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铣床选用切削用量


学习情境:选用切削用量 学习目的:1、了解铣削的基本运动。 2、掌握铣削用量的内容。 3、掌握铣削用量的选用原则。 一、铣削的基本内容 铣削时工件与铣刀的相对运动称为铣削运动。 它包括主运动和进 给运动两种。 1、主运动 主运动是指直接切除工件表面多余材料所需的最基本的运动。 它 的特点是消耗机床功率最多。铣削时,铣刀的旋转运动是主运动。 2、进给运动 使工件的多余材料不断被去除

的运动。包括断续进给和连续进 给。 (1)断续进给 控制刀刃切入被切削层深度的进给运动,俗称调整 吃到深度。 (2)连续进给 沿着所要形成的工件表面的进给运动,俗称走刀。 此外, 进给运动按运动方向分: 纵向进给、 横向进给、 垂直进给。 二、铣削用量 在铣削过程中,所选用的切削用量,称为铣削用量。铣削用量包 括铣削速度、进给速度和吃刀量。 1、铣削速度 铣削时铣刀切削刃上的选定点相对于工件的主运动的瞬时速度 称铣削速度。铣削速度用符号 ?c 表示,单位为 m/min(米/分钟) 。 在实际工作中,应根据工件的材料、铣刀的切削部分材料、加工阶段 的性质等因素,确定铣削速度,然后根据铣刀直径计算出转速。它们 的相互关系如下:
?c ? ?d 0 n
1000 1000 ?c n? ?d 0

式中

; ?c ——铣削速度(m/min)

d0——铣刀直径(mm) ; n——铣刀转速(r/min) 。 2、进给量

刀具在进给运动方向上相对工件的位移量,代号 f。它有三种表 达形式。 (1)每齿进给量 f z 每齿进给量是铣刀每转过一个刀齿, 在进给方向上相对工件的位 移量。单位为 mm/z。 (2)每转进给时 f 每转进给量是铣刀每转一周, 在进给运动方向上相对工件的位移 量。单位为 mm/r。 (3)进给速度 ? f 。 切削刃上的选定点相对于工件的进给运动的瞬时速度, 称为进给 速度。也就是铣刀每回转 1min,在进给运动方向上相对工件的位移 量。单位为 mm/min。 三种进给量的关系为:
? f ? fn ? f z zn

式中 z——铣刀齿数; n——铣刀转速(r/min) ; ; ?c ——进给速度(mm/min) f——每转进给量(mm/r) f z ——每齿进给量(mm/z) 。 铣削时,根据加工性质先确定每齿进给量,然后根据所选铣刀的 齿数和铣刀的转速计算出进给速度, 并要调整为铣床铭牌上的进给速 度。调整的原则是:当计算所得的数值与铣床铭牌不一致时,按与计 算所得数值最接近的铭牌数值选取; 当计算所得的数值处在铭牌上两 个数值的中间时,则按较小的铭牌值选取。 3、吃刀量 a 。 吃刀量是指两平面之间的距离。吃刀量包含背吃刀量 a p 和侧吃 刀量 a e 。 (1) 背吃刀量 a p 背吃刀量又称铣削深度, 是指在平行于铣刀轴线方向上测得的 切削层尺寸,单位为 mm。 (2)侧吃刀量 a e 侧吃刀量又称铣削宽度,是指垂直于铣刀轴线方向、工件进给方 向上测得的切削层尺寸,单位为 mm。 三、铣削用量的选用 1、选择铣削用量的原则 合理的选择铣削用量直接关系到铣削效果的好坏, 即影响到能否 达到高效、低耗及优质的加工效果,选择铣削用量应满足如下基本要

