淺析機械加工中切削用量對加工的重要性

張霞

【摘要】削用量在機械加工中起著非常重要的作用。切削用量選擇是否合理，將直接影響到被加工零件的加工質量及加工效率等。

【關鍵詞】切削用量;切削速度;背吃刀量;加工效率;加工質量

車削零件的質量不僅與零件材料、刀具材料有關，而且與切削用量、切削液有很多的關系。切削用量在機械加工中起著非常重要的作用。切削用量選擇是否合理，直接影響著零件的質量、刀具的使用壽命、車床的使用壽命以及加工效率。

一、切削用量概念

切削用量是切削加工過程中切削速度、進給量和背吃刀量的總稱。故又把這三者稱為切削用量三要素。切削用量直接影響工件加工質量、刀具的使用壽命、加工效率及機床的動力消耗等，因此，必須合理選擇切削用量。這些參數(shù)均應在機床給定的允許范圍內選取。

（一）切削速度Vc

車削時，刀具切削刃上某選定點相對于待加工表面在主運動方向上的瞬時速度，稱為切削速度。切削速度也可理解為車刀在1min內車削工件表面的理論展開直線長度（假定切屑無變形或收縮）。如圖所示，它是衡量主運動大小的參數(shù)，單位為m/min。

主運動為旋轉運動時，切削速度vc計算公式為：

Vc=（π×dw×n）/1000≈dn/318

式中：Vc—切削速度，m/min;

n—車床主軸轉速，r/min;

d—工件的直徑（一般取最大直徑），mm。

車削時，當轉速n一定時，工件上不同直徑處的切削速度不相同，在計算時應取最大的切削速度。為此，車外圓時以工件待加工表面的直徑計算，在車內孔時則以工件已加工表面的直徑計算。

主運動為往復運動時平均切削速度為：

Vc=2×L×nr/1000

式中：L一往復運動行程長度（mm）

nr一主運動每分鐘的往復次數(shù)（往復次數(shù)/min）。

例1—1：車削直徑為60mm的工件外圓，選定的車床主軸轉速為560r/min，求切削速度。

解：根據(jù)切削速度計算公式

Vc=πdn/1000=3.14×60×560/1000m/min=106m/min

車端面或切斷、切槽時切削速度是變化的，切削速度隨切削直徑的變化而變化。在實際生產(chǎn)中，往往是已知工件直徑，根據(jù)工件材料、刀具材料和加工要求等因素選定切削速度，再將切削速度轉換算成主軸轉速，以便調整機床，這時可把切削速度的公式改寫成：n=1000Vc/πd。

（二）進給量f

進給量是指工件每轉一轉，車刀沿進給方向移動的距離，是衡量進給運動大小的參數(shù)。進給量分為縱向進給量和橫向進給量?？v向進給量是指沿車床床身導軌方向的進給量（如圖1—1A所示），橫向進給量是指垂直于車床床身導軌方向的進給量（如圖1—1B、C所示）。

進給速度Vf—切削刃上選定點相對于工件進給運動的瞬時速度。

車削時的進給速度vf計算公式為：Vf=f×n;

式中：Vf—進給速度（mm/r）

f—進給量（mm/r）

n—主軸轉速（r/min）

（三）背吃刀量ap

工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距離稱為背吃刀量，也就是每次進給時車刀切入工件的深度（如圖1—1所示）。故又稱切削深度。切斷時背吃刀等于切斷刀主切削刃寬度;車削外圓時，背吃刀量可按下式計算：

ap=（dw-dm）/2

式中：[ZK（]ap—背吃刀量，mm;

dw——工件待加工表面直徑，mm;

dm—工件已加工表面直徑，mm。[ZK）]

二、切削用量的選用原則

（一）粗車時，應盡量保證較高的金屬切除率（加工效率）和必要的刀具耐用度。

（二）選擇切削用量時應首先選取盡可能大的背吃刀量ap，其次根據(jù)機床動力和剛性的限制條件，選取盡可能大的進給量f，最后根據(jù)刀具耐用度要求，確定合適的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次數(shù)減少，增大進給量f有利于斷屑。

（三）精車時，對加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻。選擇精車的切削用量時，應著重考慮如何保證加工質量，并在此基礎土盡量提高生產(chǎn)率。因此，精車時應選用較小（但不能太?。┑谋吵缘读亢瓦M給量，并選用性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度。

三、切削用量對加工質量的影響

切削力的大小將直接影響加工質量，切削力大，工件的變形大，并能引起振動，從而降低加工質量，所以，課分析切削用量對切削力的影響，間接得到切削用量對加工質量的影響。

背吃刀量和進給速度增加，切削面積就增加，切削變形和摩擦力都增加，切削力就增大，但兩者的影響程度是不相同的，通過實踐對切削力的測定可知，背吃刀增加一倍，切削力約增加一倍;而當進給速度增加一倍時，切削力只增加68%～86%。

當切削速度在5—20m/min區(qū)域內增加，積屑瘤高度逐漸增加，切削力會減小;切削速度在20—35m/min范圍內增加時，積屑瘤逐步消失，切削力增加;當切削速度>35m/min時，由于切削溫度逐漸升高，摩擦力有所減小，故切削力下降。一般切削速度超過90m/min時，切削力處于變化甚小的較穩(wěn)定狀態(tài)。

四、切削用量對加工效率的影響

蕭伯納層說過世界上只有兩種物質：高效率和低效率;世界上只有兩種人：高效率的人和低效率的人。我相信我們任何人的選擇都是想做一個高效率的人。在機械加工中切削參數(shù)的合理選擇，將會節(jié)約更多的時間，切削參數(shù)選擇的合理與否對切削加工效率、加工成本以及保障產(chǎn)品的質量至關重要，采用合理的切削參數(shù)，可以明顯降低成本，提高加工效率。

綜上所述，結合現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況，選擇出合理的切削用量，從而保證零件的加工質量和加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機床的優(yōu)點，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和生產(chǎn)水平。