数控加工中切削用量的选择【14557字】【优秀机械毕业设计论文】
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数控
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目 录
第1章 绪论 1
1.1数控机床的发展历史及发展动向 1
1.2数控机床的切削特点 3
第2章 切削用量的选择方法 5
2.1车削用量的选择 5
2.1.1背吃刀量的选择 5
2.1.2进给量的选择 6
2.1.3切削速度的选择 6
2.1.4扩削、铰削、螺纹加工时切削用量的选择 9
2.2高速切削技术 14
2.2.1.超高速切削技术的技术思想和内涵 14
2.2.2高速切削技术的切削速度范围 14
2.2.3高速切削技术的特点 14
2.2.4高速切削技术的运用 15
2.3铣削用量的选择 15
2.3.1. 影响切削用量的因素 15
2.3.2. 背吃刀量ap或侧吃刀量ae的选择 16
2.3.3. 进给量f与进给速度Vf的选择 17
2.3.4. 切削速度Vc的选择 18
第3章 切削用量与刀具的选择 19
3.1刀具对切削速度的因素 19
3.2刀具结构与刀具材料 19
3.3数控加工刀具的选择 20
3.4刀具选择的重点 21
结论 23
切削用量选择的结论 24
刀具选择的结论 24
致谢 26
参考文献 27
摘 要
制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防实力。随着社会的发展，制造业也日新月异，更先进的数控机床在该行业得到利用，无论设备多么先进，如果工艺分析不合适，仍造成设备和资源的浪费。
本文对车削、铣削、钻削等加工方法的切削用量进行了详细分析，并通过互联网收集到由加工实践过程中获得的用量参考值供读者参考，并在优化切削用量的基础上，对刀具的选择进行进一步分析，使得更一步减少加工造价，获得更多利润。
关键词 切削用量;刀具选择;高速切削
- 内容简介：
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四川信息职业技术学院 毕业设计（论文）中期进展情况检查表 2008 年 10 月 25 日 课题名称 数控加工中切削用量的选择 学生姓名 何仲平 学 号 0616093 专 业 数控技术 指导教师 杨金鹏 职 称 助教 毕业设计进展 习相关的知识 尚须完成的任务 整性的确认 改与完善 存在的主要问题及解决措施 对资料正确性的确认时，发现很多资料的不统一，难以分辨正确的资料 。 措施：请同学一起分析，并最后得到老师的认可。 学生对毕业设计的意见与建议 严格 按照 四川信息职业技术学院毕业设计（论文） 撰写规范，对毕业设计的所有内容进行编排正确的格式。 指导教师审查意见 四川信息职业技术学院 毕业设计（论文）任务书 学 生 姓 名 何仲平 学号 0616093 班级 数技 06业 数控技术 设计（或论文）题目 数控加工中切削用量的选择 指导教师姓名 职 称 工作单位及所从事专业 联系方式 备 注 杨金鹏 助教 四川信息职业技术学院 设计（论文）内容： 本次论文的主题是 数控加工中切削用量的选择 ,切削用量的选择往往与数控设备、刀具等因素密切联系，所以本论文 除 重点介绍 切削用量外，还对数控设备的介绍，介绍国外先进设备，并对我国数控行业的目前存在的某些问题给 以指出。 论文的重点仍然是切削用量的选择，本论文分别对数控车削中的切削用量、数控铣床加工中切削用量进行了详细分析。并从图书馆和互联网上收集了有关数据参数，此数据参数均是在加工实践中的经验总结，很有利用价值。 进度安排： 本设计计划 8 周 完成，具体进度安排： 1 图书室和网上收集资料。 （ 2 周 ） 2 整理资料 ， 并录入电脑并初步排版。 （ 3 周 ） 3 检查设计书的完整性，并精排版。 （ 3 周 ） 主要参考文献、资料 (写清楚参考文献名称、作者、出版单位 )： 1 李华 机械制造技术 机械工业出版社 ， 1997： 502 丁炜等 机械制造工业控制中的应用 机械工业出版社 ， 2004： 463 袁任光 金属切削机床 华南里工大学出版社 ， 1997： 344 李舫 机床数控技术 西安交通大学出版社 ， 1999： 465 高钦和 数控加工工艺 人民邮电出版社 ， 2004： 266 王永华 数控加工基础 航空航天大学出版社 ， 2002： 327 廖常初 工艺基础及应用 机械工业出版社 ， 2003： 54 批 意 见 教研室负责人： 年 月 日 备注 ： 任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。 四川信息职业技术学院 毕业设计说明书 (论文 ) 设计 (论文 )题目 :数控加工中切削用量的选择 专 业 : 数控技术 班 级 : 数技 06 学生姓名 : 何仲平 指导教师 : 杨金鹏 摘 要 制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防实力。随着社会的发展，制造业也日新月异，更先进的数控机床在该行业得到利用，无论设备多么先进，如果工艺分析不合适，仍造成设备和资源的浪费 。 