8.6　数控铣削切削用量的确定

铣削用量包括切削速度v_c、进给速度v_f、背吃刀量a_p和侧吃刀量a_e，如图8-25所示。背吃刀量和侧吃刀量在数控加工中通常称为切削深度和切削宽度。背吃刀量a_p指平行于铣刀轴线的切削层尺寸，端铣时为切削层的深度，周铣时为切削层的宽度，如图8-25a所示。侧吃刀量a_e指垂直于铣刀轴线的切削层尺寸，端铣时为被加工表面的宽度，周铣时为切削层的深度，如图8-25b所示。

选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产效率为主，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确定。

从刀具耐用度的角度来看，切削用量的选择方法是：首先选取切削深度或切削宽度，其次确定进给量，最后确定切削速度。

1.切削深度和切削宽度 两者的适当选择对延长刀具的使用寿命有重要影响。

（1）切削深度：在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，增加切削深度可以提高生产效率。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。

切削深度的选择，通常应注意以下问题：

1）在工件表面粗糙度Ra要求为12.5～25μm时，如果圆周铣削的加工余量小于5mm，端铣的加工余量小于6mm，粗铣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Ra要求为3.2～12.5μm时，可分粗铣和半精铣两步进行。粗铣时切削深度或切削宽度选取同1）。粗铣后留0.5～1.0mm余量，在半精铣时切除。

3）在工件表面粗糙度Ra要求为0.8～3.2μm时，可分粗铣、半精铣、精铣三步进行。半精铣时切削深度或切削宽度取1.5～2 mm；精铣时圆周铣侧吃刀量取0.3～0.5mm，面铣刀背吃刀量取0.5～1mm。

（2）切削宽度：在数控编程中切削宽度称为步距，一般切削宽度与刀具直径成正比，与切削深度成反比。在粗加工中，步距取得大一些有利于提高加工效率。在使用平底刀进行切削时，切削宽度一般取为（0.6～0.9）D,D为刀具直径。而使用圆角刀进行切削，实际刀具直径d应扣除刀尖的圆角部分，即d=D-2r（D为刀具直径，r为刀尖圆角半径），而切削宽度可以取（0.8～0.9）d。而在使用球头刀进行精加工时，步距的确定应首先考虑所能达到的精度和表面粗糙度。

2.进给量 进给量有进给速度v_f、每转进给量f和每齿进给量f_Z三种表示方法。进给速度v_f是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，在数控编程中的代码为F。每转进给量f是铣刀每转一周，工件与铣刀的相对位移，单位为mm/r。每齿进给量f_Z是铣刀每转过一个齿时工件与铣刀的相对位移，单位为mm/齿。这三种进给量的关系可用下式表示：

v_f=fn=f_ZZn

式中，n为铣刀转速，Z为铣刀齿数。

每齿进给量f_Z的选取主要取决于工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。工件材料的强度和硬度越高，f_Z越小，反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀。工件的表面粗糙度要求越高，f_Z就越小。每齿进给量的确定可参考表8-1选取。

攻螺纹时进给速度的选择取决于螺距p，由于使用了有浮动功能的攻丝夹头，进给速度一般小于计算数值，即v_f≤np。

表8-1 铣刀每齿进给量f_Z(www.daowen.com)

（单位：mm/齿）

续表

3.切削速度v_c 切削速度是刀具切削刃的圆周线速度，当背吃刀量和进给量确定后应根据刀具耐用度和机床刚度选取尽可能大的切削速度。影响切削速度的因素很多，其中最主要的是刀具材料，参见表8-2。

表8-2 刀具材料与许用最高切削速度

表8-3～表8-7是数控铣床和加工中心常用的切削用量表，供参考。

表8-3 铣刀切削速度 （单位：m/min）

表8-4 镗孔切削用量

表8-5 攻螺纹切削速度

表8-6 金属材料用高速钢钻孔的切削用量

表8-7 有色金属材料用高速钢钻孔的切削用量

4.主轴转速n 主轴转速一般根据切削速度v_c来选定，计算公式为

n=1000v_c/πD

式中，D为刀具或工件直径（mm）。

球头立铣刀的计算直径D_e一般要小于铣刀直径D，故实际主轴转速不应按铣刀直径D计算，而应按计算直径D_e计算。直径D_e的计算公式如下：

式中，a_p为切削深度，而n=1000v_c/πD_e。

数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调（倍率）开关和进给速度修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速和进给速度进行调整。