刀具的选择和切削用量的确定
刀具参数和切削用量选择
取较大值，如Κr´=30°～45°。
1.５ 刃倾角的选择
刃倾角对切削加工的影响：刃倾角λs的正负和大小，影响刀尖部分的
强度、切屑流出的方向和切削分力之间的比值。
2.2 进给量f的确定
粗加工时，进给量的确定主要受切削力的限制， 在刀杆和工件刚度以及机床进给机构强度允许的情况 下，同时考虑工件材料和断屑等问题，应尽量选择较 大值。
精加工时，一般切削力不大，进给量主要受表面 粗糙粗限制，一般根据表面粗糙度的要求来选取，具 体数值参见切削用量手册。
2.3 切削速度v的确定
粗加工时，切削速度v主要受刀具耐用度的限制，由于ap、f的 值比较大，需核算机床电机的功率是否足够。
当切削速度由刀具耐用度确定时，可按下式计算：
C T mapxv
f
yv
kv
当切削速度受机床功率限制或校验机床功率时，可按下式计算：
6104 PEη Fz
m/min
精加工时，ap、f的值都比较小，切削力较小，一般机床电机 功率足够，所以切削速度主要由刀具耐用度决定。
1.４ 副偏角的选择
副偏角Κr´的作用： 减小副切削刃、副后刀面和已加工表面之间的摩擦，其大
小会影响已加工表面粗糙度和刀尖部分的强度。 副偏角对切削加工的影响：
减小副偏角Κr´，使刀尖部分体积增大，刀尖强度提高，
残留面积高度降低，但刀具与工件之间的摩擦增加。 副偏角的选择：
副偏角变化幅度不大。一般外圆车刀取Κr´=6°～15°，
2.4 切削用量确定的具体方法和实例
切削速度,吃刀量,吃刀量的选择原则与计算
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。
1、刀具切削用量的选择原则粗加工时，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。
具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
从刀具的耐用度出发，切削用量的选择顺序是：先确定背吃刀量，其次确定进给量，最后确定切削速度。
2、吃刀量的确定背吃刀量由机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。
确定背吃刀量的原则：（1）在工件表面粗糙度值要求为Ra12.5μm～25μm时，如果数控加工的加工余量小于5mm~6mm，粗加工一次进给就可以达到要求。
但在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分多次进给完成。
（2）在工件表面粗糙度值要求为Ra3.2μm～12.5μm时，可分粗加工和半精加工两步进行。
粗加工时的背吃刀量选取同前。
粗加工后留0.5mm～1.0mm余量，在半精加工时切除。
（3）在工件表面粗糙度值要求为Ra0.8μm～3.2μm时，可分粗加工、半精加工、精加工三步进行。
半精加工时的背吃刀量取1.5mm～2mm。
精加工时背吃刀量取0.3mm～0.5mm。
3、刀具进给量的确定进给量主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料选取。
最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。
确定进给速度的原则：1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。
一般在100～200m/min范围内选取。
2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20～50m/min范围内选取。
3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20～50m/min 范围内选取。
数控铣削加工刀具选择和切削用量确定
0引言刀具选择与切削用量确定是数铣加工中十分重要的环节,直接关系到加工精度、加工表面质量、加工效率。
选择合适的刀具和切削用量可使加工以最低的成本、最短的时间达到最佳的加工质量。
随着CAD /CAM 技术的发展,许多软件都有自动编程功能,数铣加工刀具的选择和切削用量的确定都在计算机上使用软件完成。
编程人员只要在CAD/CAM 软件的工艺规划中设置了刀具和切削用量等参数,就可通过后置处理自动生成NC 程序。
数铣加工中是在人机交互状态下完成加工刀具的选择和切削用量的确定,因此要求编程人员必须懂得刀具选择和切削用量确定的基本原则和方法。
1数控铣削加工的刀具选择[1]编程人员应按数控铣床的加工能力、工件的材料性能、加工工序、切削用量、相关因素正确地选用刀具。
(1)数控铣床常用的刀具种类。
按铣刀形状可分为:1)平刀;2)球刀;3)牛鼻刀;4)异形刀等。
按铣刀用途可分为:1)立铣刀;2)端铣刀;3)键槽铣刀等。
按铣刀材料可分为:1)高速钢铣刀;2)硬质合金铣刀;3)金刚石铣刀;4)立方氮化硼铣刀;5)陶瓷铣刀等。
(2)选择刀具应考虑的主要因素。
1)工件的材料和性能:有色金属、黑色金属、复合材料、塑料等;及其硬度、刚度、塑性、韧性、耐磨性等。
2)加工工艺类别:粗加工、半精加工、精加工等。
3)工件的几何形状、加工余量、零件精度等。
4)机床的加工能力、刀具能承受的切削用量等。
(3)铣刀类型的选择。
