刀具的選擇和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(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。CAD/ CAM技術(shù)的發(fā)展，使得在數(shù)控加工中直接利用CAD的設(shè)計數(shù)據(jù)成為可能。特別是微機(jī)與數(shù)控機(jī)床的聯(lián)接，使得設(shè)計、工藝規(guī)劃及編程的整個過程全部在計算機(jī)上完成成為可能。

現(xiàn)在，許多CAD/ CAM軟件包括提供自動編程功能，這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關(guān)問題，比如，刀具選擇、加工路徑、切削用量設(shè)定等，編程人員只要設(shè)置了有關(guān)的參數(shù)，就可以自動生成NC程序并傳輸至數(shù)控機(jī)床完成加工。因此，數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機(jī)交互狀態(tài)下完成的，這與普通機(jī)床加工形成鮮明的對比，同時也要求編程人員必須掌握刀具選擇和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。本文對數(shù)控編程中必須面對的刀具選擇和切削用量確定問題進(jìn)行了分析。

一、數(shù)控加工常用刀具的種類及性能

數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、和自動化程度高的特點，一般應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機(jī)床動力頭上，因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：①整體式；②鑲嵌式。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：①高速鋼 刃具；②硬質(zhì)合金刀具；③金剛石刀具；④陶瓷刃具等。從切削工藝上可分為：①銑削刀具；②鉆削刀具；③鏜削刀具；④車削刀具等。

刀具材料應(yīng)具備的性能：

（1）高硬度刀具材料的硬度應(yīng)高于工件的硬度

（2）足夠的韌性承受切削力、振動和沖擊；

（3）高耐磨性耐磨性是材料抵抗磨損的能力；

（4）高耐熱性刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性的能力；

（5）良好的工藝性

二、數(shù)控加工刀具的選擇

刀具的選擇應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。

選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中，平面輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時，應(yīng)選鑲硬質(zhì)合金刀片面銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和梯形銑刀等。在進(jìn)行曲面加工時，應(yīng)選用球頭刀具，并且球頭刀具半徑應(yīng)小于曲面的曲率半徑。由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般取得很密，而平頭刃具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證精度的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應(yīng)優(yōu)先選擇平。

在數(shù)控加工中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進(jìn)行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則：①盡量減少刀具數(shù)量；②一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工部位；③粗精加工的刀具應(yīng)分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；④先面后孔；⑤先進(jìn)行曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應(yīng)盡可能利用數(shù)控機(jī)床的自動換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。

三、數(shù)控加工切削用量的確定

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。半精加工和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗面定。同時，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者相互適應(yīng)，以形成切削用量。

（1）背吃刀量 在機(jī)床，工件和刀具的剛度允許的情況下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，應(yīng)留少量精加工余量，一般留0.2 -0.5mm。

（2）切削寬度L一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。數(shù)控加工中，一般L的取值范圍為：L= （0.6- 0.9）d。

（3）切削速度切削速度也是提高生產(chǎn)率的一個措施，但切削速度與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著切削速度的增大，刀具耐用度急劇下降，故切削速度的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系，例如用立銑刀銑削45鋼時，切削速度可采用26m/ mi左右：而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時，切削速度可選129m/ mi以上。

（4）主軸轉(zhuǎn)速n（r/mi）主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度來選定。計算公式為：n= 1000/ d，式中d為刀具直徑（mm）。數(shù)控機(jī)床的控制面板上一般配有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)（倍率）開關(guān)，可在加工過程中對主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行倍率調(diào)整。

（5）進(jìn)給速度F進(jìn)給速度應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。

確定進(jìn)給速度的原則：

一、當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠保證時，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在100 - 200mm/ mi范圍內(nèi)選取。

第二、在刀斷、加工深孔或用高速鋼具加工時，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20- 50mm/ mi范圍內(nèi)選取。

第三、當(dāng)加工精度、表面粗糙度要求高時，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在20- 5Omm/ min范圍內(nèi)選取。

在數(shù)控加工過程中，進(jìn)給速度也可通過機(jī)床控制面板上的進(jìn)給倍率修調(diào)開關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整，但是進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制。

