浅析数控机床加工中切削用量对加工精度的影响

薛 亮吕世鹏王梁丞于 洋田 宇

（1沈阳黎明国际动力工业有限公司 110169 2沈阳黎明法拉航空动力技术工程有限公司 110000）

浅析数控机床加工中切削用量对加工精度的影响

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文章介绍了切削用量的选择原则与方法，阐述了切削用量三要素对数控机床加工精度的影响。

数控机床；切削用量；加工精度

切削用量（ap、f、v）选择是否合理，对于能充分发挥机床潜力与刀具切削性能，实现优质、高产、低成本和安全操作具有很重要的作用。现在，随着CAD/CAM技术的发展，诸如UG、catia 等三维软件都直接提供自动编程功能，并可以与数控机床对接。这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如：刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中切削用量的确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点来合理的选择切削用量。文章对数控编程中必须面对切削用量的确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，且对应该注意的问题进行了讨论。

数控加工中对于切削用量的总体选择原则：

数控车削加工切削用量是切削过程中的切削速度、进给量和背吃刀量的总称。切削用量用量的选择，对加工效率、加工成本和质量都有重要的影响。切削用量需要考虑机床、刀具、工件材料和工艺等各个方面因素。

所谓合理的切削用量是指充分利用机床和刀具的性能，并在保证加工质量的前提下，获得提高生产效率与低加工成本的切削用量。在切削生产率方面，在不考虑辅助工作的情况下，生产率公式：P=A0VFAP

其中，A0为与工件尺寸有关的系数。从公式中可以看出，切削用量三要素，V/F/AP三个参数任何一个增大都可以提高生产效率。但同时也要考虑由于切削三要素大增大所造成的刀具损耗，要尽量使生产效率与生产成本达到一个最优平衡。当刀具的耐用度一定时，从提高生产率的角度考虑，对于切削用量有一个总原则：首先选择尽量大的被吃刀量，其次选择最大的进给量，最后是选择最大的切削速度。

例如在粗车时，选择切削用量，首先考虑一个尽可能大的背吃刀量ap，其次选择一个较大的进给量f，最后确定一个合适的切削速度v。增大背吃刀量，可使走刀次数减少，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。而增大进给量f，有利于断屑。

1.背吃刀量ap(mm)的选择

背吃刀量ap根据加工余量和工艺系统的刚度确定。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，ap就等于加工余量, 这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。具体选择：粗加工（Ra10～80mm）时，一次进给应切除全部余量。在中等功率机床上，背吃刀量可达8～10mm。半精加工（Ra1.25～10mm）时，背吃刀量为0.2～0.4mm。在工艺系统刚性不足或毛坯余量很大、或加工余量不均匀时，粗加工分几次进给，前两次进给的背吃刀量尽量取大一些。提高生产率，刀具寿命可选的低一些。一般选取15～30分钟。

2.切削宽度L（mm）

一般L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。在数控加工中，一般L的取值范围为∶ L=(0.6～0.9)d。

3. 进给量(进给速度)f(mm/min或mm/r)的选择

进给量( 进给速度)是数控机床切削用量中的重要参数，根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素，参考切削用量手册选取。对于多齿刀具, 其进给速度vf、刀具转速n、刀具齿数Z 及每齿进给量fz的关系为∶ Vf=fn=fzzn。粗加工时, 由于对工件表面质量没有太高的要求, f主要受刀杆、刀片、机床、工件等的强度和刚度所承受的切削力限制，一般根据刚度来选择。工艺系统刚度好时，可用大些的f；反之，适当降低f。精加工、半精加工时，f应根据工件的表面粗糙度Ra要求选择。Ra要求小的，取较小的f，但又不能过小，因为f过小，切削厚度过薄，Ra反而增大，且刀具磨损加剧。刀具的副偏角愈大，刀尖圆弧半径愈大，则f可选较大值。一般，精铣时可取20～25mm/min, 精车时可取0.10～0.20mm/r。还应注意零件加工中的某些特殊因素。比如在轮廓加工中，选择进给量时，应考虑轮廓拐角处的超程问题。特别是在拐角较大、进给速度较高时，应在接近拐角处适当降低进给速度，在拐角后逐渐升速，以保证加工精度。

数控加工中最大进给量受机床的刚度进给系统的性能限制。选择进给量时，还应该注意零件加工中的某些特殊因素。比如在轮廓加工中，选择进给量时，应考虑轮廓拐角处的超程问题。特别是拐角大、进给速度较高时，要考虑在拐角处降低进给速度。

4.切削速度Vc（m/min）的选择

根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度选择切削速度。可用经验公式计算，也可根据生产实践经验在机床说明书允许的切削速度范围内查表选取或者参考有关切削用量手册选用。在选择切削速度时，还应考虑：应尽量避开积屑瘤产生的区域；断续切削时，为减小冲击和热应力，要适当降低切削速度；在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激振动的临界速度；加工大件、细长件和薄壁工件时, 应选用较低的切削速度；加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度；工艺系统刚性差的，应减小切削速度。

5 主轴转速n(r/min)

主轴转速一般根据切削速度VC来选定。计算公式为∶ n=1000VC/πD 式中，D为工件或刀具直径（mm）。数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调(倍率)开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。

结论：随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控加工程序的编制过程中，要在人机交互状态下合理的确定切削用量。因此，编程人员必须熟悉数控加工中切削用量的确定原则，结合现场的生产状况，选择出合理的切削用量，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点，提高企业的经济效益和生产水平。

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