[科普中国]-铣削用量

数控铣削用量优化是基于数控铣削加工的特点，通过数控铣削加工过程的技术经济分析与研究，建立科学，合理、准确的铣削用量优化数学模型，并采用合适的优化算法。

简介概述随着现代制造技术的迅速发展，具有各种复杂成型表面且精度要求高的零件越来越多，作为这类零件主要加工方法之一的数控铣削加工，其切削用量的选择对加工效率、刀具耐用度、加工成本及加工质量将产生较大的影响。

优化模型在铣削用量的可行区域内，找到一组使目标函数值最小的数控铣削用量。因此，数控铣削用量优化的关键是建立设计变量与优化目标，约束条件之间的数值关系，即建立优化数学模型。

优化设计变量优化设计中，需要优选的独立参数，称为优化设计变量。数控铣削加工中的主轴转速、进给速度、背吃刀量，切削宽度等切削用量，是影响数控铣削加工目标实现的最活跃因素，是数控铣削加工过程中基本的控制量，它们之间实际上存在最佳的组合方案。因此，在数控铣削用量优化的数学模型中，以主轴转速n，进给速度vf，背吃刀量ap，切削宽度口ae等切削用量为设计变量。

目标函数目标函数是设计变量的函数，是比较和选择各种不同设计方案的指标。数控铣削用量优化的目标函数应与数控铣削加工的目的相一致，数控切削加工的目的就是最大限度地提高经济效益，即通过切削用量的最佳组合，充分发挥机床、刀具的切削效能，在保证加工质量的前提下，尽可能地降低加工成本，提高生产率。加工成本和生产率都可以和切削用量建立起函数关系，因此，把加工成本和生产率作为数控铣削用量优化的目标函数是符合生产实际需要的。

约束条件数控铣削用量的选择受数控机床、刀具、工件及加工质量等技术条件的限制，可供选择的切削用量范围是有限的。因此，应根据这些限制建立数控铣削用量优化的约束条件，使优化的结果符合生产实际。1

相关资料切削用量的多目标优化背景金属切削加工参数的优化选择对保证加工质量，提高生产率和经济效益具有重要意义。对于数控机床特别是加工中心也尤为重要。由于加工过程的复杂性和不确定性，许多工厂都是根据经验来选择切削用量，实际结果却因人因厂而异差别很大，为控制和保证加工质量，充分发挥数控机床的能效，使切削用量的选择由经验判断走向定量分析，借助计算机技术，以简便可靠的优化算法优化选择切削用量，适应切削加工的实际需要。

数控机床的价格和工时费用较高，刀具损耗费用所占比重相对较低，因此，多数资料上介绍应尽量选用高的切削用量。按此选择，就可降低机床工时成本在零件制造成本中所占的比例，这是有利的一面。但是，高切削用量会降低切削刀具的耐用度，需要经常更换或刃磨刀具，从而降低生产率；高切削用量容易出现废品，并降低机床工作的可靠性。

高速铣削切削用量特点进给速度高

高速铣削切削用量有很高的进给速度。随着切削速度的大幅提高，一方面，切屑与刀具之间的相对运动速度加快，刀-屑之间接触温度上升，在切屑底面形成一个软质滞流层，从而使刀，屑之间的摩擦系数下降；另一方面，由于切屑底部和顶部之间的温差加大，切屑底部受热膨胀加剧，使切屑流经前刀面时弯曲程度增加。由此可知，随着切削速度的提高，第二变形区中切屑因摩擦而产生的附加变形减小，刀-屑接触长度因切屑的弯曲严重而缩短，所以切屑的剪切变形程度降低，从而导致剪切角度增大，使切屑变形下降，为进给运动速度的提高创造了有利条件。

切削速度高

高速加工切削用量有很高的切削速度，一般比普通切削速度高5-10倍以上，主轴转速能达到10000-100000r/min。2

本词条内容贡献者为:

程鹏 - 副教授 - 西南大学