隨著數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)實際中的廣泛應(yīng)用，數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工中的關(guān)鍵問題之一。在數(shù)控程序的編制過程中，要在人機(jī)交互狀態(tài)下即時選擇刀具和確定切削用量。因此，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則，從而保證零件的加工質(zhì)量和加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點。

加工刀紋

產(chǎn)品和機(jī)床

有著人造板機(jī)械行業(yè)技能“珠峰”美譽的連續(xù)壓機(jī)的重要零件熱壓板，其韌硬資料耐熱合金鋼硬度要求400HB以上；具有7 000mm×2 650mm（長×寬）的大平面標(biāo)準(zhǔn)和橫向平面度0.015mm/全長一級平板、縱向平面度0.1mm/全長三級平板、厚度公役±0.03mm、表面粗糙度值Ra＝0.8μｍ以下的要求。因而成為規(guī)劃中的重中之重，工藝中的難中之難。如圖１所示。              

加工重任落在了“精密、大型、數(shù)控”機(jī)床之一沈陽機(jī)床12m數(shù)控龍門銑床上，啟用二年的技改項目12m數(shù)控龍門銑床已過磨合期進(jìn)入精度”平板特點的熱壓板是對機(jī)床精度的一次實例查驗，但即便在試切加工之初，問題就頻出，加工后的平面有正紋、網(wǎng)紋、反紋、接刀和橢圓內(nèi)凹等表面質(zhì)量差、平面度精度不合格等現(xiàn)象，所以課題攻關(guān)在所難免。

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機(jī)床精度成因

12m數(shù)控龍門銑床精度由4根軸（即線軌X、橫梁Y、滑枕Z和主軸S）及互相間的幾何公役構(gòu)成。

（1）機(jī)床的XY平面由兩根直線導(dǎo)軌組成，因為能夠選用的水平儀和準(zhǔn)直儀并根底可調(diào)，其XY平面的水平度和X軸的直線度是可調(diào)整項，依托調(diào)整能夠確保達(dá)到較高的精度，一起它也是其他平面和軸的基準(zhǔn)，為重要。是熱壓板縱向平面度0.1mm的確保。

（2）機(jī)床的橫梁Y軸，一是要求與XY平面平行，因為橫梁自重下?lián)虾皖A(yù)留磨損，Y軸被規(guī)劃成單波中高，所以這項精度是不行調(diào)整項，依托Y軸的中高操控和立柱的等高加工確保平行，是熱壓板橫向平面度0.015mm和厚度±0.03mm的確保；二是與X軸的筆直，此項是可調(diào)整項，經(jīng)過調(diào)整來確保精度。

（3）機(jī)床的滑枕Z軸，有著與XY平面雙向筆直的要求，即Z軸在XZ平面內(nèi)與XY平面的筆直度，此項為不行調(diào)整項，依托加工確保精度，Z軸在YZ軸平面內(nèi)與XY平面的筆直度是可調(diào)整項，依托調(diào)整來確保精度。

（4）機(jī)床的主軸S軸，也有著與Z軸雙向平行的要求，即S軸在XZ平面與Z軸平行，S軸在YZ平面內(nèi)與Z軸平行，此兩項為不行調(diào)整項，有必要依托加工確保。

從以上剖析可出看出：①工件容易實現(xiàn)精度的定位是XY平面和X軸，也是機(jī)床悉數(shù)精度的基準(zhǔn)。②因為不行調(diào)整項依托機(jī)床制造進(jìn)程加工確保，所以機(jī)床是否的要點是對不行調(diào)整項精度的進(jìn)程檢測和鏟刮研修，杜絕終究插補修整的貓膩。③要點操控Y軸微量（＜0.02mm）中高單波型線。④在S軸和Z軸的調(diào)整次序上，單從大面加工和接刀來說，在調(diào)整與XY平面的雙向筆直度時以S軸為優(yōu)先。⑤充沛依托可調(diào)整項的可調(diào)整，經(jīng)過檢測和觀察加工刀紋，彌補進(jìn)步機(jī)床精度。

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從刀紋窺破機(jī)床精度

因為機(jī)床的在時效中不知不覺失掉，在熱壓板加工之初，在大平面構(gòu)成了一些較為典型的刀紋和接刀亂象，經(jīng)過觀察從中能夠剖析機(jī)床精度問題和成因。如圖2所示。

