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1、JDHMS技术手册1. JDHMS的市场应用分析新的设备投入到它适合的领域，就会落叶生根，遍地开花，枝繁叶茂。那么JDHMS的市场到底在那儿，如何开发呢？我认为，我们需要注重下面这些环节。1.1. JDHMS可以适用的行业纹，表面粗糙度达不到模具的要求；电加工后的零件还要进行费时的手工研磨和抛光，这种加工工艺的生产效率很低。JDHMS主要从事以前用电火花加工的一些模具。电火花加工是一种靠放电烧蚀的“微切削”工艺，加工过程非常缓慢；而且在电火花对工件表面进行局部高温放电烧蚀过程中，工件材料表面的物理机械性能会受到一定程度的损伤，常常会在型腔表面产生微细裂高速加工的出现为模具制造技术开辟了新的道路
2、，而高速加工中心的出现更让人们耳目一新。但对国内的模具加工者而言，动辄上百万的设备价格上许多人望而止步。雕铣机的出现又让这些小规模的模具加工者看到了希望。经过人们前期观望、尝试，雕铣加工逐渐被加工行业认可。这种加工主要集中在下面几个方面：注塑模具的划线，线宽在1-4毫米之间，深度宽度比例不超过5。注塑模具的残料清角，用1-3毫米刀具清除6毫米刀具剩余的材料。模具突出部分的细小形状，加工中心已经预留了加工位置。小型注塑模具的雕铣加工，这类没有6毫米以上的刀具的加工位置，或者很少。中小型模具的精加工。其实加工中心已经完成了精加工，但加工的表面质量没有雕铣加工的高。灯具的精加工，加工车灯的表面反光图
3、案；工业模型加工，加工范围为500X400X80左右；鞋模加工，可以加工铝合金材料的鞋模；紫铜电极加工，中小型车仔电极、玩具电极的雕铣加工;总之，雕铣机用雕刻机的价格，高速加工中心的品质正好迎合了黄岩、余姚等模具城的需求。同时在广东的电极加工中也有一定的市场。1.2. JDHMS加工能力的认识JDHMS不能当作小型数控铣床JDHMS虽然具有铣加工能力，但这种能力和铣床相比差之甚远。在使用这类设备时，重点还是雕刻加工能力（3毫米以下刀具）。在推广这种设备时，需要明示客户这种区别，引导客户正确认识雕铣设备，不能鼓吹开粗能力，不要将设备的粗加工能力作为雕铣设备的关键指标。JDHMS的粗加工能力比较强
4、，但和铣床比起来根本不在一个数量级。下面是一个加工45号钢的切削削率的对比表。设备类型最大切削效率刀具直径范围正常工作范围雕铣机1.2 cm3/min（3毫米刀具）0.26.00.23.0小型铣床24.0 cm3/min(10毫米刀具)3.020.06.020 加工铜的切削削率的对比表。设备类型切削效率刀具直径范围正常工作范围雕铣机3.6 cm3/min（4毫米刀具）0.26.00.24.0小型铣床30.0 cm3/min(10毫米刀具)3.020.06.020加工ABS工程塑料切削削率的对比表。设备类型切削效率刀具直径范围正常工作范围雕铣机21.0 cm3/min（6毫米刀具）0.28.00
5、.26.0小型铣床60.0 cm3/min(10毫米刀具)3.020.06.020从这个表格可看出，雕铣机只能初步完成紫铜、铝合金、非金属材料的铣加工，而不能胜任钢类材料的铣加工。JDHMS可以看作是经济的高速铣类设备在模具加工领域，我们和高速铣承担的任务基本接近。主要是小刀具高转速精加工。有人认为高速铣可以进行粗加工。实际的情况并非如此。因为目前还没有一种设备能够在大范围粗加工的同时，又能保持精加工的性能。据称DMG(世界知名的机床制造商)在某地的一个销售中心销售了10台高速铣床后，销售人员自己也不敢卖这种机床了。因为销售人员在介绍机床时认为这种机床可以粗加工，结果那些模具制造厂真将它当作开
