在切削加工编程中通常使用各种切削参数，如主轴转速S、进给速度f、切削速度(Vc)、切削深度ap等，合理的选择切削参数才能保证加工质量、降低成本、提高效率。在机床、刀具、工件等工艺条件一定的条件下，如果能选择恰当的选择切削参数，就可以发挥机床的生产能力，提高生产效率。

在切削编程时，编程人员会通过工件的几何结构、工件的材料对加工切削所涉及的工艺参数以及加工所用的刀具进行经验搭配，进而在切削加工中使工件的表面质量、加工工时、切削刀具的磨损量以及其他损耗等达到相对合理的效果。但加工参数的设置有一定的范围，不能随意设置或无限的设大设小。如果设置的主轴转速超过了主轴电机的最高额定转速，就会影响主轴电机的寿命，加速其损坏。现实加工切削中问题会更复杂，在机械零件的粗加工中为了保证足够的切削力，需要得到足够的输出扭矩从而使用较低的主轴转速，为了提高加工效率从而使用较高的进给速度，这时又会导致机床的主轴承受比预计更大的扭矩，有可能会过载。在加工过程中编程人员经常需要面对这一矛盾，在提高加工效率的同时，如何避免主轴电机过载运行，这就需要选择合适的切削参数。

从事机械加工和机床控制的人员都知道，机床的控制对象是电机，主轴和进给轴的运动都是由电机的旋转运动转换而来的，也就是说切削力的大小、加工效率的高低与电机有关。切削加工中的参数都可以折算为电机的功率，并最终体现在电机的特性曲线上。接下来将通过对车削加工和铣削加工的分析，说明如何将加工切削参数折算为电机功率。

一、车削加工

  

图1 车削示意图

在切削加工中，刀具的切削力(Fc)和切削速度(Vc)的乘积就是功率。下面通过对切削过程中参数的分析来计算功率。

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编程技术人员在调整切削加工参数时，可以相对定量的算出当前的切削参数，看看其可否超过机床驱动系统的电气特性所允许的加工功率，从而避免参数设置不对造成机床损坏。

1.计算刀具的切削力

 

与商业上旧企业的经营模式类似的“以用户体验为中心”是“互联网+”时代的公司必要的战略。网络时代的新企业能够运用网络特质，做出更人性化、界面友好而功能齐全的产品，吸引更多的用户进行体验，从而达到获得足够多用户流量的目的。这样的战略是旧企业无法做到的。

 

2.计算出刀具切削的线速度Vc

 

上式中，fz为每齿进给率，z为刀具的齿数，n为主轴的转速。

3.计算功率Pc

 

在实际铣削加工中，计算出转速n和功率值Pc后，通过电机特性曲线(如图2)判定参数设置是否合适。由于铣削加工时主轴转速、进给速度都比较快，速度高对应的激振频率就高，如果激励频率和机械系统的固有频率相近就会加强机械的受迫振动，导致工件表面出现不规律的条纹，影响表面粗糙度，应该合理避免上述情况出现。

将表4中的石油安全原始指标数据，记为指标数据矩阵 X=(xij)m×n(1≤i≤m;1≤j≤n;m=1，2，…，15;n=1，2，…，10)。

  

图2 主电机特性曲线

科研用设备、耗材等未归口管理，存在流失风险。设备采购时，未纳入国有资产管理范围；或者采购流程不符合国有资产管理规定。这些最后都有可能导致设备流失和国有资产流失。

二、铣削加工

由于切削过程中这个数值不断变化，通常取切削厚度的中间值，用hm表示，单位为mm，fz为刀具的每齿进给速度(单位mm/min)，K：刀具的主偏角。

  

图3 铣削示意图

1.计算刀具的切入角

 

2.计算刀具单位时间可切除掉材料的厚度

 

在铣削加工中如何通过切削参数折算为功率，再通过主轴电机的特性曲线来分析参数设置的合理性呢？接下来利用端铣法进行阐述。铣削加工的计算思路和车削加工基本一致，由于切屑生成的基本原理不同，计算过程较为复杂。结合铣削加工的示意图，说明几个刀具参数，刀具的直径：d，刀具的切深：ap，刀具的切削宽度：ae，刀具的切入角：Φs，刀具每齿进给量：fz，刀具的主切削角：K。

3.计算单位切削材料厚度需要的切削力

 

4.计算刀具承受的总切削力Fc

 

综合上面的计算公式，就能推出铣削加工中完成单位体积材料切削所需总切削力的计算公式：

刀具的切削力Fc等于单位切屑截面积的切削力kc(单位：N)和切屑截面积A(单位：mm2)的积，公式中，Kc1.1为特定切削力的主值(由工件材质决定)单位为：N/mm2，例如45钢的该主值为2220N/mm2；Mc为特定切削力的幂值(由工件材质决定)，例如45钢的该幂值为0.14；h为切削的宽度，单位mm；K为刀具的主偏角，单位：度；f为进给速度，单位：mm/rev；ap为工件的切深，单位mm；通过上面的公式，就可以得到对于车削加工，完成单位体积的材料切削所需切削力的公式：

 

5.计算铣刀的线速度

 

上式中，D为工件的直径，单位：mm，n为主轴的转速，单位：rpm。

6.计算总功率Pc

 

将Fc和Vf代入上式就可以计算出总功率Pc，通过公式：P’m=(Pm·η)/i，计算出主轴电机需要提供的功率，由于在铣床上电机和机械传动机构之间采用直连的方式时，减速比i=1，上式化简成：P’m=Pm·η。

综上所述，推算出了车削加工中所需的功率。再查找主轴电机的型号，找到对应电机的特性曲线，就可根据公式：P’m=(Pm·η)/i，计算出主轴电机所能提供的功率值。公式中P’m为主轴实际可以提供的功率(单位：KW)，Pm为主轴电机的功率，η为机械传动环节的效率，i为机械传动环节的减速比。在实际加工编程中，假设P’m=Pm，以主轴电机的特性曲线(以SIMOTICS M-1PH8为例)，结合转速n和功率Pc，在特性曲线图上标出其坐标(n,Pc)。如果坐标位置在Pc(A)范围内，则表示主轴电机处在连续工作周期内(恒功率)，加工过程稳定可靠；如果坐标位置在Pc(B)范围内，表示电机处在间歇工作区间(恒转矩)，则表示设置的切削参数不够理想，需调整。

结合切削加工的特点，当现场技术人员在遇到加工效率，表面粗糙度的问题时，除了从切削工艺，电机类型方面思考解决办法之外，还可以结合数控系统中提供的伺服驱动器优化，加减速度控制等功能，调整参数设置，也可以利用基于振动原理背后的力学模型做进一步分析，为解决问题提供更多的思路。随着数控系统、计算机高新技术以及未来智能制造技术的发展，机床的加工切削参数的选择会更加科学、更加合理、更加准确，对于提高切削效率、保证切削质量、降低切削成本具有实用价值。

参考文献：

[1]唐玮,闫光荣,梁晓震,周敏,刘本刚.基于机床输出功率平滑要求的切削参数优化[J].制造业自动化,2015(13):31-34.

5.统计学处理：所有服用过研究药物及接受肠起搏者均纳入安全性研究。应用SPSS 17.0统计学软件进行分析。计量资料以均数±标准差表示，样本的比较采用t检验，计数资料采用卡方检验，P<0.05为差异有统计学意义。

[2]赵平.一种基于切削稳定性分析的高能效铣削参数优化方法[J].河南科技,2017(4):110-111.