切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容,它不僅影響數(shù)控機床的加工效率,而且直接影響加工質(zhì)量。數(shù)控加工中切削用量確定是在人機交互狀態(tài)下完成的,這與普通機床加工形成鮮明的對比,要求編程人員必須掌握切削用量確定的基本原則,在編程時充分考慮數(shù)控加工的特點。綜合考慮工藝系統(tǒng)的剛度、刀片強度和工件材料的力學性能、組織結構和成分。合理選擇切削用量的原則是:
粗加工時,一般以提高生產(chǎn)率為主,但也應考慮經(jīng)濟性和加工成本;半精加工和精加工時,應在保證加工質(zhì)量的前提下,兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。由于陶瓷刀具具有耐磨性能好、耐熱溫度高、脆性大、斷裂韌度低等特點。因此,選擇切削用量的基本原則是從防止或減小陶瓷刀具破損的觀點出發(fā),根據(jù)機床的功率、工藝系統(tǒng)的剛性以及工件材料的特性,盡量選擇高的切削速度、較大的背吃刀量和較小的進給量,以求得到高生產(chǎn)率和低成本。同時,在切削過程中還應盡量避免中途停車或變換切削用量。
1)背吃刀量ap的選擇 陶瓷刀具加工時,在機床功率、工藝系統(tǒng)剛性和刀片強度允許的前提下,應盡可能選擇較大的背吃刀量,以充分發(fā)揮高溫性能好的特點,縮短加工時間,使在一次走刀后切去部分余量(僅留后續(xù)工序的精加工余量)。但由于背吃刀量受機床功率和工藝系統(tǒng)剛性的限制,一般粗加工鋼和鑄鐵時,允許的最大背吃刀量為2~5mm,通常取ap>1.5mm,精加工取ap<1.5mm;加工淬硬鋼,一般都是半精加工或精加工,余量和背吃刀量較小。當工藝系統(tǒng)剛性比較差時,應取較小的背吃刀量,否則容易引起振動,使刀片破損。
2)進給量f的選擇。合理選擇進給量是成功應用陶瓷刀具的關鍵。由于進給量對陶瓷刀具破損的影響比切削速度大,所以,選取較小的進給量,有利于防止或減少陶瓷刀具的破損。因此,對于陶瓷刀具應選用較小的進給量和盡可能高的切削速度,進給量的大小主要受陶瓷刀片強度及工藝系統(tǒng)剛性的影響,精加工還要受被加工表面的表面粗糙度的影響。因為陶瓷刀片的強度比硬質(zhì)合金刀片低,所以進給量也應低些。粗車普通鋼和鑄鐵,進給量f取為0.1~0.5mm/r;精加工取f=0.05~0.25mm/r;端銑時可取每齒進給量fz=0.1~0.3mm/z。加工淬硬鋼,隨硬度不同而選取進給量。一般取車削f=0.1~0.3mm/r;端銑取每齒進給量fz=0.05~0.15mm/z。
3)切削速度vc的選擇。對一定的工件材料,切削速度主要受機床功率限制。結合已選定的切削深度ap和進給量f,如因機床功率不足,而使切削速度選得過低,則不僅不利于發(fā)揮陶瓷刀具的優(yōu)越性,而且容易發(fā)生崩刃。應當適當減少進給量或背吃刀量以便提高切削速度。目前,陶瓷刀具加工普通鑄鐵的切削速度大多數(shù)為vc=200~1000m/min;加工硬度<50HRC的鋼材時,vc=200~800m/min;切削高硬度材料(50~65HRC)時,vc=100~200m/min;切削耐熱合金時,vc=100~300m/min;銑削一般鋼和鑄鐵時,vc=200~500m/min。
切削速度對切屑形狀的影響很大,特別在vc=350~1500m/min范圍內(nèi),往往可以獲得良好的切屑形狀,如在高速車削淬硬鋼時,可能形成酥化的易于碎斷的帶狀切屑而使切屑易于清理。用陶瓷刀具作低速切削時,不但與硬質(zhì)合金刀具的切削性能相近而且容易引起工藝系統(tǒng)的振動,使刀具發(fā)生崩刃。如在vc<50m/min車削高強度鋼時,陶瓷刀具很容易發(fā)生崩刃,甚至無法切削。在一定速度范圍內(nèi)高速切削時,切削溫度的升高,能改變工件材料的性能,提高陶瓷刀具的韌性,從而減少其破損,所以一般陶瓷刀具均采用干切削。用陶瓷刀具斷續(xù)切削時,如果切削速度提高太多,溫差很大,產(chǎn)生的熱應力會導致刀具破損。
由于目前沒有陶瓷刀具的標準數(shù)據(jù)可查,且各廠商陶瓷刀具材料的性能存在一定差異,建議使用者在參考刀具廠商產(chǎn)品樣本推薦的切削參數(shù)基礎上,結合加工現(xiàn)場的情況適當修正確定。