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摘要：研制了可自動(dòng)計(jì)算和選擇切削參數(shù)的智能切削參數(shù)選擇儀，介紹了切削參數(shù)選擇原理以及系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)和使用功能。
1 引言
在切削加工中，切削速度v、切削深度ap、進(jìn)給量f等切削參數(shù)的合理選擇對(duì)于保證加工質(zhì)量、降低加工成本、提高生產(chǎn)效率具有重要意義。在機(jī)床、刀具、工件等工藝條件一定的情況下，切削參數(shù)的選擇具有一定的靈活性和能動(dòng)性，如切削參數(shù)選擇適當(dāng)，則可最大限度地發(fā)揮生產(chǎn)潛力。數(shù)控機(jī)床、柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展對(duì)切削參數(shù)選擇的科學(xué)性、合理性、準(zhǔn)確性提出了更高要求。但目前不少工廠在切削加工中仍采用憑經(jīng)驗(yàn)選擇切削參數(shù)的粗放方式，不能適應(yīng)現(xiàn)代切削加工的要求。為此，我們研制了一種可對(duì)常用金屬切削加工方法的切削參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算和選擇的智能切削參數(shù)選擇儀。
2 切削參數(shù)選擇原理
常用的金屬切削加工方法主要包括車削、鉆削、端面銑削、立式銑削等。主要切削參數(shù)包括切削速度v、轉(zhuǎn)速n、切削深度ap、進(jìn)給量f、切削功率Pm、加工工時(shí)等。下面以車削加工為例，介紹各切削參數(shù)的選擇原理。
鏜孔時(shí)L/H值對(duì)應(yīng)的進(jìn)給量修正系數(shù)Kt L/H值 <1 1.5 2 2.5 3
修正系數(shù)Kt 0.7 0.6 0.4 0.3 0.24
已加工表面粗糙度Ra值對(duì)應(yīng)的進(jìn)給量修正系數(shù)Ka Ra值（?m） >6.3 3.2 1.6
修正系數(shù)Ka 1 0.8 0.6
進(jìn)給量f
粗車進(jìn)給量的選擇主要受刀桿強(qiáng)度、機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度以及工藝系統(tǒng)（機(jī)床—刀具—工件）剛性的制約。智能切削參數(shù)選擇儀可根據(jù)刀桿尺寸、工件直徑和切削深度計(jì)算出用硬質(zhì)合金車刀粗車、半精車碳素鋼、合金鋼、不銹鋼時(shí)的合理進(jìn)給量。
鏜孔進(jìn)給量按粗鏜和半精鏜選取，但應(yīng)根據(jù)刀頭伸出長(zhǎng)度L 與刀桿高度H 的比值對(duì)進(jìn)給量乘以相應(yīng)的修正系數(shù)Kt
精車進(jìn)給量的主要選擇依據(jù)是已加工表面粗糙度Ra值。但是，根據(jù)Ra值和刀尖圓弧半徑r計(jì)算得出的理論進(jìn)給量與實(shí)際加工差異較大，這是因?yàn)閷?shí)際決定精車加工表面粗糙度的工藝因素很多，目前很難對(duì)其進(jìn)行精確計(jì)算。設(shè)計(jì)切削參數(shù)選擇儀時(shí)，精車進(jìn)給量的選擇方法是根據(jù)要求的表面粗糙度Ra值，對(duì)進(jìn)給量下限值乘以相應(yīng)的修正系數(shù)Ka。
切削速度v
選用硬質(zhì)合金車刀車削時(shí)，計(jì)算切削速度v（m/min）的典型數(shù)學(xué)模型為御淑堂減肥組合護(hù)膚補(bǔ)水面膜哪個(gè)好有效臉上毛孔很大怎么辦去皺哪個(gè)去角質(zhì)好去皺精華哪種好
v = Cv/TmfbapcHBd
式中：T——刀具壽命，刀具經(jīng)濟(jì)壽命取T=60min，刀具最大生產(chǎn)率壽命取T = 30min
HB——工件材料的布氏硬度
該數(shù)學(xué)模型中的系數(shù)值Cv和指數(shù)值m，b，c，d可根據(jù)工藝系統(tǒng)切削試驗(yàn)并經(jīng)過生產(chǎn)驗(yàn)證獲得。
切削力和切削功率
車削鋼件時(shí)，計(jì)算主切削力Fz（N）的數(shù)學(xué)模型為
Fz=Cfapxfy（HB/200）0.35
車削鑄鐵件時(shí)，計(jì)算主切削力Fz（N）的數(shù)學(xué)模型為
Fz=Cfapxfy（HB/190）0.40
數(shù)學(xué)模型中的系數(shù)值Cf和指數(shù)值x，y 可通過工藝系統(tǒng)切削試驗(yàn)及生產(chǎn)驗(yàn)證獲得。
車削工件時(shí)，計(jì)算切削功率Pm（kW）的數(shù)學(xué)模型為
Pm=Fzv/60×103
3 軟、硬件設(shè)計(jì)與使用功能
智能切削參數(shù)選擇儀的軟件采用C語言編制，然后用C51語言固化到選擇儀上。圖1所示為用于車削加工參數(shù)選擇的軟件流程圖。硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用以8031芯片為核心的單片機(jī)系統(tǒng)，具有使用簡(jiǎn)單、編程方便的特點(diǎn)。
智能切削參數(shù)選擇儀工作時(shí)，接通電源后按清零鍵對(duì)屏幕清零，然后按不同的鍵選擇車削、鉆削、面銑、立銑等不同加工方式，從而選擇不同的切削參數(shù)。屏幕上共有8位“8”字顯示數(shù)碼管，計(jì)算結(jié)果可精確到小數(shù)點(diǎn)后3位。
選擇儀對(duì)不同的工件材料及刀具材料進(jìn)行了分類編號(hào)，使用時(shí)只需輸入相應(yīng)編號(hào)即可。
各類加工方式的輸入數(shù)據(jù)為（以車削為例）：工件材料（wm），工件硬度（HB），工件長(zhǎng)度（len），工件直徑（diam），表面粗糙度（Ra），刀具材料（tm），刀具耐用度（T），切削深度（ap），刀桿剛度（BH）。各類加工方式的輸出數(shù)據(jù)為：切削速度（v-m/s），進(jìn)給量（f-mm/r），轉(zhuǎn)速（r/min），切削功率（pm-w），工時(shí)（time-hour）。
4 結(jié)語
智能切削參數(shù)選擇儀的應(yīng)用可使確定切削參數(shù)時(shí)擺脫查閱手冊(cè)、經(jīng)驗(yàn)估計(jì)等傳統(tǒng)方式，保證了切削參數(shù)選擇的科學(xué)性和合理性，對(duì)于提高切削效率、保證切削質(zhì)量、降低切削成本具有實(shí)用價(jià)值。
