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數(shù)控機(jī)床車(chē)削加工參數(shù)的合理確定
數(shù)控機(jī)床車(chē)削加工參數(shù)的合理確定
摘 要：切削用量不但是數(shù)控機(jī)床加工前必須要調(diào)整的重要參數(shù)，其數(shù)值選擇是否合理與加工質(zhì)量、加工效率和生產(chǎn)成本有著密切的聯(lián)系。
因此，合理選擇切削參數(shù)對(duì)于提高加工零件質(zhì)量，縮短加工時(shí)間，提升加工效率，提高制造型企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益及生產(chǎn)水平具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，值得深入探討和研究。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;車(chē)削加工;參數(shù)
在數(shù)控機(jī)床車(chē)削加工實(shí)踐中，合理確定切削參數(shù)，能夠保障加工零件的質(zhì)量，提高數(shù)控機(jī)床及切削刀具的使用壽命，最大限度地提升切削加工效率。
增加數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給量和切削速度，能夠減少切削零件所需時(shí)間，但同時(shí)數(shù)控機(jī)床的切削刀具壽命會(huì)明顯縮短，加工零件的表面質(zhì)量也會(huì)有所下降。
因此，合理確定數(shù)控機(jī)床車(chē)削加工參數(shù)，是提升加工效率，獲得較高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑，值得深入探討。
1、為什么要合理確定數(shù)控加工切削用量
現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床隨著廣泛的應(yīng)用，電子計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)越來(lái)越多地與之相融合，特別是隨著CAD/CAM技術(shù)快速發(fā)展，很多CAD/CAM軟件均提供了自動(dòng)編程功能，不僅提供了各種各樣加工方式方法，采用不同的加工方式對(duì)加工過(guò)程當(dāng)中的切削用量數(shù)值也會(huì)產(chǎn)生一定影響。
此外，近年高速切削的興起，針對(duì)工件金屬材料不同，在切削速度達(dá)到某個(gè)特定值時(shí)，切削溫度不升反降的特點(diǎn)，使數(shù)控加工產(chǎn)品質(zhì)量得到改善，還大幅度地提高了生產(chǎn)效率。
通過(guò)上述分析可以發(fā)現(xiàn)，在數(shù)控機(jī)床加工中，切削用量的合理選擇其實(shí)并不容易。
所說(shuō)的“合理選擇”，是指對(duì)現(xiàn)有條件充分利用(包括：機(jī)床扭矩、功率等動(dòng)力性能;刀具切削的耐磨性和硬度性能)的基礎(chǔ)上，在達(dá)到要求加工質(zhì)量的前提下，盡量減少加工時(shí)間，從而獲取較高生產(chǎn)率的同時(shí)，加工成本最低化所需的切削用量。
對(duì)于數(shù)控機(jī)床的切削加工而言，切削用量的三要素聯(lián)系十分密切，改變?nèi)我粎?shù)均可能會(huì)致使其它參數(shù)發(fā)生變化。
例如，增大切削用量時(shí)，相應(yīng)地就需增加刀刃的負(fù)荷;若增加切削熱，則刀具磨損隨之加快，進(jìn)而還會(huì)提升加工成本、限制加工速度。
因此，實(shí)踐中絕非只用計(jì)算公式得出一個(gè)數(shù)值使用這么簡(jiǎn)單，而需以實(shí)踐加工生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，綜合考慮計(jì)算數(shù)值和經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，才能使切削用量更加合理，才能在付出較低加工成本的同時(shí)，獲得較高的生產(chǎn)效率和效益。