数铣加工CAD/CAM (如:M asterCAM )中可选用的刀具种类很多,数铣中常用刀具的用途如下:1)平刀(r =0)用于加工凸台、凹槽、小平面,开粗和光刀时都可使用,平刀主要用于开粗、平面光刀、外形光刀、清角(清根)。
2)球刀(r =D/2)主要用于曲面光刀,对平面开粗及光刀时粗糙度大,效率低。
3)牛鼻刀(<D )主要用于开粗、平面光刀,适合于加工硬度较高的材料,常用的牛鼻刀圆角半径为R0.2～R6。
4)面铣刀用于较大平面的加工。
数控加工中刀具的选择和切削用量的确定
构成 ， ￣ ｎ ｇ ｏ ｏ 内外 圆车刀、 左 右端面车刀、 切槽 （ 切断） 车刀及刀 点放 到对刀点上， 即“ 刀位 点” 与“ 对刀点” 的重合。 所谓 “ 刀位
尖倒棱很小的各种外圆和 内孔车刀。 尖形车刀几何参数 （ 主要是 点” 是指刀具的定位 基准 点， 车刀 的刀位 点为刀尖或 刀尖 圆弧
圆弧形车刀是以一 圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削 等， 以减少对刀时间， 提 高对刀精度。 加工过程 中需要换刀时， 刃为特征 的车刀。 该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖， 应规定换刀点。 所谓 “ 换刀点” 是指刀架转动换 刀时的位置 ， 换 应此 ， 刀位 点不在圆弧上 ， 而在该圆弧的圆心上 。 圆弧形车刀可 刀点应 设在 工件或夹具 的外部 ， 以换刀 时不碰工件及其它部件
工时， 为保证至少完成一次走刀， 避免切削时中途换 刀， 刀具寿 序 执行 的一开始 ， 必须 确定刀具在 工件坐标 系下开始 运动 的 命应按零件精度和表面粗糙度来确定。
１ ． ２选择数控车削用刀具
数控 车削车刀常用 的一 般分成型车刀、 尖 形车刀、 圆弧形 所 以， 该点又称对刀点。 在编制程序 时， 要正确选择对刀点的位 车刀以及 三类 。 成型车刀也称 样板车刀， 其加 工零 件的轮廓形 置。 对刀点设置 原则是： 便于数值 处理和简 化程 序编制 。 易于
Ｓ Ｇ ￣Ｔ ， 直柄刀具系统 的标准代号为Ｄ Ｓ Ｇ ￣Ｚ ， 此 外， 对所选择的 充分发挥其切削性能， 提高生产效率， 刀具寿命可选得低些， 一 Ｔ 刀具 ， 在使用前都需对刀具尺寸进行严格 的测量 以获得精确数 般取 １ ５ — ３ ０ ｍ ｉ ｎ 。 对于装刀、 换刀和调刀 比较 复杂的多刀机床、 组 并 由操 作者将这些 数据输入数 据系统， 经程序调用而完成 合机床与 自动化加工刀具 ， 刀具寿命应 选得高些 ， 尤应保证刀具 据， 从而加工出合格的工件。 可靠 性。 车 间内某—工序 的生产率 限制 了整个车间的生Fra bibliotek率的 加工过程 ，
刀具几何参数和切削用量的合理选择
加工条件：工艺系统刚性差时，易出现振
动，应选取较小的后角αo；加工表面质量要求 较高时，为减轻刀具与工件之间的摩擦，应选
取较大的后角αo；尺寸精度要求较高时，应选 取较小的后角αo，以减小刀具的径向磨损值NB 值，如下图所示。
硬质合金车刀合理后角的参考值如下表所示。
② 后角αo的选择
切削厚度hD：粗加工时，切削厚度hD较大，要 求切削刃坚固，应选取较小的后角αo。精加工时， 切削厚度hD较小，磨损主要发生在后刀面上，为降 低磨损，应选取较大的后角αo。
工件材料：工件材料强度和硬度较高时，为提
高切削刃强度，应选取较小的后角αo；工件材料软、 塑性大时，后刀面磨损严重，应选取较大的后角αo； 工件材料脆性较大时，载荷集中在切削刃处，为提
负前角双面型：该形式的刀具使刀具的重磨次数 增加，最大程度地减少了前刀面和后刀面的磨损。同 时负前角的倒棱应有足够的宽度，以确保切屑沿该棱 面流出。
（3）倒棱
倒棱是增强切削刃强度的一种措施。在用脆性大 的刀具材料粗加工或断续切削时，磨倒棱能够减小刀 具崩刃，显著提高刀具耐用度（可提高1～5倍）。
倒棱宽度br1不可太大，以便切屑能沿前刀面 流出。br1的取值与进给量f有关，常取br1≈ （0.3～0.8）f。其中，精加工时取小值，粗加工
② 前角γo的选择
工件材料：工件材料的强度、硬度较低，塑
性较好时，应选取较大的前角γo；工件材料脆性较 大时应选取较小的前角γo；工件材料强度、硬度较 高时，应选取较小的前角γo，甚至负前角。
刀具材料：刀具材料的强度和韧度高时，如高 速钢，可选取较大的前角γo；反之，刀具材料的强度 和韧度差时，如硬质合金，应选取较小的前角γo。
数控车削中切削用量的选择
数控车削中切削用量的选择
数控车削中，切削用量的选择是确保加工效率和质量的重要因素之一。
合理的切削用量可以有效地避免切削过热和剧烈碰撞等问题，并保证达到预期的工件质量和加工效率。
一般来说，选择正确的切削用量需要考虑以下几个方面：
1. 工件材料：不同材料的切削用量不同。
硬度和韧性大的材料往往需要较大的切削用量，而硬度和韧性小的材料需要较小的切削用量。
2. 切削刀具：不同切削刀具的切削用量不同，因此需要根据刀具的类型和特性进行选择。
3. 加工表面的光洁度要求：如果需要较高的表面光洁度，则切削用量应适当减小，以减少表面粗糙度。
4. 机床性能：切削用量还需要结合机床的性能进行选择，包括机床的刚性、功率、切削速度等因素。
5. 加工过程中的震动和共振情况：过大的切削用量容易引起加工过程中的震动和共振，因此需要适当减小切削用量，以保证加工的稳定性和精度。
