淺談數(shù)控機(jī)床中切削速度的影響

文/陳祥

摘 要：當(dāng)前數(shù)控加工技術(shù)逐步取代了普通機(jī)械加工，成為現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)。切削用量對(duì)于不同的加工方法，需選用不同的切削用量。合理地選擇切削用量，對(duì)零件的表面質(zhì)量、精度、加工效率影響很大。就切削用量中的切削速度的選擇原則及選擇方法進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；切削特點(diǎn)；切削速度

一、數(shù)控機(jī)床切削的特點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床屬于機(jī)電一體化在機(jī)械加工領(lǐng)域中的典型設(shè)備。其原理是通過數(shù)字信號(hào)控制機(jī)床的機(jī)械動(dòng)作，當(dāng)前數(shù)控機(jī)床能在機(jī)械加工中大力推廣，其切削特點(diǎn)如下：

1.銑削不受零件形狀復(fù)雜程度影響

近幾年來，數(shù)控機(jī)床技術(shù)日新月異，尤其是它的插補(bǔ)功能與自動(dòng)編程功能很強(qiáng)，數(shù)控機(jī)床的銑削不受零件形狀復(fù)雜程度影響，能夠使用CAXA繪圖軟件對(duì)復(fù)雜輪廓進(jìn)行自動(dòng)編程與加工處理，加工精度可達(dá)μm級(jí)。

2.工件重復(fù)加工精度高

數(shù)控機(jī)床銑削零件時(shí)，不像普通車床對(duì)工模具、專用工裝夾具、畫線加工準(zhǔn)備等各類要求那么高，它相對(duì)很低，同時(shí)，數(shù)控機(jī)床切削重復(fù)精度高，能夠簡化檢驗(yàn)工作，減少零件變更調(diào)整時(shí)間、刀具變更調(diào)整的時(shí)間，工件加工周期大大縮短。

3.可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用、多機(jī)看管的工作模式

數(shù)控機(jī)床切削能夠正確計(jì)算出加工工時(shí)與生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃等成本和管理信息，大大減輕了工模具管理及半成品儲(chǔ)存工作量，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)一機(jī)多用、多機(jī)看管工作模式，適應(yīng)性與靈活性強(qiáng)，大大降低了成本，提高了工人的待遇，減輕了體力勞動(dòng)，并提高了領(lǐng)導(dǎo)的管理水平。

二、切削速度的選擇原則

1.當(dāng)只考慮加工工序因素時(shí)

粗加工對(duì)象是零件毛坯，余量較多，因此粗加工主要是以去除大量的余量為目的，對(duì)于表面質(zhì)量的要求不嚴(yán)格。在選擇切削速度的時(shí)候，首先應(yīng)考慮切削用量中的其他兩項(xiàng)，如，先選取盡可能大的背吃刀量，其次根據(jù)機(jī)床的動(dòng)力和剛性的限制條件等，選取盡可能大的進(jìn)給量，最后根據(jù)刀具使用壽命確定最佳的切削速度。

2.精加工時(shí)切削速度選擇原則

精加工對(duì)象是經(jīng)過粗加工或半精加工后的零件，余量很少，但是要求通過加工后對(duì)其表面質(zhì)量、尺寸精度、形位公差等符合圖紙要求。因此，半精加工和精加工主要是以確保零件質(zhì)量為主。在選擇切削速度的時(shí)候，首先要考慮的就是盡可能大地選取切削速度，然后根據(jù)加工后的余量確定較小的背吃刀量，最后根據(jù)已加工表面的粗糙度要求，選取較小的進(jìn)給量。

3.只考慮工人的工時(shí)費(fèi)用因素時(shí)

因?yàn)殡S著社會(huì)的不斷進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，制造業(yè)的勞動(dòng)力越來越昂貴，尤其是數(shù)控方面的技能人才更是貴得離譜。那么這時(shí)就要考慮適當(dāng)提高切削速度來提高生產(chǎn)效率。

4.只考慮刀具的使用壽命因素時(shí)

像一些非盈利的職業(yè)學(xué)校，他們?cè)诮?jīng)費(fèi)的使用上肯定不是那么的充裕，而且學(xué)生在訓(xùn)練時(shí)也要注意安全，因此盡可能地選擇較低的切削速度。

5.除了考慮以上的因素外，同時(shí)還應(yīng)考慮以下綜合因素的影響

（1）刀具差異的影響——不同的刀具廠家生產(chǎn)的刀具質(zhì)量差異很大，所以切削用量需根據(jù)實(shí)際用刀具和現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)加以修正。

（2）數(shù)控機(jī)床性能的影響——切削性能受數(shù)控機(jī)床的功率和機(jī)床的剛性限制，必須在機(jī)床說明書規(guī)定的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。避免因機(jī)床功率不夠發(fā)生悶車現(xiàn)象，或剛性不足產(chǎn)生大的機(jī)床振動(dòng)現(xiàn)象，影響零件的尺寸精度、形位公差和表面質(zhì)量。

三、切削速度的選擇

1.公式計(jì)算法

粗車時(shí)，切削速度受刀具壽命和機(jī)床功率限制。當(dāng)切削速度受刀具壽命限制時(shí)，可按公式（1）進(jìn)行計(jì)算

Vc = Cv Kv/T m ap xv f yv （公式1）

式中Vc——切削速度(m/min)

T——刀具耐用度(min)

Cv——與壽命實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)的系數(shù)

m——壽命影響程度指數(shù)

Kv——切削條件與實(shí)驗(yàn)條件下不同時(shí)修正系數(shù)

xv——背吃刀量程度指數(shù)

ap——切削深度(mm)

yv——進(jìn)給量影響程度指數(shù)

f——進(jìn)給量(mm/r)

當(dāng)切削速度受機(jī)床功率限制時(shí)，可參照公式2進(jìn)行計(jì)算

VC≤6×104Peη/Fe（公式2）

VC——切削速度

η——機(jī)床傳動(dòng)效率

Pe——機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率

Fe——主切削力

精車時(shí)，由于加工余量很小，因此機(jī)床功率足夠，通常切削速度主要受刀具壽命的限制可用公式1進(jìn)行計(jì)算。切削速度確定后，用公式n=1000vc/πd計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)。

2.查表類比法（經(jīng)驗(yàn)法）

切削速度除了按以上方法進(jìn)行計(jì)算外，還可以借助切削用量手冊(cè)中一些表格進(jìn)行查閱得到，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)都是經(jīng)過工程技術(shù)人員多年的實(shí)踐總結(jié)得到的，但我們?cè)趯?shí)際過程中，在選定了切削速度后，同樣要經(jīng)過試加工后視零件的質(zhì)量來最終確定切削速度。下面選取硬質(zhì)合金外圓車刀切削速度的參考值進(jìn)行，但在實(shí)際加工中還要視加工刀具材料、加工零件的表面質(zhì)量、尺寸精度及熱處理情況等確定切削速度。

對(duì)于不同的加工方法，需要選用不同的切削速度。為了獲得最高的生產(chǎn)率和單位時(shí)間的最高切除率，在保證零件加工質(zhì)量和刀具耐用度前提下，應(yīng)合理地確定切削參數(shù)。隨著數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)實(shí)際中的廣泛應(yīng)用，數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工中的關(guān)鍵問題之一。在數(shù)控程序的編制過程中，要在人機(jī)交互狀態(tài)下即時(shí)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(zhì)量和加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)水平。

參考文獻(xiàn)：

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［2］張貽搖.數(shù)控機(jī)床操作與編程訓(xùn)練［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

編輯 郭曉云