通過(guò)近年來(lái)數(shù)控技術(shù)的高速發(fā)展，切削用量的選用應(yīng)以最大限度地降低加工成本，獲取較高經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)使加工產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量進(jìn)一步提升為目標(biāo)。
2、數(shù)控機(jī)床車(chē)削加工中刀具幾何參數(shù)如何確定
作為刀具幾何參數(shù)重要組成部分之一，刀具幾何角度對(duì)數(shù)控機(jī)床車(chē)削過(guò)程中的切削力大小、切削功率和切削溫度會(huì)產(chǎn)生直接影響，更事關(guān)數(shù)控機(jī)床刀頭、刀刃強(qiáng)度、工作磨損狀況和散熱體積，還對(duì)刀具刃形和切削圖形產(chǎn)生較大影響，甚至還會(huì)影響切屑流出的方向，而對(duì)機(jī)床工作切入切出平穩(wěn)性和切削刃鋒利程度產(chǎn)生一定影響。
實(shí)踐表明，在切削條件不同的情況下，應(yīng)選擇與之對(duì)應(yīng)的刀具幾何角度，方能獲得較佳的加工效果和加工效率。
以刀具前角參數(shù)的確定為例，在選擇前角時(shí)，保證切削刃的鋒利是前提，還應(yīng)適當(dāng)兼顧切削刃保持足夠的強(qiáng)度。
實(shí)踐中，在確保零件加工質(zhì)量前提下，通常參數(shù)的選擇應(yīng)使刀具達(dá)到最高使用壽命為原則確定。
而作為一個(gè)相對(duì)的概念，切削刃是否具備足夠的強(qiáng)度，與加工零件材料及刀具材料物理性能有關(guān)，還與加工條件關(guān)系緊密。
基于以上認(rèn)知，合理選擇前角參數(shù)應(yīng)采取以下原則：一是，加工塑性材料時(shí)宜取較大前角，而加工脆性材料時(shí)則宜取較小前角;二是，粗加工時(shí)可取較小前角，而精加工時(shí)，則宜取較大前角;三是，當(dāng)加工零件的材料硬度、強(qiáng)度相對(duì)較低時(shí)，前角可取較大參數(shù)，反之，則應(yīng)取較小前角;四是，刀具材料抗彎強(qiáng)度及沖擊韌性相對(duì)較低時(shí)，宜取較小前角，如，硬質(zhì)合金刀具合理前角可較陶瓷刀具大，而高速鋼刀具合理前角則較硬質(zhì)合金刀具大;五是，在機(jī)床功率較小或工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)，可選取較大前角參數(shù)，以盡量減小切削力與振動(dòng)帶來(lái)的影響。
當(dāng)然，在生產(chǎn)實(shí)踐中，為確保刀具工作穩(wěn)定性，數(shù)控機(jī)床車(chē)削加工時(shí)刀具前角通常不宜過(guò)大。
3、數(shù)控機(jī)床車(chē)削加工中切削參數(shù)的合理確定
使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行車(chē)削加工，在選擇數(shù)控編程時(shí)即應(yīng)確定切削參數(shù)，合理的參數(shù)應(yīng)當(dāng)能夠最大限度地保障零件加工質(zhì)量，提高刀具的使用壽命，使數(shù)控機(jī)床能力得到充分發(fā)揮，提升刀具切削性能，且能以較低生產(chǎn)成本獲得較高生產(chǎn)效率。
3.1切削參數(shù)首先要確定的是主軸轉(zhuǎn)速
確定合理的主軸轉(zhuǎn)速才能形成加工所需的恰當(dāng)切削速度，因此，主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)當(dāng)以零件加工所要求的切削速度及棒料直徑為依據(jù)來(lái)予以確定。
從生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)，除了螺紋加工之外，數(shù)控機(jī)床車(chē)削加工的主軸轉(zhuǎn)速和普通車(chē)削加工大致相同，只需考慮零件加工部位直徑，并依照加工零件及刀具材料等外部條件允許的切削速度進(jìn)行確定即可。
此外，適當(dāng)對(duì)車(chē)床剛性規(guī)格差異加以考慮，在數(shù)控機(jī)床能夠承受的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，盡量選擇接近最大轉(zhuǎn)速的數(shù)值來(lái)確定。