（1）正紋。由刀盤正傾引起，正紋加工的長處是刀紋一致漂亮、后不拖刀單次切削、刀具磨損少，缺陷是因為刀盤歪斜，刀路中心構(gòu)成橢圓內(nèi)凹。

（2）反紋。由刀盤負(fù)傾引起，反紋加工的缺陷是后拖刀兩次切削、刀具磨損大，同樣因為刀盤歪斜，刀路中心構(gòu)成橢圓內(nèi)凹。

（3）網(wǎng)紋。由刀盤傾角為0時引起，是真實的平面加工，但缺陷是網(wǎng)紋較亂不漂亮，也有拖刀磨損。

（4）接刀。在粗加工時能夠是切削反彈、熱變形等要素引起，但在精加工時一定也有刀盤的歪斜原因，構(gòu)成臺階型接刀，嚴(yán)重時破壞了平面度、表面粗糙度和漂亮度。而刀盤歪斜實際上是由S軸與XY平面雙向筆直度引起，那么是哪些終究要素導(dǎo)致的呢？而如何只構(gòu)成有利的正紋減磨、微接刀和小凹面，是咱們觀察和剖析刀紋后要揣度和解決進(jìn)步機(jī)床精度問題的所在。

從圖2能夠看出刀紋從正紋、網(wǎng)紋及反紋的改變，其實暗示出Y軸的爬高落低的曲折走向，在對Y軸的準(zhǔn)直丈量中發(fā)現(xiàn)如圖的折線改變，Y軸直線差錯并不大于0.03mm，但其折線特征使刀盤歪斜卻是刀紋構(gòu)成亂紋的原因，因為Y軸的直線度是不行調(diào)整項，有必要經(jīng)過機(jī)械批改，一起可微量加大刀盤在YZ平面內(nèi)的正傾角，確保全長構(gòu)成的正刀紋。

從圖3咱們能夠看出接刀痕是臺階型，其實暗示由刀盤歪斜即S軸在XZ平面內(nèi)與XY平面不筆直引起的，在甩表丈量中也證實了此項差錯的存在，而刀盤越大，臺階越大。因為此項精度也是死項，有必要經(jīng)過機(jī)械批改，因為無法悉數(shù)消滅筆直度差錯，微量加大刀盤在YZ平面內(nèi)的正傾角，一是構(gòu)成一個方向的正紋；二是構(gòu)成相鄰兩內(nèi)凹橢圓，確保為微量相交型手感光滑的接刀，也能夠看出，如果相鄰刀路重合越多，接刀高度就越小，在1/2重合時蕞小。

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效果和定論

（1）一個合格的技師應(yīng)該熟悉和掌握機(jī)床精度的成因和各軸的精度凹凸次序，并能在加工刀紋和接刀痕中判斷出影響機(jī)床精度的要素所在，經(jīng)過反饋保護(hù)機(jī)床至狀態(tài)，作出習(xí)慣機(jī)床精度的定位和走刀方向挑選，進(jìn)步產(chǎn)品加工質(zhì)量。

（2）在熱壓板大平面加工的實例中，首先要檢測和操控Y軸直線度和曲線類型，確保其中高不大于0.02mm的單波弧線，確保主軸S在XZ平面內(nèi)與XY平面的筆直度在0.008mm之內(nèi)，并適當(dāng)調(diào)整主軸S在YZ平面內(nèi)與XY平面的筆直度，有意使其微量正傾，結(jié)合鎖定Z軸、Y軸向進(jìn)刀單向、相鄰刀路重合足夠大等辦法，從而構(gòu)成質(zhì)量較高的正紋和微量相交型平滑接刀痕的XY平面加工。

（3）裝上角銑頭，首先留意其雙向筆直也是不行調(diào)整項。然后同樣能夠推理在XZ和YZ平面加工中機(jī)床精度與刀紋和接刀的關(guān)系，舉一反三，快速找到問題和進(jìn)步產(chǎn)品質(zhì)量的辦法。

（4）課題攻關(guān)的終究效果是經(jīng)過刀紋剖析，得到機(jī)床精度問題的斷定和修正，從而使得熱壓板的平面加工順暢達(dá)到規(guī)劃要求。

