車工教學(xué)中“切削用量的選擇”

◆楊 憶

(安徽省阜陽機械技工學(xué)校)

車工教學(xué)中“切削用量的選擇”

◆楊 憶

(安徽省阜陽機械技工學(xué)校)

在機械加工中，切削用量對加工質(zhì)量、加工效率以及生產(chǎn)成本等均有重要影響，合理選擇切削用量是切削加工的重要環(huán)節(jié)。同樣，在《車工工藝學(xué)》教學(xué)中，“切削用量的選擇”也是一個教學(xué)的難點和重點內(nèi)容。

切削用量 加工質(zhì)量 加工效率 生產(chǎn)成本

在機械加工中，切削用量不僅是機床調(diào)整與控制的必備參數(shù)，而且其數(shù)值是否合理，對加工質(zhì)量、加工效率以及生產(chǎn)成本等均有重要影響，合理選擇切削用量是切削加工的重要環(huán)節(jié)。同樣在《車工工藝學(xué)》教學(xué)中，“切削用量的選擇”作為車削的基本知識，它不僅表現(xiàn)在概念多、理論性強、影響因素復(fù)雜，還與生產(chǎn)實際聯(lián)系十分緊密，所以在教學(xué)中也是一個教學(xué)的難點和重點內(nèi)容。本人在教學(xué)中，采用先把握重點概念理解，再從實際加工過程分析入手，然后聯(lián)系相關(guān)知識，進行知識結(jié)構(gòu)的擴展和整合，收到很好的教學(xué)效果。

一、切削用量的概念

切削用量俗稱是切削用量三要素，它是表示主運動和進給運動大小的參數(shù)，是背吃刀量、進給量和切削速度三者的總稱。

1.背吃刀量ap

背吃刀量是工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距離。

2.進給量?

進給量是工件每轉(zhuǎn)一周，車刀沿進給方向移動的距離。

3.切削速度vc

切削速度是車削時，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。

切削用量的大小與生產(chǎn)效率的高低密切相關(guān)，要獲得高的生產(chǎn)效率，應(yīng)盡量增大切削用量，但在實際生產(chǎn)中，切削用量的選用大小受到加工過程要求、刀具材料和工件材料等諸多因素的影響和限制。

二、根據(jù)加工過程要求選擇切削用量

在車削加工中，為了保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，加工過程一般分為粗車，半精車和精車三個階段:

1.粗車時切削用量的選擇

粗車時，切削用量一般是以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟性和加工成本。在工件毛坯確定的情況下，提高切削速度，加大進給量和背吃刀量，都可以縮短基本時間，提高生產(chǎn)率，但對刀具壽命影響最大的是切削速度，其次是進給量，最小的是背吃刀量。所以粗車時切削用量的選擇原則是:在機床功率和工藝系統(tǒng)剛性足夠的前提下，首先選擇一個盡量大的背吃刀量，其次選擇一個較大的進給量，最后根據(jù)已選定的背吃刀量、進給量和刀具耐用度，選擇一個合理的切削速度。

2.半精車、精車時切削用量的選擇

半精車、精車時切削用量應(yīng)首先保證加工質(zhì)量為主，并兼顧生產(chǎn)率和必要的刀具壽命。

(1)背吃刀量。半精車、精車時的背吃刀量是根據(jù)加工精度和表面粗糙度要求，由粗車后留下的余量確定的。一般情況下，在數(shù)控車床上所留的精車余量比在臥式車床上的小。半精車時的背吃刀量選取ap=0.5～2.0mm;精車時選取ap=0.1～0.8mm;在數(shù)控車床上進行精車時，選取ap=0.1 ～0.5mm。

(2)進給量。半精車、精車的背吃刀量較小，產(chǎn)生的切削力不大，所以加大進給量對工藝系統(tǒng)的強度和剛度影響較小。半精車、精車時，進給量的選擇主要受表面粗糙度的限制。表面粗糙度越小，進給量可選小些。

(3)切削速度。半精車、精車時，工件余量較少，而加工工件的尺寸精度、表面粗糙度要求較高。當(dāng)背吃刀量和進給量太大或太小時，都使已加工表面粗糙度增大，不利于加工工件質(zhì)量的提高，而當(dāng)切削速度增大到一定值或減少到一定值以后，就不會產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，有利于提高加工工件的質(zhì)量。

