数控铣加工工艺参数的合理选择_新闻_

李培

[摘要]目前，很多机械零件都处于小批量或者单件生产，在数控铣床加工工艺中，选择一个科学合理的加工工艺是非常重要的。本文就数控铣加工工艺中的参数选择内容分别从铣刀、切削用量、进给路线以及工件材料这四个方面进行介绍，确定了工艺参数方法和原则，从而为确定数控铣床加工工艺实际参数提供一定参考。

[关键词]数控铣床合理选择切削用量

中图分类号：TM121.1.3 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）07-0007-02

一、铣刀的种类与选取

（1）铣刀分类

根据用途，将数控铣床和加工中心的刀具按用途进行分类，可以分为三类：第一，钻削刀具，又分为深孔、短孔和小孔，以及攻螺纹、铰孔。第二，镗削刀具，有精和粗之分。第三，铣削刀具，包括了面铣、立铣、三面刃铣等。

在铣削刀具中，其材料分为：高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷材料、立方氮化硼、巨晶金刚石等材料。

高速钢：属于传统刀具，常温硬度为62—65HRC，其热硬性达到了500—600 0C。但允许切削的速度为50m/min。这样特点是拥有较好的韧性和强度，综合性能较好。

硬质合金刀具：由熔点和硬度较高的含有碳化合物和Co、Mo等的粘接剂合成的冶金产品。常温硬度我74—82HRC，高温800—1000 0C，成本低，中等速度（150m/min），有较好的进给切削性能，从而被广泛选用。

涂层硬质合金：韧性和耐磨性都较好，是在硬质合金的表层上再覆盖一些TiN、Al2O3以及TiCN，从而为刀具起到了较好的耐热作用和降低摩擦与黏附，减少磨损，并且成本较低。

陶瓷材料：高硬度、高强度、耐磨性、化学稳定性、抗粘结性、低摩擦系数以及廉价的价格为陶瓷材料带来了巨大的优点，寿命较长。

立方氮化硼（CBN）：广泛应用在淬硬钢（50HRC以上）、冷硬铸铁以及高温合金等加工工艺中，属于人工合成的材料，硬度7300—9000HV，高温硬度极好，然而相较于陶瓷刀，耐热性与化学稳定性较差，在冲击强度与抗破碎方面也较好，但存在较差的热稳定性以及化惰性。

巨晶金刚石（PCD）：是最硬（10000HV）、最具耐磨性的刀具，高速（1000m/min）、高精度材料，然而易碎，容易和黑色铁元素起化学反应，因此，应用的范围有限。

（2）选用

在选择铣刀类型时，刀具应与被加工的工件面的形状和尺寸对应。在零件轮廓、凹凸的加工中，应选取立铣刀；对于铣平面，要选择硬质合金的刀片铣刀；对毛坯表面和粗加工孔，选择涂层铣刀；对某些立体或变斜角轮廓的外形，采用球头、环形、锥形以及盘形的铣刀。

铣床加工中使用最多的刀具是可转位面铣刀及立铣刀，前者直径为Φ16—630，而粗铣的直径应小些，以减少切削的扭矩。在精铣时，直径应大些，从而提高工艺精度与效率，还可减少进给中的接刀痕。

二、切削用量选择

制订切削用量时要考虑的因素，第一，切削加工生产率，在切削加工中，金属切除率与切削用量三要素ap、f、v均保持线性关系，即其中任一参数增大一倍，都可使生产率提高一倍。然而由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时，其它二参数必须减小。因此，在制订切削用量时，三要素获得最佳组合，此时的高生产率才是合理的。第二，刀具寿命，切削用量三要素对刀具寿命影响的大小，按顺序为v、f、ap。因此，从保证合理的刀具寿命出发，在确定切削用量时，首先应采用尽可能大的背吃刀量；然后再选用大的进给量；最后求出切削速度。第三，加工表面粗糙度，精加工时，增大进给量将增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工时抑制生产率提高的主要因素。

切削用量的内容包括了主轴转速、进给量、背吃刀量，加工方法不同，那么所选择的切削用量也不同。选择原则：粗加工要注重生产效率，同时要兼顾经济性与成本问题；而半精加工与精加工工艺，需要在保证质量的情况下，兼顾效益、经济和成本。详细的数值要根据机床的说明书和切削用量手册以及经验来共同确定。

（1）背吃刀量

背吃刀量需要根据机床、刀具、工件以及夹具的刚度决定。在刚度允许的条件下，保持最少进给次数来切除加工的余量，尽量一次性切除，以保证高效生产率。对于数控机床而言，精加工余量可小于一般的机床，去0.2—0.5mm。对于工件表面粗糙度Ra为12.5-25，在圆周铣削和端面铣削的加工余量分别小于5mm和6mm，只需一次粗铣进给就能达到要求。对于余量较大的、工艺刚性差或动力不足的情况下，需要两次进给。

（2）进给量（进给速度）f

f是进行切削用量的重要参数，根据表面粗糙度、加工精度的要求和工件材料、刀具等进行选择。在编程中，一般数控车床编程以进给量（mm/r）来表示，而铣床和加工中心的编程则用进给速度（mm/mim）。在高要求的加工工艺中，即高精度加工中，进给速度的取值应小些，数值范围在20—50mm/min内。机床的刚度与进给系统性能影响最大进给量，并和脉冲当量相关。数控机床的操作面板是有进给速度的修调开关，可进行范围内（0—150%）的10%作调整。而对于试切削中，可进行修调使得操作者进行最佳的进给速度选择。

（3）主轴转速（r/min）

该项需由允许的切削速度（m/min）来选择。计算公式：

这里的为切削速度，根据手册或刀具说明书中的刀具寿命来决定。为工件或者是刀具的直径（mm）

三、进给路线的选择

很多因素都会对给进的路线产生影响，如加工过程中使用的工艺，加工对象的不同，加工对于精度的要求，所要加工对象的刚度，加工过程中所需要设置的余量，刀具的选择和机床的选择以及工件的形状等，因而在确定给进路线的过程中应当遵循以下的原则：

（1）再设计路线的过程中首要保障的是加工的精度。

（2）在保证加工的精度的前提下尽量减少不必要的路线提高加工的效率。

（3）在保证加工的精度以及加工的效率前提下，尽量简化编程的过程。

四、工件材料对铣削速度的影响

简单地说，在数控铣床上铣削工件，铣刀切削线速度V的选择，主要由刀具材料和工件材料决定。铣刀转速n（转/分钟），主要由铣刀选用切削线速度V（米/分钟）与刀具直径D（毫米）决定。

各种常用工件材料的铣削速度推荐范围

结束语