淺析機(jī)械加工中切削用量對加工的重要性

張霞

【摘要】削用量在機(jī)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(zhì)量及加工效率等。

【關(guān)鍵詞】切削用量;切削速度;背吃刀量;加工效率;加工質(zhì)量

車削零件的質(zhì)量不僅與零件材料、刀具材料有關(guān)，而且與切削用量、切削液有很多的關(guān)系。切削用量在機(jī)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(zhì)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(jìn)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(zhì)量、刀具的使用壽命、加工效率及機(jī)床的動(dòng)力消耗等，因此，必須合理選擇切削用量。這些參數(shù)均應(yīng)在機(jī)床給定的允許范圍內(nèi)選取。

（一）切削速度Vc

車削時(shí)，刀具切削刃上某選定點(diǎn)相對于待加工表面在主運(yùn)動(dòng)方向上的瞬時(shí)速度，稱為切削速度。切削速度也可理解為車刀在1min內(nèi)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(yùn)動(dòng)大小的參數(shù)，單位為m/min。

主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，切削速度vc計(jì)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(zhuǎn)速，r/min;

d—工件的直徑（一般取最大直徑），mm。

車削時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)速n一定時(shí)，工件上不同直徑處的切削速度不相同，在計(jì)算時(shí)應(yīng)取最大的切削速度。為此，車外圓時(shí)以工件待加工表面的直徑計(jì)算，在車內(nèi)孔時(shí)則以工件已加工表面的直徑計(jì)算。

主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)平均切削速度為：

Vc=2×L×nr/1000

式中：L一往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程長度（mm）

nr一主運(yùn)動(dòng)每分鐘的往復(fù)次數(shù)（往復(fù)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(zhuǎn)速為560r/min，求切削速度。

解：根據(jù)切削速度計(jì)算公式

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

車端面或切斷、切槽時(shí)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(shí)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(zhuǎn)換算成主軸轉(zhuǎn)速，以便調(diào)整機(jī)床，這時(shí)可把切削速度的公式改寫成：n=1000Vc/πd。

（二）進(jìn)給量f

進(jìn)給量是指工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，車刀沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離，是衡量進(jìn)給運(yùn)動(dòng)大小的參數(shù)。進(jìn)給量分為縱向進(jìn)給量和橫向進(jìn)給量。縱向進(jìn)給量是指沿車床床身導(dǎo)軌方向的進(jìn)給量（如圖1—1A所示），橫向進(jìn)給量是指垂直于車床床身導(dǎo)軌方向的進(jìn)給量（如圖1—1B、C所示）。

進(jìn)給速度Vf—切削刃上選定點(diǎn)相對于工件進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。

車削時(shí)的進(jìn)給速度vf計(jì)算公式為：Vf=f×n;

式中：Vf—進(jìn)給速度（mm/r）

f—進(jìn)給量（mm/r）

n—主軸轉(zhuǎn)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(jìn)給時(shí)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(shí)背吃刀等于切斷刀主切削刃寬度;車削外圓時(shí)，背吃刀量可按下式計(jì)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(shí)，應(yīng)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(shí)應(yīng)首先選取盡可能大的背吃刀量ap，其次根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛性的限制條件，選取盡可能大的進(jìn)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(jìn)給量f有利于斷屑。

（三）精車時(shí)，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(shí)，應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)土盡量提高生產(chǎn)率。因此，精車時(shí)應(yīng)選用較小（但不能太?。┑谋吵缘读亢瓦M(jìn)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(zhì)量的影響

切削力的大小將直接影響加工質(zhì)量，切削力大，工件的變形大，并能引起振動(dòng)，從而降低加工質(zhì)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(zhì)量的影響。

背吃刀量和進(jìn)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(shí)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(dāng)進(jìn)給速度增加一倍時(shí)，切削力只增加68%～86%。

當(dāng)切削速度在5—20m/min區(qū)域內(nèi)增加，積屑瘤高度逐漸增加，切削力會(huì)減小;切削速度在20—35m/min范圍內(nèi)增加時(shí)，積屑瘤逐步消失，切削力增加;當(dāng)切削速度>35m/min時(shí)，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(shí)，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(zhì)：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?nèi)魏稳说倪x擇都是想做一個(gè)高效率的人。在機(jī)械加工中切削參數(shù)的合理選擇，將會(huì)節(jié)約更多的時(shí)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(zhì)量至關(guān)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(jié)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(zhì)量和加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)水平。