高转速对刀具磨损和刀具切削能力的影响

1、高转速对刀具磨损和刀具切削能力的影响教学目的：本意要通过高转速对刀具的磨损、对刀具切削能力的影响，为学习者建立选刀的 意识和方法，更重要地是：建立 CNC雕刻观念。讲课方法：本意的教学主要依赖于讲解，本节的内容主要是切削原理，若要展开就会成为一 个大课，而切削原理与精雕机使用关联的内容有限， 事实上这部分内容的目的是 改变学习者的常规加工的观念，建立 CNC雕刻观念，因此，以讲为主，以介绍 观念为主，让学习者会用 CNC雕刻观念为主，让学习者知道使用 CNC雕刻观 念的基本原因就可，不要进行更深层次的研究。授课中板书和讲解相结合，要把本意中的大小标题作为板书的标题让学习者记笔 记、把讲授结论同

2、样让学习者记笔记，老师的讲解重点放在中间内容上。1、为什么要使用高速、高精密的主轴电机讲解内容：精雕机使用高转速、高精密的主轴电机为刀具的切削提供动力， 这种电机的使用 要求较高，但是精雕科技一致坚持使用这种电机， 其原因是精雕机的加工对象和 用刀方式所限定的在前面分析过程中得出的结论是：CNC雕刻无论开粗料、还是精修加工，必须 使用小刀具！按照切削原理来讲，如此小直径的刀具能够产生切削离， 必须要有足够高的主轴 转速产生切削线速度！精雕机使用高速精密主轴电机，其目的就是为雕刻用的小 刀具提供足够的切削线速度。雕刻加工实际上是一种铢削加工，加工去料实际上是刀具与材料的磨擦切削过 程，主轴的精度

3、高，在高速旋转下的跳动小，在切削过程中刀具的抖动小，这样 可降低小刀具的断刀的概率。上述讲授内容的结论：由于雕刻加工的对象基本上是小区域，这样限定了精雕机的加工只能使用小刀 具，为了使小刀具的切削加工获得足够的切削线速度和旋转的平稳性，精雕机必须使用高速精密主轴电机。2、对刀具能力有影响的几个速度概念在开始后续内容的讲解前应向学习者介绍三个速度的概念，主轴电机的转速、刀具的切削速度和切削进给速度，这三个速度直接影响的刀具的选择。(1)、主轴电机的转速讲解内容：在前面已讲过，小刀具的雕刻工作需要足够的切削线速度，与切削线速度直接相 关的是主轴电机的转速。精雕机使用的主轴电机常用转速范围为1000

4、024000RPM, 一般的金届加工中使用转速为 24000RPM,而一败涂地的机 加机床的主轴转速为3000-7000 RPM,在这种高转速的情况下，刀具的使用与 常规的加工是有区别的，这一点使用者应多加注意。上述讲授内容的结论：精雕机进行金届加工使用转速为 24000RPM,在高速旋转条件下，刀具的使用极 为讲究。(2) 、刀具切削速度讲解内容：刀具切削速度是一个计算值，计算公式为 V=“ DN,其中D为刀具的直径，N为 主轴的转速，按上述公式计算的值实际上是刀具刃部的旋转线速度。在精雕机的操作中刀具切削速度不直接使用，但是该值限定了用刀直径和主轴电 机转速的关系，也就是说在实际使用中，刀

5、具切削速度将直接限定了刀具的直径。 刀具切削速度与刀具间的关系将在下面的内容中给出解释。(3) 、切削进给速度讲解内容：切削进给速度是加工过程中刀具的实际运动速度， 该值是衡量刀具的能力的一个 重要参数，在精雕机的使用中吃刀深度、侧向进给量和切削进给速度共同决定着 刀具的加工能力，对上述三指标的掌握程度是衡量操作人员使用精雕机水平的评 价标准！切削进给速度对加工效率有较大的影响， 在一般人的思维方式下，提高加工速度 就必须提高切削进给速度，这个想法没有错，但是切削进给速度与刀具的吃刀量、 侧向进给量、主轴转速和刀具直径的多方面的因素。 为了提高加工速度，单方面 地提高切削进给速度，往往是“事与

6、愿违”！在实际使用中切削进给速度是要求操作员定义的， 因此学习者应学会合理地使用 切削进给速度，切削进给速度定义方法在后面的教学中会逐渐介绍。3、高转速对刀具磨损的影响讲解内容：在进行大面积的雕刻区域进行开粗料加工时，由于材料去除量较大，为了提高效率，不少使用者凭着直觉性思维，一般选用一把直径较“大”的刀具进行加工。这个思维方法是正确的，请大家不要认为这与精雕的加工理念相违背！ 但是，在 具体使用操作时结果往往是事与愿违！ 加工效率没有提高，反倒带来了刀具磨损 加快、加工精度降低、加工声音十分难听的副作用！ ？思路正确但出了问题，这是为什么？问题就出在对“大”的理解上！ 精雕机的使 用要求操作

