浅谈数控机床中切削速度的影响

文/陈祥

摘 要：当前数控加工技术逐步取代了普通机械加工，成为现代制造技术的基础。切削用量对于不同的加工方法，需选用不同的切削用量。合理地选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。就切削用量中的切削速度的选择原则及选择方法进行探讨。

关键词：数控机床；切削特点；切削速度

一、数控机床切削的特点

数控机床属于机电一体化在机械加工领域中的典型设备。其原理是通过数字信号控制机床的机械动作，当前数控机床能在机械加工中大力推广，其切削特点如下：

1.铣削不受零件形状复杂程度影响

近几年来，数控机床技术日新月异，尤其是它的插补功能与自动编程功能很强，数控机床的铣削不受零件形状复杂程度影响，能够使用CAXA绘图软件对复杂轮廓进行自动编程与加工处理，加工精度可达μm级。

2.工件重复加工精度高

数控机床铣削零件时，不像普通车床对工模具、专用工装夹具、画线加工准备等各类要求那么高，它相对很低，同时，数控机床切削重复精度高，能够简化检验工作，减少零件变更调整时间、刀具变更调整的时间，工件加工周期大大缩短。

3.可实现一机多用、多机看管的工作模式

数控机床切削能够正确计算出加工工时与生产进度计划等成本和管理信息，大大减轻了工模具管理及半成品储存工作量，同时能够实现一机多用、多机看管工作模式，适应性与灵活性强，大大降低了成本，提高了工人的待遇，减轻了体力劳动，并提高了领导的管理水平。

二、切削速度的选择原则

1.当只考虑加工工序因素时

粗加工对象是零件毛坯，余量较多，因此粗加工主要是以去除大量的余量为目的，对于表面质量的要求不严格。在选择切削速度的时候，首先应考虑切削用量中的其他两项，如，先选取尽可能大的背吃刀量，其次根据机床的动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量，最后根据刀具使用寿命确定最佳的切削速度。

2.精加工时切削速度选择原则

精加工对象是经过粗加工或半精加工后的零件，余量很少，但是要求通过加工后对其表面质量、尺寸精度、形位公差等符合图纸要求。因此，半精加工和精加工主要是以确保零件质量为主。在选择切削速度的时候，首先要考虑的就是尽可能大地选取切削速度，然后根据加工后的余量确定较小的背吃刀量，最后根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量。

3.只考虑工人的工时费用因素时

因为随着社会的不断进步，经济的快速发展，制造业的劳动力越来越昂贵，尤其是数控方面的技能人才更是贵得离谱。那么这时就要考虑适当提高切削速度来提高生产效率。

4.只考虑刀具的使用寿命因素时

像一些非盈利的职业学校，他们在经费的使用上肯定不是那么的充裕，而且学生在训练时也要注意安全，因此尽可能地选择较低的切削速度。

5.除了考虑以上的因素外，同时还应考虑以下综合因素的影响

（1）刀具差异的影响——不同的刀具厂家生产的刀具质量差异很大，所以切削用量需根据实际用刀具和现场经验加以修正。

（2）数控机床性能的影响——切削性能受数控机床的功率和机床的刚性限制，必须在机床说明书规定的范围内进行选择。避免因机床功率不够发生闷车现象，或刚性不足产生大的机床振动现象，影响零件的尺寸精度、形位公差和表面质量。

三、切削速度的选择

1.公式计算法

粗车时，切削速度受刀具寿命和机床功率限制。当切削速度受刀具寿命限制时，可按公式（1）进行计算

Vc = Cv Kv/T m ap xv f yv （公式1）

式中Vc——切削速度(m/min)

T——刀具耐用度(min)

Cv——与寿命实验条件有关的系数

m——寿命影响程度指数

Kv——切削条件与实验条件下不同时修正系数

xv——背吃刀量程度指数

ap——切削深度(mm)

yv——进给量影响程度指数

f——进给量(mm/r)

当切削速度受机床功率限制时，可参照公式2进行计算

VC≤6×104Peη/Fe（公式2）

VC——切削速度

η——机床传动效率

Pe——机床电动机功率

Fe——主切削力

精车时，由于加工余量很小，因此机床功率足够，通常切削速度主要受刀具寿命的限制可用公式1进行计算。切削速度确定后，用公式n=1000vc/πd计算主轴转速n(r/min)。

2.查表类比法（经验法）

切削速度除了按以上方法进行计算外，还可以借助切削用量手册中一些表格进行查阅得到，因为这些数据都是经过工程技术人员多年的实践总结得到的，但我们在实际过程中，在选定了切削速度后，同样要经过试加工后视零件的质量来最终确定切削速度。下面选取硬质合金外圆车刀切削速度的参考值进行，但在实际加工中还要视加工刀具材料、加工零件的表面质量、尺寸精度及热处理情况等确定切削速度。

对于不同的加工方法，需要选用不同的切削速度。为了获得最高的生产率和单位时间的最高切除率，在保证零件加工质量和刀具耐用度前提下，应合理地确定切削参数。随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中，要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。因此，编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点，提高企业的经济效益和生产水平。

参考文献：

［1］丁德全.金属工艺学［M］.北京:机械工业出版社，2007.

［2］张贻摇.数控机床操作与编程训练［M］.北京:机械工业出版社，2008.

编辑 郭晓云