淺議普通車床的切削三要素的選擇與計算方法

【摘要】介紹了切削用量三要素的基本概念、選擇方法，在此基礎上，分析了三要素對普通車床工件加工的影響，并通過舉例方法，列出了三要素的計算選擇方法。

【關鍵詞】切削用量；影響；選擇；計算

一、切削三要素

切削三要素 （又叫切削用量）是衡量車削運動大小的參數(shù)。它包括切削深度、進給量、切削速度。

（1）切削深度ap（背吃刀量）。

切削深度為工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距離，單位為mm。即：ap=（dw-dm）/2

其中：dw—工件待加工表面的直徑，（mm）；

dm—工件已加工表面的直徑，（mm）

切斷、車槽時的切削深度為車刀主切削刃的寬度。

（2）進給量f。

工件每轉一轉時，車刀在進給運動方向上移動的距離叫進給量，用（f）表示，單位是mm/r（也叫每轉進給量）。進給量還可表示進給運動時的速度，進給速度（fv）就是在單位時間內(nèi)刀具在進給方向上移動的距離，單位mm/s。

fv=n×f

其中：n —主運動的轉速，（mm/s）；f —每轉進給量，（mm/r）

（3）切削速度V。

主運動的線速度叫切削速度，單位為m/min。車削外圓時的切削速度計算公式為：V=π·d·n/1000；其中： d—工件待加工表面的直徑，（mm）；n—工件的轉速，（r/min）；V—切削速度，（m/min）。

二、切削用量選擇原則

切削用量的大小對切削力、切削功率、刀具磨損、加工質(zhì)量和加工成本均有顯著影響。車床數(shù)控加工中選擇切削用量時，就是在保證加工質(zhì)量和刀具耐用度的前提下，充分發(fā)揮機床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。

根據(jù)加工性質(zhì)、加工要求、工件材料及刀具材料和尺寸查切削用量手冊并結合實踐經(jīng)驗確定，并考慮以下幾個方面：

①生產(chǎn)效率②機床特性（機床功率）③刀具差異（刀具耐用度）④加工表面粗糙度

具體來說：

（1）粗加工時切削用量的選擇原則；首先選取盡可能大的背吃刀量；其次要根據(jù)機床動力和剛性的限制條件等，選取盡量大的進給量；最后根據(jù)刀具耐用度確定最佳的切削速度。

（2）精加工時切削用量的選擇原則；首先根據(jù)粗加工后的余量確定背吃刀量；其次根據(jù)已加工表面的粗糙度要求，選取較小的進給量；最后在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選取較高的切削速度。

三、切削三要素的選擇方法和計算方法

（1）背吃刀量aP（mm）的選擇和計算方法

①選擇方法

如果根據(jù)表面精度來選擇：

粗加工（Ra10～80μm）時，一次進給應盡可能切除全部余量。在中等功率機床上，背吃刀量可達8～l0mm。半精加工（Ra1.25～l0μm）時，背吃刀量取為0.5～2mm。精加工（Ra0.32～1.25μm）時，背吃刀量取為0.2～0.4mm。如果根據(jù)加工性質(zhì)和加工余量來確定：粗車時取ap=2～6mm；半精車時取ap=0.3～2mm；精車時取ap=0.1～0.3mm；

如果在下列情況下，粗車應該多次走刀：

剛度低，余量不均勻時；余量太大導致機床功率不足時；斷續(xù)切削時；

②計算方法

舉例計算：要將直徑為30mm的軸一刀車至24mm，試問切削深度是多少？若試車時測得直徑為28.4mm，這時中拖板（每格為0.05mm）手柄應轉多少格？

解：a 切削深度ap=（dw- dm）/2=（30-24）/2=3mm

b 試車后切削深度ap=（dw-dm）/2 =（28.4-24）/2 = 2.2mm

手柄應轉的格數(shù)為：2.2/0.05=44格

（2）進給量f（mm/r）和進給速度fv（mm/min）選擇和計算方法

①選擇方法

根據(jù)零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素，參考切削用量手冊選取。

實際操作加工時，需要根據(jù)公式vf=nf轉換成進給速度。

a.當工件的質(zhì)量要求能得到保證時，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進給速度，一般100～200mm/min；b.在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進給速度，一般在20～50mm/min范圍內(nèi)選取；c.當加工精度、表面粗糙度要求較高時，進給速度應選小些，一般在20～50mm/min范圍內(nèi)選?。籨.刀具空行程時，特別是遠距離“回零”時，可以采用該機床數(shù)控系統(tǒng)設定的最高進給速度。

②計算方法 舉例計算：車工件時主軸轉速為n=600r/min，進給量f=0.1mm/r，要將一根長800mm的軸一刀車完要用多少時間

解：時間T = L / （ n × f ）= 800 / （ 600 × 0.1 ） = 13.33 （ 分 ）

（3）切削速度vC（m/min）的選擇和計算方法

①選擇方法根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量、進給量及刀具耐用度選擇切削速度。可用經(jīng)驗公式計算，也可根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗在機床說明書允許的切削速度范圍內(nèi)查表選取或者參考有關切削用量手冊選用。

在選擇切削速度時，還應考慮以下幾點：

a.應盡量避開積屑瘤產(chǎn)生的區(qū)域；b.斷續(xù)切削時，為減小沖擊和熱應力，要適當降低切削速度；c.在易發(fā)生振動的情況下，切削速度應避開自激振動的臨界速度；d.加工大件、細長件和薄壁工件時，應選用較低的切削速度；e.加工帶外皮的工件時，應適當降低切削速度。

車削外圓時的切削速度計算公式為：

V=πdn/1000

其中： d—工件待加工表面的直徑，（mm）；

n—工件的轉速，（r/min）；V —切削速度，（m/min）。

②計算方法

舉例計算：車削直徑為300mm的鑄鐵帶輪外圓，若切削速度為60m/min，試求車床主軸轉速

解：根據(jù)公式V=πdn/1000

得：n=1000V/πd=1000×60/3.14×300 =63.69r/min

在實際生產(chǎn)中，理論上計算出的主軸轉數(shù)應從車床轉速表中最接近的一檔選取。

四、總結

本文針對在車床切削中的切削三要素進行了系統(tǒng)的概念解釋與分析，列舉了三要素對車床加工的影響和重要性；并通過舉例的方法，系統(tǒng)說明了三要素的選擇和計算方法，加深對切削用量的理解與分析。

參考文獻

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[5]和永利，段紅，王仲民.鋁合金高速切削表面粗糙度的實驗研究.機械制造與設計，2006，（1）

作者簡介

李春友，男，1978年01月生，湖南婁底，湖南大學工學碩士研究生，講師，研究領域為CAD/CAM技術、機械制造及其自動化技術。