數控車床刀具優選及切削用量的探討
2017-7-20 來源：天津農學院 作者：包 寧， 王秀芝， 蘆嘯天
摘 要：從車床刀具特征對數控車床刀具的選擇進行了詳細的探討，從背吃刀量、主軸轉速和進給量三方面分析了數控車床切削用量。 大量的相關研究與生產實踐證明，刀具的優選與切削用量的選擇對加工生產具有十分重要的現實意義，能夠有效提升工作的效率與質量。
關鍵詞：數控車床 刀具 切削用量
引言
所謂切削用量，主要是應用于核算供需成本、切削功率調整、計算切削力以及調整機床的參數。切削用量的合理與否， 關系到整個機床的潛力與刀具切削性能，是實現低耗、優質、高產的關鍵[1]。 而數控車床刀具優選直接關系到刀具的使用壽命， 倘若選擇不佳，不僅會導致浪費，同時也會對生產效率造成巨大的影響。所以，深入研究探討數控車床刀具優選及切削用量就成為數控機床生產的關鍵所在。
1 、數控車床刀具的選擇
1.1 數控車床刀具的特征
相較于普通機床刀具， 數控車床刀具具有以下幾個方面的特征：具有良好的精度與剛性，抗振效果好，熱變形小；具有良好的互換性，能夠進行快速換到；具有更為長久的壽命，切削性更為穩定；刀具尺寸調整較為方便，能夠有效縮短換刀所用的時間；刀具能夠穩定的卷屑或斷屑；具有標準化、系列化的特征，能夠方便刀具管理與編程。
1.2 數控車床刀具的選擇原則
科學、 合理的刀具壽命是數控車床進行刀具優選的基礎性原則， 車刀壽命和切削量之間存在極為密切的聯系，設計相應的切削用量以前，應當針對刀具的壽命實施合理的選擇， 刀具壽命選擇則應當依照優化的目標來進行確定。 通常包含最低成本刀具壽命與最高生產率刀具壽命， 前者依照工序成本最低的目標來進行選擇， 后者依照單件工時最少的目標來進行選擇。
1.3 數控車床優選刀具類型
數控車床常用刀具類型主要有圓弧形車刀、成型車刀以及尖形車刀。 其中，成型車刀也可以稱作樣板車刀，其刀刃的尺寸與形狀直接決定著所加工零件的輪廓形狀。 而在數控加工當中，應當盡量少使用成型車刀。 所謂尖形車刀，其主要是以直線形切削刃為主要特征的一種刀具，分別由直線形狀的主、副切削刃構成。 對尖形車刀集合參數的選擇來說，它與普通車削較為類似，但應當綜合數控特創的特征來實施全面的分析。圓弧形車刀本身的圓度或者線輪廓度都非常小，切削刃為圓弧形，刀位點處于圓心。在進行車刀圓弧半徑選擇的時候必須要進一步考慮兩點刀具切削刃的圓弧半徑，需要等于或者小于零件凹形輪廓當中的最小曲率半徑，同時應當避免過小的情況，否則不僅會導致制造難度增加，同時還會因為刀體散熱能力差或者刀尖強度過弱致使車刀受損。
針對粗加工來說，由于余量較大，相應的車刀選擇則需要保證具備充足的強度、剛性。 通常情況下，整體刀具本身具有良好的剛性， 然而因為其本身的結構相對較為繁雜， 所以機夾刀具就成為主要的研發方向。針對刀具選擇而言，機夾刀具本身的加工精度與刀片夾持結構極為關鍵，針對粗車需求，應當選擇兼具耐用性、強度的車刀，以此來滿足粗車對打進給量與大背吃刀量方面的需求[2]。 而針對精車需求，應當選擇兼具耐用性、精度的車刀。
2 、數控車床切削用量
對于效率要求極高的金屬切削加工情況， 具體的切削用量、切削工具以及被加工材料至關重要，三者的選擇直接關系到整個切削加工的品質、 時間，并且還對車刀的壽命產生直接的影響。要想有效保障加工的經濟與效率，就必須要針對切削條件進行有效的確認。 切削用量分別涉及到切削速度、進給量以及背吃刀量，這三個要素直接關系到車刀的損傷情況。
確定切削用量的進程中， 必須要在保障切削系統強度、剛性等相關需求的基礎上，進一步發揮機床的生產功率，以此來提升車刀的切削性能。對應數值的選擇必須要遵循機床給定的切削參數要求， 并且要保障進給量、 主軸轉速以及背吃刀量能夠進行有效適應參數變化， 以此來保障整個切削工作的效率與質量。 相應的原則主要包含以下兩個方面： 一方面，在保障加工經濟性的前提下，粗車盡可能提升生產效率；另一方面，半精車與精車需要在保障工件表面粗糙度要求與加工精度要求的前提下， 有效兼顧生產方面的效率。
2.1 背吃刀量
背吃刀量的選擇需要充分考慮機床、 刀具、夾具以及工件等方面的實際情況。 在保障工藝系統剛度的前提下，需要盡可能選擇最少的僅給次數來開展加工余量切除工作， 從而有效保證生產的效率。在面對零件精度要求較為苛刻的加工生產時，通常需要提前預留 0.2~0.5 mm 的單邊精車余量。
2.2 主軸轉速
綜合參考刀具允許的切削速度、機床性能以及被加工零件材料等，同時參考有關數控加工生產切削用量有關的各種資料，以此來設計相應的切削速度。 切削速度設計完成之后，接著參考工件直徑來進行對應的計算工作，最終得出主軸轉速。
2.3 進給量
進給量的確定應當綜合參考被加工零件材料、精度以及粗糙度等相關條件， 在進一步保證零件表面品質的先決條件下，盡可能選擇較大的進給量，使加工效率得以提升。
粗加工情況下，通常確定較大的切削用量，在車削的進程中需要有限選擇較大的背吃刀量， 以此來降低走刀的次數，其次，盡可能給予較大的進給量，最后則是盡量提升切削的速度，切削的速度越高，相應的刀尖溫度也能夠快速上升，從而引發熱磨損、機械磨損以及化學磨損， 磨損情況嚴重不僅會增加車床負荷，同時也會對加工品質產生影響。切削速度每提升 1/5，相應的刀具壽命則會降低 1/2[3]。
倘若刀具性能與機床能夠滿足相應的需求，應當盡可能提升切削的速度，對應的情況下，能夠選擇較低的進給量，以此來提升零件表面的質量。當選擇精車外圓表面的情況下， 進給量能夠實現每轉 0.1mm，精加工情況下，相應的加工余量較小，導致切削深度也非常小，針對形狀精度要求較高的表面來說，應當劃分多次來去除對應的余量， 以此來降低殘留的形狀誤差部分[4]。
3 、結語
切削用量是機械加工當中必須要進行確認的關鍵參數， 切削用量相應參數的合理性對整個加工產生的效率、質量以及成本產生直接的影響。科學合理的切削用量指的是充分利用機床動力性能（ 扭矩、功率） 與切削性能，在有效保障質量的先決條件下，盡可能爭取低的加工成本與高的生產率的切削用量。與此同時，還必須要高度重視切削刀具的優選工作。大量的相關研究與生產實踐進一步證明， 刀具的優選與切削用量的選擇對加工生產具有十分重要的現實意義，它能夠有效提升工作的效率與質量。需要注意的是，現階段，數控車削的許多刀具相關資料及工藝基本都是在普通機械加工生產的基礎上進行的，并不完全適用于數控車削加工生產， 因此切削用量仍需要更為深入的研究。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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