1.4.5 切削用量的确定

合理选择切削用量对于发挥数控机床的最佳效益有着至关重要的作用。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、刀具说明书、切削用量手册，并结合经验而定。

铣削时的铣削用量由切削深度（背吃刀量）、切削宽度（侧吃刀量）、切削线速度、进给速度等要素组成，铣削运动及铣削用量如图1-29所示。

1. 切削深度a_p

切削深度也称背吃刀量。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，a_p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。

2. 切削宽度a_t

在编程中切削宽度称为步距。一般切削宽度L与刀具直径D成正比，与切削深度成反比。在粗加工中，步距取得大，有利于提高加工效率。在使用平底刀进行切削时，一般L的取值范围为（0.6～0.9）D。而使用圆鼻刀进行加工，刀具直径应扣除刀尖的圆角部分，即d=D-2r（其中，D为刀具直径，r为刀尖圆角半径），而L可以取（0.8～0.9）d。而在使用球头铣刀进行精加工时，步距的确定应首先考虑所能达到的精度和表面粗糙度。

3. 切削线速度v_c

切削线速度也称单齿切削量，单位为m/min。提高v_c值也是提高生产率的一个有效措施，但v_c与刀具寿命的关系比较密切。随着v_c的增大，刀具寿命急剧下降，故v_c的选择主要取决于刀具寿命。一般好的刀具供应商都会在其手册或者刀具说明书中提供刀具的切削速度推荐参数v_c。另外，切削速度v_c值还要根据工件的材料硬度来作适当的调整。例如，当用立铣刀铣削合金钢30CrNi2MoVA时，v_c可采用8m/min左右；而用同样的立铣刀铣削铝合金时，v_c可选200m/min以上。

4. 进给速度v_f

进给速度是指机床工作台在做插位时的进给速度，v_f的单位为mm/min。v_f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。v_f的增加也可以提高生产效率，但是刀具的寿命会降低。加工表面粗糙度要求低时，v_f可选择得大些。进给速度可以按下面的公式进行计算：

其中，v_f表示工作台进给量，单位为mm/min；n表示主轴转速，单位为r/min；z表示刀具齿数，单位为齿；f_z表示进给量，单位为mm/齿。

5. 主轴转速n

主轴转速的单位是r/min，一般根据切削速度v_c来选定。计算公式为

其中，D_c表示刀具直径（mm）。

在使用球头刀时要做一些调整，球头铣刀的计算直径D_eff要小于铣刀直径D_c，故其实际转速不应按铣刀直径D_c计算，而应按计算直径D_eff计算。

数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中根据实际加工情况对主轴转速进行调整。

在数控编程中，还应考虑在不同情形下选择不同的进给速度。当在初始切削进刀时，特别是Z轴下刀时，因为进行端铣，受力较大，同时考虑程序的安全性问题，所以应以相对较慢的速度进给。

另外，当Z轴方向的进给速度由高往低走时，产生端切削，可以设置不同的进给速度。在切削过程中，有的平面侧向进刀，可能产生全刀切削，即刀具的周边都要切削，切削条件相对较恶劣，可以设置较低的进给速度。

在加工过程中，v_f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。

在实际的加工过程中，可能对各个切削用量参数进行调整，如使用较高的进给速度进行加工，虽然刀具的寿命有所降低，但节省了加工时间，反而有更好的效益。

由于加工中不断出现新的变化，数控加工中切削用量的选择在很大程度上依赖于编程人员的经验，因此，编程人员必须熟悉刀具的使用和切削用量的确定原则，不断积累经验，从而保证零件的加工质量和效率，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。