数控机床刀具-刀具寿命和数控机床编程及加工

数控机床刀具切削热和刀具寿命切削热和切削温度图3-29切削热的来源与传出切削热和切削温度式中Q——单位时间产生的热量，单位：J

/

s；Fc——切削力，单位：N；vc——切削速度单位：m

/

s。

切削热和切削温度不同切削速度下的热量传出比例切削热和切削温度加工方法切屑工件刀具车削50~80%10~40%<5%铣削70%<30%5%钻、镗削30%>50%15%磨削4%>80%12%切削热和切削温度2.切削温度的分布

a）法平面内的切削温度分布b）刀具前面上的切削温度分布切削温度的分布切削热和切削温度(1)工件材料工件材料的强度、硬度越高，总切削力越大，单位时间内产生的热量越多，切削温度也就越高。工件材料的导热性好，从切屑和工件传出的切削热相应增多，切削区的平均温度降低。

例如，合金结构钢的强度普遍高于45钢，而导热系数又一般均低于45钢，所以切削合金结构钢的切削温度高于切削45钢的切削温度。(2)切削用量

在切削用量中，切削速度对切削温度的影响最大。。(2)切削用量

综上所述，切削用量对切削温度的影响程度以切削速度为最大，进给量次之，背吃刀量最小。

因此，若要切除给定的余量，又要求切削温度较低，则在选择切削用量时，应优先考虑采用大的背吃刀量，然后选择一个适当的进给量，最后再选择合理的切削速度。

上述切削用量选择原则是从最低切削温度出发考虑的，这也是制订零件加工工艺规程时，确定切削用量的原则。

(3)刀具几何参数1）

前角2）

主偏角

(4)切削液刀具磨损与刀具寿命刀具失效

刀具磨损刀具破损刀具磨损与刀具寿命1.刀具磨损的形式车刀典型磨损形式示意图刀具磨损与刀具寿命(1)擦伤磨损（任何切削温度）(2)粘结磨损(3)扩散磨损（高速切削）(4)氧化磨损（高速切削）刀具磨损与刀具寿命(1)擦伤磨损(2)粘结磨损(3)扩散磨损(4)氧化磨损切削温度对磨损影响的示意图①擦伤磨损

②粘结磨损③扩散磨损④氧化磨损刀具磨损与刀具寿命(1)刀具的磨损过程图3-38硬质合金车刀的典型磨损曲线YD05-30CrMnSiA；go=4º，ao=8º，kr=45º，ls=-4º；vc=150m/min，f=0.2mm.r，asp刀具磨损与刀具寿命(2)刀具的磨钝标准刀具允许达到的最大的磨损量，称为“磨钝标准”。

对于一般刀具，常以后面磨损带高度VB的允许极限值作为磨钝标准，定尺寸刀具和自动化生产中的精加工刀具，常以径向磨损量NB的允许值作为磨钝标准。

刀具磨损与刀具寿命(2)刀具的磨钝标准

图3-39车刀的径向磨损（2）刀具的磨钝标准1）精加工VB＝0.1mm

～；粗加工VB＝

0.6mm

～。2）

工艺系统刚性较差时，应规定较小的磨钝标准；3）

粗车钢件，特别是粗车合金钢和高温合金时，磨钝标准要比粗车铸铁时取得小些。4）加工同一种工件材料时，硬质合金刀具的磨钝标准要比高速钢刀具取得小些。刀具磨损与刀具寿命(1)定义刃磨或换刃后的刀具，自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间，称为刀具寿命，符号用T，单位用min或s。

刀具磨损与刀具寿命(2)刀具寿命与切削用量的关系

式中，Cv、CT是与切削条件有关的常数；m、n、p为指数．其值为：

刀具磨损与刀具寿命(2)刀具寿命与切削用量的关系

例如，当用硬质合金车刀车削sb

=

0.65GPa的中碳钢时，切削用量与刀具寿命的关系为：刀具磨损与刀具寿命(2)刀具寿命与切削用量的关系

切削用量对刀具寿命T的影响程度与切削用量对切削温度θ的影响程度是一致的，切削速度对刀具寿命的影响最大，其次是进给量，背吃刀量的影响很小。

刀具磨损与刀具寿命(2)刀具寿命与切削用量的关系

制订工艺规程时，如果既要保证较长的刀具寿命，又要追求较高的切削效益，那么，确定切削用量就应该遵循下列原则：采用尽可能大的背吃刀量，采用能满足已加工表面粗糙度要求的尽可能大的进给量，再根据所确定的刀具寿命值，按切削用量与刀具寿命的关系公式计算切削速度。数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。机械工程实验教学中心数控编程的目的数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。机械工程实验教学中心数控编程的内容数控编程的基本原理机械工程实验教学中心数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床OpenSoftCNC软件介绍OpenSoftCNC软件包括数控车床模拟仿真和数控铣床模拟仿真系统，由软件+标准硬件系统构成，不要求专用硬件或运动控制卡，所有数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，操作界面由系统操作和机床控制两大部分组成。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍机械工程实验教学中心为例，软件提供下列指令：以数控车床模拟仿真系统（OpenSoftCNC01T）组别指令功能编程格式模态

1G00快速线性移动G00X(U)_Z(W)_√G01直线插补G01X(U)_Z(W)_√G02顺时针圆弧插补G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆时针圆弧插补G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺纹插补G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺纹插补G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X轴返回程序零点G27

G28Z轴返回程序零点G28

G92定义绝对坐标系G92X_Z_√2G04延时G04E_

3M00暂停M00

M02程序结束M02

4M03主轴正转M03√M04主轴反转M04√M05主轴停M05√5M08开冷却液M08√M09关冷却液M09√

6M97程序跳转M97P_

M98子程序调用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定义开关1有效M20√M21自定义开关1无效M21√8M22自定义开关2有效M22√M23自定义开关2无效M23√9S主轴转速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√OpenSoftCNC软件介绍在程序管理界面下，可进行有关数控加工程序文件的各种操作，如读入程序、编辑修改及查错编译等。每一个工件程序由若干个程序段组成；每一个程序段完成一个加工步骤；每一个程序指令有程序段号和若干个指令代码组成，指令代码在程序段中的位置可以是任意的，同组指令在同一程序段中不能重复使用；最后一个程序段由指令代码M02作为程序结束标志。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍

在运行加工程序之前，必须通过参数设置对机床和刀具进行调整，使其与加工要求相符，这样才能正确地进行加工或模拟加工。OpenSoftCNC软件系统的参数主要有以下内容：①基本设置设置可修改的基本参数。②刀具设置设置刀具编号、类型和刀具补偿等参数。③轴参设置设置和查看坐标轴参数。④工件坐标设置设置G54—G59等工件坐标系的原点坐标。⑤PLC设置用于查看PLC缓冲区配置、PLC程序梯形图及PLC程序指令流程。机械工程实验教学中心Op