數(shù)控銑加工工藝參數(shù)的合理選擇

李培

[摘 要]目前，很多機械零件都處于小批量或者單件生產(chǎn)，在數(shù)控銑床加工工藝中，選擇一個科學合理的加工工藝是非常重要的。本文就數(shù)控銑加工工藝中的參數(shù)選擇內(nèi)容分別從銑刀、切削用量、進給路線以及工件材料這四個方面進行介紹，確定了工藝參數(shù)方法和原則，從而為確定數(shù)控銑床加工工藝實際參數(shù)提供一定參考。

[關鍵詞]數(shù)控銑床 合理選擇 切削用量

中圖分類號：TM121.1.3 文獻標識碼：B 文章編號：1009-914X（2016）07-0007-02

一、銑刀的種類與選取

（1）銑刀分類

根據(jù)用途，將數(shù)控銑床和加工中心的刀具按用途進行分類，可以分為三類：第一，鉆削刀具，又分為深孔、短孔和小孔，以及攻螺紋、鉸孔。第二，鏜削刀具，有精和粗之分。第三，銑削刀具，包括了面銑、立銑、三面刃銑等。

在銑削刀具中，其材料分為：高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷材料、立方氮化硼、巨晶金剛石等材料。

高速鋼：屬于傳統(tǒng)刀具，常溫硬度為62—65HRC，其熱硬性達到了500—600 0C。但允許切削的速度為50m/min。這樣特點是擁有較好的韌性和強度，綜合性能較好。

硬質(zhì)合金刀具：由熔點和硬度較高的含有碳化合物和Co、Mo等的粘接劑合成的冶金產(chǎn)品。常溫硬度我74—82HRC，高溫800—1000 0C，成本低，中等速度（150m/min），有較好的進給切削性能，從而被廣泛選用。

涂層硬質(zhì)合金：韌性和耐磨性都較好，是在硬質(zhì)合金的表層上再覆蓋一些TiN、Al2O3以及TiCN，從而為刀具起到了較好的耐熱作用和降低摩擦與黏附，減少磨損，并且成本較低。

陶瓷材料：高硬度、高強度、耐磨性、化學穩(wěn)定性、抗粘結(jié)性、低摩擦系數(shù)以及廉價的價格為陶瓷材料帶來了巨大的優(yōu)點，壽命較長。

立方氮化硼（CBN）：廣泛應用在淬硬鋼（50HRC以上）、冷硬鑄鐵以及高溫合金等加工工藝中，屬于人工合成的材料，硬度7300—9000HV，高溫硬度極好，然而相較于陶瓷刀，耐熱性與化學穩(wěn)定性較差，在沖擊強度與抗破碎方面也較好，但存在較差的熱穩(wěn)定性以及化惰性。

巨晶金剛石（PCD）：是最硬（10000HV）、最具耐磨性的刀具，高速（1000m/min）、高精度材料，然而易碎，容易和黑色鐵元素起化學反應，因此，應用的范圍有限。

（2）選用

在選擇銑刀類型時，刀具應與被加工的工件面的形狀和尺寸對應。在零件輪廓、凹凸的加工中，應選取立銑刀；對于銑平面，要選擇硬質(zhì)合金的刀片銑刀；對毛坯表面和粗加工孔，選擇涂層銑刀；對某些立體或變斜角輪廓的外形，采用球頭、環(huán)形、錐形以及盤形的銑刀。

銑床加工中使用最多的刀具是可轉(zhuǎn)位面銑刀及立銑刀，前者直徑為Φ16—630，而粗銑的直徑應小些，以減少切削的扭矩。在精銑時，直徑應大些，從而提高工藝精度與效率，還可減少進給中的接刀痕。

二、切削用量選擇

制訂切削用量時要考慮的因素，第一，切削加工生產(chǎn)率，在切削加工中，金屬切除率與切削用量三要素ap、f、v均保持線性關系，即其中任一參數(shù)增大一倍，都可使生產(chǎn)率提高一倍。然而由于刀具壽命的制約，當任一參數(shù)增大時，其它二參數(shù)必須減小。因此，在制訂切削用量時，三要素獲得最佳組合，此時的高生產(chǎn)率才是合理的。第二，刀具壽命，切削用量三要素對刀具壽命影響的大小，按順序為v、f、ap。因此，從保證合理的刀具壽命出發(fā)，在確定切削用量時，首先應采用盡可能大的背吃刀量；然后再選用大的進給量；最后求出切削速度。第三，加工表面粗糙度，精加工時，增大進給量將增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工時抑制生產(chǎn)率提高的主要因素。