选择合适的切削用量可以帮助实现加工效率和质量的平衡，提高数控车削加工的效率和质量。
切削 用量的合理选择
2）根据机床说明书，取机床实际进给量 =0.51mm／r。 3）检验机床进给机构允许的进给量。参考CA6140车床说 明书，查出机床进给机构允许的最大进给抗力为：FMfmax＝ 3528N。 计算切削时进给力为：
统、工件刚度以及精加工时表面粗糙度要求，确定进给量。
3）根据刀具寿命，确定切削速度。 4）所选定的切削用量应该是机床功率所允许的。
1.2切削用量的合理选择方法
1.背吃刀量的合理选择
背吃刀量一般是根据加工余量来确定。 粗加工（表面粗糙度Ra=50～12.5μm）时，尽可能一 次走刀即切除全部余量，在中等功率的机床上加工，取 ap=8～10mm；加工余量太大或余量不均匀、工艺系统刚性 不足或者断续切削时，可分几次走刀。 半精加工（Ra=6.3～3.2μm）时，取ap=0.5～2mm。 精加工（Ra=1.6～0.8μm）时，取ap=0.1～0.4mm。
1.5切削用量的优化概念
切削用量的优化是指在一定的预定目标及约束条件下， 选择最佳的切削用量。
在实际生产中，由于各种条件（加工零件、机床、刀 具、夹具等）都在变化，很难确定出一组最合理的切削用 量数值。
利用切削用量优化的方法，在确定加工条件下，综合 考虑各个因素，通过计算机辅助设计，能找出满足高效、 低成本、高利润和达到表面质量要求的一组最佳的切削用 量参数。实际切削用量的优化过程就是建立优化目标的数 学模型，用计算机求极值。主要目标函数有三个。
床功率是否允许。 在实际生产中，切削用量的合理选择，既可参照有关 手册的推荐数据，也可凭经验根据选择原则确定。
1.3车削用量的合理选择例题
简述切削用量的选用原则
简述切削用量的选用原则
切削用量是指切削刀具在切削工件时必须耗费的时间，物料和机械能力的集合。
一般
情况下，应尽可能少地消耗切削用量来降低成本和制造质量的波动。
本文介绍了选择切削
用量的原则。
一、选择切削用量时，首先应考虑机床的性能，特别是精密加工对机床的要求更高。
如果机床性能较低，那么选择合适的切削用量就尤为重要。
二、确定切削用量时，应考虑机器效率，机械效率越高，则需要的切削用量也会增加。
三、受到工件的影响，在评估适当的切削用量时，应考虑工件的复杂程度和几何形状。
如果工件复杂而且几何形状多变，那么将需要更多的切削用量。
四、在评估切削用量时，还应根据材料类型来处理，同一种材料可能会影响切削用量。
通常，脆性材料需要更多的切削用量，而韧性材料需要比较少的切削用量。
五、根据切削刀具的类型，选择合适的切削用量。
在一般情况下，切削刀具可分为几
何式、物理式和动力式，分别具有不同的切削效果。
选择不同类型的切削刀具后，切削用
量将会受到不同的影响。
六、受质量要求的影响，质量要求高的产品，外观、精度、尺寸等指标的误差小，则
需要更多的切削用量。
七、受加工精度要求的影响，切削用量越高，加工精度就越高，对于一些特殊的零件，如高精度的精密元件，需要增加切削用量来实现高精度的加工效果。
总之，在选择切削用量时，应考虑机床性能、机器效率、工件复杂性、材料影响、刀
具类型、质量要求、加工精度等因素，合理地选择切削用量，可以使加工效率及制造成
本达到最佳。
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刀具的选择和切削用量的确定
是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。
CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能，特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。
现在，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。
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、数控加工常用刀具的种类及特点
数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。
刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。
数控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：①车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种；②钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；③镗削刀具；④铣削刀具等。
为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%～40%，金属切除量占总数的80%～90%。
数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点
⑴刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小；
⑵互换性好，便于快速换刀
⑶寿命高，切削性能稳定、可靠
