車工教學中“切削用量的選擇”

摘要：在機械加工中，切削用量對加工質量、加工效率以及生產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節。同樣，在《車工工藝學》教學中，“切削用量的選擇”也是一個教學的難點和重點內容。

關鍵詞：切削用量 加工質量 加工效率 生產成本

在機械加工中，切削用量不僅是機床調整與控制的必備參數，而且其數值是否合理，對加工質量、加工效率以及生產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節。同樣在《車工工藝學》教學中，“切削用量的選擇”作為車削的基本知識，它不僅表現在概念多、理論性強、影響因素復雜，還與生產實際聯系十分緊密，所以在教學中也是一個教學的難點和重點內容。本人在教學中，采用先把握重點概念理解，再從實際加工過程分析入手，然后聯系相關知識，進行知識結構的擴展和整合，收到很好的教學效果。

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，是背吃刀量、進給量和切削速度三者的總稱。

1.背吃刀量a

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?

進給量是工件每轉一周，車刀沿進給方向移動的距離。

3.切削速度v

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效率的高低密切相關，要獲得高的生產效率，應盡量增大切削用量，但在實際生產中，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，為了保證加工質量和提高生產率，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率為主，但也應考慮經濟性和加工成本。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、精車時切削用量應首先保證加工質量為主，并兼顧生產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a＝0.5～2.0mm；精車時選取＝0.1～0.8mm；在數控車床上進行精車時，選取a＝0.1～0.5mm。

（2）進給量。半精車、精車的背吃刀量較小，產生的切削力不大，所以加大進給量對工藝系統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，不利于加工工件質量的提高，而當切削速度增大到一定值或減少到一定值以后，就不會產生積屑瘤和鱗刺，有利于提高加工工件的質量。

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

三、根據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。要求工件達到較小的表面粗糙度時，切削速度的選取應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構復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。

硬質合金是用鎢和鈦的碳化物粉末加鈷作為黏結劑，高壓壓制成形后再經高溫燒結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220m/min左右。因此，硬質合金刀具可以用于高速切削。

四、根據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，切削速度均應取低些。加工帶硬外皮的毛坯，材料應適當降低切削速度。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v=100m/min，精車時取v=300m/min，選取時還應考慮機床、工件、夾具、刀具工藝系統的剛性，剛度好可取大值，剛性差可適當降低。

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，為了提高生產效率，避開刀瘤區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v=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：

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，充分發揮機床、刀具的切削性能，達到保證加工質量，提高加工效率，降低生產成本的一種切削用量選擇。采用以上層層遞進的授課方式，使基礎知識得到學習和鞏固，專業知識結構得到銜接和整合，學生易于理解和接受，收到很好的教學效果。

參考文獻：

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

[2]李正峰.數控加工工藝.上海：上海交通大學出版社，2004.

[3]勞動部培訓司.高級車工技能訓練.中國勞動出版社，1991.