宋翔宇+梅剛

摘要：在利用CAD和CAM加工工件的過(guò)程中，往往需要對(duì)切削所需用量以及切削刀具進(jìn)行選擇，以便能盡快使工件能夠順利完成加工。在數(shù)控銑進(jìn)行銑削加工時(shí)也需要同樣從事這類(lèi)的工作。只有刀具選擇正確和切削量控制正確，才能保證工件的加工質(zhì)量和加工效率。為此，文章著重研究如何進(jìn)行這兩方面的選擇，為自動(dòng)化加工領(lǐng)域的研究做一些貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：CAD；CAM；銑削刀具；切削用量

中圖分類(lèi)號(hào)：TG547 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）06-0079-03

1 概述

在數(shù)銑的加工中，刀具以及切削用量的選擇是能夠關(guān)系到加工精度、表面質(zhì)量以及效率的非常重要的兩大因素。如果所選擇的刀具和切削用量合適則能夠大大的壓縮加工成本，并大大的提高工作的效率，同時(shí)還能夠取得更好的工作質(zhì)量。伴隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，相當(dāng)數(shù)量的軟件都已經(jīng)具有了強(qiáng)大的編程功能，而數(shù)銑加工刀具以及切削用量的選擇目前都已經(jīng)可以借助計(jì)算機(jī)得以實(shí)現(xiàn)。只要編程人員能夠借助CAD/CAM軟件當(dāng)中的一系列工藝對(duì)刀具以及切削用量等等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行編制，而后借助后置處理完成配套NC程序的生成。所謂的數(shù)銑加工中也就是人機(jī)交互條件下實(shí)現(xiàn)加工刀具以及切削用量的最終選擇確定，這也就需要具體的編程人員能夠了解刀具以及切削用量的選擇確定時(shí)需要遵循的相關(guān)原則及方法。

2 數(shù)控銑削加工的刀具選擇

具體編程人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合數(shù)控銑床的加工能力、工件的材料性能以及加工的工序、切削的用量等等多重因素恰當(dāng)?shù)倪x擇刀具。

2.1 常用的幾種數(shù)控銑床刀具

以銑刀的形狀以劃分標(biāo)準(zhǔn)，主要有平刀、球刀、牛鼻刀、異形刀等等幾種類(lèi)型。就用途來(lái)說(shuō)，一般可分為立銑刀、端銑刀、鍵槽銑刀等等幾種類(lèi)型。就材料材料來(lái)說(shuō)，可以劃分為高速鋼銑刀、硬質(zhì)合金銑刀、金剛石銑刀、立方氮化硼銑刀以及陶瓷銑刀幾種。

2.2 選擇刀具時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮的幾種因素

首先是材料以及性能因素，主要有有色、黑色金屬，各類(lèi)復(fù)合材料以及塑料等等幾種。還應(yīng)當(dāng)綜合考慮其硬度、剛度以及耐磨性等等幾種。其次是加工所使用的工藝，主要分為粗加工、半精加工以及精加工這三類(lèi)。再次是工件的形狀、加工的余量以及零件的精度等這幾種。最后還要考慮的是機(jī)床的加工能力以及刀具的切削用量。

2.3 對(duì)銑刀的選擇

一般來(lái)說(shuō)在數(shù)銑加工當(dāng)中CAD/CAM之中一般可以使用不止一種型號(hào)的刀具，常用的幾種道具及其用途為平刀。大多是承擔(dān)對(duì)凸臺(tái)、凹槽、小平面的加工。一般在進(jìn)行開(kāi)粗或者光刀操作的時(shí)候都可以用，一般來(lái)說(shuō)平刀多使用在開(kāi)粗、平面光刀以及外形光刀、清根等領(lǐng)域。其次是球刀，這種刀一般是用在曲面光刀，通常對(duì)平面開(kāi)粗的時(shí)候一般粗糙程度比較高，此外加工效率也比較低。再次就是牛鼻刀，一般這種刀主要是用在開(kāi)粗、平面光刀上，在加工一些硬度較高的材料的時(shí)候應(yīng)用較廣。常用圓角半徑是R0.2。最后是面銑刀，這種刀適用于大平面的加工工作。