⑷刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间
⑸刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除
⑹系列化，标准化，以利于编程和刀具管理
二、数控加工刀具的选择
刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。
应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。
刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。
在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。
选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。
生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀在进行自由曲面加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般取得很能密，故球头常用于曲面的精加工。
而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。
另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意
的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。
在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀动作。
因此必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具，迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。
编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。
目前我国的加工中心采用TSG工具系统，其刀柄有直柄（三种规格）和锥柄（四种规格）两种，共包括16种不同用途的刀柄。
在经济型数控加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。
一般应遵循以下原则：①尽量减少刀具数量；
②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位；③粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；④先铣后钻；⑤先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。
三、数控加工切削用量的确定
合理选择切削用量的原则是，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。
具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
⑴切削深度t。
在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，t就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。
为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。
数控机床的精加工余量可略小于普通机床。
⑵切削宽度L。
一般L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。
经济型数控加工中，一般L的取值范围为：L=（0.6～0.9）d
⑶切削速度v。
提高v也是提高生产率的一个措施，但v与刀具耐用度的关系比较密切。
随着v的增大，刀具耐用度急剧下降，故v的选择主要取决于刀具耐用度。
另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立铣刀铣削合金刚30CrNi2MoV A时，v可采用8m/min 左右；而用同样的立铣刀铣削铝合金时，v可选200m/min以上。
⑷主轴转速n(r/min)。
主轴转速一般根据切削速度v来选定。
计算公式为
式中，d为刀具或工件直径（mm
数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整
⑸进给速度vF 。
vF应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。
vF的增加也可以提高生产效率。
加工表面粗糙度要求低时，vF可选择得大些。
在加工过程中，vF也可通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整，但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。
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。