數控車削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主軸轉速n或切削速度vc(用于恒線速度切削)、進給速度vf或進給量f。這些參數均應在機床給定的允許范圍內選取。
刀具材料 工件材料 粗 加 工 精 加 工 切削速度(m/min 進給量(mm/r) 背吃刀量mm 切削速度(m/min 進給量(mm/r) 背吃刀量mm 硬質合金或涂層硬質合金 碳鋼 220 0.2 3 260 0.l 0.4 低合金剛 180 0.2 3 220 0.l 0.4 高合金鋼 120 0.2 3 160 0.l 0.4 鑄鐵 80 0.2 3 120 0.l 0.4 不銹鋼 80 0.2 2 60 0.l 0.4 鈦合金 40 0.2 1.5 150 0.l 0.4 灰鑄鐵 120 0.2 2 120 0.15 0.5 球墨鑄鐵 100 0.2 0.3 2 120 0.15 0.5 鋁合金 1600 0.2 1.5 1600 0.l 0.5 表2 常用切削用量推薦表 工件材料 加工內容 背吃刀 ap/mm 切削速度vc/m·min-1 進給量f/mm·r-l 刀具材料 碳素鋼σb>600MPa 粗加工 5-7 60~80 0.2~0.4 YT類 粗加工 2-3 80~120 0.2~0.4 精加工 2-6 120~150 0.1~0.2 碳素鋼σb>600MPa 鉆中心孔 500~800r·min-1 鉆中心孔 W18Cr4V 鉆孔 25~30 鉆孔 切斷(寬度<5mm) 70~110 0.1~0.2 切斷(寬度<5mm) YT類 鑄鐵HBS<200 粗加工 50~70 0.2~0.4 YG類 精加工 70~100 0.1~0.2 切斷(寬度<5mm) 50~70 0.1~0.2 切斷(寬度<5mm) 50~70 0.1~0.2 切斷(寬度<5mm)
切削用量的選用原則
(1)切削用量的選用原則
粗車時,應盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。
選擇切削用量時應首先選取盡可能大的背吃刀量ap,其次根據機床動力和剛性的限制條件,選取盡可能大的進給量f,最后根據刀具耐用度要求,確定合適的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次數減少,增大進給量f有利于斷屑。
精車時,對加工精度和表面粗糙度要求較高,加工余量不大且較均勻。選擇精車的切削用量時,應著重考慮如何保證加工質量,并在此基礎土盡量提高生產率。因此,精車時應選用較小(但不能太小)的背吃刀量和進給量,并選用性能高的刀具材料和合理的幾何參數,以盡可能提高切削速度。
(2)切削用量的選取方法
①背吃刀量的選擇 粗加工時,除留下精加工余量外,一次走刀盡可能切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般較小,可一次切除。在中等功率機床上,粗加工的背吃刀量可達8~10mm;半精加工的背吃刀量取0.5~5mm;精加工的背吃刀量取0.2~1.5mm。
②進給速度(進給量)的確定 粗加工時,由于對工件的表面質量沒有太高的要求,這時主要根據機床進給機構的強度和剛性、刀桿的強度和剛性、刀具材料、刀桿和工件尺寸以及已選定的背吃刀量等因素來選取進給速度。精加工時,則按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素來選取進給速度。進給速度νf可以按公式νf =f×n計算,式中f表示每轉進給量,粗車時一般取0.3~0.8mm/r;精車時常取0.1~0.3mm/r;切斷時常取0.05~0.2mm/r。
③切削速度的確定 切削速度vc可根據己經選定的背吃刀量、進給量及刀具耐用度進行選取。實際加工過程中,也可根據生產實踐經驗和查表的方法來選取。粗加工或工件材料的加工性能較差時,宜選用較低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能較好時,宜選用較高的切削速度。切削速度vc確定后,可根據刀具或工件直徑(D)按公式n=l000vc/πD 來確定主軸轉速n(r/min)。
在工廠的實際生產過程中,切削用量一般根據經驗并通過查表的方式進行選取。常用硬質合金或涂層硬質合金切削不同材料時的切削用量推薦值見表1表2為常用切削用量推薦表,供參考。
表1 硬質合金刀具切削用量推薦表
①主軸轉速 應根據零件上被加工部位的直徑,并按零件和刀具的材料及加工性質等條件所允許的切削速度來確定。切削速度除了計算和查表選取外,還可根據實踐經驗確定,需要注意的是交流變頻調速數控車床低速輸出力矩小,因而切削速度不能太低。根據切削速度可以計算出主軸轉速。
②車螺紋時的主軸轉速 數控車床加工螺紋時,因其傳動鏈的改變,原則上其轉速只要能保證主軸每轉一周時,刀具沿主進給軸(多為Z軸)方向位移一個螺距即可。
在車削螺紋時,車床的主軸轉速將受到螺紋的螺距P(或導程)大小、驅動電機的升降頻特性,以及螺紋插補運算速度等多種因素影響,故對于不同的數控系統,推薦不同的主軸轉速選擇范圍。大多數經濟型數控車床推薦車螺紋時的主軸轉速n(r/min)為:n≤(1200/P)-k式中P——被加工螺紋螺距,mm; k——保險系數,一般取為80。
數控車床車螺紋時,會受到以下幾方面的影響:
●螺紋加工程序段中指令的螺距值,相當于以進給量f(mm/r)表示的進給速度vf。如果將機床的主軸轉速選擇過高,其換算后的進給速度vf (mm/min)則必定大大超過正常值。
●刀具在其位移過程的始終,都將受到伺服驅動系統升降頻率和數控裝置插補運算速度的約束,由于升降頻率特性滿足不了加工需要等原因,則可能因主進給運動產生出的“超前”和“滯后”而導致部分螺牙的螺距不符合要求。
●車削螺紋必須通過主軸的同步運行功能而實現,即車削螺紋需要有主軸脈沖發生器(編碼器),當其主軸轉速選擇過高,通過編碼器發出的定位脈沖(即主軸每轉一周時所發出的一個基準脈沖信號)將可能因“過沖”(特別是當編碼器的質量不穩定時)而導致工件螺紋產生亂紋(俗稱“亂扣”)。
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