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發布時間：2020-12-29 13:27
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刀具的選擇和切削用量的確定是數控加工工藝中的重要內容，它不僅影響數控機床的加工效率，而且直接影響加工質量。CAD/ CAM技術的發展，使得在數控加工中直接利用CAD的設計數據成為可能。特別是微機與數控機床的聯接，使得設計、工藝規劃及編程的整個過程全部在計算機上完成成為可能。
現在，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劃的有關問題，比如，刀具選擇、加工路徑、切削用量設定等，編程人員只要設置了有關的參數，就可以自動生成NC程序并傳輸至數控機床完成加工。因此，數控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機交互狀態下完成的，這與普通機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控加工的特點。本文對數控編程中必須面對的刀具選擇和切削用量確定問題進行了分析。
一、數控加工常用刀具的種類及性能
數控加工刀具必須適應數控機床高速、和自動化程度高的特點，一般應包括通用刀具、通用連接刀柄。刀柄要聯接刀具并裝在機床動力頭上，因此已逐漸標準化和系列化。數控刀具的分類有多種方法。根據刀具結構可分為：①整體式；②鑲嵌式。根據制造刀具所用的材料可分為：①高速鋼 刃具；②硬質合金刀具；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。
刀具材料應具備的性能：
（1）高硬度刀具材料的硬度應高于工件的硬度
（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、強度和韌性的能力；
（5）良好的工藝性
二、數控加工刀具的選擇
刀具的選擇應根據機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調整方便，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。生產中，平面輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時，應選鑲硬質合金刀片面銑刀；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、環形銑刀、錐形銑刀和梯形銑刀等。在進行曲面加工時，應選用球頭刀具，并且球頭刀具半徑應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量和切削效率方面都優于球頭刀，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，都應優先選擇平。
在數控加工中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則：①盡量減少刀具數量；②一把刀具裝夾后，應完成其所能進行的所有加工部位；③粗精加工的刀具應分開使用，即使是相同尺寸規格的刀具；④先面后孔；⑤先進行曲面精加工，后進行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應盡可能利用數控機床的自動換刀功能，以提高生產效率等。
三、數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，一般以提高生產率為主。半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經濟性和加工成本。具體數值應根據機床性能、切削用量手冊，并結合經驗面定。同時，使主軸轉速、切削深度及進給速度三者相互適應，以形成切削用量。
（1）背吃刀量 在機床，工件和刀具的剛度允許的情況下，應盡可能使背吃刀量等于加工余量，這樣可以減少走刀次數，提高生產效率。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，應留少量精加工余量，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率的一個措施，但切削速度與刀具耐用度的關系比較密切。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）主軸轉速n（r/mi）主軸轉速一般根據切削速度來選定。計算公式為：n= 1000/ d，式中d為刀具直徑（mm）。數控機床的控制面板上一般配有主軸轉速修調（倍率）開關，可在加工過程中對主軸轉速進行倍率調整。
（5）進給速度F進給速度應根據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。
確定進給速度的原則：
一、當工件的質量要求能夠保證時，為提高生產效率，可選擇較高的進給速度。一般在100 - 200mm/ mi范圍內選取。
第二、在刀斷、加工深孔或用高速鋼具加工時，宜選擇較低的進給速度，一般在20- 50mm/ mi范圍內選取。
第三、當加工精度、表面粗糙度要求高時，進給速度應選小些，一般在20- 5Omm/ min范圍內選取。
在數控加工過程中，進給速度也可通過機床控制面板上的進給倍率修調開關進行人工調整，但是進給速度要受到設備剛度和進給系統性能等的限制。
隨著數控機床在生產實際中的廣泛應用，數控編程已經成為數控加工中的關鍵問題之一。在數控程序的編制過程中，要在人機交互狀態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量和加工效率，充分發揮數控機床的優點。
加工刀紋
產品和機床
有著人造板機械行業技能“珠峰”美譽的連續壓機的重要零件熱壓板，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）的大平面標準和橫向平面度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、數控”機床之一沈陽機床12m數控龍門銑床上，啟用二年的技改項目12m數控龍門銑床已過磨合期進入精度”平板特點的熱壓板是對機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、網紋、反紋、接刀和橢圓內凹等表面質量差、平面度精度不合格等現象，所以課題攻關在所難免。
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機床精度成因
12m數控龍門銑床精度由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成。
（1）機床的XY平面由兩根直線導軌組成，因為能夠選用的水平儀和準直儀并根底可調，其XY平面的水平度和X軸的直線度是可調整項，依托調整能夠確保達到較高的精度，一起它也是其他平面和軸的基準，為重要。是熱壓板縱向平面度0.1mm的確保。