6、粗、半精加工、精加工一体的机床，不久这些机床的性能急剧下降，使用者怨声迭起。瑞士米克朗公司的陈民在2003年10月15号的模具市场的文章同样在介绍高速加工的时候提到，少切深高走刀速度的加工效率比传统的重切削效率低，所以更为经济的做法是在传统的铣床上进行粗加工，然后在高速设备上完成精加工。我们在作市场的时候，一定要心中有数，不能盲目满足用户的要求，而要逐步引导用户，将雕铣机带入一个正确的轨道。不要夸大设备能力，不要吊高客户的期望值，否则，我们将会面临“吸引了几个客户，丢掉了整个市场”的被动局面。 JDHMS的最大卖点是加工精度高精雕在行业中被任何的主要原因是“精雕的设备能出精活”。这是我们公司多
7、年处心积虑追求的“精品策略”。在JDHMS上，我们继续要坚持这种策略。在宣传设备时，我们不贬低自己的粗加工能力，但宣传设备的精度。如果设备精度从0.03提高到0.02，看似数量变化不大，但精度提高了50%，设备的设计和制造难度会上一个台阶。JDHMS在加强机床刚性的同时，秉承了精雕设备最大的优点“加工精度高”。高精度体现在下面这些方面：小刀具加工断刀概率低零件的尺寸精度，工件的一致性好雕刻40+30的同心圆，一刀吃0。8毫米，走刀速度1。4，雕刻黄铜, 圆环的上下偏差0.053,左右偏差0.036;在放大镜下测试.该用户准备退飞鹤的设备,买精雕的设备.直侧面和曲面的表面粗糙度机床运行的稳定性好
8、，故障率低；JDHMS的粗加工效率是JDPMS的3倍 JDHMS的开粗能力虽然不能和铣床相比，但在同类设备中，其开粗能力并不比他们弱，而在精雕系列雕刻机中，它是开粗能力最强的设备，在保证刀具耐用度的前提下，它的加工45号的开粗效率是JDPMS的3倍。JDHMS的效率可以达到1.2 cm3/min，而JDPMS的效率一般为0.4 cm3/min。不能在JDHMS使用刀片铣刀 加工中心经常使用一些刀片铣刀加工，这些刀具的直径一般为2040毫米左右。但雕刻机不能使用这种刀具。我们可以分析一下，如果采用20毫米的刀具，使用20000转速，切削线速度为20.94米/秒（1256米/分钟），有个刀片突然断
9、裂，其质量相当于150克，其动量接近一颗子弹。高速加工中心为了避免这种现象，其外壳使用了防弹玻璃一类的防护。而我们的雕刻机这种简单的防护根本不能满足刀片铣刀的高速加工要求。1.3. 我们还需要开发一种这样的设备目前从事雕铣机开发的厂家很多，但大多说是跟风生产的设备，他们对设备的加工用途并不清楚，对设备的性能都有夸大的成分。许多人不了解雕铣机的参数，以为它是一台能雕能铣的设备。实际上，雕铣的铣加工能力还是很弱，尤其是它的高速主轴和设备刚性不允许它提供很好的切削效率。如何解决既能粗加工和精细雕刻加工之间的关系呢？我想我们应该开发一种介于雕刻机和中型加工中心之间的小型铣床。这种设备的用途是铣加工，而
10、不是雕刻加工，需要满足以下参数：加工幅面600 x 500 x 300 ;主轴功率在510KW ；主轴转速在20008000转，主要在5000转加工；加工的刀具直径直径范围是210毫米，以6毫米为主；机床的刚性在500N的左右力下，机床刚性可以保持在0.02毫米；加工45号钢的效率可以达到4.8厘米3/分钟; 主要用于以下行业：鞋底钢模、铝模的粗加工和半精加工；金属字牌的粗加工和半精加工；中小型冲压模具的粗加工和半精加工，如镜框模具；玩具模具的粗加工和半精加工；目前南京四开已经生产出了类似的设备，命名为雕铣床。它的实现方法是采用双主轴结构。真正的使用模式是一台粗加工，一台或多台精加工。2. 机
11、床刚性分析2.1. JDHMS的刚性数据机床的刚性好，切削量就可以增大，切削效率可以提高，刀具的耐用度也能提高。根据实际测试，JDHMS在100N力的作用下，机床的变形量为：测量指标变形量说明主轴轴承变形0.005毫米不随Z轴行程变化而变化主轴跳动根部0.01毫米,30毫米位置0.02毫米螺母不要过紧，否则30毫米跳动将超过0.035毫米。跳动不随受力的变化而变化。Z=0位置指机头偏摆变形0.005毫米Y向X向的变形接近，不包括主轴变形Z=25位置指机头偏摆变形0.010毫米Y向X向的变形接近，不包括主轴变形Z=155位置指机头偏摆变形0.020毫米Y向X向的变形接近，不包括主轴变形2.2.
