摘 要：本文通過(guò)對(duì)工件材質(zhì)切削特性的分析，闡述了數(shù)控加工中切削用量的選擇原則并對(duì) “加工三要素”進(jìn)行分析，從而得出影響切削加工性的若干因素。針對(duì)切削用量的三要素進(jìn)行選擇與計(jì)算，闡述其對(duì)加工效果的影響，為數(shù)控機(jī)床的操作者提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)控切削 加工三要素 加工用量

中圖分類號(hào)：TG519.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）02（a）-0115-01

數(shù)控切削技術(shù)在當(dāng)今制造型企業(yè)中越來(lái)越普及，在數(shù)控切削過(guò)程中有很多重要的條件與參數(shù)，工件材料的切削加工性能與其本身的物理、力學(xué)性能有很大關(guān)系，而加工用量更是機(jī)床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)大小的重要參數(shù)，因此分析加工材質(zhì)的切削性能并確定切削用量是數(shù)控切削工藝的重要內(nèi)容。由于加工用量的大小對(duì)工件加工質(zhì)量、用時(shí)長(zhǎng)短、刀具磨損程度和加工成本均有顯著影響，因此數(shù)控機(jī)床操作者必須掌握切削用量的基本原則，并在操作實(shí)際過(guò)程中對(duì)加工三要素進(jìn)行合理的應(yīng)用。

1 工件材質(zhì)切削特性分析

工件材質(zhì)的強(qiáng)度和硬度：在切削加工中，被切削層材質(zhì)硬化現(xiàn)象越嚴(yán)重，刀具壽命越短，而刀具切削力將隨著工件材料的硬度和強(qiáng)度增大而變大，其消耗的功耗也越大，隨之切削溫度也將升高，這將造成刀具的磨損加劇，從而影響該材質(zhì)切削性能。只有硬度適中的鋼材較好加工，因此適當(dāng)提高材料的硬度，有利于獲得較好的加工表面質(zhì)量。

工件材質(zhì)的導(dǎo)熱性：工件被加工時(shí)，溫度一般會(huì)被鐵屑帶走，工件材質(zhì)的導(dǎo)熱性越好，由切屑帶走和由工件散出的熱量就越多，越有利于降低切削區(qū)的溫度，減少刀具的磨損。

工件材質(zhì)的韌性與塑性：韌性較大的材質(zhì)，在切削變形時(shí)吸收的功較多，于是切削力和切削溫度也越高，并且不易斷屑，影響切削加工性。塑性越大的材質(zhì)，切削時(shí)的塑性變形就越大，切削溫度也會(huì)隨之增高，刀具容易出現(xiàn)粘結(jié)磨損和擴(kuò)散磨損。但加工塑性太低的材料時(shí)候，則成為脆性材料，切削力和切削熱集中在切削刃附近，加劇刀具的磨損，也會(huì)影響切削加工性。

2 數(shù)控加工中切削用量的選擇原則

切削用量包括吃刀深度αp，進(jìn)給量f，切削速度Vc通常稱為切削用量三要素，如圖1所示。

數(shù)控加工中選擇切削用量，就是在保證加工質(zhì)量和刀具耐用度的前提下，充分發(fā)揮機(jī)床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。其中切削速度Vc對(duì)刀具耐用度的影響最大，進(jìn)給量f次之，吃刀深αp影響最小。這與三者對(duì)切削溫度的影響完全一致。反映出切削溫度對(duì)刀具耐用度有著很重要的影響。在優(yōu)選切削用量以提高生產(chǎn)率時(shí)，其選擇順序應(yīng)為：首先盡量選用最大吃刀深αp然后根據(jù)加工條件選用最大的進(jìn)給量f，最后才在刀具耐用度或機(jī)床功率所允許的情況下選取最大切削速度Vc。

刀具耐用度優(yōu)化指標(biāo)有三種：一是經(jīng)濟(jì)耐用度（最低成本耐用度），采用此種耐用度成本低有利于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，在產(chǎn)品初創(chuàng)階段.不太暢銷階段最為適宜。二是最大利潤(rùn)耐用度，宜用于產(chǎn)品銷路暢通.供不應(yīng)求時(shí)以獲最大利潤(rùn)。三是最大生產(chǎn)率耐用度，是在產(chǎn)品急需情況下如戰(zhàn)時(shí)，救災(zāi)等不計(jì)成本時(shí)采用。

