粗銑加工的目標(biāo)是以最短的時間從工件上切除盡可能多的金屬材料。雖然材料去除率的大小主要取決于加工機(jī)床的有效功率(馬力)，但是，通過采用徑向減薄切屑厚度的方法张肾，即使在一臺小功率的機(jī)床上，仍然可以實現(xiàn)生產(chǎn)率的最大化和保持加工要求的切削條件悄贴。

徑向切屑減薄是銑削所采用的徑向切削寬度ae小于銑刀直徑的25％時所產(chǎn)生的一種效應(yīng)悟唆。隨著徑向切削寬度的減小，基于設(shè)計每齒進(jìn)給量fz的切屑厚度也將隨之變薄诈绷，從而導(dǎo)致實際每齒進(jìn)給量fz減小拗辜，而fz的減小會使刀具與工件表面發(fā)生刮擦而無法切入工件，因此當(dāng)徑向切深減小時需要增大每齒進(jìn)給量fz怒央。采用減薄徑向切屑厚度的高進(jìn)給銑削方式可以縮短加工時間烤眉，延長刀具壽命。

◆切屑減薄效應(yīng)實現(xiàn)高進(jìn)給率銑削

由于切屑厚度隨著切削深度的變淺而減薄珊场，因此子历，為了獲得較高的加工生產(chǎn)率朦舟，需要通過提高進(jìn)給率來補(bǔ)償較小的切削深度逼酗。無論是使用圓刀片或是小主偏角的銑刀，均可利用切屑減薄效應(yīng)來實現(xiàn)高進(jìn)給率銑削投湿，這是因為隨著圓刀片切削深度變淺诽昨，主偏角也隨之變小(見圖4)趁宠。因此，在確定輸入CNC加工程序的每齒進(jìn)給量時惜姐，將變量平均切屑厚度hm和主偏角Kr代入計算公式fz＝hm/sinKr中犁跪，進(jìn)給率可獲得大幅度提高(可增加1倍)。為確定圓刀片銑刀的有效主偏角歹袁，可用以下公式計算：tanKr=ap/(ICeff/2)k=有效主偏角(式中ICeff為有效內(nèi)切圓)坷衍。需要注意，當(dāng)切入角為90°時条舔，輸入加工程序的每齒進(jìn)給量與切屑厚度是相等的枫耳。如果減小主偏角，切屑量仍將保持不變孟抗，但刀具切削刃與工件的接合長度會增大迁杨，由此產(chǎn)生的切屑厚度將小于程序設(shè)定值，但切屑會變長凄硼。在切削深度小于圓刀片半徑的情況下铅协，為了將切屑厚度增大到程序設(shè)定值，則需要提高刀具進(jìn)給率的編程設(shè)定值摊沉。因此狐史，雖然圓刀片產(chǎn)生的切屑與主偏角為90°的直刃刀片所切除的切屑厚度相同，但圓刀片銑刀切除工件材料的進(jìn)給率卻要高得多用六。

當(dāng)然酱晾，為了切除一定量的工件材料，對加工機(jī)床的功率也有一定的要求托俯。如果刀具的進(jìn)給率提高1倍赠飞，則加工機(jī)床的功率也需要增大1倍。在粗銑加工中雹纤，采用90°主偏角的銑刀對于提高加工生產(chǎn)率最為不利篙协，但這種銑刀卻比較適合加工90°的臺肩，因為它不需要二次走刀進(jìn)行清根作業(yè)墓趋。在切削深度保持不變的情況下粟朵，圓刀片越小，其加工效率也越低奈兢，這是由于小刀片的主偏角較大喻秩，將其代入每齒進(jìn)給量計算公式得出的設(shè)定進(jìn)給率也較小。此外啼插，當(dāng)圓刀片的切削深度增大時娃肃，其加工效率也會降低。因此粱锐，當(dāng)一把圓刀片銑刀采用等于其內(nèi)切圓的50%(IC/2)的切削深度(可能采用的最大切深)進(jìn)行銑削加工時疙挺，它切出的切屑厚度與加工程序設(shè)定的每齒進(jìn)給量完全相等扛邑，且其加工效率與使用45°主偏角的直刃銑刀相同。但是铐然，如果該銑刀的圓刀片有4個切削刃蔬崩，則它的加工成本/效率比使用45°雙面刀片要高，因為45°雙面刀片共有8個切削刃(圓刀片只在單面有切削刃搀暑，而45°雙面刀片兩面均有切削刃)沥阳。

◆切屑減薄最重要的因素：刀具主偏角

刀具的主偏角是實現(xiàn)切屑減薄最重要的因素。當(dāng)采用較平的刀具主偏角Kr時自点，刀具以90°主偏角開始切入沪袭，隨著切削的進(jìn)行，主偏角逐漸減小樟氢，切屑厚度h也隨之減小冈绊。在加工某一類特定的工件材料時，為了獲得最佳的切屑厚度埠啃，需要采用不同的切削參數(shù)死宣。編制CNC加工程序時需要輸入的每齒進(jìn)給量可用以下公式計算：fz＝h/sinKr。