求: (1)保证铣刀有合理的使用寿命,提高生产率和降低生产成本。 (2)保证铣削加工质量,主要是保证铣削加工表面的精度和表 面粗糙度达到图样要求。 (3)不超过铣床允许的动力和转矩,不超过铣削加工工艺系统 (刀具、工具、机床)的刚度和强度,同时又充分发挥它们的潜力。 上述三项基本要求, 选择时应根据粗、 精加工具体情况有所侧重。 一般在粗铣加工时,应尽可能发挥铣刀、铣床的潜力和保证合理的铣 刀使用寿命; 精铣加工时, 则首先要保证铣削加工精度和表面粗糙度, 同时兼顾合理的铣刀寿命。 2、铣削用量的选择顺序 (1)要选用较大的背吃刀量。 (2)要选用较大的每齿进给量。 (3)要选用适宜的主轴转速。 3、铣削用量的合理选用 在铣削过程中,如果能在一定的时间内切除较多的金属,就有较 高的生产率。显然,增大吃刀量、铣削速度和进给量,都能增加金属 切除量。但是,影响刀具寿命最显著的因素是铣削速度,其次是进给 量,而吃刀量对刀具的影响最小。所以,为了保证必要的刀具寿命, 应当优先采用较大的吃刀量,其次是选择较大的进给量,最后才是根 据刀具的寿命要求,选择适宜的铣削速度。 (1)被切金属层深度(厚度)的选择 面铣时的背吃刀量 ap 周铣时的侧吃刀量 ae 即是被切金属层的深 度。当铣床功率和工艺系统的刚性、强度允许,且加工精度要求不高 及加工余量不大时,可一次进给铣去全部余量。当加工精度要求较高 或加工表面粗糙度 Ra 小于 6.3μm 时,铣削应分粗铣和精铣。端面铣 削时,铣削深度的推荐值见表 4-1。 当工件材料的硬度和强度较高时, 应取较小值。当加工余量较大时,可采用阶梯铣削法。
表 4-1 粗 铣削类型 一般 铣削深度 ap/mm ≤10 沉重 ≤20 精铣 0.5~1.5 高精铣 0.3~0.5 宽刃精铣 0.05~0.1 端面铣削时背吃刀量 ap 的推荐值 铣 精 铣

周铣时的侧吃刀量以 ae,粗铣时可比端面铣削时的背吃刀量 ap 大。故在铣床和工艺系统的刚性、强度允许的条件下,尽量在一次进 给中,把粗铣余量全部切除。精铣时,可参照端面铣削时的 ap 值。

(2)进给量的选择 粗铣时,进给量的提高主要是受力齿强度及机床、夹具等工艺系 统刚性的限制。铣削用量大时,还受机床功率的限制。因此在上述条 件下,可尽量取得大些。 精铣时,限制进给量的主要因素是加工精度和表面粗糙度。每齿 进给量越大,表面粗糙度值也越大。在表面粗糙度要求较小时,还要 考虑到铣刀刀齿的刀刃或刀尖不一定在同一个旋转的圆周或平面上, 在这种情况下铣出的平面, 将以铣刀一转为一个波纹。 因此, 精铣时, 在考虑每齿进给量的同时,还需考虑每转进给量。 表 4–2 推荐的数值为各种常用铣刀在对不同工件材料铣削时的 每齿进给量,粗铣时取表中的较大值;精铣时取表中的较小值。
表 4–2 工件材料 工件材料 的硬度 (HBS) 低碳钢 ~150 150~200 120~180 中、高碳钢 180~220 220~300 150~180 灰铸铁 180~220 220~300 110~160 可锻铸铁 160~200 200~240 240~280 125~170 含 C<0.3% 的合金钢 170~220 220~280 280~320 170~220 含 C>0.3% 的合金钢 220~280 280~320 320~380 退火状态 工具钢 36HRC 46HRC 50HRC 镁铝合金 95~100 硬质合金 面铣刀 0.2~0.4 0.20~0.35 0.15~0.5 0.15~0.4 0.12~0.25 0.2~0.5 0.2~0.4 0.15~0.3 0.2~0.5 0.2~0.4 0.15~0.3 0.1~0.3 0.15~0.5 0.15~0.4 0.10~0.3 0.08~0.2 0.125~0.4 0.10~0.3 0.08~0.2 0.06~0.15 0.15~0.5 0.12~0.25 0.10~0.20 0.07~0.10 0.15~0.38 三面刃铣刀 0.15~0.30 0.12~0.25 0.15~0.3 0.12~0.25 0.07~0.20 0.12~0.3 0.12~0.25 0.10~0.20 0.1~0.30 0.1~0.25 0.1~0.20 0.1~0.15 0.12~0.3 0.12~0.25 0.08~0.20 0.05~0.15 0.12~0.30 0.08~0.20 0.05~0.15 0.05~0.12 0.12~0.3 0.08~0.15 0.06~0.12 0.05~0.10 0.125~0.3 圆柱铣刀 0.12~0.2 0.12~0.2 0.12~0.2 0.12~0.2 0.07~0.15 0.2~0.3 0.15~0.25 0.1~0.2 0.2~0.35 0.2~0.3 0.12~0.25 0.1~0.2 0.12~0.2 0.1~0.2 0.07~0.12 0.05~0.1 0.12~0.2 0.07~0.15 0.05~0.12 0.05~0.10 0.07~0.15 0.05~0.10 — — 0.15~0.20 每齿进给量 f z 值的选取 高 立铣刀 0.04~0.20 0.03~0.18 0.05~0.20 0.04~0.20 0.03~0.15 0.07~0.18 0.05~0.15 0.03~0.10 0.08~0.20 0.07~0.20 0.05~0.15 0.02~0.08 0.05~0.2 0.05~0.1 0.03~0.08 0.025~0.05 0.12~0.2 0.07~0.15 0.05~0.12 0.05~0.10 0.05~0.1 0.03~0.08 — — 0.05~0.15 速 钢 面铣刀 0.15~0.30 0.15~0.30 0.15~0.30 0.15~0.25 0.1~0.2 0.2~0.35 0.15~0.3 0.10~0.15 0.2~0.4 0.2~0.35 0.15~0.30 0.1~0.20 0.15~0.3 0.15~0.25 0.12~0.20 0.07~0.12 0.15~0.25 0.12~0.2 0.07~0.12 0.05~0.10 0.12~0.2 0.07~0.12 — — 0.2~0.3 三面刃铣刀 0.12~0.20 .10~0.15 0.12~0.2 0.07~0.15 0.05~0.12 0.15~0.25 0.12~0.20 0.07~0.12 0.15~0.25 0.15~0.20 0.12~0.20 0.07~0.12 0.12~0.20 0.07~0.15 0.07~0.12 0.05~0.10 0.07~0.15 0.07~0.12 0.05~0.10 0.05~0.10 0.07~0.15 0.05~0.10 — — 0.07~0.2

