1数控加工切削用量的确定
切削用量是切削加工的重要指标，包括进给速度、切削深度和切削速度三个方面。切削加工所采用的机床和刀具能否正常、完全发挥出所具备的性能，进而达到生产率提高和加工成本降低的目的，正确的选择切削用量是重要要素之一。在实际生产中切削加工要适应不同的加工性质，因此，要根据不同切削性质预期达到的效果来选择切削用量。1）粗加工。粗加工所要求的精度不高，这时以提高生产率为主要目的，一般在8～10mm内选择切削深度，尽可能一次切除半精加工和精加工余量外的余量；但如果工艺系统刚性不够或余量过大不能一次切除时，要按先大后小的余量不等法进行加工，第一次的切削深度应尽可能大些，避开铸锻件的硬皮或工件的不平表面。同样，只要工件的加工质量能够得到保证，也一般在100～200mm/min之间选择进给量。2）半精加工和精加工。半精加工和精加工主要目的是提高零件的表面质量和加工精度，不能盲目增大切削深度，依据粗加工时剩余的余量，采用切削深度逐刀减小的方法，使得加工精度和表面质量逐步提高。进给速度选择的过大会降低加工精度和表面质量，在半精加工和精加工时一般20～50mm/min是合理的选择区间。3）切削速度。在刀具耐用度允许的情况下，切削深度、进给量选定以后，可以通过查表或计算的方法确定切削速度。切削速度一般与切削深度和进给速度成反比，粗加工时采用的切削深度和进给速度均较大，所以要选用较低的切削速度；半精加工和精加工时，则选择较高的切削速度。切削速度的选定还和刀具和工件的材料有密切关系，在一定范围内，切削速度与刀具材料的切削性能和工件材料的加工性能都成正比例关系，材料加工性能越好的工件可选取的切削速度就越高，切削性能较差的材料制成的刀具，则适应较低的切削速度。除此之外，鳞刺和积屑瘤对零件的表面质量和加工尺寸会产生较大影响，在切削加工尤其是精加工、半精加工确定切削速度时，不要选择在易产生鳞刺和积屑瘤的速度范围内；自激振动会严重恶化零件表面质量和精度，所以产生自激振动的临界速度在选择切削速度时也注意要避开；当工件带有硬皮或为大件、细长件、薄壁件时，也要选择低的切削速度。
2数控加工中刀具的选择
2.1数控加工刀具的特点
数控加工刀具要与数控机床自动化程度高、加工速度高、生产效率高的“三高”特点相匹配，有其自身所具备的鲜明特征：首先数控加工刀具的刚性非常好，特别是对粗加工刀具的刚度有更高的要求；其次是刀具自身的加工精度高；第三是数控加工刀具经常选用特殊材料制成，抗振性能好，热变形较小，而且寿命较长，切削可靠、稳定；第四是刀具的尺寸调整方便且互换性能好，可以缩短换刀和刀具调整的时间，提高生产效率；第五是在刀具结构设计上，便于卷屑或短屑，利于切屑排出；第六是目前数控刀具的标准化和系列化程度较高，有利于数控加工编程和进行刀具管理。
2.2数控加工刀具的选择
数控加工刀具的选择不能只考查一个方面，而是要全方位综合考虑各种条件和因素：采用何种机床进行切削加工，如铣、车、钻、镗；被加工工件的材料及其加工性能；切削加工的性质，如粗加工、半精加工、精加工、超精加工等；被加工零件的精度要求以及加工余量；切削加工的切削参数；其他因素如需停止加工的时间、动力源产生波动、工艺系统可能发生的振动或特殊原因造成的急停等加工现场的状况。1）刀具材料是选择刀具的基础要素。我们通常把刀具切削部分的材料称之为刀具材料，在切削加工过程中，工件和加工所产生的切屑直接与刀具切削部分接触，在接触过程中产生较大的冲击力和切削压力，切屑和工件对其的剧烈摩擦造成摩擦热的大量产生，从而造成切削温度快速升高。因此，所选择的刀具要有足够高的硬度，以适应高压力、高温度和和剧烈摩擦，一般情况下刀具材料的硬度至少要在工件材料的硬度以上60HRC；要有较好的耐磨性，较好的耐磨性可以减少刀具的磨损，从而延长刀具的使用寿命；要有较高的韧性，只有具有足够好的韧性，才能承受切削力、冲击和工艺系统的振动；为保证刀具的硬度、耐磨性和韧性在高温下不发生或仅产生较小的变化，要求刀具材料的耐高温性能要好；刀具材料良好的工艺性也是重要的一个方面，这有利于刀具的维修和制造。2）被加工工件的几何形状是刀具选取的直接要素。为保证零件的加工精度和生产效率，要保证所选择的刀具匹配被加工工件的尺寸和几何形状。a.数控车刀的选择。数控车刀是一种单刃刀具，主要在加工外圆、内孔、端面、螺纹时采用。b.孔加工刀具的选择。因为在数控机床上一般不采用钻模，所以在选择钻头时要控制在L/D≤5（L表示钻孔深度，D表示钻头直径）；在镗孔时要尽可能的选择多刃镗刀头进行加工。c.数控铣刀的选择。数控铣刀在切削加工中被广泛使用，在实际切削加工中，常常在铣床上通过立铣刀对工件的凸台和凹槽，以及平面零件周边的轮廓进行加工；硬质合金鳞状铣刀的切削刃是由多个切削单元所组成，加工时切削力能够降低，而且这种刀具可以进行高速切削，起到代替磨削加工的作用，因此在平面加工、毛坯表面加工或孔的粗加工时利用率较高；有些工件上的变斜角面曲率变化较小或存在一些多维曲面，这些特殊的几何形状，则经常利用环铣刀、球铣刀以及锥铣刀等刀具进行加工。3）经济型数控机床刀具的选取原则。目前经济型数控机床仍被广泛使用，经济型数控机床大部分需要通过手动完成刀具的换刀、刃磨等工作，大大延长了加工的辅助时间，在选择刀具时要注意以下几点：利用好机床的自动换刀功能；尽可能减少刀具的数量，以缩短相应的辅助时间；合理安排加工顺序，采取先曲面后平面、先铣后钻的顺序；刀具一次装夹要尽可能完成对其能加工的工作；要尽量分开使用粗、精加工的刀具。刀具选择后，还要合理排列刀具顺序。总之，刀具的选择要确保安装调整方便；要确保刀具的刚性、耐用性要好、精度要高，才能保证加工精度，提高加工效率。
作者：周伟 单位：德州科技职业学院