切削用量的內(nèi)容包括了主軸轉(zhuǎn)速、進給量、背吃刀量，加工方法不同，那么所選擇的切削用量也不同。選擇原則：粗加工要注重生產(chǎn)效率，同時要兼顧經(jīng)濟性與成本問題；而半精加工與精加工工藝，需要在保證質(zhì)量的情況下，兼顧效益、經(jīng)濟和成本。詳細的數(shù)值要根據(jù)機床的說明書和切削用量手冊以及經(jīng)驗來共同確定。

（1） 背吃刀量

背吃刀量需要根據(jù)機床、刀具、工件以及夾具的剛度決定。在剛度允許的條件下，保持最少進給次數(shù)來切除加工的余量，盡量一次性切除，以保證高效生產(chǎn)率。對于數(shù)控機床而言，精加工余量可小于一般的機床，去0.2—0.5mm。對于工件表面粗糙度Ra為12.5-25，在圓周銑削和端面銑削的加工余量分別小于5mm和6mm，只需一次粗銑進給就能達到要求。對于余量較大的、工藝剛性差或動力不足的情況下，需要兩次進給。

（2） 進給量（進給速度）f

f是進行切削用量的重要參數(shù)，根據(jù)表面粗糙度、加工精度的要求和工件材料、刀具等進行選擇。在編程中，一般數(shù)控車床編程以進給量（mm/r）來表示，而銑床和加工中心的編程則用進給速度（mm/mim）。在高要求的加工工藝中，即高精度加工中，進給速度的取值應小些，數(shù)值范圍在20—50mm/min內(nèi)。機床的剛度與進給系統(tǒng)性能影響最大進給量，并和脈沖當量相關。數(shù)控機床的操作面板是有進給速度的修調(diào)開關，可進行范圍內(nèi)（0—150%）的10%作調(diào)整。而對于試切削中，可進行修調(diào)使得操作者進行最佳的進給速度選擇。

（3） 主軸轉(zhuǎn)速（r/min）

該項需由允許的切削速度（m/min）來選擇。計算公式：

這里的為切削速度，根據(jù)手冊或刀具說明書中的刀具壽命來決定。為工件或者是刀具的直徑（mm）

三、進給路線的選擇

很多因素都會對給進的路線產(chǎn)生影響，如加工過程中使用的工藝，加工對象的不同，加工對于精度的要求，所要加工對象的剛度，加工過程中所需要設置的余量，刀具的選擇和機床的選擇以及工件的形狀等，因而在確定給進路線的過程中應當遵循以下的原則：

（1）再設計路線的過程中首要保障的是加工的精度。

（2）在保證加工的精度的前提下盡量減少不必要的路線提高加工的效率。

（3）在保證加工的精度以及加工的效率前提下，盡量簡化編程的過程。

四、工件材料對銑削速度的影響

簡單地說，在數(shù)控銑床上銑削工件，銑刀切削線速度V的選擇，主要由刀具材料和工件材料決定。銑刀轉(zhuǎn)速n（轉(zhuǎn)/分鐘），主要由銑刀選用切削線速度V（米/分鐘）與刀具直徑D（毫米）決定。

各種常用工件材料的銑削速度推薦范圍

結(jié)束語

由于數(shù)控加工的對象多種多樣的，因而在編寫程序的過程中具有很大的靈活性，本文對于編程過程中所需要注意的編程原則進行了介紹，在實際使用的過程中，應當結(jié)合實際綜合考慮各種因素來確定編程過程中所需要的參數(shù)。

參考文獻

[1] 沈建峰.虞俊.主編.數(shù)控銑工/加工中心操作工.機械工業(yè)出版社. 2015.2.

[2] 郭寶珍.數(shù)控銑削加工中順銑和逆銑對加工表面粗糙度的影響分析[J]. 制造技術(shù)與機床. 2011（02）.