3 加工三要素的選擇分析

吃刀深αp：一般情況下，機(jī)床工藝系統(tǒng)剛度允許時(shí)，粗車吃刀深在保留半精車與精車余量后，盡量將粗車余量一次切除。如果總加工余量太大，一次切去所有加工余量會(huì)產(chǎn)生明顯的振動(dòng)，甚至刀具強(qiáng)度不允許.機(jī)床功率不夠，則可分成兩次或幾次粗車。但第一刀吃刀深應(yīng)盡量大，以消除表面硬皮.切除沙眼氣孔等缺陷，從而保護(hù)刀尖不與毛坯接觸。半精車和精車加工，其吃刀深是根據(jù)加工精度和表面粗糙度要求，由粗車后留下余量確定的。最后一刀吃刀深不宜太小，否則會(huì)產(chǎn)生刮擦.對(duì)粗糙度不利。

進(jìn)給量f：粗車時(shí)的進(jìn)給量主要考慮進(jìn)給伺服電機(jī)功率，刀桿尺寸，刀片厚度，工件的直徑和長(zhǎng)度等因素。在工藝系統(tǒng)剛度和強(qiáng)度允許的情況下，可選用較大進(jìn)給量.反之適當(dāng)減少。如加工小孔，因刀桿直徑小，應(yīng)降低進(jìn)給量?？咨?，刀桿懸伸長(zhǎng)，則需進(jìn)一步降低進(jìn)給量。由于鉆頭橫刃鉆孔進(jìn)給力較大，進(jìn)給量往往受到Z向伺服電機(jī)力矩制約。半精加工和精加工的進(jìn)給量受到工件加工精度和粗糙度限制，由于加工精度和粗糙度往往形成對(duì)應(yīng)關(guān)系。半精加工和精加工進(jìn)給量大小的確定著眼于表面粗糙度。

切削速度Vc：切削速度對(duì)刀具耐用度的影響最大，應(yīng)該說(shuō)要求刀具耐用度達(dá)到多長(zhǎng)時(shí)間是確定切削速度的前提。

切削速度與刀具耐用度的關(guān)系式為：

VcTm=Co

式中：T為刀具耐用度（min）；

m為指數(shù)，表示Vc對(duì)T的影響程度；

Co為系數(shù)，與刀具.工件材料和切削條件有關(guān)o

上式為重要的刀具耐用度方程式，指數(shù)m表示Vc對(duì)T的影響程度，耐熱性愈差的刀具材料其m值愈小，則切削速度Vc對(duì)刀具耐用度T的影響就愈大。對(duì)高速鋼刀具m=0.1～0.125；硬質(zhì)合金刀具m=0.2～0.4；陶瓷刀具m約為0.4。在常用的切削速度范圍內(nèi)公式（5）完全可以適用，但在較寬的切削速度范圍內(nèi)實(shí)驗(yàn)就不完全適用了。常規(guī)生產(chǎn)一般采用最大利潤(rùn)耐用度，但在實(shí)際應(yīng)用中生產(chǎn)廠家往往沒(méi)有明確的刀具耐用度優(yōu)化指標(biāo)，按班次，或觀察磨損情況換刀。一般對(duì)制造刃磨都比較簡(jiǎn)單.成本不高的刀具耐用度可低一些，反之則高一些。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展及數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用普及程度不斷提高，數(shù)控切削技術(shù)以及數(shù)控編程技術(shù)已經(jīng)被制造型企業(yè)普遍應(yīng)用。因此在切削參數(shù)的選擇與加工程序的編制過(guò)程中，要根據(jù)材質(zhì)特性與機(jī)床性能確定切削用量，加工技術(shù)人員應(yīng)掌握數(shù)控加工中切削用量的確定原則并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)狀況，選擇出合理的切削用量，從而提高被加工工件的加工質(zhì)量并縮短加工節(jié)拍提高生產(chǎn)效率，提高制造型企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)水平。

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