4.4 切削用量的選擇 數(shù)控車削加工中的切削用量包括背吃刀量...

1、4.4 切削用量的選擇 數(shù)控車削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主軸轉(zhuǎn)速n或切削速度vc（用于恒線速度切削）、進(jìn)給速度vf或進(jìn)給量f。這些參數(shù)均應(yīng)在機(jī)床給定的允許范圍內(nèi)選取。4.4.1切削用量的選用原則 （1）切削用量的選用原則 粗車時(shí)，應(yīng)盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。選擇切削用量時(shí)應(yīng)首先選取盡可能大的背吃刀量ap，其次根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛性的限制條件，選取盡可能大的進(jìn)給量f，最后根據(jù)刀具耐用度要求

2、，確定合適的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次數(shù)減少，增大進(jìn)給量f有利于斷屑。,精車時(shí)，對(duì)加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻。選擇精車的切削用量時(shí)，應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)土盡量提高生產(chǎn)率。因此，精車時(shí)應(yīng)選用較小（但不能太?。┑谋吵缘读亢瓦M(jìn)給量，并選用性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度。 （2）切削用量的選取方法 ①背吃刀量的選擇 粗加工時(shí)，除留下精加工余量外，一次

3、走刀盡可能切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般較小，可一次切除。在中等功率機(jī)床上，粗加工的背吃刀量可達(dá)8～10mm；半精加工的背吃刀量取0.5～5mm；精加工的背吃刀量取0.2～1.5mm。,②進(jìn)給速度（進(jìn)給量）的確定 粗加工時(shí)，由于對(duì)工件的表面質(zhì)量沒(méi)有太高的要求，這時(shí)主要根據(jù)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和剛性、刀桿的強(qiáng)度和剛性、刀具材料、刀桿和工件尺寸以及已選定的背吃刀量等因素來(lái)選取進(jìn)給速度。精加工時(shí)，則按表面粗糙度要求、刀

4、具及工件材料等因素來(lái)選取進(jìn)給速度。 進(jìn)給速度νf可以按公式νf =f×n計(jì)算，式中f表示每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，粗車時(shí)一般取0.3～0.8mm／r；精車時(shí)常取0.1～0.3mm/r；切斷時(shí)常取0.05～0.2mm/r。 ③切削速度的確定 切削速度vc可根據(jù)己經(jīng)選定的背吃刀量、進(jìn)給量及刀具耐用度進(jìn)行選取。實(shí)際加工過(guò)程中，也可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和查表的方法來(lái)選取。,粗加工或工件材料的加工性能較差時(shí)，宜選用較低的切削速度。精加工

5、或刀具材料、工件材料的切削性能較好時(shí)，宜選用較高的切削速度。 切削速度vc確定后，可根據(jù)刀具或工件直徑（D）按公式 n=l000vc/πD 來(lái)確定主軸轉(zhuǎn)速n（r/min）。 在工廠的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，切削用量一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)并通過(guò)查表的方式進(jìn)行選取。 常用硬質(zhì)合金或涂層硬質(zhì)合金切削不同材料時(shí)的切削用量推薦值見表4-3。 表4-4為常用切削用量推薦表，供參考。,表4-3 硬質(zhì)合金

6、刀具切削用量推薦表,表4-4 常用切削用量推薦表,（3）選擇切削用量時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 ①主軸轉(zhuǎn)速 應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具的材料及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來(lái)確定。切削速度除了計(jì)算和查表選取外，還可根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定，需要注意的是交流變頻調(diào)速數(shù)控車床低速輸出力矩小，因而切削速度不能太低。根據(jù)切削速度可以計(jì)算出主軸轉(zhuǎn)速。 ②車螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速 數(shù)控車床加工螺紋時(shí)，因其傳動(dòng)鏈的改變，原則上其轉(zhuǎn)速

7、只要能保證主軸每轉(zhuǎn)一周時(shí)，刀具沿主進(jìn)給軸（多為Z軸）方向位移一個(gè)螺距即可。 在車削螺紋時(shí)，車床的主軸轉(zhuǎn)速將受到螺紋的螺距P（或?qū)С蹋┐笮?、?qū)動(dòng)電機(jī)的升降頻特性，以及螺紋插補(bǔ)運(yùn)算速度等多種因素,影響，故對(duì)于不同的數(shù)控系統(tǒng)，推薦不同的主軸轉(zhuǎn)速選擇范圍。大多數(shù)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床推薦車螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速n（r/min）為： n≤（1200/P）－k 式中P——被加工螺紋螺距，mm；

