2.1.9 数控车床切削用量的确定
切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具寿命、加工质量和加工成本均有显著影响。数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、进给量f和主轴转速n(切削速度vC)。合理选择切削用量,对加工质量、生产效率、生产成本等均有重要作用。
1.切削用量的选择原则
合理选择切削用量,就是在保证加工质量和刀具寿命的前提下,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。粗、精加工时切削用量的选择原则如下。
(1)粗加工切削用量 粗加工以高效切除工件余量为主要目的,因此,在确定粗加工切削用量时,首先应选取尽可能大的背吃刀量ap;然后根据机床动力和刚性等限制条件,选取尽可能大的进给量f;最后根据刀具寿命要求,确定最佳主轴转速n。
(2)精加工切削用量 精加工时以保证零件加工质量(加工精度和表面粗糙度)为主要目的,因此,在确定精加工切削用量时,首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量ap;然后根据已加工表面的粗糙度要求,选取较小的进给量f;最后在保证刀具寿命的前提下,选取尽可能高的主轴转速n。
2.切削用量的选择方法
合理地确定切削用量,包括合理地确定吃刀量ap、进给量f和主轴转速n。
(1)背吃刀量ap的确定 粗加工时,在工艺系统刚度和机床功率允许的情况下,尽可能选取较大的背吃刀量ap,除留下精加工余量外,一次走刀尽可能切除全部余量,也可分多次走刀,但尽量减少走刀次数,提高生产率。当零件精度要求较高时,通常留有0.2~0.5mm的精加工余量,可一次切除,以保证加工精度及表面质量。
对于中等功率机床,粗加工时背吃刀量ap可达8~10mm,半精加工时背吃刀量ap可取0.5~5mm,精加工时背吃刀量ap可取0.2~0.5mm。在工艺系统刚性不足、毛坯余量较大或余量不均匀时,粗加工要分几次进给,并将第一、二次进给的背吃刀量ap取大一些。精加工时,应一次切除,以保证加工精度及表面粗糙度。
(2)进给量f的确定 粗加工时,对工件表面质量没有太高要求,主要考虑机床进给机构、刀具的强度和刚性限制,这时可根据工件材料、刀杆尺寸、工件直径及已确定的背吃刀量ap大小来选择进给量f。精加工或半精加工时,应按表面粗糙度要求,根据工件及刀具材料、刀尖圆弧半径等来选择进给量f。硬质合金车刀粗车外圆及端面的进给量见表2-1;按表面粗超度选择进给量见表2-2。一般粗加工时,f=0.3~0.8mm/r;精加工时,f=0.1~0.3mm/r;切断时,f=0.05~0.2mm/r。
表2-1 硬质合金车刀粗车外圆及端面的进给量
表2-2 按表面粗糙度选择进给量
(3)主轴转速n的确定 主轴转速n应根据已选定的背吃刀量ap、进给量f及刀具耐用度来确定。可参考常用的切削用量手册或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。粗加工或工件材料的加工性能较差时,宜选用较低的主轴转速n;精加工或刀具材料、工件材料的切削性能较好时,宜选用较高的主轴转速n。硬质合金外圆车刀切削速度参考值见表2-3。
表2-3 硬质合金外圆车刀切削速度参考值
切削用量的具体数值可参阅机床说明书、切削用量手册,并结合实际经验而确定,表2-4是参考了切削用量手册并结合学生实习的特点而确定的切削用量选择参考表。
表2-4 切削用量选择参考表