合理选择数控铣加工中的刀具和切削用量

　　摘要: 在借助CAM软件进行数控编程的过程中,刀具的选择和切削用量的确定是十分重要,它不仅对被加工零件的质量影响巨大,甚至可以决定着机床功效的发挥和安全生产的顺利进行。所以,在编制加工程序时,选择合理的刀具和切削用量,是编制高质量加工程序的前提。
　　关键词:刀具 种类 要求 选择 切削用量
　　现在,如Pro/ENGINEER、UG、Cimatron、MasterCAM等许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能,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,数控加工中的刀具选择和切削用量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刀具选择和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。众所周知,在借助CAM软件进行数控编程的过程中,刀具的选择和切削用量的确定是十分重要,它不仅对被加工零件的质量影响巨大,甚至可以决定着机床功效的发挥和安全生产的顺利进行。所以无论是手工编程或计算机辅助编程,在编制加工程序时,选择合理的刀具和切削用量,是编制高质量加工程序的前提。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨,给出了若干原则和建议,并对应该注意的问题进行了讨论。
　　一、刀具的选择
　　1、 数控铣加工常用刀具的种类
　　数控铣加工刀具种类很多,为了适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点,所用刀具正朝着标准化、通用化和模块化的方向发展,主要包括铣削刀具和孔加工刀具两大类。为了满足高效和特殊的铣削要求,又发展了各种特殊用途的专用刀具。数控铣刀具的分类有多种方法,根据刀具结构可分为:①整体式;②镶嵌式,采用焊接或机夹式连接,机夹式又可分为不转位和可转位两种;③特殊型式,如复合式刀具,减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分为:①高速钢刀具;②硬质合金刀具;③金刚石刀具;④其他材料刀具,如立方氮化硼刀具,陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为:平端立铣刀、圆角立铣刀、球头刀和锥度铣刀等。
　　2、数控铣加工对刀具的要求
　　为了保证数控铣机床的加工精度,提高数控铣机床的生产效率及降低刀具材料的消耗,在选用数控铣机床刀具和刀具材料时,除满足普通机床应具备的基本条件外, 还要考虑在数控铣机床中刀具工作条件等多方面因素,如切屑的断屑性能、刀具快速调整与更换,因此对刀具和刀具材料提出更高的要求。
　　3、数控铣加工刀具类型的选择
　　二、切削用量的确定
　　数控编程时,编程人员必须确定每道工序的切削用量,并以指令的形式写入程序中。切削用量包括切削速度、背吃刀量或侧吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法,需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度,充分发挥刀具切削性能,保证合理的刀具耐用度并充分发挥机床的性能, 最大限度地提高生产率,降低成本。
　　(1)切削速度的确定 铣削的切削速度与刀具的耐用度T、每齿进给量fz、背吃刀量ap、侧吃刀量ae以及铣刀齿数Z成反比,与铣刀直径d成正比。其中原因是fz、ap、ae、 Z增大时,使同时工作齿数增多,刀刃负荷和切削热增加,加快刀具磨损,因此刀具耐用度限制了切削速度的提高。如果加大铣刀直径则可以改善散热条件,相应提高切削速度。下表列出了铣削切削速度的参考值。
　　铣削时的切削速度参考表
　　工件材料 硬度(HBS) 切削速度Vc(m/min)
　　高速钢铣刀 硬质合金铣刀
　　325~425 6~21 36~75
　　总之,零件数控编程具有很大的灵活性,只有正确理解以上工艺参数,在实践中不断进行总结,才能编制出高质量的加工程序,加工出高质量的模具零件。