刀具切削参数设定基础
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刀具切削参数设定基础
• • • • • 一.刀具切削三要素 二.切削过程 三.切削方向 四.刀具半径补偿及其应用 五.表面粗糙度
一.切削三要素
1、线速度Vc：刀片每分钟在工件已加工面移动的长度。表示单位：m/min。切削 过程中线速度的具体表现主要是主轴转速。 换算公式为：S=VcX1000/3.14D D：被加工工件切削直径 2、切削深度ap：待加工工件表面至已加工工件表面的距离。表示单位：mm。 3、进给量F：工件每旋转一转，在切削方向上移动的距离。表示单位：mm/r。
3、同种材料硬度高，切削速度应下降；硬度低，切削速度应上升。 4、切削速度提高，表面粗糙度好；切削速度下降，表面粗糙度差。
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例：某上盖材质为45＃钢，调质硬度HRC28-32。在加工M105X2的螺纹时采用的转速为 800转，目前螺纹刀具的每个切削刃只能加工8－10件工件。
主要原因：线速度过高导致刀具寿命大幅度降低。目前刀具的线速度为 Vc=3.14X800/1000=251.2米/分钟。如果按照45＃钢非调制件进行加工，刀具线速度应该 在180－200m/min，而调制到HRC28-32，线速度应降到120m/min左右加工较为合适。 其中考虑到螺距较大、加工时的切削力较大所造成的影响。
表面粗糙度对零件质量的影响：
零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大， 主要有以下几个方面： 1）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，触 变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快； 2) 表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损， 造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小峰 挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低； 3）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除造 成表面腐蚀； 4）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂而 造成零件断裂。
评定参数：常用的是轮廓算术平均 偏差Ra
• 国家标准规定：表面粗糙度分为14个等级， 分别用 表示， 数字越大，表面越粗糙。 • 表面粗糙度符号上的数值Ra,单位是微米 （μm）。
表面粗糙度符号的意义及应用 符号 符号说明
基本符号
意义及应用
单独使用无意义
基本符号上加一短 表示表面粗糙度是用去 划线 除法获得 基本符号内加一小 表示表面粗糙度是用不 圆 去除材料的方法获得
切削参数与断屑的关系
断屑与进给量、倒棱宽度的关系
Leabharlann Baidu
二.切削过程
• 切屑的形成及三个变形区 • 切屑过程实质：弹性变形—塑性变形—分离
• 三个变形区 始滑移线OA 始滑移线OM
第Ⅰ变形区 — 剪切区 第Ⅱ变形区 — 滞流区 第Ⅲ变形区 — 塑变区
常见的切屑形态
带状切屑：切削力变化比较小，切削过程较平 稳。 节状切屑：切削过程不够平稳，表面粗糙度Ra 值较大 。 崩碎切屑：切削过程极不稳定，刀具刃口易崩 刃或磨损。
转速：
1000 Vc n d Vc
切削速度：
d n
1000
进给速度：
Vf n f z Z
Vc—切削速度，m/min
n —转速，r/min
d —铣刀直径，mm
Z---齿数
f —进给量，mm/r
1.线速度Vc
