立铣刀加工的切削条件计算要点

 问题

立铣刀加工的切削条件计算方法有哪些？

为了进行立铣刀加工，我查阅了切削条件表，但是发现其中并没有所希望加工的对应条件。
请问铣削条件的计算方法是什么？

 回答

转速是根据铣削速度计算、进刀速度是根据每1刀的进刀量计算，切入量则是根据刃径计算得出。

转速是根据切削速度和刃径计算出来的，而切削速度是以切削条件表或可铣削性指数为参考。
进刀速度是根据每个刀刃的进刀量、转速和刀刃数量计算得出。
切入量是根据刃径计算得出。
以计算出的结果为基础进行加工测试，从而进行铣削条件调整。

转速的计算方法

图1 转速与铣削速度的计算公式

我们也提供技术信息“铣削加工计算工具”，请用做参考。
https://techinfo.misumi.com.cn/tools/caculation/36/

1.     切削条件表中没有记载所用刀具刃径的对应条件时
应尽可能根据最接近的刃径的铣削条件，根据上述公式计算出铣削速度，然后计算出转速。
较为简便的方法是，以希望计算的刃径为参考，用刃径之比乘以转速计算得出。

图2 切削条件表

例如，计算用刃径为2.8的立铣刀加工机械结构用碳素钢时的转速时，

刃径为3的立铣刀转速为7250（min^-1），

所以刃径为2.8的立铣刀转速为7,250(min^-1)×3/2.8=约7,768(min^-1)。
*在铣削速度一定的情况下，刀径越小，转速越高。

2.     切削条件表中未记载要加工的被切削材料时

是以列出的其他被加工材料的转速，乘以与被切削材料之间的可加工性指数之比后计算得出。

例如，用刃径为3的立铣刀加工灰口铸铁时，计算立铣刀的转速
刃径为3，加工机械结构用碳素钢时的转速为7,250(min^-1)。
机械结构用碳素钢的可加工性指数为70，灰口铸铁的指数为85时，

铣削灰口铸铁时的转速为7,250(min^-1)×85/70=约8,804(min^-1)。

※可加工性指数是以硫易切削钢的加工难易程度为100，对材料的加工难易程度予以表现的值，该值越小，则越难加工，可作为设定切削速度时的参考。

转速设定的要点

【球头立铣刀时】
当使用球头立铣刀时，根据实际切削直径计算会更接近实际的加工状态。

图3 实际切削直径与正确转速的计算方法

1.     转速受限制时

如果转速受到机床限制，导致必须以低于切削条件表中数据的转速进行加工时，则进刀速度也按照转速的降低比例相应降低。

例如，推荐切削条件为转速30,000（min-1）、进刀速度600（mm/min）时，

如果机床的转速限制为20,000（min-1），则进刀速度将降低至600×20,000/30,000 = 400 (mm/min)。
此外，可通过增大刃径，在转速降低的情况下维持切削速度相同。

2.     采取防振等措施时

即使为了防止振动和延长刀具寿命而降低转速，在常用切削速度范围内（例如，对于机械结构用碳素钢为50～150（m/min）之间），切削阻力的变化也很小，并不能提升效率。
首先调整切深和进刀速度会更有效。
但是，如果由于机床老化而导致固有转速下出现振动，或者在不了解正确切削速度的情况下加工被切削材料，则应调整转速。

进刀速度的计算方法

图4 进刀速度与每1刃进刀量的计算公式

我们也提供技术信息“铣削加工计算工具”，请用做参考。

https://techinfo.misumi.com.cn/tools/caculation/36/

1.     切削条件表中没有记载所用刀具刃径的对应条件时
当将每1刃的进刀量视为恒定值进行计算时，应尽可能根据最接近的刃径的转速和进刀速度计算出每1刃的进刀量，然后根据该值以及加工转速计算出进刀速度。
实际应用中，刃径的粗细以及刃长等会导致刀具的刚度发生变化，计算每1刃的进刀量时也必须将此考虑在内。
简易使用时，也可根据切削条件表中记载的参数值的中间值进行计算。

图5 切削条件表

例如，以刃径为2.8的立铣刀加工机械结构用碳素钢，试计算立铣刀的进刀速度
刃径为3时的进刀速度为360（mm/min）、刃径为2.5时的进刀速度为340（mm/min）时
刃径为2.8时的进刀速度为（360-340）/（3-2.5）×（2.8-2.5）+340 = 约 352（mm/min）。
*转速使用根据“转速计算方法”计算出的值。

2.     切削条件表中未记载要加工的被切削材料时

是以列出的其他被切削材料的进刀速度，乘以与被切削材料之间的可加工性指数之比后计算得出。

例如，计算用刃径为3的立铣刀加工灰口铸铁时的进刀速度时，刃径为3，加工机械结构用碳素钢时的进刀速度为360（mm/min）。
机械结构用碳素钢的可加工性指数为70，灰口铸铁的指数为85时。

铣削灰口铸铁时的进刀速度变为　360(mm/min)×85/70＝437(mm/min)　。

※转速是使用根据“转速计算方法”计算出的值。

进刀速度设定要点

1.     采取防振等措施时

对于容易振动的长刃长或是具有大突起的长颈型、细刃径型立铣刀，减小切入量或每1刃的进刀量能够成比例地降低切削阻力，因此比降低转速更为有效。

图6 以长颈型立铣刀进行切削的示意图

另外，侧面加工中对拐角部位进行加工时，刀刃的接触长度会增大，所以也需采取降低进刀速度的措施。
每1刃的进刀量太小会加快磨损，因除细刃径（2以下）的立铣刀外，每1刃的进刀量不应小于0.01mm。

图7 拐角部位加工示意图

图13  使用球头立铣刀时的切入量Ad

使用 (a) 球头立铣刀的切削条件表时，切入量Ad是以刃径乘以这一系数计算得出。
例如，刃径为2、Ad为0.1D时，0.1×2=0.2(mm)。
使用 (b) 球头立铣刀的切削条件表时，直接读取Ad。
如果切削条件表中未列出要使用的刀具的条件，请使用最接近的刃径和有效长度的中间值。

3.     切削条件表中未记载要使用的被切削材料时
以切削条件表中有所记载的机械结构用碳素钢或调质钢为基准。
比基准更柔软的材料，暂时将切入量设定为相同值，通过试加工提升至不会发生问题的水平。
比基准更坚硬的材料，设定为以切入量乘以二者可加工性指数之比后的值，并进行测试加工。

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