（2）機床的橫梁Y軸，一是要求與XY平面平行，因為橫梁自重下撓和預留磨損，Y軸被規劃成單波中高，所以這項精度是不行調整項，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，此項是可調整項，經過調整來確保精度。
（3）機床的滑枕Z軸，有著與XY平面雙向筆直的要求，即Z軸在XZ平面內與XY平面的筆直度，此項為不行調整項，依托加工確保精度，Z軸在YZ軸平面內與XY平面的筆直度是可調整項，依托調整來確保精度。
（4）機床的主軸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平面內與Z軸平行，此兩項為不行調整項，有必要依托加工確保。
從以上剖析可出看出：①工件容易實現精度的定位是XY平面和X軸，也是機床悉數精度的基準。②因為不行調整項依托機床制造進程加工確保，所以機床是否的要點是對不行調整項精度的進程檢測和鏟刮研修，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軸的調整次序上，單從大面加工和接刀來說，在調整與XY平面的雙向筆直度時以S軸為優先。⑤充沛依托可調整項的可調整，經過檢測和觀察加工刀紋，彌補進步機床精度。
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從刀紋窺破機床精度
因為機床的在時效中不知不覺失掉，在熱壓板加工之初，在大平面構成了一些較為典型的刀紋和接刀亂象，經過觀察從中能夠剖析機床精度問題和成因。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，刀路中心構成橢圓內凹。
（2）反紋。由刀盤負傾引起，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，刀路中心構成橢圓內凹。
（3）網紋。由刀盤傾角為0時引起，是真實的平面加工，但缺陷是網紋較亂不漂亮，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，構成臺階型接刀，嚴重時破壞了平面度、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致的呢？而如何只構成有利的正紋減磨、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步機床精度問題的所在。
從圖2能夠看出刀紋從正紋、網紋及反紋的改變，其實暗示出Y軸的爬高落低的曲折走向，在對Y軸的準直丈量中發現如圖的折線改變，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成亂紋的原因，因為Y軸的直線度是不行調整項，有必要經過機械批改，一起可微量加大刀盤在YZ平面內的正傾角，確保全長構成的正刀紋。
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，有必要經過機械批改，因為無法悉數消滅筆直度差錯，微量加大刀盤在YZ平面內的正傾角，一是構成一個方向的正紋；二是構成相鄰兩內凹橢圓，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）一個合格的技師應該熟悉和掌握機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床精度的要素所在，經過反饋保護機床至狀態，作出習慣機床精度的定位和走刀方向挑選，進步產品加工質量。
（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平面內與XY平面的筆直度在0.008mm之內，并適當調整主軸S在YZ平面內與XY平面的筆直度，有意使其微量正傾，結合鎖定Z軸、Y軸向進刀單向、相鄰刀路重合足夠大等辦法，從而構成質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整項。然后同樣能夠推理在XZ和YZ平面加工中機床精度與刀紋和接刀的關系，舉一反三，快速找到問題和進步產品質量的辦法。
（4）課題攻關的終究效果是經過刀紋剖析，得到機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到規劃要求。
關于一種特定的鎳基合金，在特定的環境中存在著多種變量，包含：濃度、溫度、通風姿、液(氣)流速度、雜質、磨蝕、循環工藝條件等。這些變量會產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。
金屬鎳直到達到熔點之前一直保持著奧氏體，面心立方結構。這就給韌脆轉變供給了自由度，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，在還原性環境中，鎳比鐵要耐腐蝕，但沒有銅耐腐蝕。在鎳的基礎上，加上鉻之后，使合金具備了抗癢化功能，由此能夠產生許多種應用規模十分廣泛的合金，使他們能夠對還原性環境和氧化性環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，在固溶狀態下能夠容納更多的合金元素，而且還能保持很好的冶金穩定性。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用在千差萬別的腐蝕環境中。
鎳基合金中常見的元素主要有：
鎳Ni
供給冶金穩定性、進步熱穩定性和可焊性、進步對還原性酸和柯性鈉的抗腐蝕性、進步尤其是在氯化物和柯性鈉環境中的抗應力腐蝕開裂功能。
鉻Cr
進步抗癢化和高溫抗癢化、抗硫化功能、進步抗點蝕、間隙腐蝕功能。
鉬Mo
進步對還原性酸的抗腐蝕性、進步含氯化物水溶液環境下的抗點蝕、間隙腐蝕的功能、進步高溫強度。
鐵Fe
進步對高溫滲碳環境的抵抗性、下降合金成本、操控熱膨脹。
銅 CuCu
進步對還原性酸（尤其是那些用于空氣不流轉場合的硫酸和輕氟酸）和鹽類的抗腐蝕性、銅增加到鎳-鉻-鉬-鐵合金中有助于進步對輕氟酸、磷酸和硫酸的抗腐蝕性。
鋁Al
進步高溫抗癢化性、進步時效硬化。
鈦Ti
與碳結合，減少了熱處理時發作碳化鉻沉積形成的晶間腐蝕、進步時效強化。
鈮Nb
與碳結合，減少了熱處理時發作碳化鉻沉積形成的晶間腐蝕、進步抗點蝕、間隙腐蝕功能、進步高溫強度。
鎢W
進步抗還原性酸和部分腐蝕的功能、進步強度和可焊性。
氮N
進步冶金穩定性、進步抗點蝕、間隙腐蝕功能、進步強度。
鈷Co供給增強的高溫強度、進步抗碳化、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模內結合形成單相固溶體，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下，也具有杰出的力學功能，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）硬化和彌散強化等方式進步強度。
