切削用量選擇原則及影響

陳善英

【摘要】隨著加工制造業(yè)的不斷發(fā)展，切削加工已在加工制造業(yè)中占有舉足輕重的作用，然而切削用量是切削加工的基本控制量。如果切削用量選擇不當(dāng)，不僅難以保證工件加工精度和加工成本的控制，還可能因切削力過大等原因?qū)е聯(lián)p壞機(jī)床精度或機(jī)床悶車，影響機(jī)床性能的正常發(fā)揮。因此，提高切削加工效率、降低加工成本、獲得高質(zhì)量產(chǎn)品為目的而進(jìn)行的切削用量選擇研究，對提高機(jī)械加工經(jīng)濟(jì)效益具有十分重要的意義。如何正確選擇切削用量是金屬切削原理的一項主要內(nèi)容，在此本文主要介紹切削用量選擇的基本原則。

【關(guān)鍵詞】切削用量 選擇原則 影響

【中圖分類號】G71 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）07-0007-01

通過切削加工原理和生產(chǎn)加工實踐得知，要選擇合理的切削用量并不容易，因為影響切削用量的因素較多，如工件材料、刀具材料、加工精度等。加工時，以上某些發(fā)生變化，都將導(dǎo)致切削用量的變化。確定切削用量需綜合考慮各影響因素，才能選擇合理的切削用量，保證加工精度，提高勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。我的切削用量選擇原則來源于生產(chǎn)實踐。

一、切削用量的定義及內(nèi)容

定義：切削用量是表示主運(yùn)動及進(jìn)給運(yùn)動大小的參數(shù)，是指切削速度、進(jìn)給量和切削深度三者的總稱，這三者又稱切削用量三要素。

主運(yùn)動：機(jī)床的主要運(yùn)動，是從工件上切除金屬所必須的運(yùn)動。只有一個、速度最高、消耗功率最大。主運(yùn)動可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動（如車削、鏜削中主軸的運(yùn)動）。

進(jìn)給運(yùn)動：去除多余材料的運(yùn)動。進(jìn)給運(yùn)動是使金屬層不斷投入切削過程，獲得所需工件表面的運(yùn)動。不止一個、速度較小、消耗功率較小。進(jìn)給運(yùn)動可以由刀具完成（如車削、鉆削），也可以由工件完成（如銑削）；進(jìn)給運(yùn)動不限于一個（如滾齒），個別情況也可以沒有進(jìn)給運(yùn)動（如拉削）。

（一）切削深度（ap）

工件上已加工表面與待加工表面的垂直距離，也就是車刀進(jìn)給時切入工件的深度（單位：mm）（又稱背吃刀量）：

公式： ap=dw-dm/2

dw——待加工表面直徑（單位：mm）

dm——已加工表面直徑（單位：mm）

（二）進(jìn)給量（f）：

進(jìn)給量——指工件旋轉(zhuǎn)一周，車刀沿進(jìn)給方向移動的距離。（單位mm/r）

縱向進(jìn)給——指沿車床床身導(dǎo)軌方向的進(jìn)給量。

橫向進(jìn)給——指垂直于車床床身導(dǎo)軌方向的進(jìn)給量。

(三) 切削速度（Vc）：

在進(jìn)行切削加工時，刀具切削刃上某一點相對于待加工表面在主運(yùn)動方向上的瞬時速度，（車刀在一分鐘內(nèi)車削工件表面的理論展開直線長度。）假設(shè)切屑沒變形或收縮：(單位m/min)

公式：Vc=πd n/1000 (或 vc=d n/318)

d——工件的最大直徑, mm。

n——主軸轉(zhuǎn)速，r/minπ-3.14。

二、切削用量的選擇原則

(一) 吃刀深度（切削深度）ap

粗加工時，根據(jù)工件、刀具、機(jī)床情況決定，一般45號鋼，ap＜5mm。

如果車床的轉(zhuǎn)速很低時（低于100～200轉(zhuǎn)/分），電機(jī)輸出功率將顯著降低，此時吃刀深度只能取得很小。

半精加工時，ap一般可取0.5～2.0mm。

精加工時，ap一般可取0.1～0.8mm。

（二）進(jìn)刀量（走刀量）f

主要取決于工件加工表面粗糙度要求。

粗加工時，可取大一些。主要決定于刀具強(qiáng)度，一般可取f：0.3mm以上，刀具主后角較大時刀具強(qiáng)度差，進(jìn)刀量不能太大。

精加工時，表面要求高，走刀量取小f：0.06～0.12mm主軸每轉(zhuǎn)。

另外還應(yīng)考慮機(jī)床的功率，工件與刀具的剛性。

（三）切削速度Vc

Vc的選擇：取決于刀具材料、工件材料、加工條件等。

1.刀具材料：

硬質(zhì)合金：一般可取Vc﹥80m/min。

高速鋼：多數(shù)情況下取Vc＜5m/min。

2.工件材料：

硬度高，Vc取低；鑄鐵，Vc取低，刀具材料為硬質(zhì)合金時可取Vc=70～80m/min；低碳鋼，Vc﹥100m/min。

有色金屬，Vc﹥（100～200m/min）。

淬火鋼、不銹鋼：Vc＜20m/min。

3.加工條件：

粗加工，Vc取低一些；

精加工，Vc取高一些。

機(jī)床、工件、刀具的剛性系統(tǒng)差，Vc取低。

三、切削用量對加工的影響：

（一）切削深度的影響

切削深度變化對刀具壽命影響不大。切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量、形狀、機(jī)床、工件及刀具的剛性來確定。切削深度過小時，會造成刮擦，使切削工件表面的硬化層，縮短刀具壽命。當(dāng)工件表面具有硬化的氧化層時，應(yīng)在機(jī)床功率允許范圍內(nèi)選擇盡可能大的切削深度。以避免刀尖只切削工件的表面硬化層，造成刀尖的異常磨損甚至破損。

（二）進(jìn)給量的影響

進(jìn)給量影響加工時切屑形成的范圍和切屑的厚度，同時也是決定被加工表面質(zhì)量的關(guān)鍵因素。在對刀具壽命影響方面，進(jìn)給量過大，切削溫度升高，后刀面磨損也增大，但較之切削速度對刀具壽命的影響要小；進(jìn)給量過小，后刀面磨損大，刀具壽命大幅降低。

（三）切削速度的影響

切削速度對刀具壽命有非常大的影響，提高切削速度時，切削溫度就上升，而使刀具壽命大大縮短。加工不同種類、硬度的工件，切削速度應(yīng)有相應(yīng)的變化。如加工材質(zhì)較軟的工件，切削速度應(yīng)大些；加工硬質(zhì)材料時，切削速度應(yīng)取小一點。

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