2.4 銑刀的參數(shù)選擇

對(duì)于平刀以及鍵槽銑刀來(lái)說(shuō)，它的主要參數(shù)如下：銑刀的半徑相比起零件內(nèi)輪廓面的最小曲率不宜過(guò)大，正常情況下也就是0.8～0.9Rmin。此外零件在加工的高度上不宜過(guò)高，確保道具具有足夠的剛性。至于不通孔或者深槽適宜L=H+（5mm～10mm），其中L代表切削部分的長(zhǎng)度，對(duì)應(yīng)的H則為加工高度。至于加工的外形以及通槽，則確定L=H+r+（5mm～10mm），r作為刀角的半徑。在對(duì)內(nèi)輪廓面做粗加工的時(shí)候，至于銑刀的最大直徑也就是Dmax可按照以下方式進(jìn)行計(jì)算詳情見(jiàn)下圖1。

Dmax=D1+2[△sin（Φ/2）-△1]/[1-sin（Φ/2）]。

第一，在這一公式當(dāng)中，其中的D1代表工件輪廓的最小凹圓角直徑；而△代表圓角鄰邊的夾角等分線處精加工的余量；其中精加工余量以△1表示；最小夾角以Φ表示。

圖1 確定銑刀直徑簡(jiǎn)圖

第二，是球刀各個(gè)參數(shù)的確定，其一是球刀的半徑，此數(shù)據(jù)是刀角的半徑r，球刀負(fù)責(zé)曲面以及圓弧槽的加工，和圓角的加工等等。在具體進(jìn)入到內(nèi)腔面加工環(huán)節(jié)的時(shí)候，球刀的刀角半徑比內(nèi)輪廓面最小曲率半徑以及最小圓角半徑要小得多。對(duì)外凸曲面加工時(shí)，為增大剛性的考慮，其刀角半徑略大。當(dāng)然也可以使用球刀的刀角半徑與圓弧槽相等，借助球刀完成圓弧槽加工。

第三，是牛鼻刀的參數(shù)選擇，此類(lèi)刀具主要是用于完成零件的粗加工以及平面光刀流程。在進(jìn)行內(nèi)槽底部的銑削時(shí)，為滿足搭接要求，則刀具底刃有效的半徑Re=R-r，在具體編程的時(shí)候確定Re=0.95（R-r）。前面的0.95數(shù)值是出于確保刀具出線磨損時(shí)還可以完成搭接預(yù)留的系數(shù)。

第四，就是面銑刀的幾項(xiàng)參數(shù)，這類(lèi)刀具負(fù)責(zé)對(duì)一些大平面的加工，在確定直徑時(shí)，具體如下：直徑小的適合進(jìn)行粗銑，相反則選擇精銑。

最后是數(shù)銑加工，在這一過(guò)程中，需要及時(shí)的對(duì)此類(lèi)刀具測(cè)量尺寸，取得精準(zhǔn)數(shù)據(jù)參數(shù)，數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)之后，需要時(shí)做出補(bǔ)償，完成加工過(guò)程，確保零件合格。

3 數(shù)控銑削加工切削用量的確定

至于切削用量的選擇，需要編程的工作人員應(yīng)當(dāng)能夠正確的確定切削用量，也就是根據(jù)工件來(lái)合理確定切削用量。這主要是主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量以及背吃刀量等。

3.1 切削用量在確定的時(shí)候必須綜合考慮的要點(diǎn)

首先是加工生產(chǎn)的效率，這主要是與ap、f、Vc存在著特定的關(guān)系，要提升生產(chǎn)效率，只要提升參數(shù)之一就可以。不過(guò)考慮到刀具的壽命，另外的兩個(gè)參數(shù)應(yīng)當(dāng)適時(shí)壓低。換句話說(shuō)，要獲得良好而精準(zhǔn)的切削用量，必須妥善處理這三大要素的關(guān)系。其次是機(jī)床的功率，在ap以及Vc兩個(gè)參數(shù)大大增加時(shí)，都對(duì)切削功率的提升貢獻(xiàn)不少。而f相比起來(lái)對(duì)切削功率作用要小很多。進(jìn)入到粗加工環(huán)節(jié)的時(shí)候，必須盡量的增大進(jìn)給的數(shù)量。再次是刀具壽命也就是耐用度。一般來(lái)說(shuō)上述的三大要素對(duì)刀具壽命按影響的大小來(lái)分大致是Vc、f、ap。，所以說(shuō)，為維持刀具壽命，在選擇具體的切削用量的時(shí)候，首先需要確保ap盡量的大，而后確定較大的f，藉此得出適宜的切削速度。endprint

