数控车削切削用量的选择原则

数控车削切削用量的选择原则、方法及主要问题

作者：王宗吉 (原创) 2008-8-27 17:40 关键字： 切削用量

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。 切削用量的选用原则 （1）切削用量的选用原则

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。

精车时，对加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀。选择精车的切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础土尽量提高生产率。因此，精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量和进给量，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。 （2）切削用量的选取方法

①背吃刀量的选择 粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀尽可能切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般较小，可一次切除。在中等功率机床上，粗加工的背吃刀量可达8～10mm ；半精加工的背吃刀量取0.5～5mm ；精加工的背吃刀量取0.2～1. 5mm 。

②进给速度（进给量）的确定 粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。进给速度νf 可以按公式νf =f×n 计算，式中f 表示每转进给量，粗车时一般取0.3～0.8mm ／r ；精车时常取0.1～0.3mm/r；切断时常取0.05～0.2mm/r。

③切削速度的确定 切削速度vc 可根据己经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度进行选取。实际加工过程中，也可根据生产实践经验和查表的方法来选取。粗加工或工件材料的加工性能较差时，宜选用较低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能

较好时，宜选用较高的切削速度。切削速度vc 确定后，可根据刀具或工件直径（D ）按公式n=l000vc/πD 来确定主轴转速n （r/min）。

在工厂的实际生产过程中，切削用量一般根据经验并通过查表的方式进行选取。常用硬质合金或涂层硬质合金切削不同材料时的切削用量推荐值见表1表2为常用切削用量推荐表，供参考。

表1 硬质合金刀具切削用量推荐表

表2 常用切削用量推荐表

（3）选择切削用量时应注意的几个问题http://www.888vod.com/play/?11563-0-26.html

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①主轴转速 应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。切削速度除了计算和查表选取外，还可根据实践经验确定，需要注意的是交流变频调速数控车床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。根据切削速度可以计算出主轴转速。

②车螺纹时的主轴转速 数控车床加工螺纹时，因其传动链的改变，原则上其转速只要能保证主轴每转一周时，刀具沿主进给轴（多为Z 轴）方向位移一个螺距即可。

在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P （或导程）大小、驱动电机的升降频特性，以及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围。大多数经济型数控车床推荐车螺纹时的主轴转速n （r/min）为：n ≤（1200/P）－k 式中P ——被加工螺纹螺距，mm ； k——保险系数，一般取为80。

数控车床车螺纹时，会受到以下几方面的影响：

●螺纹加工程序段中指令的螺距值，相当于以进给量f （mm ／r ）表示的进给速度vf 。如果将机床的主轴转速选择过高，其换算后的进给速度vf （mm ／min ）则必定大大超过正常值。

●刀具在其位移过程的始终，都将受到伺服驱动系统升降频率和数控装置插补运算速度的约束，由于升降频率特性满足不了加工需要等原因，则可能因主进给运动产生出的“超前”和“滞后”而导致部分螺牙的螺距不符合要求。

● 车削螺纹必须通过主轴的同步运行功能而实现，即车削螺纹需要有主轴脉冲发生器

（编码器），当其主轴转速选择过高，通过编码器发出的定位脉冲（即主轴每转一周时所发出的一个基准脉冲信号）将可能因“过冲”（特别是当编码器的质量不稳定时）而导致工件螺纹产生乱纹（俗称“乱扣”）。

一、车削刀具材料简介

车削用刀具材料主要包括高速钢、硬质合金、立方氮化硼、人类金刚石等。目前广泛使用气相沉积技术来提高刀具的切削性能和刀具耐用度。气相沉积技术可以用来制备具有各种特殊力学性（如超硬、耐热等）的薄膜涂层。刀具涂层技术目前可划分为两大类，即化学气相沉积（chemical vapor deposition，缩写为CAD ）和物理气相沉积（physica vapordeposition ，缩写为PVD ）。表示的是不同发具材料的硬度和韧性对比。

先进的机床需要有先进完备的刀辅具系统为其作支撑，因而现代娄控机床在传统车床的基础上对刀具有了更高的要求。现代数控车床广泛使用机夹硬质合金车刀，并且逐步开始推广使用硬质合金涂层车刀。 二、机夹硬质合金车刀

