張孟陶

(安徽阜陽(yáng)技師學(xué)院機(jī)電工程系 安徽阜陽(yáng) 236000)

切削用量包括切削速度：vc(機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速n)、背吃刀量：ap、進(jìn)給速度：f，被稱為切削用量的三要素。數(shù)控機(jī)械制造中選擇切削時(shí)的使用量，就是在保障加工精度質(zhì)量和刀具能夠長(zhǎng)時(shí)間車(chē)削的前提下，使機(jī)床各個(gè)性能和刀具加工性能充分利用，便于切削加工效率達(dá)到最高，加工制造的成本達(dá)到最低點(diǎn)。粗、精加工時(shí)銑削加工的使用情況選擇原則如下：

粗銑加工作業(yè)，一般情況下都是按照較高的生產(chǎn)效率為首要內(nèi)容，但是也應(yīng)該考慮到經(jīng)濟(jì)適用性和加工制造的一系列成本。銑削加工時(shí)的各加工參數(shù)選擇原則：一是選擇較大的進(jìn)刀深度和進(jìn)刀寬度；二是按照數(shù)控機(jī)床自身的剛度、強(qiáng)度、力度等條件的限制，選擇一個(gè)比較大的加工速度的參數(shù)；三是依照銑刀的自身切削性能確定一個(gè)最適合的銑削加工運(yùn)動(dòng)參數(shù)。[1]

半精銑加工和精銑加工作業(yè)，應(yīng)該在能控制好工件質(zhì)量的前提下，保證切削時(shí)造成的成本、經(jīng)濟(jì)和一系列的效率問(wèn)題。銑削加工時(shí)的切削用量選擇原則是：首先，粗銑加工后的輪廓余量，用來(lái)確定適當(dāng)?shù)谋吵缘读縜p；其次，按照粗銑加工后的零件表面情況，選擇一個(gè)有利的切削進(jìn)給速度的參數(shù)；最后，依照所使用銑刀的自身切削性能，選取一個(gè)比較高的切削加工速度數(shù)值。具體的數(shù)值確定，應(yīng)該依據(jù)機(jī)床自配的說(shuō)明書(shū)和機(jī)械行業(yè)數(shù)控的切削加工用量選擇手冊(cè)，并且還要結(jié)合實(shí)際的加工經(jīng)驗(yàn)才行。[2]

二、具體要考慮的因素

(一)背吃刀量ap(單位：mm)

背吃刀量ap應(yīng)當(dāng)按照零件的整體余量、制造工藝以及機(jī)床內(nèi)部各個(gè)系統(tǒng)的情況確定。在使用的機(jī)床、將要加工的零件產(chǎn)品和參與加工制造的刀具剛度條件允許的情況下，ap就可以等于這個(gè)加工余量，這是能夠用來(lái)提高加工效率很不錯(cuò)的一個(gè)有效措施。為了確保產(chǎn)品零件的加工制造精度和加工后表面的光潔度，一般情況都應(yīng)該預(yù)留有一定的余量便于進(jìn)行精銑的時(shí)候加工，對(duì)于數(shù)控機(jī)床而言，預(yù)留的精加工余量可以偏小于普通的機(jī)床。具體的選擇方法如下：

我們?cè)诖帚娂庸さ臅r(shí)候，在預(yù)留有半精銑加工、精銑加工的剩余量后，盡可能多地一次加工完剩下的毛坯殘余量；如果工藝系統(tǒng)產(chǎn)生的剛性不夠或殘余量剩得太多一次性加工不完，也應(yīng)該按照先多后少這樣的方式，進(jìn)行余量不統(tǒng)一的形式加工。其中，第一刀的ap要選擇得較大點(diǎn)，促使刀尖在工件的里面進(jìn)行銑削，此舉則是為了避免加工的毛坯表面不平或是過(guò)硬，硬點(diǎn)的鑄造件和鍛件。

我們?cè)诰娂庸さ臅r(shí)候，ap要根據(jù)粗銑作業(yè)后所留的剩余量確定，并且要及時(shí)逐漸降低ap的加工量，逐漸增高加工精度和表面粗糙度。一般精加工時(shí)，取2*ap=0.1～1.5mm；半精加工時(shí)，取2*ap=2.0～5.0mm。

(二)切削速度Vc(m/min)

切削時(shí)的速度和零件毛坯的材料有很大的關(guān)系，特別是在銑削加工合金鋼材料和銑削加工鋁合金材料時(shí)，切削速度Vc選擇可采用每分鐘8米左右和每分鐘20米以上。

(三)主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)

(四)進(jìn)給速度f(wàn)(mm/min)

f按照工件的精度要求和粗糙度要求以及銑刀、毛坯材料來(lái)確定。f的增大可以提高制造效率。f也能使用機(jī)床控制面板上的倍率開(kāi)關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整大小。

三、試驗(yàn)設(shè)備、工具、量具、刃具和材料

我們?cè)谠囼?yàn)加工的時(shí)候，使用的機(jī)床設(shè)備是云南機(jī)床廠生產(chǎn)的CY-KX850數(shù)控銑床，配置的是FANUC Series 0i Mate—MD系統(tǒng)。工量刃具有：63面銑刀、涂層硬質(zhì)合金立銑刀、游標(biāo)卡尺、公法線千分尺、精密平口鉗等。試驗(yàn)材料是45＃鋼板，尺寸105*105。