3.2 制定加工切削的用量方法

一般來(lái)說(shuō)，在確定粗加工的切削用量時(shí)大多考慮的是生產(chǎn)效率，兼顧經(jīng)濟(jì)角度，也就是加工的成本。至于進(jìn)行半精以及精加工時(shí)選擇的切削用量，首先要考慮的就是加工的質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)也要照顧到切削的效率以及成本。對(duì)ap進(jìn)行選擇的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)考慮結(jié)合機(jī)床以及刀具的剛度、加工的余量等等。取出需要留給下一道工序的適當(dāng)余量以外，盡量全部切除其他部分的余量，從而大幅減少走刀次數(shù)，確保效率；如果粗銑的余量過(guò)大亦或者剛性不足，則余量可以分兩次完成。對(duì)于表層較硬的鑄鍛件或者不銹鋼時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量確保背吃刀量超過(guò)硬皮厚度，避免過(guò)早的磨損掉刀尖。通常來(lái)說(shuō)在進(jìn)行立銑刀粗銑的時(shí)候，背吃刀量不適合越過(guò)銑刀半徑，也就是小于7mm；在進(jìn)行半精銑的時(shí)候，這一數(shù)值適合為0.5～1毫米左右；相比而言，在進(jìn)行精銑的時(shí)候一般為0.05到0.3MM。使用端銑刀進(jìn)行粗銑一般背吃刀量2～5毫米，進(jìn)行精銑的時(shí)候，適合0.1～0.5毫米。其次關(guān)于f的確定。一般來(lái)說(shuō)數(shù)控銑床切削用量的最關(guān)鍵參數(shù)就是進(jìn)給量，如果工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給量。一般在100到200mm/min即可。如果加工的精度以及表面的粗糙度有差別，這應(yīng)當(dāng)選擇較小的進(jìn)給量，大致范圍是20～50mm/min即可。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中大多使用查表或者經(jīng)驗(yàn)法選擇合適的進(jìn)給量。進(jìn)行粗加工的時(shí)候，綜合考慮材料、刀具的直徑以及背吃刀量確定合適的進(jìn)給量。在進(jìn)行半精或者精加工的時(shí)候，則綜合考慮表面粗糙度的具體要求，結(jié)合工件的材料，切削的速度確定進(jìn)給量。至于切削速度的確定，這一操作的目的在于敲定銑床的主軸轉(zhuǎn)速。在生產(chǎn)的過(guò)程中參照實(shí)踐以及機(jī)床的使用資料確定切削的實(shí)際速度，而后確定主軸的最終轉(zhuǎn)速。一般在確定具體的切削速度時(shí)，需要遵循如下原則，粗銑則ap、f大，因此Vc就低；精銑則ap、f都比較的小，因此Vc較高。此外工件的材料強(qiáng)度以及硬度足夠高的話，適宜選擇Vc較低。如果材料切削性足夠好，其速度自然就高。

3.3 提高切削用量的對(duì)策

在選擇刀具的材料時(shí)突出對(duì)切削性能的更高要求，確保工件的機(jī)械性能的同時(shí)，獲得更好的加工性。提供更好的冷卻潤(rùn)滑?？偠灾?，在選擇確定切削用量的時(shí)候，如果可以滿足零件的質(zhì)量要求，那么在確保工藝系統(tǒng)具備足夠的強(qiáng)度以及剛性的前提下，確保機(jī)床的功率，充分發(fā)揮其所具有的切削性能，最終敲定最合適的切削用量。

4 結(jié)語(yǔ)

在高科技已經(jīng)滲透到機(jī)械加工領(lǐng)域的今天，我們不僅要看到自動(dòng)加工軟件給我們的機(jī)械加工業(yè)的工作質(zhì)量的提高帶來(lái)的足夠便利，更為重要的是，要學(xué)會(huì)如何利用這些先進(jìn)的設(shè)備，在掌握原有基本原理的基礎(chǔ)上，勤做加巧做，就一定能使我們的工業(yè)早日走向自動(dòng)化。

參考文獻(xiàn)

[1] 伍倪燕，趙鳳，賴(lài)嘯.淺析數(shù)控銑削加工中切削用

量的合理選擇[J].職業(yè)，2011，（6）.

[2] 陳波，陳年華.數(shù)控銑床常用刀具的合理選用

[J].湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，（3）.

[3] 張喆.簡(jiǎn)析數(shù)控加工刀具及切削用量的確定[J].

科技信息，2010，（27）.

