刀具切削参数设定基础

刀具切削参数设定基础•一.刀具切削三要素•二.切削过程•三.切削方向•四.刀具半径补偿及其应用•五.表面粗糙度一.切削三要素1、线速度Vc：刀片每分钟在工件已加工面移动的长度。表示单位：m/min。切削过程中线速度的具体表现主要是主轴转速。换算公式为：S=VcX1000/3.14DD：被加工工件切削直径2、切削深度ap：待加工工件表面至已加工工件表面的距离。表示单位：mm。3、进给量F：工件每旋转一转，在切削方向上移动的距离。表示单位：mm/r。dVnc1000转速：切削速度：1000ndVc进给速度：ZfnVzfn—转速，r/minVc—切削速度，m/mind—铣刀直径，mmf—进给量，mm/rZ---齿数1.线速度Vc•1、切削速度对刀具耐用度的影响很大，提高切削速度，可缩短加工时间，提高加工效率。但线速度过高，切削温度会上升，刀具耐用度也将大大缩短。每家公司的刀具使用寿命都有一个具体时间，一般按该公司样本规定的线速度加工时，每刃连续加工15－20分钟即到寿命。如果线速度高于样本规定线速度的20％，刀具寿命将降低为原来的1/2；如果提高到50％，刀具寿命将只有原来的1/5。•2、低切削速度（切速20-40m/min）加工时，工件易产生振动，刀具耐用度亦低。•3、同种材料硬度高，切削速度应下降；硬度低，切削速度应上升。•4、切削速度提高，表面粗糙度好；切削速度下降，表面粗糙度差。•例：某上盖材质为45＃钢，调质硬度HRC28-32。在加工M105X2的螺纹时采用的转速为800转，目前螺纹刀具的每个切削刃只能加工8－10件工件。•主要原因：线速度过高导致刀具寿命大幅度降低。目前刀具的线速度为Vc=3.14X800/1000=251.2米/分钟。如果按照45＃钢非调制件进行加工，刀具线速度应该在180－200m/min，而调制到HRC28-32，线速度应降到120m/min左右加工较为合适。其中考虑到螺距较大、加工时的切削力较大所造成的影响。2.切削深度ap切深是根据工件的余量，形状，机床功率，刚度及刀具刚度确定。切深变化对刀具寿命影响很大。•1.切深过大，切削力超过刀刃的承受力，从而产生崩刃，导致刀尖报废；•2.切深过小，微切深时，刀具并没有进行正常切削，只是在工件表面刮擦，导致切削加工时产生硬化层，是刀具耐用度降低的原因，而且工件的表面粗糙度差；•3.切削铸铁表面和黑皮表面层时，应该在机床功率允许的条件下，尽量增大切深，否则切削刃尖端就会因切削工件表面硬化层，而使切削刃发生崩刃，发生异常磨损。例如，对于一种热轧的D80圆钢件进行扒皮车削时，假设圆钢件由于椭圆导致最大外形尺寸和最小外形尺寸分别为82、78，此时第一刀切削深度必须小于78。刀尖由于一直保持连续加工，可以有效保证刀尖不崩刃，从而提高刀具的使用寿命。•4.不同材质的工件或同一材质但热处理硬度不同的工件，加工时的切深会有所不同，要根据实际情况决定。•5.经验有效切削刃长度：C型刀片：2/3*刃长l•W型刀片：1/4*刃长l•V型刀片：1/4*刃长l•T型刀片：1/2*刃长l•D型刀片：1/2*刃长l3.进给量F•在车削过程中工件每转一转，车刀前进的量即进给量。•进给量与加工表面粗糙度有很大的关系，通常按表面粗糙度要求确定进给•1.进给量应大于倒棱宽度，否则无法断屑,一般取倒棱宽度的两倍左右•2.进给量大，切屑层厚度增加，切削力增大•3.进给量大，相应需要较大的切削功率•进给量的影响•1.进给量小，后面磨损大，刀具耐用度很快降低•2.进给量大，切削温度升高，后刀面磨损增大，但它对刀具耐用度的影响比切削速度小•3.进给量大，加工效率高。•4.进给量在0.1-0.4之间，对后刀面的影响较小，视具体情况而定。经验公式f粗=0.5*刀尖半径切削参数与断屑的关系断屑与进给量、倒棱宽度的关系二.切削过程•切屑的形成及三个变形区•切屑过程实质：弹性变形—塑性变形—分离•三个变形区始滑移线OA始滑移线OM第Ⅰ变形区—剪切区第Ⅱ变形区—滞流区第Ⅲ变形区—塑变区常见的切屑形态带状切屑：切削力变化比较小，切削过程较平稳。节状切屑：切削过程不够平稳，表面粗糙度Ra值较大。崩碎切屑：切削过程极不稳定，刀具刃口易崩刃或磨损。三.切削方向逆铣：铣刀旋向（或铣削力）与进给方向相反顺铣：铣刀旋向与进给方向一致FV•逆铣适用于粗加工，顺铣适用于精加工•逆铣可以保护刀具，延长刀具使用寿命顺铣可以保护已加工面，保证产品表面粗糙度四.刀具半径补偿（1）刀具半径补偿的方法G41——刀具半径左补偿G42——刀具半径右补偿G40——取消刀具半径补偿注意：正确选择G41和G42，以保证顺铣和逆铣的加工要求！建立格式：取消格式：注意：1、G41/42只能与G00或G01一起使用，且刀具必须移动！注意：2、D为刀具半径补偿号码，一般补偿量应为正值，若为负值，则G41和G42正好互换。建立、取消刀具半径补偿指令格式：刀具半径补偿过程中的刀心轨迹•外轮廓加工→•内轮廓加工↓注意：铣刀的直线移动量及铣削内侧圆弧的半径值要大于或等于刀具半径，否则补偿时会产生干涉，系统会报警，停止执行。刀具半径补偿的应用1）编程时直接按工件轮廓尺寸编程。刀具在因磨损、重磨或更换新刀后直径会发生改变，但不必修改程序，只需改变半径补偿参数。2）刀具半径补偿值不一定等于刀具半径值，同一加工程序，采用同一刀具可通过修改刀补的办法实现对工件轮廓的粗、精加工；同时也可通过修改半径补偿值获得所需要的尺寸精度。刀具直径变化，加工程序不变！利用刀具半径补偿进行粗精加工！五.表面粗糙度•表面粗糙度：零件微观表面高低不平的程度。产生的原因：1）切削时刀具与工件相对运动产生的磨擦；2）机床、刀具和工件在加工时的振动；3）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹；4）加工时零件表面发生塑性变形。表面粗糙度对零件质量的影响：零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大，主要有以下几个方面：1）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，触变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快；2)表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损，造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小峰挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低；3）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除造成表面腐蚀；4）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂而造成零件断裂。评定参数：常用的是轮廓算术平均偏差Ra•国家标准规定：表面粗糙度分为14个等级，分别用表示，数字越大，表面越粗糙。•表面粗糙度符号上的数值Ra,单位是微米（μm）。表面粗糙度符号的意义及应用符号符号说明意义及应用基本符号单独使用无意义基本符号上加一短划线表示表面粗糙度是用去除法获得基本符号内加一小圆表示表面粗糙度是用不去除材料的方法获得符号上加Ra值用去除材料方法获得的表面，Ra的最大允许值为3.2µm