數控機床

1 引（yǐn）言

     在切削加工中，切削（xuē）速度v、切削深度ap、進給量f等切削參數的合理選擇對於保證（zhèng）加工質量、降低加工成本、提高生產效率具有重要意義。在機床、刀具、工件等工藝（yì）條件一定的情況下，切削參數（shù）的選（xuǎn）擇具有一定的靈活性和能（néng）動性，如切削參數選擇適當，則可最大（dà）限度地發揮（huī）生產潛力。數控機（jī）床、柔性製造係統、計算機集成製造係統等先進製造技術的發展對切削參數選擇（zé）的科學性、合理性、準確性提出了更高要求。但目前不少工廠在切削加工中仍采用憑經（jīng）驗選擇切削參數（shù）的（de）粗放方式，不能適應現（xiàn）代切削加工的要求。為此，我（wǒ）們研製了一種可對常用金屬切削加工（gōng）方法（fǎ）的切（qiē）削參數進行自動計算和選擇的智能切削參數選擇（zé）儀。 

2 切削參數選擇原理（lǐ）

     常用的金屬切削加工方法主要包括車削、鑽削、端麵銑削、立式銑削等。主要切削參數包括切削速度v、轉速n、切削（xuē）深度ap、進給量f、切削功率Pm、加工（gōng）工時等。下麵以車削加（jiā）工為例，介紹各切削參數的選擇（zé）原理。 

表1 鏜孔時L/H值對（duì）應的進給量修正係數Kt L/H值 <1 1.5 2 2.5 3 
修正係（xì）數Kt 0.7 0.6 0.4 0.3 0.24  

 
表2 已加工表麵（miàn）粗糙度Ra值對應（yīng）的（de）進（jìn）給量修正係數Ka Ra值（?m） >6.3 3.2 1.6 
修正係數Ka  1 0.8 0.6  

 
      進給（gěi）量f 

      粗車進給量的選擇（zé）主要受刀杆強度、機床進給機構強度以及工藝係統（機床—刀具（jù）—工件）剛（gāng）性的（de）製（zhì）約（yuē）。智能切削參數（shù）選擇儀可根據刀杆尺寸、工件直（zhí）徑和切削（xuē）深度計（jì）算出用硬質合金車刀（dāo）粗車（chē）、半精車（chē）碳素鋼、合金鋼、不鏽鋼時的合理進給量。 

      鏜孔進（jìn）給量按粗（cū）鏜和半精鏜選取，但應（yīng）根據刀（dāo）頭伸出長度L 與刀杆高度H 的比值對（duì）進給量乘以相應的（de）修正係（xì）數Kt。 

      精車進給量（liàng）的（de）主要選擇依據是已加工表麵粗糙度Ra值。但是，根據Ra值和刀尖圓弧半徑（jìng）r計算得出的理論進給量與實際加工差異（yì）較大，這是因為實際決定精車加工表麵粗糙度的工藝因素很多（duō），目前很難對其進行精確計（jì）算。設計切削參數（shù）選擇（zé）儀（yí）時，精車進給量的選擇方法是根據要求的（de）表麵粗糙度Ra值（zhí），對進給量下限值乘以相應的修正係數Ka。 

     切削速度v  

     選用硬質合（hé）金車刀車削時，計算切削速度v（m/min）的典型數學模型為  

     v = Cv/TmfbapcHBd

     式中：T——刀具壽命，刀具經（jīng）濟壽命取T=60min，刀具最大（dà）生產率壽命取T = 30min 

     HB——工件材料的布氏硬（yìng）度 

     該數學模型中的係數值Cv和指數值m，b，c，d可（kě）根據工藝係統（tǒng）切（qiē）削試驗並（bìng）經過生（shēng）產驗證獲得。 

  
     切削力和切削功率 

     車削鋼件時，計算主切削（xuē）力Fz（N）的數學模型為 

Fz=Cfapxfy（HB/200）0.35

     車削（xuē）鑄（zhù）鐵件時（shí），計算主切削力Fz（N）的數學模型為 

Fz=Cfapxfy（HB/190）0.40

     數學模型中的係數值Cf和指數值x，y 可（kě）通過工藝係統切削試驗及生產驗證獲得。 

     車削工件時，計算切削功率Pm（kW）的數學模型為 

Pm=Fzv/60×103

3 軟、硬件設（shè）計與使用功能

     智能切削參數選擇儀的軟件采（cǎi）用C語言編製，然後用C51語言（yán）固化到選擇儀（yí）上。圖1所示（shì）為用於車削加工參數選擇的軟件流程圖（tú）。硬件係統的設計采用以8031芯片為（wéi）核心的單片機係統（tǒng），具（jù）有使用（yòng）簡（jiǎn）單、編程方便的特點。 

      智能切削參數選擇儀工作時，接通電源後按清零鍵對屏幕清零，然後按不同的鍵選擇車削、鑽削、麵銑、立銑等不同加工方式，從（cóng）而選擇（zé）不同的（de）切削參數。屏幕上共有（yǒu）8位“8”字顯示數碼（mǎ）管，計算結果可精確到小數點後3位。 

     選（xuǎn）擇儀對不同的（de）工件材料（liào）及刀具材料進行了分類編號，使用時（shí）隻需輸入相應編號即可。 

      各（gè）類加工方式的輸入數據為（以車削為例）：工件材料（wm），工件硬度（HB），工（gōng）件長度（len），工（gōng）件直徑（diam），表麵粗糙度（Ra），刀具（jù）材料（tm），刀具耐用度（T），切削深度（ap），刀杆剛度（BH）。各類加工方式的輸出數據為：切（qiē）削速度（v-m/s），進（jìn）給（gěi）量（liàng）（f-mm/r），轉速（r/min），切削功率（pm-w），工時（time-hour）。 

4 結語

      智（zhì）能切削參數選擇儀的（de）應用可使確定切削參（cān）數時擺脫查閱手冊、經驗估計等傳統方式，保證了切削參數選擇的科（kē）學性（xìng）和（hé）合理性（xìng），對於提高切削效率、保證切削質量、降低切削成本具有實用價值（zhí）。