确定数控车刀具和切削用量的方法及注意事项

在现代企业中，数控加工普遍采用机加不重磨刀具，根据某企业提供的刀具技术参数表，选择机夹不重磨刀具、刀片，并对影响切削用量的主要因素进行分析，从保证加工质量角度确定切削用量和切屑控制常用的方法。

传动轴车削加工使用的刀具为外圆/端面车刀、螺纹车刀和切槽刀，如图3-15所示。

图3-15　车削刀具

刀具的技术参数如表3-5所示。

表3-5　刀具技术参数

1.刀片形状选择

刀片形状选择的影响因素如表3-6所示，80°刀尖角（C型刀片）的菱形刀片具有切削应用的多面性，经常被使用，它是所有刀片形状的一个有效折中，并可适用于大多数工序。

表3-6　不同形状刀片适用加工的场合

续 表

注：●最适用，○透明。

图3-16为常用的80°刀尖角（C型刀片）的菱形刀片与60°刀尖角（T型刀片）的车外圆的使用范围，80°菱形刀片的使用范围比较广。

图3-16　两种刀片的使用范围

2.刀尖半径选择

刀片刀尖半径rε在车削工序中是个关键因素。小刀尖半径适用于小切深，可减少振动，但刀片的强度较低；大刀尖半径可以采用极高的进给率、大切深，切削刃强度较高，但刀具所受的径向力高。

在刀片刀尖半径rε一定的情况下，当切削深度增加时，刀片受力情况发生变化，径向力变小，轴向力增大，如图3-17所示。刀尖半径也影响切屑形状。通常，使用较小的刀尖半径可改善断屑，如图3-18所示。

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图3-17　刀片受力情况的变化

选择刀尖半径的一般经验法则是，切削深度不应小于刀尖半径的2/3或进给量控制在刀尖半径的1/2内。在传动轴加工中，使用T0101刀具，刀尖半径rε=0.8mm，切削深度ap＞0.8=0.53mm，进给量

图3-18　刀尖半径对断屑的影响

在车削加工中，普通刀片的刀尖半径在0.1～2.4mm变化，加工出来的表面粗糙度直接受到刀尖半径和进给率组合的影响，如图3-19所示。在刀尖半径一定的情况下，表面粗糙度与所用进给量直接相关。残留面积的波峰和波谷的高度差，即理论粗糙度计算公式为

图3-19　切削层残留面积

例：T0101刀具切削速度vc=150m/min，切削深度ap=l.5mm，刀尖半径rε=0.8mm，T0101刀具的不同进给量的表面理论粗糙度如表3-7所示。

表3-7　不同进给量的表面理论粗糙度

3.切削用量的确定

（1）恒切削速度

数控车床车削可采用恒转速和恒切削速度两种模式。当转速n恒定时，在变直径（D）加工中，任一点的切削速度，单位为m/min）值与直径成正比，vc随直径的变化而变化，影响工件的表面质量。

数控车床为保证加工表面质量一致，广泛采用恒切削速度，即在加工过程中任一点的切削速度vc都是一样的。随着工件直径变小，主轴转速随之自动提高，以确保切削速度不变，当刀具接近工件中心时，机床转速会变得越来越高，为防飞车，此时应限制主轴最高转速。

（2）切削深度ap

粗加工时余量较大，应选用较大的切深ap，减少走刀次数，刀尖应避免与毛坯表面硬化层接触，减小刀具磨损。加大切深引起切削力增大，应避免因切削力过大而引起振动。精加工时选用较小的切削深度，但要避开硬化层，T0101刀具半精车余量可选用1.5mm。加工尺寸可由此而定。

（3）进给量fn

数控加工中进给量fn的单位广泛釆用mm/r。fn配合恒线速vc，确保刀具每转的切削量恒定，切削力稳定，提高刀具寿命，小的fn有利于提高工件表面的加工质量。

4.车削过程切屑的控制

数控车床在加工延展性材质的工件时，如果断屑状况不好，连续的切屑就会缠绕在工件和刀具上，使刀具卷刃和更换次数过多，破坏机床的自动循环，影响生产的正常进行。为了保证生产效率，对断屑控制的可靠性要求愈来愈高。

断屑就是迫使延展性材质弯曲折断的机械方法。切削过程中所形成的切屑，经第Ⅰ、第Ⅱ变形区的剧烈塑性变形后，硬度增加，而塑性和韧性则显著降低，切屑变得硬而脆，刀片断屑槽能使切屑按预先设定的方式进行卷曲、流动和折断，使其形成“可接受”的良好屑形，当它碰撞到工件或后刀面时，就很容易被折断了。