浅析机械加工中切削用量对加工的重要性

张霞

【摘要】削用量在机械加工中起着非常重要的作用。切削用量选择是否合理，将直接影响到被加工零件的加工质量及加工效率等。

【关键词】切削用量;切削速度;背吃刀量;加工效率;加工质量

车削零件的质量不仅与零件材料、刀具材料有关，而且与切削用量、切削液有很多的关系。切削用量在机械加工中起着非常重要的作用。切削用量选择是否合理，直接影响着零件的质量、刀具的使用寿命、车床的使用寿命以及加工效率。

一、切削用量概念

切削用量是切削加工過程中切削速度、进给量和背吃刀量的总称。故又把这三者称为切削用量三要素。切削用量直接影响工件加工质量、刀具的使用寿命、加工效率及机床的动力消耗等，因此，必须合理选择切削用量。这些参数均应在机床给定的允许范围内选取。

（一）切削速度Vc

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，称为切削速度。切削速度也可理解为车刀在1min内车削工件表面的理论展开直线长度（假定切屑无变形或收缩）。如图所示，它是衡量主运动大小的参数，单位为m/min。

主运动为旋转运动时，切削速度vc计算公式为：

Vc=（π×dw×n）/1000≈dn/318

式中：Vc—切削速度，m/min;

n—车床主轴转速，r/min;

d—工件的直径（一般取最大直径），mm。

车削时，当转速n一定时，工件上不同直径处的切削速度不相同，在计算时应取最大的切削速度。为此，车外圆时以工件待加工表面的直径计算，在车内孔时则以工件已加工表面的直径计算。

主运动为往复运动时平均切削速度为：

Vc=2×L×nr/1000

式中：L一往复运动行程长度（mm）

nr一主运动每分钟的往复次数（往复次数/min）。

例1—1：车削直径为60mm的工件外圆，选定的车床主轴转速为560r/min，求切削速度。

解：根据切削速度计算公式

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

车端面或切断、切槽时切削速度是变化的，切削速度随切削直径的变化而变化。在实际生产中，往往是已知工件直径，根据工件材料、刀具材料和加工要求等因素选定切削速度，再将切削速度转换算成主轴转速，以便调整机床，这时可把切削速度的公式改写成：n=1000Vc/πd。

（二）进给量f

进给量是指工件每转一转，车刀沿进给方向移动的距离，是衡量进给运动大小的参数。进给量分为纵向进给量和横向进给量。纵向进给量是指沿车床床身导轨方向的进给量（如图1—1A所示），横向进给量是指垂直于车床床身导轨方向的进给量（如图1—1B、C所示）。

进给速度Vf—切削刃上选定点相对于工件进给运动的瞬时速度。

车削时的进给速度vf计算公式为：Vf=f×n;

式中：Vf—进给速度（mm/r）

f—进给量（mm/r）

n—主轴转速（r/min）

（三）背吃刀量ap

工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离称为背吃刀量，也就是每次进给时车刀切入工件的深度（如图1—1所示）。故又称切削深度。切断时背吃刀等于切断刀主切削刃宽度;车削外圆时，背吃刀量可按下式计算：

ap=（dw-dm）/2

式中：[ZK（]ap—背吃刀量，mm;

dw——工件待加工表面直径，mm;

dm—工件已加工表面直径，mm。[ZK）]

二、切削用量的选用原则

（一）粗车时，应尽量保证较高的金属切除率（加工效率）和必要的刀具耐用度。

（二）选择切削用量时应首先选取尽可能大的背吃刀量ap，其次根据机床动力和刚性的限制条件，选取尽可能大的进给量f，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次数减少，增大进给量f有利于断屑。

（三）精车时，对加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀。选择精车的切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础土尽量提高生产率。因此，精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量和进给量，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。

三、切削用量对加工质量的影响

切削力的大小将直接影响加工质量，切削力大，工件的变形大，并能引起振动，从而降低加工质量，所以，课分析切削用量对切削力的影响，间接得到切削用量对加工质量的影响。

背吃刀量和进给速度增加，切削面积就增加，切削变形和摩擦力都增加，切削力就增大，但两者的影响程度是不相同的，通过实践对切削力的测定可知，背吃刀增加一倍，切削力约增加一倍;而当进给速度增加一倍时，切削力只增加68%～86%。

当切削速度在5—20m/min区域内增加，积屑瘤高度逐渐增加，切削力会减小;切削速度在20—35m/min范围内增加时，积屑瘤逐步消失，切削力增加;当切削速度>35m/min时，由于切削温度逐渐升高，摩擦力有所减小，故切削力下降。一般切削速度超过90m/min时，切削力处于变化甚小的较稳定状态。

四、切削用量对加工效率的影响

萧伯纳层说过世界上只有两种物质：高效率和低效率;世界上只有两种人：高效率的人和低效率的人。我相信我们任何人的选择都是想做一个高效率的人。在机械加工中切削参数的合理选择，将会节约更多的时间，切削参数选择的合理与否对切削加工效率、加工成本以及保障产品的质量至关重要，采用合理的切削参数，可以明显降低成本，提高加工效率。

综上所述，结合现场的生产状况，选择出合理的切削用量，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点，提高企业的经济效益和生产水平。