7、这正确地理解“大”与“小”的关系， 这也是引导学员能学会十活的 关键点。众所周知，评价刀具的好坏使用的词汇为“锋利”，按照事情的“两面性”来讲， 刀具“锋利”的对立面为“不快”， 那么，这种“不快”是如何造成的，也就 是说刀具磨损是如何造成的！注：在教学中一定要讲“刀具磨损”的概念， 现在不少客户根本就没有这基本的 概念，在他们的思维方式里只要刀不断就能用。按照切削原理来讲，刀具切削材料是依靠刀具切削刃部的旋转线速度 (即切削速 度)，线速度越高，切削力越大，切削效果会越好！但是凡事都是辩证的，刀具 本身是金届材料，它会在切削中与被切削材料发生磨擦造成磨损， 而且往往是线 速度越高、磨损也就越

8、快，这就是磨损产生的最基本的原因。精雕机使用的是高速主轴电机，最高转速为 24000转/分，如此高的转速给小刀 具的切削带来较高的线速度，但是，同时也带来了加速磨损的可能性， 这就要求 使用者对这个问题要有活醒的认识，使用不当好东西也会带来许多副作用。从物质变化本身特点来讲，磨损是一个渐变的过程，在一定的条件下磨损过程可 能“慢”，在另一种条件下磨损过程可能“快”。 对于雕刻加工造成磨损的主要 原因是切削加工的切削力，而切削力主要由切削线速度产生， 实验表明：切削线 速度是造成刀具磨损的主要原因，控制切削线速度将会改善刀具磨损程度。具体地说，针对某种加工材料，精雕机使用硬质合金刀具，在“一定线

9、速度”范 围之内，刀具的切削磨损是有限的，当超过这个范围后刀具磨损是相当大！ 也就 是说，对于各种加工材料，存在一个刀具磨损发生质的变化的线速度临界参数刀具线速度上限值，在加工过程中通过适当的控制，使刀具切削速度不超过 这上限值，刀具磨损的速度较低。这也是当前较为有效地减少刀具磨损的方法之0下表给出精雕机所用硬质合金刀具在切削不同材料的刀具切削线速度值。常用材料的切削线速度值加工材料材料类别典型牌号硬度HRC切削速度（m/min）淬火钢55562025NAK80日本模具调质钢钢36453050钢材DF-2瑞典油钢合金钢30345070718瑞典”一胜白”S50C日本优质皇碳素钢牌2830608

10、0铜材紫铜H3100日本电极铜0120200黄铜59号铜080150铝材铝合金0120200ABS0200500有机材料有机玻璃0200500卜面分析一下控制切削线速度的方法，前面已给出切削线速度计算公式:V=tt DN其中N是主轴转速，当主轴转速一定时该值是稳定的。D是刀具直径径，D值与线速度是线性关系，当D越大，也就是用刀越大，线速度就会变大，切削能 力越强，当大到超过上表中的“切削线速度”上限值时， 事情的另一方面出现了， 刀具磨损加速，刀具的切削能力降低了。注：上面这个表应向学习者讲，而且要发给学习者，这是刀具使用的最基本的准 则,无论学习者是否能真正理解这一准则, 但是必须为他建立一

11、个概念：刀具直 径不能乱选。按照计算公式计算一个例子，加工 59铜，使用刀具直径为3MM的螺纹铁刀， 主轴转速为24000转/分，经计算切削速度为226M/分，已大于表中的值；当使 用刀具直径为2MM的螺纹铁刀，经计算切削速度为 226M/分，与上表的数据吻 合。从上述例子来看高转速限制了刀具的直径。那么是否可以使用低转速降低磨损？ ！这是下面要讨论的“高转速对加工效率的影响”。上述讲授内容的结论：精雕机主轴转速较高，造成大直径刀具的磨损较大，要通过使用小直径的刀具 来降低磨损。4、高转速对效率的影响讲解内容：上面谈到大直径刀具磨损快的主要原因是主轴转速过高，是不是将主轴转速降下来刀具磨损就可

12、以降低，此时乂涉及到另一个制约刀具寿命和切削效率的因素： 刀具的单刃切削量。该因素直接影响到切削进给速度。刀具加工是靠刃部切削材料的，从人们日常生活的经验可以知道， 如果吃刀量过 多，这就要需大力气，而且还不可能快，并且由于切削量过大，结果反倒加速了 刀具磨损。刀具切削是由刀刃完成的，刀具切削材料量是分布在刀刃上， 这个分布量被称为 单刃切削量，单刃切削量与主轴转速和进给速度相关，具体关系如下：d=F/ (N*M )其中，F为进给速度，N为主轴转速，M为刀具的刃数。从上述关系式中可看出：转速越高、单刃切削量越小，而且还可以将进给速度提 高。提高进给速度实际上是在提高整体的加工效率！ 这就是精雕