(3)铣削速度的选择 合理的铣削速度是在保证加工质量和铣刀寿命的条件下确定的。 铣削时影响铣削速度的主要因素有:刀具材料的性质和刀具的寿命、 工件材料的性质、加工条件及切削液的使用情况等。 粗铣时,由于金属切除量大,产生的热量多,切削温度高,为了 保证合理的铣刀寿命,铣削速度要比精铣时低一些。在铣削不锈钢等 韧性和强度高的材料,以及其他一些硬度和热强度等性能高的材料 时,产生的热量更多,则铣削速度应降低。另外,粗铣时由于铣削力 大,故还需考虑机床功率是否足够,必要时可适当降低铣削速度,以 减小铣削功率。 精铣时,由于金属切除量小,所以在一般情况下,可采用比粗铣 时高一些的铣削速度。提高铣削速度的同时,又将使铣刀的磨损速度 加快,从而影响加工精度。因此,精铣时限制铣削速度的主要因素是 加工精度和铣刀寿命。有时为了达到上述两个目的,采用比粗铣时还 要低的铣削速度,即低速铣削。尤其在铣削加工面积大的工件,即一 次铣削宽而长的加工面时,采用低速制,可使刀刃和刀尖的磨损量极 少,从而获得高的加工精度。 表 4-3 推荐的数值是一般情况下的铣削速度,在实际工作中需按 实际情况加以修改。
表 4-3 加工材料 名 称 牌 号 材料状态 热轧 正火 正火 中碳钢 45 调质 正火 40Cr 调质 合金结构钢 38CrSi 18CrMnTi 38Cr.MoAlA 2Cr13 不锈钢 1Cr18Ni9Ti 9CrSi 工具钢 W18Cr4V — 207~255 15~25 60~100 淬火 — ≤207 197~241 10~15 20~30 40~70 70~110 调质 调质 调质 淬火回火 200~230 255~305 ≤217 ≤310 197~240 12~20 10~15 15~20 10~15 15~20 50~80 40~70 50~80 40~70 60~80 220~250 179~229 15~25 20~30 60~100 80~120 硬度(HBS) 131 156 ≤229 粗铣时的铣削速度 铣削速度 υ/m/min 高速钢铣刀 25~45 25~40 20~30 硬质合金铣刀 100~160 90~140 80~120

Q235–A 低碳钢 20

HT150 灰铸铁 HT200 冷硬铸铁 铜及铜合金 铝及铝合金 — — —

— — — — —

163~229 163~229 52~55HRC — —

20~30 15~25 — 50~100 100~300

80~120 60~100 5~10 100~200 200~600


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