【浅析数控铣削加工中切削用量的合理选择】铣削切削用量的选择
在数控铣床上加工零件时，切削用量的合理选择对于一个初次加工零件的人员来说是一个难以掌握的问题。尤其是随着CAD/CAM技术的发展，许多CAD/CAM软件都提供了自动编程的功能，以往需要手工填写的许多工艺规程文件一般都可以在这些软件编程界面中设置完成，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。这样的设定是机械加工业的发展趋势，但目前诸多工厂工艺设计部门对加工第一线的设备使用情况不太清楚，导致编程设置的相关参数与实际加工中使用的参数不同，如果在这种情况下不根据实际情况合理选择切削用量将给工厂带来经济上的影响。所以说切削用量的合理选择问题已成为现代化机械制造业中极为重要的经济问题之一。
一、影响切削用量选择的因素
在加工过程中，切削用量的合理选择直接影响到切削效果，生产率、生产成本、加工精度、表面质量等，也就是说在相同的加工条件下，选用不同的切削用量会产生不同的切削效果。为此必须合理选择切削用量。所谓合理选择切削用量，是指在保证工件加工质量和刀具耐用度以及现有加工设备的前提下，能够充分发挥机床、刀具的切削性能，使生产率最高，生产成本最低。目前，许多工厂都是通过查参考手册、实践资料或凭经验来确定切削用量。这样的切削用量通常是在一定的实验条件下得到的，运用于具有多变性的实际加工环境中会给生产出的零件带来一定的误差，因此要准确、合理地选择切削用量，必须对各影响因素做出一系列分析。
目前在生产过程中影响切削用量选择的主要因素有被加工零件的尺寸、形状、材料，设备的类型与性能，刀具材料及形状结构，零件加工质量和表面粗糙度等。
二、合理选择切削用量的原则
切削用量的选择其实就是切削速度vc、进给量f和背吃刀量ap三个要素的最佳组合，如何选择最佳的切削三要素还需要分析影响切削用量选择的因素。
在生产过程中，对其影响最大的是刀具，从刀具耐用度公式（1）可以分析出，对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是是进给量，最小的是背吃刀量。由此可见要保持已确定的刀具耐用度T值，提高切削三要素中某一要素时，必须相应地降低另外两个要素。所以合理选择切削用量的原则是：
粗加工时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。选择切削用量时应首先选取尽可能大的背吃刀量；其次根据机床动力和刚性的限制条件，选取尽可能大的进给量，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度。增大背吃刀量可使走刀次数减少，增大进给量有利于断屑。
精加工时，对加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀。选择精加工的切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。因此，精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量和进给量，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。
三、铣削生产中切削用量合理选择实例
数控铣床的切削用量包括切削速度vc、进给速度vf、背吃刀量ap和侧吃刀量ac。切削用量的选择方法是考虑刀具的耐用度，先选取背吃刀量或侧吃刀量，其次确定进给速度，最后确定切削速度。
（1）背吃刀量ap或侧吃刀量ac。背吃刀量ap为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm；侧吃刀量ac为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。总之这两个吃刀量的选取主要由加工余量和对表面质量要求决定。
（2）进给速度vf。进给速度指单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mm/min。它与铣刀转速n、铣刀齿数Z及每齿进给量fz(单位为mm/z)有关。
vf= fz Z n（2）
式（2）中，每齿进给量fz的选用主要取决于工件材料和刀具材料的机械性能、工件表面粗糙度等因素。当工件材料的强度和硬度高，工件表面粗糙度的要求高，工件刚性差或刀具强度低，fz值取小值。硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀的选用值，可查表选用。
（3）切削速度。铣削的切削速度与刀具耐用度T、每齿进给量fz、背吃刀量ap、侧吃刀量ac以及铣刀齿数Z成反比，与铣刀直径d成正比。其原因是fz、ap、ac、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。
综合上述知识，现以图1为例讲解用φ20三刃硬质合金立铣刀加工不同的毛坯材料时选择的切削用量。表1为硬质合金刀具切削用量参考表。
合理选择切削用量是零件工艺设计与加工过程中的重要内容。粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。
（作者单位：四川省宜宾职业技术学院）
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