数控机床的切削用量

漯河第一中等专业学校段克华一、金属切削的基本知识金属切削的基本知识主运动切下切屑形成工件表面形状所需要的最基本运动，速度最高、消耗功率最多。进给运动使切削工具不断切下切屑所需要的运动待加工表面即将切去切屑的表面过渡表面切削刃正在切削着的表面已加工表面已切去切屑的表面切削运动和工件加工表面金属切削的基本知识切削运动和工件加工表面平面刨削的切削运动与加工表面机床类型主运动进给运动数控车床主轴（工件）刀架数控铣床主轴（刀具）工作台数控磨床主轴（砂轮刀具）工作台（或砂轮轴），视磨床种类而定数控镗床主轴（刀具）工作台各种机床的主运动和进给运动1.切削速度v(m/s或m/min)主运动为旋转运动v=πdn/1000往复运动v=2Lnr/1000L-刀具或工件作往复直线运动的行程长度nr－刀具或工件每分钟（或每秒钟）往复的次数切削用量三要素2.进给量f进给速度vf=nf（mm/s或mm/min)3.背吃刀量（切削深度）ap车削外圆时ap=(dw-dm)/2钻孔时ap=dm/2例题：车外圆时工件加工前直径为62mm，加工后直径为56mm，工件转速为4r/s，刀具每秒钟沿工件轴向移动2mm，求v、f、ap。解：v=πdn/1000=π·62·4/1000=0.779m/sf=vf/n=2/4=0.5mm/rap=(dw-dm)/2=(62-56)/2=3mm三面前刀面Aγ后刀面Aα副后刀面Aα′两刃主切削刃S副切削刃S′一尖过渡刃切削刀具刀具的组成(1)基面pr过切削刃上的某个选定点且垂直于主运动方向的平面(2)切削平面ps过切削刃上的某个选定点且垂直于基面的平面(3)正交平面po过切削刃上的某个选定点且同时垂直于基面和切削平面的平面刀具角度的参考系在正交平面内测量的角度（3）楔角βo前面与主后面的夹角r（2）后角αo主后面与切削平面的夹角（1）前角γo前面与基面的夹角刀具的几何角度)(90000在基面内测量的角度（2）副偏角κrˊ副切削刃与进给速度反方向的夹角，恒为正（3）刀尖角εr主切削刃与副切削刃的夹角r（1）主偏角κr主切削刃与进给速度方向的夹角，恒为正。刀具的几何角度)(180'rrrkk在切削平面内测量的角度r刃倾角λs主切削刃与基面的夹角刀具的几何角度刀具的几何角度对加工的影响刀具角度角度的作用前角前角主要影响切屑变形和切削力的大小以及刀具耐用度和加工表面质量的高低。后角后角的主要作用是减小后刀面与过渡表面层之间的摩擦，减轻刀具磨损。主偏角主偏角影响刀具的耐用度、已加工表面粗糙度与切削力的大小。副偏角副偏角的功能在于减小副切削刃与以加工表面的摩擦。刃倾角刃倾角主要影响切屑流向和刀尖强度。刀具的几何角度对加工的影响前角的选择原则：①工件材料：塑性材料选用较大的前角；脆性材料选用较小的前角。②刀具材料：高速钢选用较大的前角；硬质合金选用较小的前角。③加工过程：精加工选用较大的前角；粗加工选用较小的前角。④数控机床为了保证刀具的稳定，一般使用前角较小的刀具。刀具的几何角度对加工的影响后角的选择原则：①工件材料：工件硬度、强度较高以及脆性材料选用较小的后角。②加工过程：精加工选用较大的后角；粗加工选用较小的后角。刀具的几何角度对加工的影响主偏角的选择原则：①工件材料：加工淬火钢等硬质材料时，选用较大主偏角。②使用硬质合金刀具进行精加工时，应选用较大的主偏角。③用于单件小批量生产的车刀，主偏角应选为45°或90°，以提高刀具的通用性。④需要从工件中间切入的车刀，例如加工阶梯轴类的工件，应根据工件的形状选择主偏角。刀具的几何角度对加工的影响副偏角的选择原则：①在不引起震动的情况下，刀具应选用较小的副偏角。②精加工时刀具的副偏角应该选更小一些。刀具的几何角度对加工的影响刃倾角的选择原则：①粗加工刀具应选用刃倾角＜0°，使刀具具有良好的强度和散热条件。②精加工刀具应选用刃倾角＞0°，使切屑流向待加工表面，以提高加工质量。③断续切削应该选用刃倾角＜0°，以提高刀具强度。④工艺系统的整体刚性较差时，应选用较大的刃倾角，以减小震动。刃倾角对排屑方向的影响切削层由切削刃正在切削的这一层金属叫作切削层。切削层的截面尺寸称为切削层参数。它决定了刀具切削部分所承受的负荷和切屑尺寸的大小，通常在基面Pr内度量。1.切削厚度ac(λs=0)ac＝fsinκr2.切削宽度awaw＝ap/sinκr3.切削层面积Ac(=0)Ac＝acaw＝fap'rκ切削层参数切削层正切屑：ac≤aw倒切屑：ac＞aw产生倒切屑的情况下，主要切削工作以由原来的副切削刃承担，此时，原副切削刃上刀具的副前角、副刃倾角对切削过程的影响，比前角、刃倾角更为重要。这说明，在刀具切削时判定主切削刃和副切削刃除与切削运动有关外，还与切削层尺寸参数有关。正切屑与倒切屑二、车削加工切削用量的选择切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。数控加工中选择切削用量时，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。