• 1、切削速度对刀具耐用度的影响很大，提高切削速度，可缩短加工时间，提高加工效 率。但线速度过高，切削温度会上升，刀具耐用度也将大大缩短。每家公司的刀具使 用寿命都有一个具体时间，一般按该公司样本规定的线速度加工时，每刃连续加工15 －20分钟即到寿命。如果线速度高于样本规定线速度的20％，刀具寿命将降低为原来 的1/2；如果提高到50％，刀具寿命将只有原来的1/5。 2、低切削速度（切速20-40m/min）加工时，工件易产生振动，刀具耐用度亦低。
刀具直径变化，加工程序不变！
利用刀具半径补偿进行粗精加工！
五.表 面 粗 糙 度
• 表面粗糙度：零件微观表面高低不平的 程度。 产生的原因：
1）切削时刀具与工件相 对运动产生的磨擦； 2）机床、刀具和工件在加工时的振动； 3）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹； 4）加工时零件表面发生塑性变形。
注意：正确选择G41
和G42，以保证顺铣和 逆铣的加工要求！
建立、取消刀具半径补偿指令格式：
建立格式：
取消格式：
注意：1、G41/42只能与G00或
G01一起使用，且刀具必须移动！
注意：2、D为刀具半径补偿号 码，一般补偿量应为正值，若为
负值，则G41和G42正好互换。
刀具半径补偿过程中的刀心轨迹
三.切削方向
逆铣：铣刀旋向（或铣削力）与进给方向相反
顺铣：铣刀旋向与进给方向一致
F
V
• 逆铣适用于粗加工，顺铣适用于精加工 • 逆铣可以保护刀具，延长刀具使用寿命 顺铣可以保护已加工面，保证产品表面粗糙 度
四.刀具半径补偿
（1）刀具半径补偿的方法 G41——刀具半径左补偿 G42——刀具半径右补偿 G40——取消刀具半径补偿
2.切削深度ap
切深是根据工件的余量，形状，机床功率，刚度及刀具刚度确定。切深变化对刀具寿命影响很大。
• •
•
1. 切深过大，切削力超过刀刃的承受力，从而产生崩刃，导致刀尖报废； 2.切深过小，微切深时，刀具并没有进行正常切削，只是在工件表面刮擦，导致切削加工时 产生硬化层，是刀具耐用度降低的原因，而且工件的表面粗糙度差； 3.切削铸铁表面和黑皮表面层时，应该在机床功率允许的条件下，尽量增大切深，否则切削 刃尖端就会因切削工件表面硬化层，而使切削刃发生崩刃，发生异常磨损。例如，对于一种 热轧的D80圆钢件进行扒皮车削时，假设圆钢件由于椭圆导致最大外形尺寸和最小外形尺寸 分别为82、78，此时第一刀切削深度必须小于78。刀尖由于一直保持连续加工，可以有效保 证刀尖不崩刃，从而提高刀具的使用寿命。
用去除材料方法获得的 符号上加Ra值 表面，Ra的最大允许值 为3.2µ m
• 外轮廓加工→
• 内轮廓加工↓
注意：铣刀的直线移动量及铣削内侧圆弧的半径值要大于或等 于刀具半径，否则补偿时会产生干涉，系统会报警，停止执行。
刀具半径补偿的应用
1）编程时直接按工件轮廓尺寸编程。刀具在因磨损、重磨或更换新刀后直径 会发生改变，但不必修改程序，只需改变半径补偿参数。 2）刀具半径补偿值不一定等于刀具半径值，同一加工程序，采用同一刀具 可通过修改刀补的办法实现对工件轮廓的粗、精加工；同时也可通过修改半径 补偿值获得所需要的尺寸精度。
4.不同材质的工件或同一材质但热处理硬度不同的工件，加工时的切深会有所不同，要根据 实际情况决定。 5. 经验有效切削刃长度：C型刀片：2/3*刃长l W型刀片：1/4*刃长l V型刀片：1/4*刃长l T型刀片：1/2*刃长l D型刀片：1/2*刃长l
• • • • • •
3.进给量 F
• • • • • • • • • • 在车削过程中工件每转一转，车刀前进的量即进给量。 进给量与加工表面粗糙度有很大的关系，通常按表面粗糙度要求确定进给 1.进给量应大于倒棱宽度，否则无法断屑,一般取倒棱宽度的两倍左右 2. 进给量大，切屑层厚度增加，切削力增大 3.进给量大，相应需要较大的切削功率 进给量的影响 1.进给量小，后面磨损大，刀具耐用度很快降低 2.进给量大，切削温度升高，后刀面磨损增大，但它对刀具耐用度的影响比切削速度小 3.进给量大，加工效率高。 4.进给量在0.1-0.4之间，对后刀面的影响较小，视具体情况而定。经验公式f粗=0.5*刀 尖半径