關(guān)于一種特定的鎳基合金，在特定的環(huán)境中存在著多種變量，包含：濃度、溫度、通風(fēng)姿、液(氣)流速度、雜質(zhì)、磨蝕、循環(huán)工藝條件等。這些變量會產(chǎn)生各種各樣的腐蝕問題。這些問題都能在鎳及其他合金元素中找到答案。

金屬鎳直到達(dá)到熔點之前一直保持著奧氏體，面心立方結(jié)構(gòu)。這就給韌脆轉(zhuǎn)變供給了自由度，同時也大大減小了因其他金屬一起并存而呈現(xiàn)的制作問題。在電化序上，鎳比鐵慵懶而比銅活波。因而，在還原性環(huán)境中，鎳比鐵要耐腐蝕，但沒有銅耐腐蝕。在鎳的基礎(chǔ)上，加上鉻之后，使合金具備了抗癢化功能，由此能夠產(chǎn)生許多種應(yīng)用規(guī)模十分廣泛的合金，使他們能夠?qū)€原性環(huán)境和氧化性環(huán)境都有蕞佳的抵抗力。

鎳基合金與不銹鋼和其他鐵基合金比較，在固溶狀態(tài)下能夠容納更多的合金元素，而且還能保持很好的冶金穩(wěn)定性。這些要素允許增加多種多樣的合金元素，使鎳基合金大量的應(yīng)用在千差萬別的腐蝕環(huán)境中。

鎳基合金中常見的元素主要有：

鎳Ni

供給冶金穩(wěn)定性、進(jìn)步熱穩(wěn)定性和可焊性、進(jìn)步對還原性酸和柯性鈉的抗腐蝕性、進(jìn)步尤其是在氯化物和柯性鈉環(huán)境中的抗應(yīng)力腐蝕開裂功能。

鉻Cr

進(jìn)步抗癢化和高溫抗癢化、抗硫化功能、進(jìn)步抗點蝕、間隙腐蝕功能。

鉬Mo

進(jìn)步對還原性酸的抗腐蝕性、進(jìn)步含氯化物水溶液環(huán)境下的抗點蝕、間隙腐蝕的功能、進(jìn)步高溫強(qiáng)度。

鐵Fe

進(jìn)步對高溫滲碳環(huán)境的抵抗性、下降合金成本、操控?zé)崤蛎洝?

銅 CuCu

進(jìn)步對還原性酸（尤其是那些用于空氣不流轉(zhuǎn)場合的硫酸和輕氟酸）和鹽類的抗腐蝕性、銅增加到鎳-鉻-鉬-鐵合金中有助于進(jìn)步對輕氟酸、磷酸和硫酸的抗腐蝕性。

鋁Al

進(jìn)步高溫抗癢化性、進(jìn)步時效硬化。

鈦Ti

與碳結(jié)合，減少了熱處理時發(fā)作碳化鉻沉積形成的晶間腐蝕、進(jìn)步時效強(qiáng)化。

鈮Nb

與碳結(jié)合，減少了熱處理時發(fā)作碳化鉻沉積形成的晶間腐蝕、進(jìn)步抗點蝕、間隙腐蝕功能、進(jìn)步高溫強(qiáng)度。

鎢W

進(jìn)步抗還原性酸和部分腐蝕的功能、進(jìn)步強(qiáng)度和可焊性。

氮N

進(jìn)步冶金穩(wěn)定性、進(jìn)步抗點蝕、間隙腐蝕功能、進(jìn)步強(qiáng)度。

鈷Co供給增強(qiáng)的高溫強(qiáng)度、進(jìn)步抗碳化、抗硫化功能。

這些合金元素中許多都能夠與鎳在很寬的成分規(guī)模內(nèi)結(jié)合形成單相固溶體，保證合金在許多腐蝕條件下都具有杰出的抗腐蝕性。合金在完全退火的狀態(tài)下，也具有杰出的力學(xué)功能，而無需憂慮制作加工或熱加工中帶來的有害的冶金改變。許多高鎳合金能夠通過固溶硬化、碳化物沉積、沉積（時效）硬化和彌散強(qiáng)化等方式進(jìn)步強(qiáng)度。