根据加工性质、加工要求、工件材料及刀具材料和尺寸查切削用量手册并结合实践经验确定，并考虑：（1）生产效率（2）机床特性（机床功率）（3）刀具差异（刀具耐用度）（4）加工表面粗糙度切削用量选择原则车削加工切削用量的选择切削用量选择原则①粗加工时切削用量的选择原则首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。②精加工时切削用量的选择原则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。车削加工切削用量的选择切削用量选择方法①背吃刀量aP（mm）的选择粗加工（Ra10~80μm）时，一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功率机床上，背吃刀量可达8~l0mm。半精加工（Ra1.25~l0μm）时，背吃刀量取为0.5~2mm。精加工（Ra0.32~1.25μm）时，背吃刀量取为0.2~0.4mm。车削加工切削用量的选择切削用量选择方法②进给量f（mm/r）和进给速度（mm/min）的选择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。实际编程与操作加工时，需要根据公式vf=nf转换成进给速度。车削加工切削用量的选择切削用量选择方法③切削速度vC（m/min）的选择根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度选择切削速度。可用经验公式计算，也可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，还应考虑以下几点：a.应尽量避开积屑瘤产生的区域；b.断续切削时，为减小冲击和热应力，要适当降低切削速度；c.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；d.加工大件、细长件和薄壁工件时，应选用较低的切削速度；e.加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度。车削加工切削用量的选择三、铣削加工切削用量的选择铣刀是刀齿分布在旋转表面上或端面上的多刃刀具。按刀齿齿背形状可分为尖齿铣刀和铲齿铣刀。铣削加工的切削用量的选择铣刀的类型铣削加工的切削用量的选择铣削用量要素（1）铣削深度平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸.（2）铣削宽度垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸,。（3）进给用量铣削时进给用量的大小有下列三种表示法：1）每齿进给量铣刀每转过一个刀齿时，工件与铣刀的相对位移。2）每转进给量铣刀每转一转时，工件与铣刀的相对位移。3）进给速度单位时间内工件与铣刀的相对位移。（4）铣削速度铣刀旋转运动的线速度。铣削时待加工表面和己加工表面间的垂直距离在圆柱铣削时，等于铣削宽度，而用面铣刀铣削时等于铣削深度。铣削加工的切削用量的选择铣削用量要素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，但也应该考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，一般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。具体选用数值应该根据机床说明书、切削用量手册，并结合实际经验而定。铣削加工的切削用量的选择铣削加工切削用量的选择铣削深度ap（mm）在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，应以最少的进给次数切除待加工余量，最好一次切除待加工余量，以提高生产效率。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，可留少许余量留待最后加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。一般可取（0.2-0.5）mm。铣削加工的切削用量的选择铣削加工切削用量的选择铣削速度v（m/min）铣削速度大，能提高生产效率。但提高生产效率的最有效措施还是应该尽可能采取大的切削深度。因为切削速度与刀具耐用度的关系成反比，所以切削速度的选取主要取决于刀具耐用度。切削用量的选取可根据实际经验或参阅有关手册。主轴转速n（r/min）由切削速度v（m/min）来选定。n=1000v/πd铣削加工切削用量的选择铣削加工的切削用量的选择进给速度vf（mm/min或mm/r）进给速度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、零件的材料性质来选取。当加工精度和表面粗糙度要求高时，进给速度应该选择得小些。一般应该在vf=20—50mm/min范围内选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能决定，并与数控系统中脉冲当量的大小有关。铣削加工切削用量的选择铣削加工的切削用量的选择