8、 k——保險(xiǎn)系數(shù)，一般取為80。 數(shù)控車床車螺紋時(shí)，會(huì)受到以下幾方面的影響： ●螺紋加工程序段中指令的螺距值，相當(dāng)于以進(jìn)給量f（mm／r）表示的進(jìn)給速度vf。如果將機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速選擇過(guò)高，其換算后的進(jìn)給速度vf （mm／min）則必定大大超過(guò)正常值。 ●刀具在其位移過(guò)程的始終，都將受到伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)升降,頻率和數(shù)控裝置插補(bǔ)運(yùn)算速度的約束，由于升降頻率特性滿足不了加工需要等原因，則可能因主進(jìn)給運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生出的“超前”和

9、“滯后”而導(dǎo)致部分螺牙的螺距不符合要求。 ●車削螺紋必須通過(guò)主軸的同步運(yùn)行功能而實(shí)現(xiàn)，即車削螺紋需要有主軸脈沖發(fā)生器（編碼器），當(dāng)其主軸轉(zhuǎn)速選擇過(guò)高，通過(guò)編碼器發(fā)出的定位脈沖（即主軸每轉(zhuǎn)一周時(shí)所發(fā)出的一個(gè)基準(zhǔn)脈沖信號(hào)）將可能因“過(guò)沖”（特別是當(dāng)編碼器的質(zhì)量不穩(wěn)定時(shí)）而導(dǎo)致工件螺紋產(chǎn)生亂紋（俗稱“亂扣”）。,,4.5 數(shù)控車削加工工藝的制定4.5.1 零件圖工藝分析 （1）零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 （2）輪廓幾何

10、要素分析 （3）精度及技術(shù)要求分析4.5.2 工序劃分的方法 在數(shù)控車床上加工零件，應(yīng)按工序集中的原則劃分工序，在一次裝夾下盡可能完成大部分甚至全部表面的加工。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀不同，通常選擇外圓、端面或內(nèi)孔、端面裝夾，并力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)和編程原點(diǎn)的統(tǒng)一。在批量生產(chǎn)中，常用下列方法劃分工序。,（1）按零件加工表面劃分工序 即以完成相同型面的那一部分工藝過(guò)程為一道工序，對(duì)于加工表面多而復(fù)雜的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（如

11、內(nèi)形、外形、曲面和平面等）劃分成多道工序。 將位置精度要求較高的表面在一次裝夾下完成，以免多次定位夾緊產(chǎn)生的誤差影響位置精度。如圖4-19所示工件，按照零件的工藝特點(diǎn)，將外輪廓和內(nèi)輪廓的粗、精加工各放在一道工序內(nèi)完成，減少了裝夾次數(shù)，有利于保證同軸度。,（2）按粗、精加工劃分工序 即粗加工中完成的那部分工藝過(guò)程為一道工序，精加工中完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。對(duì)毛坯余量較大和加工精度要求較高的零件，應(yīng)將粗

12、車和精車分開，劃分成兩道或更多的工序。將粗車安排在精度較低、功率較大的數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行，將精車安排在精度較高的數(shù)控機(jī)床上完成。 這種劃分方法適用于加工后變形較大，需粗、精加工分開的零件，例如毛坯為鑄件、焊接件或鍛件的零件。 （3）按所用的刀具種類劃分工序 以同一把刀具完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序，這種方法適于工件的待加工表面較多，機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間較長(zhǎng)，加工程序的編制和檢查難度較大的情況。,如圖4-19所示工件，

13、 工序一：鉆頭鉆孔，去除加工余量； 工序二：采用外圓車刀粗、精加工外形輪廓； 工序三：內(nèi)孔車刀粗、精車內(nèi)孔。,圖4-19 套類零件分析 圖4-20 手柄加工示意圖,對(duì)同一方向的外圓切削，應(yīng)盡量在一次換刀后完成，避免頻繁更換刀具。例如，車削圖4-20（a）的手柄零件，其工序的劃分及裝夾方式的選擇如下。該零件加工所用坯料為Φ32mm棒料，批量生產(chǎn)，加工時(shí)用

14、一臺(tái)數(shù)控車床。 第一道工序（按圖4-20（b）所示將一批工件全部車出，包括切斷），夾棒料外圓柱面，工序內(nèi)容有：先車出Φ12mm和Φ20mm兩圓柱面及圓錐面（粗車掉R42mm圓弧的部分余量），換刀后按總長(zhǎng)要求留下加工余量，然后切斷。 第二道工序（見圖4-20（c）），用Φ12mm外圓及Φ20mm端面裝夾，工序內(nèi)容有：先車削包絡(luò)SR7mm球面的30º圓錐面，然后對(duì)全部圓弧表面半精車（留少量精車余量），最后換精車刀將

