车工教学中“切削用量的选择”

◆杨 忆

(安徽省阜阳机械技工学校)

车工教学中“切削用量的选择”

◆杨 忆

(安徽省阜阳机械技工学校)

在机械加工中，切削用量对加工质量、加工效率以及生产成本等均有重要影响，合理选择切削用量是切削加工的重要环节。同样，在《车工工艺学》教学中，“切削用量的选择”也是一个教学的难点和重点内容。

切削用量 加工质量 加工效率 生产成本

在机械加工中，切削用量不仅是机床调整与控制的必备参数，而且其数值是否合理，对加工质量、加工效率以及生产成本等均有重要影响，合理选择切削用量是切削加工的重要环节。同样在《车工工艺学》教学中，“切削用量的选择”作为车削的基本知识，它不仅表现在概念多、理论性强、影响因素复杂，还与生产实际联系十分紧密，所以在教学中也是一个教学的难点和重点内容。本人在教学中，采用先把握重点概念理解，再从实际加工过程分析入手，然后联系相关知识，进行知识结构的扩展和整合，收到很好的教学效果。

一、切削用量的概念

切削用量俗称是切削用量三要素，它是表示主运动和进给运动大小的参数，是背吃刀量、进给量和切削速度三者的总称。

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间的垂直距离。

2.进给量?

进给量是工件每转一周，车刀沿进给方向移动的距离。

3.切削速度vc

切削速度是车削时，刀具切削刃上某选定点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度。

切削用量的大小与生产效率的高低密切相关，要获得高的生产效率，应尽量增大切削用量，但在实际生产中，切削用量的选用大小受到加工过程要求、刀具材料和工件材料等诸多因素的影响和限制。

二、根据加工过程要求选择切削用量

在车削加工中，为了保证加工质量和提高生产率，加工过程一般分为粗车，半精车和精车三个阶段:

1.粗车时切削用量的选择

粗车时，切削用量一般是以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本。在工件毛坯确定的情况下，提高切削速度，加大进给量和背吃刀量，都可以缩短基本时间，提高生产率，但对刀具寿命影响最大的是切削速度，其次是进给量，最小的是背吃刀量。所以粗车时切削用量的选择原则是:在机床功率和工艺系统刚性足够的前提下，首先选择一个尽量大的背吃刀量，其次选择一个较大的进给量，最后根据已选定的背吃刀量、进给量和刀具耐用度，选择一个合理的切削速度。

2.半精车、精车时切削用量的选择

半精车、精车时切削用量应首先保证加工质量为主，并兼顾生产率和必要的刀具寿命。

(1)背吃刀量。半精车、精车时的背吃刀量是根据加工精度和表面粗糙度要求，由粗车后留下的余量确定的。一般情况下，在数控车床上所留的精车余量比在卧式车床上的小。半精车时的背吃刀量选取ap=0.5～2.0mm;精车时选取ap=0.1～0.8mm;在数控车床上进行精车时，选取ap=0.1 ～0.5mm。

(2)进给量。半精车、精车的背吃刀量较小，产生的切削力不大，所以加大进给量对工艺系统的强度和刚度影响较小。半精车、精车时，进给量的选择主要受表面粗糙度的限制。表面粗糙度越小，进给量可选小些。

(3)切削速度。半精车、精车时，工件余量较少，而加工工件的尺寸精度、表面粗糙度要求较高。当背吃刀量和进给量太大或太小时，都使已加工表面粗糙度增大，不利于加工工件质量的提高，而当切削速度增大到一定值或减少到一定值以后，就不会产生积屑瘤和鳞刺，有利于提高加工工件的质量。

精车时，切削速度的选择是:为了抑制积屑瘤的产生，提高工件表面质量，用硬质合金车刀精车时，一般多采用较高的切削速度(vc＞80m/min)，用高速钢车刀精车时，一般选用较低的切削速度(vc﹤5m/min)。在数控车床上车削工件时，切削速度可选择高些。

三、根据刀具材料选择切削用量

一般刀具材料的耐热性好，切削速度可以高些。要求工件达到较小的表面粗糙度时，切削速度的选取应避开刀具上积屑瘤生存的速度范围。

目前，车刀切削部分的常用材料有高速钢和硬质合金两大类。

高速钢刀具制造简单，刃磨方便，容易通过刃磨得到锋利的刃口，而且韧性较好，常用于承受冲击力较大的场合，特别适用于制造各种结构复杂的成形刀具和孔加工刀具，但高速钢的耐热性较差，因此不能用于高速切削，一般选用较低的切削速度。

硬质合金是用钨和钛的碳化物粉末加钴作为黏结剂，高压压制成形后再经高温烧结而成的粉末冶金制品。硬度、耐磨性和耐热性均高于高速钢，但其韧性较差，承受不了大的冲击力。切削钢时，切削速度可达220m/min左右。因此，硬质合金刀具可以用于高速切削。

四、根据工件材料选择切削用量

工件材料有多种多样。一般工件材料的强度、硬度高、塑性太大或太小，切削速度均应取低些。加工带硬外皮的毛坯，材料应适当降低切削速度。下面举例说明:

1.车削铜合金材料时切削用量的选择

铜合金材料强度和硬度都比普通碳钢低，切削加工性能好，属易切削材料。车削铜合金材料的背吃刀量和进给量与车削一般的钢材相同。而切削速度因其比较容易切削可取大些，粗车时取vc=100m/min，精车时取vc=300m/min，选取时还应考虑机床、工件、夹具、刀具工艺系统的刚性，刚度好可取大值，刚性差可适当降低。

2.车削铝、镁合金材料时切削用量的选择

铝、镁合金具有比重小，硬度低的特点，有良好的加工性能，导热性高，切削时散热快，切削温度不易升高，因此，它们属于易切削材料，为了提高生产效率，避开刀瘤区而获得较小的表面粗糙度，一般尽可能的提高切削速度，常取vc=150～500m/min，而背吃刀量和进给量，与车削一般的钢材相同。

3.车削不锈钢材料时切削用量的选择

不锈钢按其化学成分可分为两类:即铬不锈钢和铬镍不锈钢。不锈钢因含铬和镍的量不同，其机械性能有明显差别，切削加工时选用的切削用量也随之不同。一般可根据不锈钢材料的硬度、刀具材料、刀具的几何形状和几何角度及切削条件来选择切削用量。如车削1Cr18Ni9Ti不锈钢，切削用量的选择如下:

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

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

综上所述，合理的切削用量的选择是在综合考虑加工过程要求、刀具材料和工件材料等因素的前提下，充分发挥机床、刀具的切削性能，达到保证加工质量，提高加工效率，降低生产成本的一种切削用量选择。采用以上层层递进的授课方式，使基础知识得到学习和巩固，专业知识结构得到衔接和整合，学生易于理解和接受，收到很好的教学效果。

［1］劳动和社会保障部教材办公室.车工工艺学.中国劳动社会保障出版社，2005.

［2］李正峰.数控加工工艺.上海:上海交通大学出版社，2004.

［3］劳动部培训司.高级车工技能训练.中国劳动出版社，1991.