作者簡(jiǎn)介：宋翔宇（1978—），男，四川邛崍人，四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院助理實(shí)驗(yàn)師，供職于四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)習(xí)工廠，研究方向：教學(xué)和數(shù)控編程及加工。endprint

3.2 制定加工切削的用量方法

一般來(lái)說(shuō)，在確定粗加工的切削用量時(shí)大多考慮的是生產(chǎn)效率，兼顧經(jīng)濟(jì)角度，也就是加工的成本。至于進(jìn)行半精以及精加工時(shí)選擇的切削用量，首先要考慮的就是加工的質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)也要照顧到切削的效率以及成本。對(duì)ap進(jìn)行選擇的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)考慮結(jié)合機(jī)床以及刀具的剛度、加工的余量等等。取出需要留給下一道工序的適當(dāng)余量以外，盡量全部切除其他部分的余量，從而大幅減少走刀次數(shù)，確保效率；如果粗銑的余量過(guò)大亦或者剛性不足，則余量可以分兩次完成。對(duì)于表層較硬的鑄鍛件或者不銹鋼時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量確保背吃刀量超過(guò)硬皮厚度，避免過(guò)早的磨損掉刀尖。通常來(lái)說(shuō)在進(jìn)行立銑刀粗銑的時(shí)候，背吃刀量不適合越過(guò)銑刀半徑，也就是小于7mm；在進(jìn)行半精銑的時(shí)候，這一數(shù)值適合為0.5～1毫米左右；相比而言，在進(jìn)行精銑的時(shí)候一般為0.05到0.3MM。使用端銑刀進(jìn)行粗銑一般背吃刀量2～5毫米，進(jìn)行精銑的時(shí)候，適合0.1～0.5毫米。其次關(guān)于f的確定。一般來(lái)說(shuō)數(shù)控銑床切削用量的最關(guān)鍵參數(shù)就是進(jìn)給量，如果工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給量。一般在100到200mm/min即可。如果加工的精度以及表面的粗糙度有差別，這應(yīng)當(dāng)選擇較小的進(jìn)給量，大致范圍是20～50mm/min即可。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中大多使用查表或者經(jīng)驗(yàn)法選擇合適的進(jìn)給量。進(jìn)行粗加工的時(shí)候，綜合考慮材料、刀具的直徑以及背吃刀量確定合適的進(jìn)給量。在進(jìn)行半精或者精加工的時(shí)候，則綜合考慮表面粗糙度的具體要求，結(jié)合工件的材料，切削的速度確定進(jìn)給量。至于切削速度的確定，這一操作的目的在于敲定銑床的主軸轉(zhuǎn)速。在生產(chǎn)的過(guò)程中參照實(shí)踐以及機(jī)床的使用資料確定切削的實(shí)際速度，而后確定主軸的最終轉(zhuǎn)速。一般在確定具體的切削速度時(shí)，需要遵循如下原則，粗銑則ap、f大，因此Vc就低；精銑則ap、f都比較的小，因此Vc較高。此外工件的材料強(qiáng)度以及硬度足夠高的話，適宜選擇Vc較低。如果材料切削性足夠好，其速度自然就高。

3.3 提高切削用量的對(duì)策

在選擇刀具的材料時(shí)突出對(duì)切削性能的更高要求，確保工件的機(jī)械性能的同時(shí)，獲得更好的加工性。提供更好的冷卻潤(rùn)滑?？偠灾谶x擇確定切削用量的時(shí)候，如果可以滿足零件的質(zhì)量要求，那么在確保工藝系統(tǒng)具備足夠的強(qiáng)度以及剛性的前提下，確保機(jī)床的功率，充分發(fā)揮其所具有的切削性能，最終敲定最合適的切削用量。

4 結(jié)語(yǔ)

在高科技已經(jīng)滲透到機(jī)械加工領(lǐng)域的今天，我們不僅要看到自動(dòng)加工軟件給我們的機(jī)械加工業(yè)的工作質(zhì)量的提高帶來(lái)的足夠便利，更為重要的是，要學(xué)會(huì)如何利用這些先進(jìn)的設(shè)備，在掌握原有基本原理的基礎(chǔ)上，勤做加巧做，就一定能使我們的工業(yè)早日走向自動(dòng)化。

參考文獻(xiàn)

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量的合理選擇[J].職業(yè)，2011，（6）.

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[3] 張喆.簡(jiǎn)析數(shù)控加工刀具及切削用量的確定[J].

科技信息，2010，（27）.

