王衛(wèi)波，王朝清

（陜西法士特汽車傳動(dòng)工程研究院，陜西 西安 710119）

引言

加工效率和刀具壽命作為加工制造過程中重點(diǎn)關(guān)注的兩個(gè)方面，對加工制造成本影響較大，各刀具廠家為此也進(jìn)行了大量的研究，積累了一定的理論研究。作為客戶有必要對一些理論研究進(jìn)行檢驗(yàn)驗(yàn)證，積累加工經(jīng)驗(yàn)，本文就講述了山高刀具公司平均斷屑厚度理論原理，及該理論在我公司的實(shí)際應(yīng)用效果。

1 平均斷屑厚度原理

1.1 平均斷屑厚度理論

平均斷屑厚度hm表達(dá)的含義如下圖所示，它與每齒進(jìn)給量fz之間的關(guān)系隨刀具的實(shí)際切削嚙合比（ae/D）而不同。

圖1 平均斷屑厚度理論圖解

不合理的每齒進(jìn)給量所引起的過于小的切削平均斷屑厚度、不合理的或過于小的切削深度都會(huì)導(dǎo)致刀片在實(shí)際加工中無法實(shí)現(xiàn)正常切削，引起工件表面切削硬化（尤其是高溫合金）、刀片涂層非正常磨損和預(yù)期壽命降低。

1.2 名詞解釋

1.2.1 每齒進(jìn)給量-fz (mm/Z)

用于計(jì)算切削參數(shù) (如工作臺(tái)進(jìn)給) 的基本值。計(jì)算時(shí)也考慮最大切屑厚度和主偏角。

1.2.2 背吃刀量-ap /ae(mm)

背吃刀量又稱銑削深度，是平行于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸（切削層是指工件上正被刀刃切削著的那層金屬），單位為mm。因周銑與端銑時(shí)相對于工件的方位不同，故銑削深度的標(biāo)示也有所不同。

圖2 周銑、端銑背吃刀量圖解

1.2.3 平均斷屑厚度-hm (mm)

確定凈功率計(jì)算時(shí)所需特定切削力的有用數(shù)值。

1.2.4 刀具切削直徑-D (mm)

加工時(shí)刀具切削回轉(zhuǎn)直徑。

1.3 平均斷屑厚度hm的計(jì)算方法

（1） 當(dāng)銑刀的徑向切削嚙合寬度比大于50%（ae/D≥50%）時(shí)：

圖3 嚙合寬度比大于50%時(shí)，hm的計(jì)算公式

（2） 當(dāng)銑刀的徑向切削嚙合寬度比小于50%（ae/D≤50%）時(shí)：

圖4 嚙合寬度比小于50%時(shí)，hm的計(jì)算公式

要實(shí)現(xiàn)或達(dá)到刀片的最理想使用壽命，一定要采用正確的平均斷屑厚度hm或每齒進(jìn)給量fz值，以確保實(shí)際切削厚度大于或至少相當(dāng)于刀片的刃口倒刃寬度值。一般而言，切屑的平均切屑厚度hm在面銑削中應(yīng)保證在0.1—0.4之間，在三面刃銑削中應(yīng)保證在0.03—0.1之間，最佳的取值是：面銑削hm=0.17，三面刃銑削=0.07。鐵屑太薄，刀片磨損快，鐵屑太厚，刃口易崩碎。平均銑屑厚度的計(jì)算很重要，同時(shí)也要注意對fz值的計(jì)算，銑削直徑和銑削寬度比非常大時(shí)有一個(gè)極大的fz提高潛力。

2 平均斷屑厚度原理在實(shí)際加工中的應(yīng)用

2.1 平均斷屑厚度理論在變速箱殼體上的應(yīng)用

在近期開展的變速器殼體零件提效工作中我們成功應(yīng)用該理論實(shí)現(xiàn)殼體加工提效，變速器殼體前后端面銑削工步時(shí)間降低：131秒，降低比例達(dá) 44.7%，使用切削刃刀片型號(hào)為伊斯卡 ONMU080608-TN IC5100，直徑125的45°可轉(zhuǎn)位面銑刀刀盤型號(hào)：F45NMD125-12.40-R08，修光刃刀片型號(hào) ONHU0806AN-14R-W IC910，盤銑刀可裝刀片數(shù)量為12片，調(diào)整前后數(shù)據(jù)對比如下表所示：

表1 提效前后切削參數(shù)、加工時(shí)間對比表格

圖5 應(yīng)用平均斷屑理論加工的零件

當(dāng)銑削前端面時(shí)分三次走刀切削，切寬 ae/D≈0.7≥50%，Vc=π*D*n/1000=220m/Min，fz=Vf/(Vc*z)=0.18,由公式hm=0.5*fz得hm為0.09；當(dāng)銑削后端面時(shí)，切寬占刀具直徑比ae/D約為40%，應(yīng)用公式算的fz為 0.20，故 Vf=z*fz*S=1375mm/min；后端面較前端面效率提升16%，且刀具切削狀態(tài)正常，符合生產(chǎn)需求。

2.2 速度因子與徑向切削嚙合寬度比ae/D的關(guān)系

銑削加工中，在銑刀片刃口切削熱量一定的情況下，在不同的切削嚙合寬度比條件下，可以應(yīng)用速度因子提升切削速度VC，進(jìn)而提升加工效率。切削嚙合寬度比ae/D值越小，切削速度VC提升的空間越大，例如ae/D=0.25時(shí)，相較于ae/D=0.5的工況，切削線速度Vc可以提升30%，即速度因子取1.3。這方面各大刀具廠家已經(jīng)做過大量切削試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。

圖6 速度因子與徑向切削嚙合寬度比關(guān)系圖

3 結(jié)論

山高平均斷屑厚度理論在我公司提效小組中已被應(yīng)用，刀具壽命、切削效率均有大范圍的提升，該理論可推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 羅利軍. 山高刀具STEP銑削及車削技術(shù)2016.8.23.