• • • • • 一.刀具切削三要素 二.切削过程 三.切削方向 四.刀具半径补偿及其应用 五.表面粗糙度
一.切削三要素
1、线速度Vc：刀片每分钟在工件已加工面移动的长度。表示单位：m/min。切削 过程中线速度的具体表现主要是主轴转速。 换算公式为：S=VcX1000/3.14D D：被加工工件切削直径 2、切削深度ap：待加工工件表面至已加工工件表面的距离。表示单位：mm。 3、进给量F：工件每旋转一转，在切削方向上移动的距离。表示单位：mm/r。
3、同种材料硬度高，切削速度应下降；硬度低，切削速度应上升。 4、切削速度提高，表面粗糙度好；切削速度下降，表面粗糙度差。
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例：某上盖材质为45＃钢，调质硬度HRC28-32。在加工M105X2的螺纹时采用的转速为 800转，目前螺纹刀具的每个切削刃只能加工8－10件工件。
主要原因：线速度过高导致刀具寿命大幅度降低。目前刀具的线速度为 Vc=3.14X800/1000=251.2米/分钟。如果按照45＃钢非调制件进行加工，刀具线速度应该 在180－200m/min，而调制到HRC28-32，线速度应降到120m/min左右加工较为合适。 其中考虑到螺距较大、加工时的切削力较大所造成的影响。
表面粗糙度对零件质量的影响：
零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大， 主要有以下几个方面： 1）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，触 变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快； 2) 表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损， 造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小峰 挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低； 3）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除造 成表面腐蚀； 4）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂而 造成零件断裂。
评定参数：常用的是轮廓算术平均 偏差Ra
• 国家标准规定：表面粗糙度分为14个等级， 分别用 表示， 数字越大，表面越粗糙。 • 表面粗糙度符号上的数值Ra,单位是微米 （μm）。
表面粗糙度符号的意义及应用 符号 符号说明
基本符号
意义及应用
单独使用无意义
基本符号上加一短 表示表面粗糙度是用去 划线 除法获得 基本符号内加一小 表示表面粗糙度是用不 圆 去除材料的方法获得
切削参数与断屑的关系
断屑与进给量、倒棱宽度的关系
Leabharlann Baidu
二.切削过程
• 切屑的形成及三个变形区 • 切屑过程实质：弹性变形—塑性变形—分离
• 三个变形区 始滑移线OA 始滑移线OM
第Ⅰ变形区 — 剪切区 第Ⅱ变形区 — 滞流区 第Ⅲ变形区 — 塑变区
常见的切屑形态
带状切屑：切削力变化比较小，切削过程较平 稳。 节状切屑：切削过程不够平稳，表面粗糙度Ra 值较大 。 崩碎切屑：切削过程极不稳定，刀具刃口易崩 刃或磨损。
转速：
1000 Vc n d Vc
切削速度：
d n
1000
进给速度：
Vf n f z Z
Vc—切削速度，m/min
n —转速，r/min
d —铣刀直径，mm
Z---齿数
f —进给量，mm/r
1.线速度Vc
• 1、切削速度对刀具耐用度的影响很大，提高切削速度，可缩短加工时间，提高加工效 率。但线速度过高，切削温度会上升，刀具耐用度也将大大缩短。每家公司的刀具使 用寿命都有一个具体时间，一般按该公司样本规定的线速度加工时，每刃连续加工15 －20分钟即到寿命。如果线速度高于样本规定线速度的20％，刀具寿命将降低为原来 的1/2；如果提高到50％，刀具寿命将只有原来的1/5。 2、低切削速度（切速20-40m/min）加工时，工件易产生振动，刀具耐用度亦低。