作者簡(jiǎn)介：宋翔宇（1978—），男，四川邛崍人，四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院助理實(shí)驗(yàn)師，供職于四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)習(xí)工廠，研究方向：教學(xué)和數(shù)控編程及加工。endprint

3.2 制定加工切削的用量方法

一般來(lái)說(shuō)，在確定粗加工的切削用量時(shí)大多考慮的是生產(chǎn)效率，兼顧經(jīng)濟(jì)角度，也就是加工的成本。至于進(jìn)行半精以及精加工時(shí)選擇的切削用量，首先要考慮的就是加工的質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)也要照顧到切削的效率以及成本。對(duì)ap進(jìn)行選擇的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)考慮結(jié)合機(jī)床以及刀具的剛度、加工的余量等等。取出需要留給下一道工序的適當(dāng)余量以外，盡量全部切除其他部分的余量，從而大幅減少走刀次數(shù)，確保效率；如果粗銑的余量過(guò)大亦或者剛性不足，則余量可以分兩次完成。對(duì)于表層較硬的鑄鍛件或者不銹鋼時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量確保背吃刀量超過(guò)硬皮厚度，避免過(guò)早的磨損掉刀尖。通常來(lái)說(shuō)在進(jìn)行立銑刀粗銑的時(shí)候，背吃刀量不適合越過(guò)銑刀半徑，也就是小于7mm；在進(jìn)行半精銑的時(shí)候，這一數(shù)值適合為0.5～1毫米左右；相比而言，在進(jìn)行精銑的時(shí)候一般為0.05到0.3MM。使用端銑刀進(jìn)行粗銑一般背吃刀量2～5毫米，進(jìn)行精銑的時(shí)候，適合0.1～0.5毫米。其次關(guān)于f的確定。一般來(lái)說(shuō)數(shù)控銑床切削用量的最關(guān)鍵參數(shù)就是進(jìn)給量，如果工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給量。一般在100到200mm/min即可。如果加工的精度以及表面的粗糙度有差別，這應(yīng)當(dāng)選擇較小的進(jìn)給量，大致范圍是20～50mm/min即可。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中大多使用查表或者經(jīng)驗(yàn)法選擇合適的進(jìn)給量。進(jìn)行粗加工的時(shí)候，綜合考慮材料、刀具的直徑以及背吃刀量確定合適的進(jìn)給量。在進(jìn)行半精或者精加工的時(shí)候，則綜合考慮表面粗糙度的具體要求，結(jié)合工件的材料，切削的速度確定進(jìn)給量。至于切削速度的確定，這一操作的目的在于敲定銑床的主軸轉(zhuǎn)速。在生產(chǎn)的過(guò)程中參照實(shí)踐以及機(jī)床的使用資料確定切削的實(shí)際速度，而后確定主軸的最終轉(zhuǎn)速。一般在確定具體的切削速度時(shí)，需要遵循如下原則，粗銑則ap、f大，因此Vc就低；精銑則ap、f都比較的小，因此Vc較高。此外工件的材料強(qiáng)度以及硬度足夠高的話，適宜選擇Vc較低。如果材料切削性足夠好，其速度自然就高。

3.3 提高切削用量的對(duì)策

在選擇刀具的材料時(shí)突出對(duì)切削性能的更高要求，確保工件的機(jī)械性能的同時(shí)，獲得更好的加工性。提供更好的冷卻潤(rùn)滑?？偠灾?，在選擇確定切削用量的時(shí)候，如果可以滿足零件的質(zhì)量要求，那么在確保工藝系統(tǒng)具備足夠的強(qiáng)度以及剛性的前提下，確保機(jī)床的功率，充分發(fā)揮其所具有的切削性能，最終敲定最合適的切削用量。

4 結(jié)語(yǔ)

在高科技已經(jīng)滲透到機(jī)械加工領(lǐng)域的今天，我們不僅要看到自動(dòng)加工軟件給我們的機(jī)械加工業(yè)的工作質(zhì)量的提高帶來(lái)的足夠便利，更為重要的是，要學(xué)會(huì)如何利用這些先進(jìn)的設(shè)備，在掌握原有基本原理的基礎(chǔ)上，勤做加巧做，就一定能使我們的工業(yè)早日走向自動(dòng)化。

參考文獻(xiàn)

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量的合理選擇[J].職業(yè)，2011，（6）.

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[J].湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，（3）.

[3] 張喆.簡(jiǎn)析數(shù)控加工刀具及切削用量的確定[J].

科技信息，2010，（27）.

作者簡(jiǎn)介：宋翔宇（1978—），男，四川邛崍人，四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院助理實(shí)驗(yàn)師，供職于四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)習(xí)工廠，研究方向：教學(xué)和數(shù)控編程及加工。endprint