切削用量三要素對(duì)加工效率的影響
2013-12-1 來源：數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)網(wǎng) 作者：應(yīng)培源 郭壯 肖紅梅
摘要：主要介紹了切削用量三要素,切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量對(duì)加工效率的影響，及其與刀具耐用度之間的關(guān)系。
關(guān)鍵詞：切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量、刀具耐用度、切削參數(shù)
合理的切削參數(shù)，應(yīng)該是針對(duì)特定的機(jī)床、特定的刀具、特定的加工材料在保證安全、滿足零件加工質(zhì)量的前提下，使材料的切除率達(dá)到最大一組切削參數(shù)。而切削參數(shù)的選擇目的是提高加工效率，降低加工成本。雖然提高切削參數(shù)后可以提高加工效率，但是會(huì)降低刀具耐用度從而增加刀具使用成本。所以應(yīng)在加工效率、加工成本兩種目標(biāo)之間進(jìn)行合理折衷來選擇切削參數(shù)。
一、切削速度（線速度）Vc(m/min)：切削刃的選定點(diǎn)相對(duì)工件的主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。
D - 刀具或工件直徑(mm)
n - 主軸轉(zhuǎn)速(r/min)
說明：切削速度可以確定主軸轉(zhuǎn)速。大部分刀具廠商的樣本對(duì)每種刀具及加工相應(yīng)材料都推薦了切削速度，但在實(shí)際應(yīng)用中往往達(dá)不到其推薦值，這是因?yàn)槠渌〉毒吣陀枚戎递^低。刀具廠商所取的切削速度多為最大生產(chǎn)率時(shí)采用，此時(shí)刀具耐用度低，所以一般選擇時(shí)需乘以一個(gè)修正系數(shù)C0 。
指數(shù)m表示V 對(duì) T的影響程度，耐熱性愈差的刀具材料其m值愈小，而切削速度V 對(duì)刀具耐用度T的影響就愈大。對(duì)高速鋼刀具m＝0.1～0.125；硬質(zhì)合金刀 具m＝0.2～0.4；陶瓷刀具m＝0.4。
例：某廠商硬質(zhì)合金刀片，刀片耐用度為15min時(shí)推薦切削速度為290m/min。根據(jù)樣本推算其指數(shù)m值為0.3，當(dāng)我們?nèi)〉毒吣陀枚葹?0min時(shí)，切削速度為
建議切削速度或進(jìn)給量應(yīng)按樣本推薦值70％～80％進(jìn)行試切削，待切削狀況穩(wěn)定后再將切削速度或進(jìn)給量逐一調(diào)升。
二、進(jìn)給量f（mm/r）或F（mm/min）：工件或刀具的每一轉(zhuǎn)或每一往復(fù)行程的時(shí)間內(nèi)，刀具與工件之間沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移。
n - 主軸轉(zhuǎn)速(r/min)
fZ –刀具每齒進(jìn)給量
z - 刀具齒數(shù)
說明：可以確定加工速度。粗加工時(shí)，在工藝系統(tǒng)剛度和強(qiáng)度允許的情況下，可選用較大進(jìn)給量，反之適當(dāng)減少。半精加工和精加工的進(jìn)給量受到工件加工精度和表面粗糙度限制。不同的刀尖半徑在進(jìn)給增加時(shí)，其表面殘留高度（粗糙度）也相應(yīng)增加。
表面粗糙度理論值Rmax計(jì)算公式：
三、背吃刀量（切深）ap(mm):工件待加工表面與已加工表面之間的垂直距離。
D - 工件待加工表面直徑
d - 工件已加工表面距離
說明：背吃刀量可以確定加工深度。一般情況下，在機(jī)床剛度、刀片形狀允許時(shí)，粗加工切深應(yīng)在保留半精加工、 精加工余量后，盡量一次切除。如果總加工余量太大，一次切去所有加工余量會(huì)產(chǎn)生明顯的振動(dòng)，甚至刀具強(qiáng)度不允許、機(jī)床功率不夠，則可分成兩次或幾次粗加工。但第一次切削深度應(yīng)盡量大，以消除表面硬皮，切除沙眼氣孔等缺陷，從而保護(hù)刀尖不與毛坯接觸。半精加工和精加工，其切削深度是根據(jù)加工精度和表面粗糙度要求，由粗加工后留下余量確定的。最后一次切削深度不宜太小，否則會(huì)產(chǎn)生刮擦，影響加工表面的粗糙度。
四、切削用量三要素與刀具耐用度之間的關(guān)系
要使切削時(shí)間最短，即材料去除量最大，必須使 Vc，f, ap 的乘積為最大。提高 Vc，f, ap都能提高生產(chǎn)率。但是對(duì)刀具耐用度的影響三者是不相同的。通常情況下，切削速度增加20%刀片磨損增加50%；進(jìn)給增加20%刀片磨損增加20%；切深增加50%刀片磨損增加20%。
切削用量與刀具耐用度的一般關(guān)系式為：
式中：T－刀具使用時(shí)間
CR－刀具耐用度系數(shù)，與刀具. 工件材料和切削條件有關(guān)。
X、Y、Z－指數(shù)，分別表示各切削用量對(duì)刀具耐用度的影響程度。
式中，X > Y > Z ，切削速度Vc對(duì)刀具耐用度的影響最大，進(jìn)給量f次之，吃刀深度ap影響最小。所以在提高加工效率時(shí)，其選擇順序應(yīng)為：首先盡量選用最大吃刀深ap（要考慮到機(jī)床功率及零件裝夾剛性滿足的條件下），然后根據(jù)加工條件選用最大的進(jìn)給量f，最后才在刀具耐用度或機(jī)床功率所允許的情況下選取最大切削速度Vc。
切削參數(shù)選擇的合理與否對(duì)切削加工的生產(chǎn)效率、加工成本以及保障產(chǎn)品的質(zhì)量至關(guān)重要，采用合理的切削參數(shù)可以明顯的降低加工成本，提高加工效率。（文自：沈陽機(jī)床集團(tuán) ）
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