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如何优化铣削加工中的进给速度

进给速度除直接影响加工效率之外，也是影响刀具寿命的关键因素之一。进给速度的计算公式如下：
    vf=n×zn×fz
    vf=工作台进给（mm/min）
    n=主轴转速（r/min）
    zn=齿数
    fz=每齿进给量（mm/tooth）
    从公式可以看出，对于给定的铣刀来说，齿数与主轴转速一定的情况下，每齿进给量fz就直接决定了进给速度的高低。
    如何给每齿进给量fz分配一个合理的数值？我们必须考虑最大切屑厚度hex和fz的关系，因为对于给定的铣刀来说，必定有一个合理的hex与其搭配，而hex与fz并不是简单的一一对应关系。
    下面我们以方肩立铣刀为例，从每齿进给量fz与hex的关系出发，来探讨延长刀具寿命，提高加工效率的途径。
    前一期我们已经提过：铣削是切削刃不断切入和切出工件的循环过程，铣刀采用通用（径向）进给时，所形成的切屑厚度是不断变化的（插铣/轴向进给形成恒定的切屑厚度），而切屑最厚处的厚度即hex。
    对于铣削来说，两个因素会影响hex与fz的关系。一个是切削（铣削）宽度ae与铣刀直径Dc的比值ae/Dc（切宽因子）；另一个是铣刀的主偏角Kr。
    我们先来讨论ae/Dc对fz的影响。针对不同的ae/Dc，可以大致分为下列三种情况：
    （1）满槽铣削：切削到中心处时，切屑厚度和每齿进给量相等，此时，hex=fz，大多数可转位刀片的最小hex值应为0.1mm。
    （2）ae/Dc>50%：ae/Dc=70%是面铣刀的推荐切削状态。刀片切入时，切屑厚度接近每齿进给量（0.9×fz），刀片直接切入工件，避免了摩擦的产生。不仅能够保证刀片的寿命，而且可以兼顾效率。
    （3）ae/Dc<50%：此时，最大切屑厚度（hex）在切入的位置，最大切屑厚度hex小于每齿进给量fz，刀具中心的进给是fz =0.1mm，真正的最大切屑厚度小于0.1mm。
    比较（2）和（3）可见，因为ae/Dc的不同，相同的每齿进给量fz并不能带来相同的最大切屑厚度hex。针对ae/Dc远小于50%的情况，必须相应的增大fz，才能获得合理的hex值。
    我们希望hex达到0.1mm，而在ae/Dc远小于50%时，如果进给量还是fz=0.1mm，此时的hex将肯定离0.1mm相差较远。通过提高刀具的每齿进给量fz可以解决此问题。
    因此，我们在本文开头提到的进给速度计算公式就应该做相应的修改，以获得合理的效率和刀具寿命：
    vf= n×zn×（hex×修正系数1）
    ae/Dc小于25%时，应该修正进给来获得最佳切屑厚度。
    当采用三面刃铣刀铣槽，或者立铣刀精铣侧壁时，因为ae/Dc较小，此时必须调整fz，才能获得合理的hex。
    另一影响因素是铣刀的主偏角Kr，当主偏角小于 90°时，最大切屑厚度hex就会小于每齿进给量fz，为了获得合理的hex值，必须相应地提高fz。因此进给公式需要再乘以另一个修正系数2才能获得正确的fz：
    vf=n×zn×（hex×修正系数2）
    本文开头提到的进给速度计算公式经过两次修正，最终公式如下
    vf=n×zn×（hex×修正系数1×修正系数2）
    优化加工过程，既包括切削路径的优化，也包括切削参数的优化，优化切削参数的目的就是获得合理的最大切屑厚度hex，这也是铣刀能否正常工作的关键。