本文对车削、铣削、钻削等加工方法的切削用量进行了详细分析，并通过互联网收集到由加工实践过程中获得的用量参考值供读者参考，并在优化切削用量的基础上，对刀具的选择进行进一步分析，使得更一步减少加工造价，获得更多利润。 关键词 切削用量 ;刀具选择 ;高速切削 机电工程系 2009 届毕业设计 (论文 )课题申报表 2008 年 9 月 19 日 设计 (论文 )题目 数控加工中切削用量的选择 课题简介 制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防实力。随着社会的发展，制造业也日新月异，更先进的数控机床在该行业得到利用，无论设备多么先进，如果工艺分析不合适，仍造成设备和资源的浪费。 本文 对车削、铣削、钻削等加工方法的切削用量进行了详细分析，并通过互联网收集到由加工实践过程中获得的用量参考值供读者参考，并在优化切削用量的基础上，对刀具的选择进行进一步分析，使得更一步减少加工造价，获得更多利润。 主要任务 对数控发展有一定的认识，针对我国数控行业的现状和未来动向进行分析；加工工艺中的切削用量的选择，对切削三要素分别详细探讨，并了解高速切削。最后对刀具的选择做详细的分析。 其它要求 指导教师 姓名 杨金鹏 职称 助教 教研室 数控教研室 电话 教研室 审查意见 教研室主任： 年 月 日 系部 审查意见 主管系主任： 年 月 日 I 目 录 第 1 章 绪论 . 1 控机床的发展历史及发展动向 . 1 控机床的切削特点 . 3 第 2 章 切削用量的选择 方法 . 5 削用量的选择 . 5 吃刀量的选择 . 5 给量的选择 . 6 削速度的选择 . 6 削、铰削 、 螺纹 加工时切削用量的选择 . 9 速切削技术 . 14 . 14 速切削技术的切削速度范围 . 14 速切削技术的特点 . 14 速切削技术的运用 . 15 削用量的选择 . 15 影响切削用量的因素 . 15 背吃刀量 . 16 进给量 f 与进给速度 . 17 切削速度 选择 . 18 第 3 章 切削用量与刀具的选择 . 19 具对切削速度的因素 . 19 具结构与刀具材料 . 19 控加工刀具的选择 . 20 具选择的重点 . 21 结论 . 23 切削用量选择的结论 . 24 刀具选择的结论 . 24 致谢 . 26 考文献 . 27 四川信息职业技术学院 毕业设计（论文）评语 学生姓名 何仲平 学号 0616093 班级 数技 06业 数控技术 设计（论文）题目 数控加工中切削用量的选择 指导教师 杨金鹏 指导指导老师考核意见 等级： 指导教师： 答辩 评语 等级： 答辩老师： 总评 成绩 等级： 考核小组组长： 备注 以上两项成绩综合后，指导老师考核成绩占总分的 60%，答辩成绩占总分的 40%，按五级记分（优、良、中、及格、不及格）。 四川信息职 业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 1 页 第 1 章 绪 论 控机床的发展历史及 发展动向 1948 年美国空军部门为制造飞机杂零件，提供设备研经费，由 G&L 公司与作研究四年，於 1952 年试制出世界第一台数控铣床，立即生产 100 台交付军工使用。在成果上显示了它是社会需求、科技水平、人员素质三者的结晶；在技术上则显示出机电一体化机床在控制方面的巨大创新。 而美国的特点是，政府重视机床工业，美国国防部等部门不断提出机床的发展方向、科研任务和提供充足的经费，且网罗世界人才，特别讲究 “效率 ”和 “创 新 ”，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新， 1958 年创制出加工中心、 70 年代初研制成 1987 年首创开放式数控系统等。由於美国首先结合汽车、轴承生产需求，充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线，而且电子、计算机技术在世界上领先，因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实，且一贯重视科研和创新，故其高性能数控机床技术在世界也一直领先 。 当今美国不仅生产宇航等使用的高性能数控机床，也为中小企业生产廉价实用的数控机床 (如 司等 )。其存在的教训是，偏重於基础科研，忽视应用技术， 且在上世纪 80 代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，於1982 年被後进的日本超过，并大量进口。从 90 年代起，纠正过去偏向，数控机床技术上转向实用，产量又逐渐上升。 中国於 1958 年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在1958 1979 年间为第一阶段，从 1979 年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、终因表现欠佳，无法用於生产而停顿。 主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神 。在第二阶段从日、德、美、西班牙先後引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共 11 国 (地区 )引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。 