針對某一類工件材料給出的h值有一個數(shù)值范圍吮蒜，其中較小的數(shù)值為切削始點的切屑厚度值跷碰。在機(jī)床功率達(dá)50hp的加工中心上銑削加工鋁或非鐵族合金時，推薦的切屑厚度范圍為h＝0.002″～0.003″(0.051～0.076mm)催岔；加工不銹鋼谎后、鋁合金和耐熱超級合金時，推薦的切屑厚度范圍為h＝0.003″～0.006″(0.076～0.152mm)惑叶；加工鋼古种、鑄鐵和球墨鑄鐵時，推薦的切屑厚度范圍為h＝0.006″～0.010″(0.152～0.254mm)旭绝。如果采用大于推薦值的切屑厚度绷荔，則要冒刀片過載和切削刃崩損的風(fēng)險。無論刀具主偏角為90°桨皂、60°茄码、45°、30°或更小衰屡，切屑厚度將始終保持不變构韵，只有圓刀片例外(見圖1)。由于圓刀片的頂部無幾何刃型趋艘，加之倒棱極小疲恢，因此其切削刃的強(qiáng)度最高。

圖1 具有不同主偏角( 9 0° ～3 0°)的刀片切削截面形狀

與其它刀片不同的是，圓刀片切出的切屑厚度將隨著切削深度的增加而增大冈闭。因此，可采用平均切屑厚度hm來表示圓刀片的切削厚度抖单。hm值是根據(jù)通過刀具直徑的圓刀片與工件徑向接合處的切屑厚度來確定的萎攒。對于不同類型的工件材料，典型的hm值選取范圍與上述h值的選取范圍相同矛绘。

圖2 圓刀片與直刃刀片的切屑厚度對比

圖3 在仿形銑削中耍休，當(dāng)切削深度變淺時，主偏角隨之變小

將一種圓刀片與一種90°刀片的切削情況作比較货矮。如果兩種刀片采用相同的切削深度和每齒進(jìn)給量進(jìn)行切削羊精，則它們切除的切屑量也完全相同。但是囚玫，如果當(dāng)切削深度為圓刀片內(nèi)切圓(IC)的1/2時太汹，圓刀片的切屑厚度將減薄30%，這是因為圓刀片與工件徑向接合的切削刃較長的緣故(見圖2)方较。換言之窗项，如果圓刀片和90°刀片各自切除的切屑量相等，而圓刀片切削產(chǎn)生的切屑長度比90°刀片長約50%衷求，則圓刀片切出的切屑厚度必然會大幅度減薄帮声。此時，如果進(jìn)給量保持不變搞督，而切削深度減小至等于內(nèi)切圓的25%专散，則在切屑量相等的情況下，圓刀片切出的切屑厚度將減薄50%胚搂。為了達(dá)到通過減薄切屑厚度來提高生產(chǎn)率的目的喉隙，選取的最大切削深度應(yīng)為圓刀片內(nèi)切圓的20%～25%。

◆切屑減薄的限制因素之一：切削深度

使用圓刀片獲得切屑減薄效應(yīng)的限制因素之一是切削深度脐炼。最大的標(biāo)準(zhǔn)圓刀片直徑約為0.800″(20mm)剂户，因此進(jìn)行高速銑削時的最大切削深度為0.200″(5mm)或許可達(dá)到0.250″(6.35mm)。雖然45°直刃銑刀可以更大的切削深度進(jìn)行銑削罩锐，但圓刀片銑刀可在粗銑加工編程時采用二次走刀(如果需要的話)實現(xiàn)比其它刀具一次走刀更高的切削效率奉狈。

采用切屑減薄技術(shù)進(jìn)行加工時，如果生成的切屑過薄涩惑，刀具與工件表面就會發(fā)生刮擦現(xiàn)象仁期。當(dāng)?shù)毒咧髌亲冃　⑶行紲p薄時竭恬，切削力的方向也會發(fā)生變化跛蛋。由于徑向切削力會引起刀具偏斜和振顫；而軸向切削力作用于機(jī)床主軸方向痊硕，可使加工過程較少受到破壞性振動的影響赊级。因此押框，使用主偏角較小的刀具所產(chǎn)生的切削力主要為軸向切削力，對保持加工過程的穩(wěn)定性比較有利理逊。

綜上所述橡伞，對于以在最短時間內(nèi)切除最多工件材料為目標(biāo)的粗銑加工而言，通過減小刀具主偏角和采用較小的切削深度晋被，可以實現(xiàn)切屑減薄效應(yīng)兑徘，大幅度提高刀具的進(jìn)給率，從而顯著提升粗銑加工效率彪趣。

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