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數控車（chē）床刀具優選及切削用量的探討（tǎo）

2017-7-20 來源：天津農學院作者：包寧，王秀芝，蘆嘯天

     摘要（yào）：從車（chē）床刀具特征對數控車床刀具的（de）選擇進行了詳（xiáng）細（xì）的探討，從背吃刀量、主軸轉速和進（jìn）給量三（sān）方麵分析了數控車床切削用量。大（dà）量的相關研究與生產實踐證明，刀具的優選與切削用量的選擇（zé）對加（jiā）工生產具有十分重要的現實意義（yì），能夠有效提升工作的效率與質量。

     關鍵（jiàn）詞：數控車（chē）床刀具切削用量

      引言

     所謂切削用（yòng）量，主要是應用於核算供需成本、切削功率調整（zhěng）、計算切削力以及（jí）調整機床的參數。切削用量的合理與（yǔ）否，關係到整個機床（chuáng）的潛力與刀（dāo）具切削性能，是實現低耗、優（yōu）質、高產的關鍵[1]。而數控車床刀（dāo）具優選直（zhí）接關（guān）係（xì）到刀具的使用壽命，倘若（ruò）選擇不佳，不僅會導致浪費，同（tóng）時也會對生產效率造成巨大的影響。所以，深入研究探討（tǎo）數控車床刀具優選及（jí）切（qiē）削用量就成為數控機床生產的關（guān）鍵所（suǒ）在。

      1 、數（shù）控車床刀具的選擇

      1.1 數控車床刀具的特征

     相較於普通機床刀具，數控車床刀具具有以下幾個方麵（miàn）的特征：具有良好的精度與剛性，抗振效果好，熱變形小；具有良好的互換性，能夠（gòu）進行快速換到；具有更為長久的壽命，切削性更為穩定；刀具尺寸調整較為方便，能夠有效縮短換刀所用的時間；刀具能夠（gòu）穩定的卷屑或斷（duàn）屑；具有標（biāo）準化、係列化的特征，能夠方便刀具（jù）管理與編程。

     1.2 數控車床刀具的選擇原則

     科（kē）學、合理的刀具（jù）壽命是數控車床進行刀具優選的基礎性原則，車刀壽命和切削量之間存在極為密切的聯係，設計相應的切削用量以前，應當針對刀具的壽命實施合（hé）理的選擇，刀具壽命選擇則應當依照優（yōu）化的目標來進行確定。通（tōng）常包含（hán）最低成本刀具（jù）壽命與最高生產率刀具壽命，前者依照工（gōng）序成（chéng）本最低的目標來進行（háng）選擇（zé），後者依照單件工（gōng）時最少的（de）目標來進行（háng）選擇。

       1.3 數控車床優選刀（dāo）具類型

      數控車床常用刀（dāo）具類型主要有圓弧形車（chē）刀、成型（xíng）車刀以及尖（jiān）形車刀。其中，成型車刀也可以（yǐ）稱作樣板車刀，其刀刃的尺寸與形狀直接決定著所加工零件的輪廓形狀。而在數控加工當中，應當盡量少使用成（chéng）型車刀。所謂尖形車刀，其主要是以直線形切削刃為主要特征的一種刀具，分別由直線形狀的（de）主、副切削刃構成。對尖形車刀集合參數的選擇（zé）來說，它與普通車削較（jiào）為類似，但應當（dāng）綜合數控特創的特征來實施全麵的分析。圓弧形車刀本（běn）身的圓度或者線輪廓度都非常小，切（qiē）削刃為圓弧形，刀位點處（chù）於圓心。在進行車刀圓弧半徑選擇的時候必須要進一步考慮兩點刀具（jù）切削刃的圓弧半徑（jìng），需要等於或者小（xiǎo）於零件凹形輪廓當中的最小曲率半徑（jìng），同時應當避免過小的（de）情況，否則不僅會導致製造難度增加，同時還會因為刀體散熱能力差或者刀尖強度過弱致使車刀受損（sǔn）。

      針對粗加工來說（shuō），由於餘（yú）量較大，相應的（de）車刀選擇則需（xū）要保證具備充足的強度、剛（gāng）性。通常情況下，整體刀具本身具有良好的剛性，然而（ér）因為其本身的結構相對較為繁雜，所以機夾刀具就成（chéng）為主要的研（yán）發方向。針對刀具選擇而言（yán），機夾刀具本（běn）身的加工精度與刀（dāo）片夾持結構極為（wéi）關鍵，針對（duì）粗車需求，應當選擇（zé）兼具耐用性（xìng）、強度的車刀，以此來滿足粗車對打進給量與大（dà）背吃刀量方麵的需求[2]。而針對（duì）精車（chē）需求，應當選擇（zé）兼具耐用性、精度的（de）車（chē）刀（dāo）。