精車時，切削速度的選擇是:為了抑制積屑瘤的產(chǎn)生，提高工件表面質(zhì)量，用硬質(zhì)合金車刀精車時，一般多采用較高的切削速度(vc＞80m/min)，用高速鋼車刀精車時，一般選用較低的切削速度(vc﹤5m/min)。在數(shù)控車床上車削工件時，切削速度可選擇高些。

三、根據(jù)刀具材料選擇切削用量

一般刀具材料的耐熱性好，切削速度可以高些。要求工件達(dá)到較小的表面粗糙度時，切削速度的選取應(yīng)避開刀具上積屑瘤生存的速度范圍。

目前，車刀切削部分的常用材料有高速鋼和硬質(zhì)合金兩大類。

高速鋼刀具制造簡單，刃磨方便，容易通過刃磨得到鋒利的刃口，而且韌性較好，常用于承受沖擊力較大的場合，特別適用于制造各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的成形刀具和孔加工刀具，但高速鋼的耐熱性較差，因此不能用于高速切削，一般選用較低的切削速度。

硬質(zhì)合金是用鎢和鈦的碳化物粉末加鈷作為黏結(jié)劑，高壓壓制成形后再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成的粉末冶金制品。硬度、耐磨性和耐熱性均高于高速鋼，但其韌性較差，承受不了大的沖擊力。切削鋼時，切削速度可達(dá)220m/min左右。因此，硬質(zhì)合金刀具可以用于高速切削。

四、根據(jù)工件材料選擇切削用量

工件材料有多種多樣。一般工件材料的強度、硬度高、塑性太大或太小，切削速度均應(yīng)取低些。加工帶硬外皮的毛坯，材料應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。下面舉例說明:

1.車削銅合金材料時切削用量的選擇

銅合金材料強度和硬度都比普通碳鋼低，切削加工性能好，屬易切削材料。車削銅合金材料的背吃刀量和進給量與車削一般的鋼材相同。而切削速度因其比較容易切削可取大些，粗車時取vc=100m/min，精車時取vc=300m/min，選取時還應(yīng)考慮機床、工件、夾具、刀具工藝系統(tǒng)的剛性，剛度好可取大值，剛性差可適當(dāng)降低。

2.車削鋁、鎂合金材料時切削用量的選擇

鋁、鎂合金具有比重小，硬度低的特點，有良好的加工性能，導(dǎo)熱性高，切削時散熱快，切削溫度不易升高，因此，它們屬于易切削材料，為了提高生產(chǎn)效率，避開刀瘤區(qū)而獲得較小的表面粗糙度，一般盡可能的提高切削速度，常取vc=150～500m/min，而背吃刀量和進給量，與車削一般的鋼材相同。

3.車削不銹鋼材料時切削用量的選擇

不銹鋼按其化學(xué)成分可分為兩類:即鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼。不銹鋼因含鉻和鎳的量不同，其機械性能有明顯差別，切削加工時選用的切削用量也隨之不同。一般可根據(jù)不銹鋼材料的硬度、刀具材料、刀具的幾何形狀和幾何角度及切削條件來選擇切削用量。如車削1Cr18Ni9Ti不銹鋼，切削用量的選擇如下:

粗車時:ap=2～7mm，?=0.2～0.6mm/r.vc=50～70m/min

精車時:ap=0.2 ～0.8mm，?=0.08 ～0.3mm/r，vc=120 ～150m/min

綜上所述，合理的切削用量的選擇是在綜合考慮加工過程要求、刀具材料和工件材料等因素的前提下，充分發(fā)揮機床、刀具的切削性能，達(dá)到保證加工質(zhì)量，提高加工效率，降低生產(chǎn)成本的一種切削用量選擇。采用以上層層遞進的授課方式，使基礎(chǔ)知識得到學(xué)習(xí)和鞏固，專業(yè)知識結(jié)構(gòu)得到銜接和整合，學(xué)生易于理解和接受，收到很好的教學(xué)效果。

［1］勞動和社會保障部教材辦公室.車工工藝學(xué).中國勞動社會保障出版社，2005.

［2］李正峰.數(shù)控加工工藝.上海:上海交通大學(xué)出版社，2004.

［3］勞動部培訓(xùn)司.高級車工技能訓(xùn)練.中國勞動出版社，1991.