12、JDHMS的刚性的刚性分析JDHMS的刚性是目前几种雕刻机型号中刚性最强的。但在刚性方面仍然有需要加强的地方。下面我们从影响刚性的几个要素分析JDHMS机床的刚性的加强措施：机床的整体结构刚性。JDHMS机床底座采用整体铸造，减振效果好，立柱和横梁采用钢结构，整体的结构刚性也比较好。机床的运动机构刚性。JDHMS的Y轴的导轨间距和直线轴承的间距大，刚性也比较好。而X轴Z轴的运动连接间距较小，相对刚性要弱一些；连接部件的刚性也是机床的刚性的重要因素。 增大间距，可以增大力臂，减小弯曲变形。间距和变形量基本成线性关系。我们以X轴间距的变化为例，分析一下这种变形。机头的结构示意图如下： 按照这个比例
13、关系，端部受力为P，如果将滑块的距离增大达到300，同样的受力下，B位置的受力是原来的7/9，而在B位置相同变形的情况下，端部的变形是原有变形的11/15。所以 合计变形将是原来的0.57。 用类似的方法，我们可以估算出滑块间距和其他轴的变形。连接部件的刚性。连接部件包括连接的轴承和螺钉。型号和预紧力是影响刚性的重要因素。如果减小连接位置的变形，也能减小连接部位的受力变形。这种变形和最终的加工变形也是线性关系。JDHMS机床的机头和导轨之间的连接件数太多，降低了机床的刚性，使得加工振动不能很好的传递到横梁上去，如果采用整体结构，机头的刚性将强不少。主轴电机的刚性，主要包括主轴轴承的刚性和刀具夹
14、持（筒夹）的刚性。JDHMS的主轴刚性较好。但夹持的跳动较大，在使用过程中，需要注意合理装刀，不要使用太大的力紧刀具。2.3. 机床刚性对刀具耐用度的影响所有的刚性最后都体现到刀具的变形上，它对刀具耐用度的影响包括下面几个方面：刀具根部疲劳断裂。 刀具变形增大，刀具在高速运动过程，在刀具根部出现应力集中，容易造成刀具的疲劳断裂。刀具刃部的疲劳破损。切削过程中刀具刃部存在着交替的切削、空行过程，刀具刃部容易出现疲劳破损，加快磨损，当机床的刚性比较弱时，这种疲劳破损的速度将加快。 刀具后刀面的磨损。当机床刚性比较弱时，切削过程中材料与刀具后刀面的接触宽度增大，产生大量的热量，降低刀具的耐用度。而且
15、当刀具的后刀面和已加工表面摩擦时，发出很大的声音，感觉切削十分费力。如果加工过程中机床变形反映刀刀具上超过的0.02毫米,刀具的磨损速度将十分迅速。如果低于0.01毫米，机床在切钢时才能体现出良好的性能，刀具使用寿命将大幅增加。原因是：小刀具铣加工的转速在10000转/分钟左右，正常的速度在0.11.0之间，如果双刃刀具在0.4米走刀的过程中，每齿每转进给量在0.02毫米。如果变形超过0.02毫米，加工切削过程的让刀将十分严重，已经切削的加工面有可能摩擦到后刀面，加工声音刺耳，刀具寿命快速减少。2.4. 如何利用机床刚性从机床的刚性分析我们可以的得到下面这些方法：尽量将工件抬高，能用二次台面的
16、最好使用二次台面。 JDHMS的Z轴采用滑块不同动，导轨运动的形式，所以，机床在顶部的刚性最好。工件距离Z轴比较大时，将切削量降低一半进行切削。道理与1）中的相同，机床在根部的变形是中间的一倍，而一般试验提供的切削参数都是在机床中间高度的参数（Z=100）。刀具尽量装短一点，它可以减小主轴电机变形的影响，也能减小刀具的跳动。刀具的夹持不是越紧越好。刀具上的过紧时，刀具跳动增大，刀具耐用度降低。与此同时，JDHMS的刀具存在保护电机的作用，如果刀具上的过紧，误操作的容易损坏主轴电机，相反，如果夹持力比较适中，既能抱死刀具又能保护主轴。丝杠运动过程中交替出现受拉和受压两种状态，受压状态下，丝杠会出