在數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)控制板上通常會(huì)備有主軸轉(zhuǎn)速的倍率開(kāi)關(guān)，可于加工過(guò)程當(dāng)中按整倍數(shù)調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速。
需要注意的是：在切削過(guò)程是干式切削時(shí)，應(yīng)選取相對(duì)更小一些的主軸轉(zhuǎn)速，這個(gè)參數(shù)一般取有切削液狀態(tài)下主軸轉(zhuǎn)速的70%～80%為宜。
3.2切削進(jìn)給速度參數(shù)的合理確定
在單位的時(shí)間內(nèi)，刀具順進(jìn)給力方向所移動(dòng)距離即為進(jìn)給速度，其單位通常為mm/min，也有個(gè)別數(shù)控機(jī)床用每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm/r)來(lái)表示進(jìn)給速度，通常車(chē)削進(jìn)給速度的確定原則如下：首先，在零件加工精度及表面粗糙度等質(zhì)量要求可以保障的前提下，應(yīng)盡量選擇高進(jìn)給速度，以提升生產(chǎn)效率;其次，使用高速鋼刀具車(chē)削，或是車(chē)削深孔、進(jìn)行切斷操作時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)當(dāng)選擇相對(duì)較低的數(shù)值;再次，在刀具空行程，尤其是遠(yuǎn)距離回零時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)定更高的進(jìn)給速度;最后，進(jìn)給速度這一參數(shù)的選擇，必須要與數(shù)控機(jī)床零件加工時(shí)的切削深度及主軸轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。
3.3切削深度參數(shù)的合理確定
確定切削深度參數(shù)，應(yīng)當(dāng)綜合考慮多方向因素的影響。
通常應(yīng)對(duì)數(shù)控車(chē)床、刀具、夾具、零件組成工藝系統(tǒng)剛度、零件表面精度、粗糙度等因素分別進(jìn)行分析方可確定。
在條件允許的情況下，應(yīng)當(dāng)盡量選擇相對(duì)較大的切削深度參數(shù)，以通過(guò)減少走刀次數(shù)，實(shí)現(xiàn)提升加工效率的目的。
在零件加工精度及表面粗糙度的要求相對(duì)較高時(shí)，可考慮留出精加工余量。
精加工余量通常較普通車(chē)削的余量要小，一般取0.1～0.3mm為宜。
此外，根據(jù)實(shí)踐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，通常情況下加工表面的粗糙度值為Ra12.5時(shí)，只需一次粗加工即可達(dá)到要求。
當(dāng)然，若數(shù)控機(jī)床的剛度較差、余量過(guò)大或是動(dòng)力不足時(shí)，也可分多次完成切削加工過(guò)程;在表面粗糙度的要求在Ra1.0～1.6之間時(shí)，通常可采用較小切削量來(lái)完成精加工。
需要注意的是：吃刀量與數(shù)控加工生產(chǎn)率是成正比的，在零件加工工藝及車(chē)床、刀具、夾具剛性允許的情況下，應(yīng)盡量設(shè)置更大的吃刀量。
在粗加工外，因刀具的加工余量通常不大，一般還需使用精加工工序，吃刀量是指粗加工或半精加工之后留給精加工的余量。
余量過(guò)多，則刀具易磨損，進(jìn)而給加工零件的表面質(zhì)量帶來(lái)不利影響;余量過(guò)少，則不能消除上粗加工留下的刀路痕跡，對(duì)加工零件的表面質(zhì)量同樣會(huì)產(chǎn)生不良影響。
結(jié)語(yǔ)：
在數(shù)控機(jī)床車(chē)削加工中，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行正確合理選擇，能夠切實(shí)提升加工零件的質(zhì)量，避免了可能發(fā)生的加工中刀具顫振、加工零件的變形過(guò)大等問(wèn)題。
在切削參數(shù)實(shí)踐選擇中發(fā)現(xiàn)，切深與進(jìn)給率的增減應(yīng)適宜，否則容易引起切削力及主軸功率利用率增幅過(guò)大，卻沒(méi)有提升零件表面加工質(zhì)量的問(wèn)題。
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