的选用:数控机床孔加工一般无钻模, 由于钻头的刚性和切削条件差, 选用钻头直径d应满足l/d≤5 (l为钻孔深度) 的条件;钻孔前先用中心钻定位, 保证孔加工的定位精度;精绞前可选用浮动绞刀, 绞孔前孔口要倒角;镗孔时应尽量选用对称的多刃镗刀头进行切削, 以平衡镗削振动;尽量选择较粗和较短的刀杆, 以减少切削振动。在经济型数控加工中, 由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行, 占用辅助时间较长, 因此, 必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则: (1) 尽量减少刀具数量; (2) 一把刀具装夹后, 应完成其所能进行的所有加工部位; (3) 粗精加工的刀具应分开使用, 即使是相同尺寸规格的刀具; (4) 先铣后钻; (5) 先进行曲面精加工, 后进行二维轮廓精加工; (6) 在可能的情况下, 应尽可能利用数控机床的自动换刀功能, 以提高生产效率等。另外, 刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大, 必须引起注意的是, 在大多数情况下, 选择好的刀具虽然增加了刀具成本, 但由此带来的加工质量和加工效率的提高, 则可以使整个加工成本大大降低。总之, 根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量, 选择刚性好, 耐用度高的铣刀, 是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意的加工质量的前提。
3 切削用量的选择
切削用量包括切削速度 (主轴转速) 、背吃刀量、进给量, 它们通常被称为切削三要素。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度, 充分发挥刀具切削性能, 保证合理的刀具耐用度并充分发挥机床的性能, 最大限度地提高生产率, 降低成本。
(1) 背吃刀量 (或侧吃刀量) 的确定。背吃刀量是根据加工余量和工艺系统的刚度确定的。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下, 背吃刀量就等于加工余量, 这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度, 一般应留一定的余量进行精加工。粗加工时, 在留下精加工和半精加工的余量后, 尽可能一次走刀将剩下的余量切除;若工艺系统刚性不足或余量过大不能一次切除, 也应该按先多后少的不等余量法进行加工, 第一次的背吃刀量应尽可能大些, 使刀口在里层切削, 避免工件表面不平及有硬皮的铸锻件。当冲击载荷较大或工艺系统刚性较差时, 可适当降低背吃刀量, 使切削力减小。精加工时背吃刀量应根据粗加工留下的余量确定, 采用逐步降低背吃刀量的方法, 逐步提高加工精度和表面质量。
一般工件表面粗糙度要求为Ra3.2～12.5μm, 分粗铣和半精铣两步铣削加工, 粗铣后留半精铣余量0.5～1.0mm;工件表面粗糙度要求为Ra0.8～3.2μm, 可分粗铣、半精铣、精铣三步铣削加工, 半精铣时端铣背吃刀量或圆周铣侧吃刀量取1.5～2mm, 精铣时端铣背吃刀量取0.5～1mm, 圆周铣侧吃刀量取0.3～0.5mm。
(2) 进给速度的确定。进给速度F是数控机床切削用量中的重要参数, 主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。在轮廓加工中, 在接近拐角处应适当降低进给量, 以克服由于惯性或工艺系统变形在轮廓拐角处造成“超程”或“欠程”现象。确定进给速度的原则:1) 当工件的质量要求能够得到保证时, 为提高生产效率, 可选择较高的进给速度。一般在100～200mm/min范围内选取。2) 在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时, 宜选择较低的进给速度, 一般在20～50mm/min范围内选取。3) 当加工精度, 表面粗糙度要求高时, 进给速度应选小些, 一般在20～50mm/min范围内选取。4) 刀具空行程时, 特别是远距离“回零”时, 可以选择该机床数控系统给定的最高进给速度。
(3) 切削速度的确定。根据已选定的背吃刀量、进给量和刀具的耐用度选择切削速度, 一般是根据生产实践经验在机床说明书允许的切削速度范围内查表选取或者参考有关切削用量手册选用。在选择切削速度时, 还应考虑:应尽量避开积削瘤产生的区域;断续切削时, 为减小冲击和热应力, 要适当降低切削速度;在易发生振动的情况下, 切削速度应避开自激振动的临界速度;加工大件、细长件和薄壁件时, 应选用较低的切削速度;加工带外皮的工件时, 应适当降低切削速度;工艺系统刚性差的应减小切削速度。
摘要：数控机床加工工件时, 刀具直接担负着对工件的切削加工, 刀具的合理选择和切削用量的合理选择是数控加工工艺中的重要内容, 它不仅影响数控机床的加工效率, 而且直接影响工件的加工质量。
关键词：数控加工,刀具,切削用量,加工效率,加工质量
参考文献
[1]邓建兴, 赵军.数控刀具材料选用手册[M].北京:机械工业出版社, 2005.
[2]周泽华.金属切削原理 (第二版) [M].上海:上海科学技术出版社, 1993.