17、现失稳现象，而拉力作用的稳定性要好的多。所以在选择行切走刀时，尽量选择180度方向，这样的稳定性要好一些，切削过程也比较平稳（顺铣时采用推，逆铣时采用拉）。3. 机床精度分析主轴电机的精度主轴跳动为0.02 , 高级的跳动 0.0054.主轴电机的力学性能和耐用度分析4.1.电机功率及其力学性能JDHMS选择的是开源D120D20雕刻电主轴，功率转速曲线如下，功率曲线扭矩曲线电机的功率传输比一般在0.70.85之间，为了安全，我们取小值0.7计算。由此可以算出电机的最大输出扭矩是：P max= 最大功率(2200) * 传输比（0.7）= 1540(w)Wmax = 最大转速(20000) /
18、 60 * 每转角度（pi * 2）= 2093Mmax = 最大输出功率( 1540 ) / 最大角速度（2093）1000 = 737 mm * N从该图我们可以获得常用转速的技术参数如下：电机转速(rpn)扭矩（mm*N）电机功率(W)输出功率(0.7)(W)输出扭矩(0.7)(mm*N)刀具直径切削力Fz(N)200001050.42222001540735.3011470.59180001050.42219801386735.302735.30150001050.42216501155735.303490.20120001050.4221320924735.304367.651000
19、01050.4221100770735.305294.1290001050.422990693735.306245.1080001050.422880616735.307210.0870001050.422770539735.308183.8260001050.422660462735.3010147.06在考虑电机输出切削力的同时，我们还需要考虑电机本身可以承受的切削力。切削力最后需要转换到轴承上，切削力的大小直接影响轴承的变形和耐用度。实际测试看，电机轴承的在100N受力的变形量为0.005毫米。最大受力不能超过200N，变形不能超过0.010毫米。由此可见，使用6毫米以上刀具加工时，我们
20、需要考虑主轴的切削力是否足够，而在使用6毫米以下刀具加工时，我们需要考虑主轴的刚性。我们再分析一下功率特性。实际加工的需求的功率计算公式是 P = Fz * v 。我们雕刻的材料的切削速度一般为60240m/min（铝合金为240, 钢为60），换算成以秒为单位，也就是14m/sec。而实际的比例按照刀具直径的变化，变化范围是1.053.14；所以在加工钢材时我们主要考虑切削力是否足够，而加工铝合金时，我们主要考虑功率是否充足。在实际加工过程中直径不大于3毫米的刀具实际切削力和切削功率要小于电机提供的功率，所以在有关电机功率及切削力的因素可以不于考虑，而更多的精力要放在刀具变形方面；对于直径超
21、过4毫米的刀具，则要考虑电机的功率和切削力因素；从以上分析可以看出，本电机的功率曲线并不能很好的满足加工的实际切削力，更好的功率曲线应该是下面这种形式：功率曲线扭矩曲线 高速主轴的轴承的磨损必然大于普通的主轴，因此，高速主轴的额定转速越高，寿命越短。30000转的主轴寿命一般为3000小时；40000转只有2000小时左右。4.2. 刀具装卡性能分析 刀具是用ER型夹簧（也称筒夹）和压帽直接固定在主轴电机上的。所以，刀具的装卡规范性直接影响加工的精度和电机的使用寿命。实际使用过程中，需要注意下面几点：装卡刀具之前，一定要清理卡头，保证内部没有碎屑。否则，螺母的耐用度降低；上刀的力不能过大，否则