1、刀具结构主要由刀体、刀片、刀片紧固系统组成，其紧固方式包括杠杆式、楔块式、螺钉式、上压式以及复合压紧式等，复合夹紧机夹刀具结构

2、机夹刀片的具体形状已经标准化，列出了一些常用的机夹可转位刀片形状。

3、硬质合金涂层刀片

硬质合金涂层刀片是指使用气相沉积方法在硬质合金基体上涂上Tin 和AL2O3等薄膜涂层的刀片。一般来说，经过涂层处理的硬质合金刀片具有更好的耐磨损性、耐热性、搞氧化性、耐用度等特性，采用PVD 涂层还能获得锐利的切削刃，从而使刀片更能胜任高速切削加工。

使用硬质保金涂层刀片时，必须注意涂层并不能改善刀片的基体的强度，应防止编程不当导致的碰撞，以免引起刀片破损。涂层刀片特别是进吕涂层刀片的价格一般都较高，因此不适合在首件试切削时使用。此外在使用时须注意防止被刀片锐利的边缘划伤。机夹层刀片如图

三、机夹刀片的型号表示方法

根据ISO 标准对可转位刀片型号的规定，刀片型号使用字母和数字来区分，如：

其中：第一位字母为形状代号，用于表示刀片的形状，包括正方形、正三角形、菱形等；第二位字母为后角代号，表示刀片的后角；第三位字母为等级代号，表示刀片的制造精度等级，A~U不同，A 级精度最高；第四位字母为沟、孔代号，表示刀片的表面形状（指断屑槽和安装孔）；数字前两位为切削刃长度及内切圆代号，表示切削刃长度和内切圆直径：中间两位为厚度代号，指的是刀片的厚度；后两位表示刀尖圆弧半径代号（一般指数值）；在数字代号后的第一位字母表示主切削刃形状刀具（由断屑槽区分）；最的的两位字母为补充代号，主要指适用的材料及使用工艺特性。

上面给出的刀具代号即表示正三角形、后角为0。、制造精度等级M 级、具有中间圆孔和双面断屑 槽、内切圆直径为16mm 、刀片厚度为04级（4.76mm ）、刀尖圆弧半径为0.8mm 、主切削刃带负倒棱角、无切削方向规定（即左右切削方向均可）、钢用半精加工。

具体刀片型号的表示方法

四、车削用量的选择

数控编程是通过程序来体现编程者的工艺意图的，如何合理地选择车削用量对零件的加工经济性和零件最终精度的形成起到关键的作用。对粗加工，应从零件的加工经济性来选择车削用量；对粗加工，则应根据零件的加工精度，特别是表面粗糙度来选择车削用量。

车削加工中的切削用量包括：背吃刀量ap 、主轴转速S 或切削速度VC （用于恒线速度切削）、进给速度VF 或进给量 f。这些参数均应在机床给定的允计范围仙选取。

1、 背吃刀量ap （即切削深度）的确定

在工艺系统刚度和车床功率允许的情况下，在尺可能选取较大的背吃刀量，以减少进给次数，提高生产效率，同时出能减少机床失动量（主要是丝杠反向间隙）对加工精度的影响。对进给伺服系统采用步进驱动的经济型数控机床必须避免过度的切深引起失步现象。 2、 主轴转速的确定

（1）光滑表面车削时的主轴转速 主轴转速应根据已经选定的背吃力量、进给量及刀具耐用度来选择切削速度。一般可根据经验公式计算，了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阅有关切削用量手册选取。需要注意的是交流变频调速数数控机床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。 实际编程中，切削速度VC 确定后，可按照公式n=1000vc/eD计算出主轴转速n 。

（2）车螺纹时的主轴转速 不同的数控系统中螺纹时应采用不同的主轴转速范围，大多数经济型数控车床推荐车辊纹时主轴转速n 《1200-k 式中 p——初加工螺纹螺距，mm ； k——保险系数，一般为80。

3、 进给速度的大小直接影响到表在粗糙值和车削效率，因此应在保证表在质量的前提下，选择较高的进给速度。一般根据零件的表面粗糙度、刀具及工件材料等因素，查阅切削用量手册选取。对转进给和分进给的轩换可通过公式vf=fn来计算。

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在面试时，我曾经被问到两个问题： 1. 质量在你心目中是什么概念? 2. 最佳质量管理状态是什么样的

??

质量是过程，是可接受的使用需求加一定的安全系系数。 成本和使用价值的完美和谐1，用户期望的高度一致。