13、机以较高的切削 速度进行加工运动的理论依据。下表给出精雕机常用的进给速度、主轴转速与单刃切削量的数据。每刃吃刀量一览表单位mm/r走刀速度0.1120.30.450.751.21.82.43.0转速m/minm/minm/minm/minm/minm/minm/minm/min12000rpm0.0090.0250.0380.0630.10.150.20.2515000 rpm0.0070.0200.030.050.080.120.1600.220000 rpm0.0060.0150.0230.0380.0600.0900.1200.15024000 rpm0.0050.01250.0190.

14、0310.0500.0750.1000.125注：上表在讲课时要发给学习者并要给出一些解释。从上表中可看出，当走刀的进给速度低时，刀具的单刃切削量较小；在主轴转速 高时，刀具的单刃切削量也较小；在一定的单刃的切削量的前提下，提高电机的 主轴转速就可提高走刀的进给速度， 从而提高加工效率。这就是高速主轴电机提 高加工效率的关键点。例如，对丁额定的单刃切削量 0.1mm/r,当主轴转速为24000rpm时，进给速度 可达到2.4m/min,当主轴转速为12000rpm时，进给速度只有1.2m/min,这样加 工效率势必就要降低。加工实践证明：如果降低转速，就带来吃刀量加大，这样会使电机的切削声音加

15、 大,而且会加速电机的磨损。在精雕机加工中常用的刀具中， 螺纹铢刀为双刃刀具，按照前面的公式计算，螺 纹铢刀的单刃切削量是上表中的数据的一半，这就是螺纹铁刀好用耐用的原因。 对丁用户常用的锥刀，它是单刃刀具，其切削量就是上表中给出的数据。在实际使用中精雕机用刀直径要比按照切削速度的上限值计算出的值大，这种使用方法在加工钢材时较为明显！例如，在加工钢材时常用1.5MM螺纹铢刀，主轴转速使用为24000rpm，按切削速度计算公式计算，切削速度为113m/min,已超过额定值80 m/min,但是，一般精雕机加工钢材的进给速度较低，经常使用 的参数为1.8m/min,对丁双刃1.5MM螺纹铢刀来讲单

16、刃切削量只有 0.037mm/r, 切削量非常小，所以相对的刀具磨损小，可以连续加工6小时；如果使用直径为 2MM螺纹铢刀加工钢材，在主轴转速为 24000rpm,切削速度为150 m/min,远 远超出80 m/min,当进给速度为参数为1.8m/min,单刃切削量仍为0.037mm/r, 但是由丁切削速度过高，在实际加工中 2MM螺纹铢刀刀具磨损较大，一般加工 1-2小时就出现严重磨损的现象，如果将进给速度降到1.2m/min,此时，单刃切削量为0.025mm/r,刀具磨损就会小得多。这也是由丁精雕机的“高转速单刃吃 刀量小”带来的优势。上述讲授内容的结论：精雕机主轴电机的高转速降低了单刃

17、切削量，在一定的条件下还可减少刀具的 磨损，更重要的是高转速可提高进给速度，从而保证了加工效率。5、应选用何种尺寸的刀具进行开粗料的加工讲解内容：在前面的讲解中得出结论：精雕机主轴电机的高转速加速了大直径刀具的磨损。在刀具直径合适的前提下，主轴电机的高转速是提高加工效率、减少刀具磨损的重要条件。在前面的高频模工艺分析时得出结论：高频模的开粗料加工应使用刀具直径相对 较大的刀具。综合上述原因，通过实验得出结论：在高频模的加工中，升粗料加工一般使用直径为 2mm的螺纹铁刀或底刃直径为 2MM、锥度为200的锥刀。在59铜和紫铜的加工中，刀具直径不要超过 3MM。在铭钢的加工中，刀具直径不要超过 2MM。使用直径为2MM的刀具进行高频模的加工主要原因为：强度较好，能产生较好的加工效率 较好的耐磨性，在24000RPM的高转速下，切削速度为150米/分种，正好在切 削速度允许的范围内。直径适中，可进行加工的区域较多，基本上可以完成85%以上的“大面积”区域 的加工，精修加工量小。如果开粗料刀具选的过大，可能造成开粗加工的区域减 少，这样将加大精修加工的强度，尤其是在加工高频模真正的难度是在精修工艺， 开粗料干得痈快可能会使精修加工变得痈苦。CNC雕刻主要使用直径为4mm以下的刀具。在实际的金届加工中，使用当前常 用的硬质合金材料（耐磨性一般），只要刀具直径超过3mm,无