22、，刀具的径向跳动增大，大直径刀具的磨损速度增大，小直径刀具容易崩尖；使用不同直径的刀柄使用相同直径的卡簧，否则没法保证夹持精度。换下的卡簧必须泡在机油中保存，长时间不用时，先用机油清洗干净，然后表面涂黄油，封闭保存。不要使用已经损坏的卡簧。严禁将卡簧装在主轴电机的转子上，然后装卡刀具，最后上压帽的做法，它会直接导致主轴电机螺纹的滑扣；4.3. 影响主轴耐用度的因素主轴电机是保障加工精度的关键因素，同时，它是有一定使用寿命的，主轴电机的使用寿命也称主轴电机耐用度。影响主轴电机的耐用度的因素包括：主轴轴承的使用寿命；螺母滑扣；电机线圈过载；电机机械故障； 其中主轴轴承的寿命是关键因素。下面我们主要
23、分析主轴轴承的使用寿命。轴承的使用寿命公式是：（公式）一般来说：轴承的寿命与转速成正比，转速越高，寿命越低；轴承的寿命与切削受力成3次方的关系，降级切削力是提高轴承寿命的关键因素；比如说额定载荷下电机使用寿命在5000小时左右（250天），而将切削力增大到两倍后，电机的使用寿命将是625小时（31天），如果将切削力增大到3倍后，电机的寿命将仅仅剩下185个小时（9天），如果将切削力增大到4倍后，电机的寿命将仅仅剩下78个小时（4天）。角接触轴承的过大的轴向受力对电机的使用寿命影响是径向受力的3倍左右；润滑条件，良好的润滑是保证轴承寿命的主要因素。如果轴承温度过高，容易造成润滑剂从轴承中流失，密
24、封则可以防止外界的灰尘、刀具冷却油等侵入轴承；4.4. 提高主轴耐用度的方法以次为据，我们在使用主轴电机时，应当注意下面一些环节：合理规划加工路径，减少加工时间。在条件允许的情况下，尽量减小切削量，降低切削力，这样能有效的提高电机的使用寿命。不能盲目的追求切削效率，切不可将雕刻机当铣床使用，用于大范围的粗加工。刀具磨损后，需要及时换刀，切记不要使用严重磨损或崩尖崩刃的刀具继续加工。加工过程中，尽量减小轴向受力。 比如减小下刀速度，减少Z轴连动加工过程中的切削量。加工之前一定要检查主轴的冷却水是否正常，水流流速、水箱水量是否正常；长时间加工时，至少每天检查一次。避免因轴承温度过高而将润滑剂融化。
25、刀具冷却使用的润滑油不要超过刀具的螺母。主轴电机的螺母是离心方式包括主轴电机轴承的第一道关口。切不可将冷却油直接浇到螺母之上。5. 刀具变形分析5.1. 刀具变形公式刀具装卡在主轴电机上后，形成一个悬臂梁，变形示意图如下： 刀具长度-L , 刀具直径-d ,变形量-w刀具变形公式: , , 钨钢材料的弹性抗弯强度一般在10001500Mpa之间，好的材料可达到4000MPa/m3。为了比较我们选择 1000M Pa/m3作为计算值。弹性模量约为500G Pa/m3。以此为据，我们可以计算出 1毫米刀具，如果装卡长度是1毫米，受力是1N，其变形量约为：1.358E-5毫米5.2. 常用刀杆的变形
26、量2毫米刀具的变形 轴向受力刀具长度1N10N35N70N2毫米6.7875E-66.7875E-52.3766E-44.7612E-44毫米5.4300E-55.4300E-41.9005E-33.8010E-36毫米1.8326E-41.8326E-36.4141E-31.2828E-2(*)8毫米4.3440E-44.3440E-21.5204E-2(*)10毫米8.4843E-38.4843E-2(*)3毫米刀具的变形刀具长度1N10N70N150N3毫米4.5267E-64.5267E-53.1687E-46.7900E-46毫米3.6214E-53.6214E-42.5350E-3
27、5.4321E-39毫米1.2222E-41.2222E-38.5554E-31.8333E-2(*)12毫米2.8971E-42.8971E-32.0280E-2(*)15毫米5.6584E-45.6584E-3 4毫米刀具的变形刀具长度1N100N200N250N4毫米3.3950E-63.3950E-46.7900E-48.4875E-48毫米2.7160E-52.7160E-35.4320E-36.7900E-312毫米9.1665E-59.1665E-31.8330E-2(*)16毫米2.1728E-42.1728E-2(*)20毫米4.2438E-4 6毫米刀具的变形刀具长度1N1