     2 、數控車床切削（xuē）用（yòng）量

     對於效（xiào）率要求極高的金屬切削加工情況，具體的切削用量、切削工具以及被加工材料至關重要，三者的選擇直接關係到整（zhěng）個切削加工的品質、時間，並且還對車刀的壽命產（chǎn）生直接的影響。要想有效保障加工的經濟與效率，就必須要針對切削條件進行有效的確認。切削用量分別涉及到切削速度、進給（gěi）量以及（jí）背吃刀量，這三（sān）個要素直接關係到（dào）車刀的（de）損傷情況。

     確定切削用（yòng）量的進程中，必須要在保障切削係統強度、剛性（xìng）等相關需求的基礎上，進一步發揮機床的生產功率（lǜ），以此來提升車刀（dāo）的切削性（xìng）能。對（duì）應數值的選擇必須要遵循機床給定的切削參數要求，並且（qiě）要保障進給量、主軸轉速以及（jí）背吃刀量能夠進（jìn）行有效適應參數變化，以（yǐ）此來保障整個切削工作的效率與質量。相應的原則主要包含以下兩個方麵：一方（fāng）麵（miàn），在保（bǎo）障加工經濟性的前提下，粗車（chē）盡可能提升生產效率；另一方麵，半精車與精車需要在保障工（gōng）件表（biǎo）麵粗糙度要求（qiú）與（yǔ）加工精度要求的前提下，有效兼顧生產方麵的效率。

      2.1 背（bèi）吃刀量

      背吃刀量的選擇（zé）需要充分考慮機床、刀具、夾具（jù）以及工件等方麵的實際情況。在保（bǎo）障工藝係（xì）統剛度的前提下，需要盡可能（néng）選擇最（zuì）少的僅（jǐn）給次數來開展加工餘量切除工作，從而有效保證生產的效率。在麵（miàn）對零件精度要求較為苛（kē）刻的加（jiā）工生產時，通常需要提（tí）前預（yù）留 0.2~0.5 mm 的（de）單（dān）邊精車餘量。

      2.2 主軸轉速

      綜合參考刀具允（yǔn）許的切削（xuē）速度、機床性能以及被加工零件材料（liào）等，同時（shí）參考（kǎo）有關數控加（jiā）工生產（chǎn）切削用量有關的各種資料，以此（cǐ）來設（shè）計（jì）相（xiàng）應的切削速（sù）度。切削（xuē）速度設計完成之後，接著參考工件直（zhí）徑來進行（háng）對應的計（jì）算工作，最終得（dé）出主軸轉速。

       2.3 進給量

      進給量的確定應（yīng）當綜合（hé）參考（kǎo）被（bèi）加工零件材料、精度（dù）以及粗糙度等相（xiàng）關條件，在進（jìn）一步保證（zhèng）零件表麵（miàn）品質的先決條件下，盡可能選擇較大的進給量，使加工效率得以提升。

      粗加工情況下，通常確定較大的切削（xuē）用（yòng）量，在車削的進程中需要有限選擇較大的背吃刀量，以此來降低走刀（dāo）的次數，其次，盡可能給予較大的進給量，最後則是盡（jìn）量（liàng）提升切削的（de）速度，切削的速度越高，相應的刀尖溫度也能夠快速上升，從而引發（fā）熱磨損、機械磨損以及化學磨損，磨損情況嚴重不僅會增加車床負荷（hé），同時也會對加工品質產生影（yǐng）響。切（qiē）削（xuē）速度每提升 1/5，相應的刀具壽命則會降低 1/2[3]。

       倘若（ruò）刀（dāo）具（jù）性能與機床能夠滿（mǎn）足相應的需求，應當盡可（kě）能提升切削的速度，對應（yīng）的情況下（xià），能夠選擇較低的進給量，以（yǐ）此來（lái）提升零件表麵的質量。當選擇精車外圓表麵的情況下，進給（gěi）量能夠實（shí）現每轉 0.1mm，精加工（gōng）情（qíng）況（kuàng）下，相應的（de）加工餘量較小，導致（zhì）切削深度也非常小，針（zhēn）對形狀精度要求較高的表麵來說，應當劃分多次來去除對應（yīng）的餘量，以此來降低（dī）殘（cán）留的形狀誤差部分[4]。

        3 、結語

       切削用量是機械加工當中（zhōng）必須要進行確認的關鍵參數，切削用量相應參數的合理性對整個加工產生的效率、質量以（yǐ）及成本產生（shēng）直接的影響。科學合理的切削用量指的是充分利用（yòng）機床動力性能（néng）（扭矩、功率）與切削性能，在有效保障質量的先決條件下，盡可能爭取低的加工成本與（yǔ）高的生（shēng）產率的切削用量。與此同時，還必（bì）須要高度重視切（qiē）削刀具的優選工作。大量的相關研究與生產（chǎn）實踐進一步證明，刀具的優選與切削（xuē）用量（liàng）的選擇對加工（gōng）生產具有十分重要的現實意義，它能夠有效提升工作的效率與質量。需要注（zhù）意的是，現階段，數控車削的許多刀具相（xiàng）關（guān）資料及工藝基本都是在普通機械加工生產的基礎（chǔ）上進行的，並不完全適用（yòng）於數控車削加工生產，因此切削用量仍需要更為深入的研究（jiū）。

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