刀具直径变化，加工程序不变！
利用刀具半径补偿进行粗精加工！
五.表 面 粗 糙 度
• 表面粗糙度：零件微观表面高低不平的 程度。 产生的原因：
1）切削时刀具与工件相 对运动产生的磨擦； 2）机床、刀具和工件在加工时的振动； 3）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹； 4）加工时零件表面发生塑性变形。
注意：正确选择G41
和G42，以保证顺铣和 逆铣的加工要求！
建立、取消刀具半径补偿指令格式：
建立格式：
取消格式：
注意：1、G41/42只能与G00或
G01一起使用，且刀具必须移动！
注意：2、D为刀具半径补偿号 码，一般补偿量应为正值，若为
负值，则G41和G42正好互换。
刀具半径补偿过程中的刀心轨迹
三.切削方向
逆铣：铣刀旋向（或铣削力）与进给方向相反
顺铣：铣刀旋向与进给方向一致
F
V
• 逆铣适用于粗加工，顺铣适用于精加工 • 逆铣可以保护刀具，延长刀具使用寿命 顺铣可以保护已加工面，保证产品表面粗糙 度
四.刀具半径补偿
（1）刀具半径补偿的方法 G41——刀具半径左补偿 G42——刀具半径右补偿 G40——取消刀具半径补偿
2.切削深度ap
切深是根据工件的余量，形状，机床功率，刚度及刀具刚度确定。切深变化对刀具寿命影响很大。
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1. 切深过大，切削力超过刀刃的承受力，从而产生崩刃，导致刀尖报废； 2.切深过小，微切深时，刀具并没有进行正常切削，只是在工件表面刮擦，导致切削加工时 产生硬化层，是刀具耐用度降低的原因，而且工件的表面粗糙度差； 3.切削铸铁表面和黑皮表面层时，应该在机床功率允许的条件下，尽量增大切深，否则切削 刃尖端就会因切削工件表面硬化层，而使切削刃发生崩刃，发生异常磨损。例如，对于一种 热轧的D80圆钢件进行扒皮车削时，假设圆钢件由于椭圆导致最大外形尺寸和最小外形尺寸 分别为82、78，此时第一刀切削深度必须小于78。刀尖由于一直保持连续加工，可以有效保 证刀尖不崩刃，从而提高刀具的使用寿命。
用去除材料方法获得的 符号上加Ra值 表面，Ra的最大允许值 为3.2µ m
• 外轮廓加工→
• 内轮廓加工↓
注意：铣刀的直线移动量及铣削内侧圆弧的半径值要大于或等 于刀具半径，否则补偿时会产生干涉，系统会报警，停止执行。
刀具半径补偿的应用
1）编程时直接按工件轮廓尺寸编程。刀具在因磨损、重磨或更换新刀后直径 会发生改变，但不必修改程序，只需改变半径补偿参数。 2）刀具半径补偿值不一定等于刀具半径值，同一加工程序，采用同一刀具 可通过修改刀补的办法实现对工件轮廓的粗、精加工；同时也可通过修改半径 补偿值获得所需要的尺寸精度。
4.不同材质的工件或同一材质但热处理硬度不同的工件，加工时的切深会有所不同，要根据 实际情况决定。 5. 经验有效切削刃长度：C型刀片：2/3*刃长l W型刀片：1/4*刃长l V型刀片：1/4*刃长l T型刀片：1/2*刃长l D型刀片：1/2*刃长l
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3.进给量 F
• • • • • • • • • • 在车削过程中工件每转一转，车刀前进的量即进给量。 进给量与加工表面粗糙度有很大的关系，通常按表面粗糙度要求确定进给 1.进给量应大于倒棱宽度，否则无法断屑,一般取倒棱宽度的两倍左右 2. 进给量大，切屑层厚度增加，切削力增大 3.进给量大，相应需要较大的切削功率 进给量的影响 1.进给量小，后面磨损大，刀具耐用度很快降低 2.进给量大，切削温度升高，后刀面磨损增大，但它对刀具耐用度的影响比切削速度小 3.进给量大，加工效率高。 4.进给量在0.1-0.4之间，对后刀面的影响较小，视具体情况而定。经验公式f粗=0.5*刀 尖半径