四、背吃刀量對(duì)輪廓精度的影響

(一)構(gòu)建試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h3>

使用8的立銑刀將毛坯鋼板銑削成100*100的外形尺寸，深度10，通過(guò)粗加工時(shí)預(yù)留的精加工余量不一樣，相對(duì)精銑加工的時(shí)候背吃刀量ap的不一樣對(duì)于輪廓精度的影響。

(二)粗銑加工對(duì)照參數(shù)說(shuō)明

n=每分鐘3333轉(zhuǎn)，f=每分鐘444毫米，ap=1.6毫米。

(三)精銑加工對(duì)照參數(shù)說(shuō)明

輪廓一切削參數(shù)：n=每分鐘3333轉(zhuǎn)，f=每分鐘444毫米，ap=0.5毫米；

輪廓二切削參數(shù)：n=每分鐘3333轉(zhuǎn)，f=每分鐘444毫米，ap=0.1毫米。

如上圖所示，左圖設(shè)置的粗加工壁邊預(yù)留量是0.5mm，右圖設(shè)置的粗加工壁邊預(yù)留量是0.1mm，即輪廓一的精加工背吃刀量是0.5mm，輪廓二的精加工背吃刀量是0.1mm。

(四)工件測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比

由上圖可見(jiàn)，輪廓一的尺寸為100.056，輪廓二的尺寸為100.002，可見(jiàn)精加工背吃刀量更小時(shí)，避免了加工時(shí)讓刀，保證了工件輪廓尺寸精度。

五、進(jìn)給速度對(duì)輪廓精度的影響

(一)構(gòu)建試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h3>

使用8的立銑刀將毛坯鋼板銑削成100*100的外形尺寸，深度10，通過(guò)精加工時(shí)設(shè)置的進(jìn)給倍率不同，對(duì)比研究精加工時(shí)進(jìn)給量的不同對(duì)輪廓精度的影響。

(二)粗加工參數(shù)說(shuō)明

n=每分鐘3333轉(zhuǎn)，f=每分鐘444毫米，ap=1.6毫米。

(三)精加工參數(shù)對(duì)比

輪廓三切削參數(shù)：n=每分鐘3333轉(zhuǎn)，f=每分鐘666毫米，ap=0.1毫米；

輪廓四切削參數(shù)：n=每分鐘3333轉(zhuǎn)，f=每分鐘222毫米，ap=0.1毫米。

如上圖所示，左圖設(shè)置的進(jìn)給速率是666mm/min，右圖設(shè)置的進(jìn)給速率是222mm/min，即輪廓三的精加工進(jìn)給速度是666mm/min，輪廓四的精加工進(jìn)給速度是222mm/min。

(四)工件測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比

由上圖可見(jiàn)，輪廓三的尺寸為100.035，輪廓四的尺寸為100.001，可見(jiàn)精加工進(jìn)給速度更小時(shí)，可以使加工表面更光滑，保證了工件輪廓尺寸精度。

六、切削速度對(duì)輪廓精度的影響

(一)構(gòu)建試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h3>

使用8的立銑刀將毛坯鋼板銑削成100*100的外形尺寸，深度10，通過(guò)精加工時(shí)設(shè)置的主軸轉(zhuǎn)速不同，對(duì)比研究精加工時(shí)切削速度的不同對(duì)輪廓精度的影響。

(二)粗加工參數(shù)說(shuō)明

n=每分鐘3333轉(zhuǎn)，f=每分鐘444毫米，ap=1.6毫米。

(三)精加工參數(shù)對(duì)比

輪廓五切削參數(shù)：n=每分鐘5555轉(zhuǎn)，f=每分鐘444毫米，ap=0.1毫米；

輪廓六切削參數(shù)：n=每分鐘3333轉(zhuǎn)，f=每分鐘444mm毫米，ap=0.1毫米。

如上圖所示，左圖設(shè)置的主軸轉(zhuǎn)速是5555r/min，右圖設(shè)置的主軸轉(zhuǎn)速是3333r/min，即輪廓五的精加工主軸轉(zhuǎn)速是5555r/min，輪廓六的精加工主軸轉(zhuǎn)速是3333r/min。

(四)工件測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比

由上圖可見(jiàn)，輪廓五的尺寸為100.010，輪廓六的尺寸為100.042，可見(jiàn)精加工切削速度更大時(shí)，可以使加工表面更光滑，保證了工件輪廓尺寸精度。

七、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，切削三要素(背吃刀量、進(jìn)給速度、切削速度)選擇不同的參數(shù)，都會(huì)對(duì)工件輪廓尺寸精度產(chǎn)生影響。雖然只有幾絲的偏差，但對(duì)于數(shù)控銑這種精密加工來(lái)說(shuō)，影響顯得尤為重要，尤其是在技能大賽中，尺寸精度更是重要的得分點(diǎn)。因此，我們充分研究切削用量對(duì)精確控制工件輪廓尺寸精度具有重要的意義。本文僅就切削三要素選擇不同的參數(shù)對(duì)工件輪廓尺寸精度產(chǎn)生的影響作了簡(jiǎn)單的比較，如何探索出更深層次的規(guī)律，今后還有待于進(jìn)一步試驗(yàn)和研究。