[科普中國]-切削用量

切削用量是切削時各運動參數(shù)的總稱，包括切削速度、進給量和背吃刀量（切削深度）。與某一工序的切削用量有密切關系的刀具壽命（見金屬切削原理），一般分為該工序單件成本最低的經(jīng)濟壽命和最大生產(chǎn)率壽命兩類。按前者選擇的切削用量稱為最低成本切削用量，這是通常使用的；按后者選擇的切削用量稱為最大生產(chǎn)率切削用量，一般在生產(chǎn)任務緊迫時使用。

相關參數(shù)切削速度vc 是指刀具切削刃上選定點相對于工件待加工表面在主運動方的瞬時速度單位為M/min。

進給量f 在主運動每轉一轉或每一行程時（或單位時間內(nèi)），刀具與工件之間沿進給運動方向的相對位移，f — 每轉進給量 （mm/r），單位mm/r。

背吃刀量（切削深度）ap 待加工表面與已加工表面之間的垂直距離，單位mm。

數(shù)控機床加工工件時，其切削用量都預先編入程序中，在正常情況下人工不予改變。只是在試切削或出現(xiàn)異常情況時，才通過改變刀具偏置、通過倍率輪改變進給轉速或重新編寫程序來調節(jié)切削用量。

影響數(shù)控加工切削用量主要有下列因素：

（1） 機床轉速

（2） 刀具規(guī)格

（3） 工件尺寸

（4） 切削液濃度

工藝標準對于保證加工質量、提高加工效率和降低生產(chǎn)成本具有重要意義。選擇切削用量時應考慮的主要因素有：刀具和工件的材料、工件的加工精度和表面粗糙度、刀具壽命、機床功率、機床－機床夾具－工件－刀具系統(tǒng)的剛度以及斷屑、排屑條件等。最早研究切削用量的是美國人F.W.泰勒，他從1880年開始對單刃刀具的切削進行了 26年（5萬次）科學試驗，總結出切削用量與刀具壽命、機床功率和切削液等因素相互影響的規(guī)律，從而推動了當時機床和刀具技術的重大改革。此后，不少國家在試驗研究和生產(chǎn)實踐中積累的典型切削數(shù)據(jù)大多匯編成冊,供操作人員查閱和參考;或把這種大量數(shù)據(jù)存儲在電子計算機中成為切削數(shù)據(jù)中心（庫），可為用戶隨時提供切削用量方面的咨詢服務。

與某一工序的切削用量有密切關系的刀具壽命（見金屬切削原理），一般分為該工序單件成本最低的經(jīng)濟壽命和最大生產(chǎn)率壽命兩類。按前者選擇的切削用量稱為最低成本切削用量，這是通常使用的；按后者選擇的切削用量稱為最大生產(chǎn)率切削用量，一般在生產(chǎn)任務緊迫時使用。

壽命與用量關系用硬質合金車刀車削碳素鋼時，刀具壽命與切削用量的關系可用如下的經(jīng)驗公式表示式中t為刀具壽命（分）；cv為壽命系數(shù)，與刀具材料、刀具參數(shù)、工件材料和切削條件等因素有關;x、y、z為指數(shù)(x=2.5～5,y=1.2～1.8,z=0.6～0.8)。這說明對刀具壽命影響最大的是切削速度，其次是進給量，最小的是切削深度。從最大生產(chǎn)率的觀點選擇切削用量，應首先選用大的切削深度（或切削寬度），力求在一次或較少幾次行程中把大部分余量切去；其次根據(jù)切削條件選用較大的進給量（或切削厚度）；最后根據(jù)刀具壽命和機床功率的可能選用適當?shù)那邢魉俣?。這也是粗加工時選擇切削用量的原則。精加工時一般選用較小的切削深度和進給量,然后根據(jù)刀具壽命選擇較高的切削速度,力求提高加工精度和減小表面粗糙度1。

切削用量的確定數(shù)控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中。切削用量包括主軸轉速、背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度；并充分發(fā)揮機床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。

主軸轉速的確定

主軸轉速應根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。其計算公式為：

n=1000v/πD

式中

v----切削速度，單位為m/min，由刀具的耐用度決定；

n-- -主軸轉速，單位為 r/min；

D----工件直徑或刀具直徑，單位為mm。

計算的主軸轉速n最后要根據(jù)機床說明書選取機床有的或較接近的轉速。

進給速度的確定

進給速度是數(shù)控機床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質選取。最大進給速度受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制。

確定進給速度的原則：

1）當工件的質量要求能夠得到保證時，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進給速度。一般在100——200mm/min范圍內(nèi)選取。

2）在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進給速度，一般在20——50mm/min范圍內(nèi)選取。

3）當加工精度，表面粗糙度要求高時，進給速度應選小些，一般在20——50mm/min范圍內(nèi)選取。

4）刀具空行程時，特別是遠距離“回零”時，可以設定該機床數(shù)控系統(tǒng)設定的最高進給速度。

背吃刀量確定

背吃刀量根據(jù)機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質量，可留少量精加工余量，一般0.2——0.5mm。

總之，切削用量的具體數(shù)值應根據(jù)機床性能、相關的手冊并結合實際經(jīng)驗用類比方法確定。同時，使主軸轉速、切削深度及進給速度三者能相互適應，以形成最佳切削用量2。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國科學院工程熱物理研究所