在 20 余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培四川信息职 业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 2 页 训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动 加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。 至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处於从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本 “机电法 ”、 “机信法 ”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。 我国数控发展的动向 ， 从数控系统的发展来看，数控机床已发展了五代。在实际 应用中，除了机床行业之外，数控技术还应用在其他部门，产生了各种数控设备。最初，人们考虑的是在一台设备上如何提高自动化程度。例如，增加控制坐标轴的个数，如多轴数控系统（目前世界上的数控系统，最多控制的轴数是 24 轴）。又如，在一台设备上实现多工序自动控制， “加工中心 ”就是一台多工序数控机床，在一台机床上，可以实现车、铣、钻、镗、攻丝等多种功能。后来，人们发现电子计算机处理数据的速度比数控设备的加工速度快，利用一台计算机可控制多台数控设备，即我们习惯称之为群控系统或直接数控系统（ 当前，国内外在数控装 置、机床结构等的研究与开发方面不断取得成果，其水平和功能也日臻提高和完善，出现了新的发展特点。从数控系统方面看，主要有： （ 1）主控机向着多位的微处理机化发展。 （ 2）数控装置向着集成化和智能化的方向发展。 （ 3）数控系统采用模块化结构。 （ 4）数控编程更加图形化和自动化。 （ 5）数控系统更加可靠和宜人化。 控机床的切削特点 数控加工，是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法，数控机床加工与传统机床加工的工艺规程从总体上说是一致的，但也发生了明显的变化。以下是数四川信息职 业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 3 页 控加工的特殊之处： 1 工序集中 数控机床一般带有可以自动换刀的刀架、刀库，换刀过程由程序控制自动进行，因此，工序比较集中。工序集中带来巨大的经济效益： 减少机床占地面积，节约厂房。减少或没有中间环节（如半成品的中间检测、暂存搬运等），既省时间又省人力。 2 加工自动化 数控机床加工时，不需人工控制刀具，自动化程度高 ,带来的好处很明显。对操作工人的要求降低：一个普通机床的高级工，不是短时间内可以培养的，而一个不需编程的数控工培养时间极短（如数控车工需要一周即可，还会编写简单的加工程序）。并且，数控工在数控机床上加工出的零件比普通 工在传统机床上加工的零件精度要高，时间要省。降低了工人的劳动强度：数控工人在加工过程中，大部分时间被排斥在加工过程之外，非常省力。产品质量稳定：数控机床的加工自动化，免除了普通机床上工人的疲劳、粗心、估计等人为误差，提高了产品的一致性。加工效率高：数控机床的自动换刀等使加工过程紧凑，提高了劳动生产率。 3 柔性化高 传统的通用机床，虽然柔性好，但效率低下；而传统的专机，虽然效率很高，但对零件的适应性很差，刚性大，柔性差，很难适应市场经济下的激烈竞争带来的产品频繁改型。只要改变程序，就可以在数控机床上加工新的 零件，且又能自动化操作，柔性好，效率高，因此数控机床能很好适应市场竞争。 四川信息职 业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 4 页 4 加工能力强 机床能精确加工各种轮廓，而有些轮廓在普通机床上无法加工。数控机床特别适合以下场合： 不许报废的零件 、 新产品研制 ， 急需件的加工 。 四川信息职 业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 5 页 第 2 章 切削用量的选择 方法 削用量的选择 数控车 削 加工中切削 用量是切削过程中切削速度、进给量和背吃刀量的总称。切削用量的选择，对加工效率、加工成本和质量都要重要的影响。切削用量的选择需要考虑机床、刀具、工件材料和工艺等切削用量的选择原则和 方法。 所谓合理的切削用量是指充分利用机床和刀具的性能，并在保证加工质量的前提下，获得高的生成效率与低加工成本的切削用量。在切削生成率方面，在不考虑辅助工事情况下，有生产率公式： P= 中， 式种可以看出，切削用量三要素， vf参数增加一倍，生产率相应提高一倍。但从刀具耐用度与切削用量的三要素之间的关系式 T=v1/p)来看，当刀具耐用度一定时，从提高生产率角度考虑，对于切削用量的选择有一个总的原则：首先选择尽量的大的背吃刀量 ，其次选择最大的进给量，最后是选择最大的切削速度。当然，切削用量的选择还是要考虑各种因素，最后才能得出一种比较合理的最终方案。 