28、00N400N600N6毫米2.2633E-62.2633E-49.0532E-41.3580E-312毫米1.8106E-51.8106E-47.2424E-41.0864E-318毫米6.1109E-56.1109E-42.4444E-33.6654E-324毫米1.4485E-41.4485E-35.7940E-2(*)30毫米2.8291E-42.8291E-336毫米4.8887E-44.8887E-342毫米7.7631E-47.7631E-348毫米1.1588E-31.1588E-2(*) 当刀具变形超过0.01后，认为超出切削范围，用（*）表示。5.3. 结果分析JDHMS使
29、用的最大刀具是6毫米刀具，常用的刀具长度在30毫米左右。它在100N时的变形接近0.003毫米，考虑到刀具开刃时强度会降低，实际的变形应该接近0.005毫米。在钢材加工中，如果刀具本身的变形超过0.005毫米，那么很容易造成刀具的断裂，刀具磨损使用寿命明显降低；如果刀具本身的变形超过0.01毫米，刀具的使用寿命将大大降低。降低刀具变形的方法是：使用大直径刀杆，直径增大一倍，刀具变形减小为1/16;缩短刀具的长度，长度缩短一倍，刀具变形减小为1/8;减小切削量，降低切削力，切削力减小一倍，刀具变形减小为1/2;使用直径更大的刀具作为刀杆，通过锥形过渡或分级过渡到实际的刀具直径； 在加工深型腔时，
30、可以分几次装刀，先将刀具装的短一些，适当增大切削量；等加工底部时，再将刀具装的长一些，使用浅的吃刀深度；6. 切削功率和切削力分析切削加工需要切削力，切削过程消耗切削功率。电机在不同转速下的输出功率如下：转速200001800016000140001200010000800070006000功率1540138712331078924770616529426使用不同直径刀具的最大切削力Fzmax如下：刀具直径D=2D=3D=4D=6D=8Fzmax736491368245184这两个表是很重要的表格，选择切削量时，一定将切削力和切削的功率限定在电机的功率范围之内，否则，容易造成电机憋转甚至憋死的
31、现象。切削过程产生切削力，消耗能量。设备提供的切削力和切削功率是有限定的，在选择切削刀具、切削用量时，一定保证实际的切削力和功率需求在设备的的额定范围之内。6.1. 切削力计算公式切削力的大小与以下这些因素有关：切削材料，如45号钢、Cr12钢等；切削速度，指切削的线速度；进给量，刀具直径刀具角度的刃角在加工45号钢时，刀具的切削受力、扭矩和功率如下：Fz = 9.81*96.6*Ae0.88*Af0.75*Ap*Z*D-0.87M = Fz * D / 2.0Pm = Fz * v/60 Fz指主切削的受力，Ae指侧向进给量，Af指每齿每转进给量，Ap指吃刀深度，Z指刀具的齿数，D指刀具的直
32、径，M指需要的扭矩, P指切削的功率，v指切削速度，f指走刀速度。首先，我们分析一下45号钢的的切削力在切削速度在80m/分钟的受力情况。80m/min 开槽直径DFZAeAfApZPmrpmfM234.5 20.009 0.6246 12800 24034.5 377.2 30.016 0.92103 8500 270115.7 4212.7 40.021 22284 6400 270425.5 6535.7 60.042 32714 4300 3601607.1 8894.0 80.056 421192 3200 3603576.2 单位NmmmmmmWr/minmm/minN.mm80m