15、全部圓弧表面一刀精車成形。,（4）按安裝次數(shù)劃分工序 以一次安裝完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。這種方法適用于工件的加工內(nèi)容不多的工件，加工完成后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。如圖4-21所示工件，工序一：以毛坯的粗基準(zhǔn)定位加工左端輪廓；工序二：以加工好的外圓表面定位加工右端輪廓。,圖4-21 軸類零件分析,4.5.3加工順序的確定 在對(duì)零件圖進(jìn)行認(rèn)真和仔細(xì)的分析后，制定加工方案應(yīng)遵循以下基本原則——先粗后精，先近后遠(yuǎn)，內(nèi)外交

16、叉，程序段最少，走刀路線最短。 （1）先粗后精 指按照粗車一半精車一精車的順序，逐步提高加工精度。為了提高生產(chǎn)效率并保證零件的精加工質(zhì)量，在切削加工時(shí)，應(yīng)先安排粗加工工序，在較短的時(shí)間內(nèi)，將精加工前的大部分加工余量去掉，同時(shí)盡量保證精加工的余量均勻。如圖所示。,（2）先近后遠(yuǎn) 這里所說(shuō)的遠(yuǎn)與近，是按加工部位相對(duì)于對(duì)刀點(diǎn)的距離大小而言的。在一般情況下，特別是在粗加工時(shí)，通常安排離對(duì)刀點(diǎn)近的部位先加工，離對(duì)刀點(diǎn)

17、遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動(dòng)距離，減少空行程時(shí)間。 例如，當(dāng)加工圖4-23所示零件時(shí)，對(duì)這類直徑相差不大的臺(tái)階軸，當(dāng)?shù)谝坏侗吵缘读浚▓D4-23中最大背吃刀量可為3mm左右）未超限度時(shí)，宜按Φ34mm-Φ36mm-Φ38mm的順序先近后遠(yuǎn)地安排車削加工。,（3）內(nèi)外交叉 對(duì)既有內(nèi)表面（內(nèi)型腔）又有外表面需要加工的零件，安排加工順序時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行內(nèi)外表面粗加工，后進(jìn)行內(nèi)外表面精加工。4.5.4確定刀具的走刀路線

18、刀具的走刀路線：在數(shù)控加工中，刀具刀位點(diǎn)相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向。即刀具從對(duì)刀點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)起，直至加工程序結(jié)束所經(jīng)過(guò)的路徑，包括切削加工的路徑及刀具切入、切出等非切削空行程。 確定走刀路線的總原則：在保證零件加工精度和表面質(zhì)量的前提下，盡量縮短走刀路線，以提高生產(chǎn)率；方便坐標(biāo)值計(jì)算，減少編程工作量，便于編程。對(duì)于多次重復(fù)的走刀路線，應(yīng)編寫子程序，簡(jiǎn)化編程。,數(shù)控車床上加工零件時(shí)常用的走刀路線： （1）車圓弧的走刀路

19、線分析 實(shí)際車圓弧時(shí)，需要多刀加工，先將大部分余量切除，最后才車出所需圓弧。下面介紹車圓弧常用的加工路線。 圖4-24為車圓弧的階梯走刀路線。 圖4-25（a）為車圓弧的同心圓弧走刀路線。,圖4-24 階梯走刀路線車圓弧 圖4-25 同心圓弧走刀路線車圓弧,圖4-27為車圓弧的車錐法切削路線 即先車一個(gè)圓錐，再車圓弧。 （2）車圓錐的走刀路線分析,圖4-26

20、車圓錐走刀路線,圖4-27 車錐法走刀路線車圓弧,（3）車螺紋時(shí)軸向進(jìn)給距離的分析,圖4-28 切削螺紋時(shí)引入、引出距離,（4）切槽的走刀路線分析 車削精度不高且寬度較窄的矩形溝槽時(shí)，可用刀寬等于槽寬的車槽刀，采用直進(jìn)法一次進(jìn)給車出。精度要求較高的溝槽，一,般采用二次進(jìn)給車成，即第一次進(jìn)給車槽時(shí)，槽壁兩側(cè)留精車余量，第二次進(jìn)給時(shí)用等寬刀修整。 車較寬的溝槽，可以采用多次直進(jìn)法切割，并在槽壁及底面留精加工余量，最后一刀