任务六 选择合理的切削用量

任务描述

切削速度、进给量和背吃刀量三者称为切削用量。它们是影响工件加工质量和生产效率的重要因素。

学习目标

【知识目标】

（1）掌握切削用量的概念。

（2）学会合理选择切削用量。

【技能目标】

合理选择切削用量加工零件。

任务分析

切削用量是为了保证加工质量和提高生产率，零件加工应分阶段按粗加工、半精加工和精加工进行，中等精度的零件，一般按粗车—精车的方案进行。

任务开始

基本概念

一、切削用量的基本概念

1．切削深度（ap）

工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离，也就是每次进给时车刀切入工件的深度（单位为mm）。车削外圆时的切削深度可按下式计算，即

ap=（dw−dm）/2

式中 ap——切削深度，mm；

dw——工件待加工表面直径，mm；

dm——工件已加工表面直径，mm。

2．进给量（f）

工件每转一周，车刀沿进给方向移动的距离（单位为mm/r）。切削深度和进给量如图1-6-1所示。

纵进给量是指沿车床床身导轨方向的进给量；横进给量是指垂直于车床床身导轨方向的进给量。

3．切削速度（vc）

在进行切削时，刀具切削刃上的某一点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度，也可以理解为车刀在1min内车削工件表面的理论展开直线长度（单位为m/min）。

切削速度（见图1-6-2）的计算公式为

vc=π dn/1000

或

vc≈dn/318

式中 vc——切削速度，m/min；

d ——工件直径，mm；

n ——车床主轴转速，r/min。

二、切削用量的选择

1．粗车

粗车的目的是尽快地从毛坯上切去大部分的加工余量，使工件接近要求的形状和尺寸。粗车以提高生产率为主，在生产中加大切削深度，对提高生产率最有利，其次适当加大进给量，而采用中等或中等偏低的切削速度。使用硬质合金车刀进行粗车的切削用量推荐如下：背吃刀量ap=2～5mm，进给量f=0.2～0.6mm/r。

粗车铸、锻件毛坯时，因工件表面有硬皮，为保护刀尖，应先车端面或倒角，第一次切深应大于硬皮厚度。若工件夹持的长度较短或表面凹凸不平，切削用时则不宜过大。

粗车应留有0.5～1mm作为精车余量。粗车后的精度为IT14～IT11，表面粗糙度Ra一般为6.3～12.5μm。

2．精车

精车的目的是保证零件尺寸精度和表面粗糙度的要求，生产率应在此前提下尽可能提高。一般精车的精度为IT8～IT7，表面粗糙度Ra为0.8～3.2μm，所以精车是以提高工件的加工质量为主，应选用较小的背吃刀量（ap=0.2～1mm）和较小的进给量（f=0.1～0.3mm/r），切削速度可取大些。

精车另一个突出的问题是保证加工表面的表面粗糙度的要求。减小表面粗糙度 Ra 值的主要措施有如下几点。

（1）合理选用切削用量，选用较小的背吃刀量 ap 和进给量 f，可减小残留面积，使Ra减小。

（2）适当减小副偏角κr′，或刀尖磨有小圆弧，以减小残积，使表面粗糙度R a值减小。

（3）适当加大前角γ0，将刀刃磨得更为锋利。

（4）用石油加机油打磨车刀的前、后刀面，使其Ra达到0.1～0.2μm可有效减小工件表面的表面粗糙度Ra值。

（5）合理使用切削液，也有助于减小加工表面粗糙度Ra值。低速精车使用乳化液或机油。若用低速精车铸铁应使用煤油，高速精车钢件和较高切速精车铸铁件，一般不使用切削液。

任务完成

根据工件表面质量和尺寸精度选择合理的切削用量。

任务小结

在本次任务中主要讲述了切削用量的基本概念和合理选择切削用量的一般原则，主要是使学生掌握切削用量的基本概念和学会合理使用切削用量。

知识链接

一、切削液的作用

1．冷却作用

切削液能吸收并带走切削区大量的热量，改善散热条件，降低刀具和工件的温度，从而延长了刀具的使用寿命，并能防止工件因热变形而产生的尺寸误差。

2．润滑作用

切削液能减少刀具、切削、工件之间的摩擦，使切削力和切削热降低，减少了刀具的磨损，使排屑顺利，并提高工件的表面质量。对于精加工，润滑作用就显得更为重要了。

3．清洗与防锈作用

在切削液里加入防锈油，它可将切屑带走，使切削顺利进行，并防止工件生锈。

二、切削液的分类

1．乳化液

乳化液主要起冷却作用，是把乳化油用15～20倍的水稀释而成的。

2．切削油

切削油主要起润滑作用，主要成分是矿物油。

三、切削液的选择

（1）粗加工时，加工余量和切削用量较大，产生大量的切削热。这时选用原则应该以降温为主，所以应选用乳化液。

（2）精加工时，主要为了延长刀具的使用寿命，保证工件的精度和表面质量，所以最好选择切削油。

四、使用切削液时的注意事项

（1）油状乳化油必须用水稀释后才能使用。因乳化液会污染环境，应尽量选用环保型切削液。

（2）切削液必须浇注在切削区域内，因为该区域是切削热源。

（3）用硬质合金车刀切削时，一般不加切削液。如果使用切削液，必须从开始就连续充分地浇注，否则硬质合金刀片会因骤冷而产生裂纹。

（4）控制好切削液的流量。流量太小或断续使用，起不到应有的作用；流量太大，则会造成切削液的浪费。

（5）加注切削液可以采用浇注法和高压冷却法。浇注法是一种简便易行、应用广泛的方法，一般车床均采用这种冷却系统。高压冷却是经较高的压力和流量将切削液喷向切削区，这种方法一般用于半封闭加工或车削难加工的材料。

思考与练习

（1）切削用量的选择原则是什么？

（2）车削直径d=260mm的外圆，选择切削速度vc=60r/min，求车床主轴转速是多少？

（3）车削直径d=60mm的工件外圆，车床主轴转速n=600r/min，求切削速度vc是多少？

（4）什么是切削三要素？它们是如何定义的？

学生分组，完成课题

（1）分组讨论工件表面质量与切削用量有什么关系。

（2）根据自己刃磨的刀具选择适当的切削用量，并写出实验报告。