33、/min单边切削直径DFZAeAfApZPmrpmfM270.4 0.40.019 3294 12800 48070.4 3157.4 0.60.032 4.52210 8500 540236.1 4260.4 0.80.042 62347 6400 540520.8 6655.7 1.20.084 92874 4300 7201967.2 81094.4 1.60.113 1221459 3200 7204377.4 加工材料比较硬时，切削力可以是上述切削力的34倍。6.2. 从切削力分析加工策略JDHMS的最大切削受力为Fz=100N时，机床可以保持较好的刚性。所以在选择刀具和切削用量时，
34、需要注意下面几点:JDHMS使用3毫米的刀具加工时，加工效率最高。切削力基本满足机床的刚性；JDHMS使用的刀具直径较大时，尽量使用比较锋利的刀具，减少切削力。刀具磨损程度较大时，切削力快速增大。所以，要在加工中养成勤换刀的习惯。切削深度对切削力的影响最大，切削深度增大一倍，切削力增大一倍。如果出现主轴掉速现象时，首先考虑降低切削深度。7. 切削用量与切削效率7.1 基本概念铣削加工的切削用量分为开槽加工和单边切削两种类型，即：(1) 单边切削的切削用量指加工中的每齿每转进给量（主轴转速、走刀速度）、吃刀深度和侧向进给量；(2)开槽加工的切削用量指每齿每转进给量（主轴转速、走刀速度）和吃刀深度
35、。切削量的选择必须考虑到下列因素：加工的材料，材料硬度越大，切削用量越小；加工的机床，机床的刚性越好，功率越大，切削用量越大；加工的刀具，刀具直径越小，切削用量越小；刀具装卡长度越长，切削用量越小；切削效率指加工过程中材料的切除效率，按照每分钟切除的体积（厘米3）计算，一般按照加工总的最大切除率计算。切削效率的计算方法也分为单边切削和开槽加工两种。计算公式如下：单边加工的切除率 = 走刀速度侧向进给吃刀深度；开槽加工的切除率 = 走刀速度刀具直径吃刀深度；走刀速度主轴转速刀具刃数每齿每转进给量切削效率决定于切削用量。7.2. 切削用量的选择选择切削用量的目的是提高提削效率，选择首先要确定刀具的
36、耐用度。简单的关系是耐用度越高，切削效率越低。JDHMS雕铣机属于轻切削机床，主要用于精铣加工和雕刻加工，使用的最大刀具为6毫米，最大的轴向切削力为100N。如果使用的刀具直径为6毫米，装卡长度为30毫米，那么在100N力的作用下，刀具的变形为0.005毫米。为了将整个变形降低在0.02毫米之内，我们只能使用Z=25左右的位置作为切削量的计算位置。在Z=155位置时，需要将切削量减小一半。7.3 切削用量选择及切削效率 切削用量的选择原则是，在保持刀具耐用度的前提下，尽量提高切削效率。基本的规律是：粗加工的 刀具耐用度一般选择60120分钟左右。精加工的刀具耐用度为180240分钟；首先根据加
37、工区域的形状确定吃刀深度，最大的吃刀深度为1.0D;根据切除效率估算侧向进给量和走刀速度。JDHMS加工钢的切削效率约为1.2左右；选择切削量时，要么使用大吃深，小进给，要么浅吃深大进给，而不选中间值；使用大吃刀深度时，减小侧向进给量，使用环切顺铣加工；使用浅吃深时，采用180度行切走刀，路径的重叠比例为15%左右。8. 刀具耐用度分析8.1. 刀具耐用度的定义刀具耐用度的定义是：由刃磨开始切削，一直到磨损量达到刀具磨钝标准所经过得总切削时间，一般以分钟作为单位。影响刀具耐用度的因素主要包括：切削用量，包括切削速度(不是进给速度)，吃刀深度、进给量（由侧向进给量和每齿每转进给量确定）等三要素；