自动换刀数控机床往主轴或刀库上装刀所费时间较多，所以选择切削用量要保证刀具加工完一个零件，或保证刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于半个工作班。 下对刀切削用量三要素选择方法分别进行论述。 吃刀量的选择 背吃刀量的选择根据加工余量来确定。切削加工一般分为粗加工、半精加工和精加工几道工序，各个工序有不同的选择方法。 初加工时（表面粗糙度为 0 允 许的条件下，尽量一次切除该工件的全部余量。中等功率机床，背吃刀量可达 8 10于加工余量大，一次走刀会造成机床功率或刀具强度不够，或加工余量不均匀引起振动，或刀具受冲击严重打刀等情况，则需要采用多次走刀。如分两次走刀，则第一次走刀背吃刀量尽量取大，一般为加工余量的 2/3 3/4 左右；第二次背吃刀量尽量取小些，可采取加四川信息职 业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 6 页 工余量的 1/3 1/4 左右。 半精加工时（表面粗糙度 背吃刀量一般为 2 精加工时（表面粗糙度 背吃刀量为 切削深度 粗加工中，往往是在刀具允许的前提下，尽量一次切完，但是前面提到切削深度 轴向每个截面半径都不相等从而使偏移量 e 也处处不相等，为保证每个截面前角都相等， 动时 Y 轴也要参加插补运动。因此 床应具备 轴联动的插补功能。同理可知： 5 轴联动插补可完成同上的球头立铣刀的加工。 3 需要什么数控系统 ： 加工一般精度的可转位刀具，选择具有间隙补偿和螺距误差补偿的半闭环 数控机床就可以满足要求，而对较高精度刀具（如整体材质的精加工刀具）的精加工可以选择闭环 统。需要注意的是：为编四川信息职 业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 23 页 程 方便， 程软件系统都应具有工件坐标系的平移和旋转功能，并支持几何线性的多种表达方式。 现代 统的编程方法较多，相对而言，以 准 G，M 代码编程的 统具有较大的灵活性，能满足多品种中小批量的生产要求，但初期编程速度较慢，机床准备工作时间较长。而具有针对某类刀具产品开发的专业化软件包的 统则可以满足某些复杂刀具的大批量加工，生产效率高，对人员素质要求较低，但价格昂贵且需要不断升级软件包以满足出现的新产品。 选择 统时还应注意：现代 统的功能较多，可以根据实际情况去掉一些基 本不用或近期很少用到的功能（例如某些用于 接口和软件）以降低购买成本。 以上通过几个例子讨论了针对加工刀具产品的 床选择方法和大概原则，实际情况远不止这些。总之应根据产品具体情况灵活地作出选择，以满足市场对精度和成本的双重要求 。 四川信息职 业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 24 页 结 论 本文主要针对数控机床加工对切削用量的选择和刀具选择展开一些研究工作，对车削、铣削、钻削等加工方法的切削用量做了具体分析，对切削用量三要素详细探讨，即背吃刀量的选择、进给量的选择、切削速度的选择。经过准确计算得出合理的切削用量。 为了在合理的基础进一步得到最大获利，本文在刀具选择上也做了详细的研究。经济实力的强大，才会真正体现国家综合实力的强大，我们只有尽可能降低成本，研究出更好的加工工艺，减少刀具的磨损度，更充分的利用好一切资源，为国家的强大献出微薄的力量。 切削用量选择的结论 合理选择切削用量的原则 ： 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。 初加工时（表面粗糙度为 0 允许的条件下，背吃刀量可达 810 半精加工时（表面粗糙度 背吃刀量一般为 2 精加工时（表面粗糙度 背吃刀量为 粗加工时，选择进给量主要考虑工艺系统所能承受的最大进给量，如机床进给机构的强度、刀具强度和刚度、工件的装夹刚度等。 精加工和半精加工时，选择最大进给量主要考虑加工精度和表面粗糙度。另外还要考虑工件材料、刀尖圆弧半径和切削速度等。当刀尖圆弧半径增大、切削速度提高时，可以选择较大的进给量。 参考加工实践得出的参考值，见表 2222222 刀具选择的结论 （ 1） 在较低的切削速度下车铣高强度钢的刀具磨损机理主要以粘结磨损为主，在此基础上也伴随有疲劳 在较高的切削速度下以疲劳 技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 25 页 剥落磨损和扩散磨损为主，并伴随有粘结磨损和磨料磨损等，各种磨损机理在不同的切削条件相互影响、相互作用。 （ 2） 不同切削条件下，车铣刀具的主要磨损机理也不同，切削速度对车铣刀具的磨损过程、磨损形态及磨损强度等影响最大。在所研究的切削速度范围内，磨料磨损、粘结磨损和疲劳 扩散磨损在切削速度提高到一定值 后，才占有主导地位。 四川信息职 业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 26 页 致 谢 通过本次毕业设计，我在指导老师杨老师的精心指导和严格要求下，获得了丰富的理论知识，极大地提高了实践能力，并对当前数控加工工艺领域的研究状况和发展方向有了一定的了解，这对我今后进一步学习专业相关知识有极大的帮助。 在这里我要衷心感谢我的导师 杨金鹏 老师。 杨 老师平日里工作
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