38、刀具冷却方式，包括干切削、油冷、气冷等；刀具材料，如硬质合金、高速钢、钻石刀等；刀具涂层的影响，如氮化铝、氧化铝、氮化铝钛（TiAlN）、氮化碳钛（TiCN）等；加工材料，如45钢、铸铁、59铜等；刀具震动，如机床刚性、主轴电机的刚性、刀具刚性、工件刚性及其装卡紧固程度等；8.2. 切削用量与刀具耐用度的关系切削速度是影响刀具耐用度的最主要因素。提高切削速度，刀具的耐用度就降低。这是由于切削速度对切削温度的影响最大，因而对刀具的磨损也就越大。 其中T是刀具耐用度，V是切削速度，Ae是侧向进给量，Af是每齿每转进给量，Ap是切削深度；其中k1的取值范围约为3.55, k2为22.5， k3为11
39、.5, k4为0.51.0。材料不同，加工的系数不同，比如硬质合金铣钢（b=0.637GPa）的刀具耐用度为2P230:硬质合金刀具的耐用度一般为80600分钟2P230。刀具成本占模具生产总成本的3%5%。切削用量三要素中，切削深度和进给量对耐用度的影响较小，而切削速度对耐用度的影响较大。所以选择切削用量时，先选择吃刀深度，再确定侧向进给量，然后确定每齿每转进给量，最后确定然后确定切削速度。从这个公式我们可以看出，在刀具耐用度一定的情况下，合理配置切削速度、进给量和吃刀深度，便可以实现较高的切削效率；8.3. 切削液和刀具耐用度的关系 切削液起的作用主要是润滑和冷却作用，同时还有清洗碎屑和防
40、锈作用。在高速切削时，切削液主要起到冷却作用，它能降低切削温度，从而可以提高刀具的耐用度。因为切削液降低切削温度的原理比较复杂，合理的使用切削液可以最大范围的发挥其性能。在JDHMS上使用切削液时，应当注意以下几点：油性切削液可以将温度降低3560度，选择流动性较好的切削液可以获得更好的冷却效果。从后刀面喷射浇油要比在前刀面浇油的刀具耐用度提高一倍；喷雾冷却法是高速切削最好的冷却方法，高压冷却法可以显著的提高刀具的耐用度，刀具耐用度可以提高2倍左右。8.4. 刀具涂层和刀具耐用度的关系 刀具涂层后，刀具的允许切削速度可以提高为原来的3倍，刀具耐用度可以提高25倍。使用涂层刀时，需要注意以下几点
41、。切削液尽量少用发烟性切削液，否则刀具涂层很容易破坏。切削进给量不易过大，否则容易引起涂层和内部材料的分离；使用喷雾冷却法，减小切削温度。使用顺铣走刀；8.5. 机床的刚性和刀具耐用度的关系 机床的刚性影响切削用量，反过来也会影响刀具的耐用度。如果保持切削用量相同，那么，机床的刚性越好，刀具耐用度也会显著增加。一般来说，机床刚性主要影响吃刀深度，如果机床的刚性增大一倍，在保持刀具耐用度的情况下，刀具的吃刀深度可以增大一倍。同样的道理，在保持切削用量相同的情况，机床的刚性增大一倍，刀具耐用度可以提高一倍。8.6. 球刀的耐用度研究表明，刀体和加工面的法向的偏角在15度时最佳，角度小或角度大都不好
42、。但是，实际加工中，除非使用5轴设备，否则不可能保证一定的切削角度。但我们在加工中可以通过下面一些方法提高球刀的耐用度：通过调整走刀的角度（如采用45度走刀），让刀具尽量接近15度方向；通过调整走刀的起刀点，尽量采用刀具的侧面加工，而不使用刀具的底刃；不要用球刀加工平面；8.7 如何评估加工时间粗加工时间：精加工时间：9. 工件的安装与找正 9.1 碰中方式的选择 常见的碰中方式有：旋转碰数光电碰数三维测头 最新的产品，哈尔滨先锋机电技术开发有限公司， 电话 0451-2293947 / 2330859/6415947网址： 10机床的安装10机床的使用培训参考资料：1 航空制造工程手册（金属材料切削加工） ，航空工业出版社，19942 金属切削原理与刀具（第2版）, 机械工业出版社， 1990
