精细调节切削运动和用量的关系

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：主运动的速度称为切削速度，用vc表示。图1-1 外圆车削的切削运动与工件表面2.进给运动进给运动就是不断地把被切削层投入切削过程，以便形成全部已加工表面的运动。车削外圆时的进给运动是车刀沿平行于工件轴线方向的连续直线运动。

切削运动就是工件与刀具之间的相对运动。各种切削加工方法的相对运动都是由主运动和进给运动组合而成的，这些分运动往往是一些简单的直线运动和旋转运动。

1.主运动

使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动，称为主运动。一般情况下主运动的速度较高，消耗的功率较大。主运动可以由工件完成，也可以由刀具完成；可以是旋转运动，也可以是直线运动。在图1-1所示的外圆车削过程中，工件的回转运动即是主运动。主运动的速度称为切削速度，用v_c表示。

图1-1 外圆车削的切削运动与工件表面

2.进给运动

进给运动就是不断地把被切削层投入切削过程，以便形成全部已加工表面的运动。一般进给运动的速度较低，消耗的功率较少，可由一个或多个运动组成。它可以是连续的，也可以是间断的。车削外圆时的进给运动是车刀沿平行于工件轴线方向的连续直线运动。进给运动的速度称为进给速度，用v_f表示，单位为mm/s。进给速度还可以每转或每行程进给量f（mm/r或mm/st）、每齿进给量f_z（mm/z）表示。此外，在进给运动开始前由机床的吃刀机构提供的一种间歇进给运动称为吃刀运动。其进给量大小称为切削深度（背吃刀量）a_p。对于外圆车削，切削深度a_p为工件上已加工表面和待加工表面之间的垂直距离。即

式中 d_w——工件待加工表面的直径，单位为mm；

d_m——工件已加工表面的直径，单位为mm。

在切削过程中，工件上通常存在三个表面（图1-1）。待加工表面，即工件上即将被切除金属层的表面；已加工表面，工件上经刀具切削后形成的表面；过渡表面，工件上被切削刃正在切削的表面，也称切割表面，它总是处在待加工表面与已加工表面之间。

3.切削用量

切削用量是指切削速度、进给量（或进给速度）和切削深度（背吃刀量）三者的总称，又称为切削三要素。合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和机床性能，在保证加工质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。

不同的加工性质，对切削加工的要求是不一样的。因此，在选择切削用量时，考虑的侧重点也有所区别。粗加工时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具寿命，故一般优先选择尽可能大的切削深度a_p，其次选择较大的进给量f，最后根据要求，确定合适的切削速度v_c。精加工时，首先应保证工件的加工精度和表面质量要求，故一般选用较小的进给量f和切削深度a_p，而尽可能选用较高的切削速度v_c。

（1）切削深度a_p的选择切削深度应根据工件的加工余量来确定。

粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀应尽可能切除全部余量。当加工余量过大，工艺系统刚度较低，机床功率不足，刀具强度不够，或断续切削的冲击振动较大时，可分多次走刀。切削表面层有硬皮的铸锻件时，应尽量使a_p大于硬皮层的厚度，以保护刀尖。

半精加工和精加工的加工余量一般较小，可一次切除。但有时为了保证工件的加工精度和表面质量，也可采用二次走刀。

多次走刀时，应尽量将第一次走刀的切削深度取大些，一般为总加工余量的2/3～3/4。

在中等功率的机床上，粗加工的切削深度可达8～10mm；半精加工（表面粗糙度值为Ra3.2～6.3μm）时，切削深度取为0.5～2mm；精加工（表面粗糙度值为Ra0.8～1.6μm）时，切削深度取为0.1～0.4mm。

（2）进给量f的选择切削深度选定以后，接着就应尽可能选用较大的进给量进行粗加工，由于作用在工艺系统上的切削力较大，进给量的选取受到下列因素的限制：机床—刀具—工件系统的刚度、机床进给机构的强度、机床有效功率与转矩，以及断续切削时刀具的强度。

半精加工和精加工时，最大进给量主要受工件加工表面粗糙度的限制。

在工厂的实际生产中，进给量一般多根据经验按一定的表格选取，在有条件的情况下，可通过对切削数据库进行检索和优化选取合适的进给量。

（3）切削速度v_c的选择在a_p和f选定后，可在保证刀具合理寿命的条件下，用计算的方法或用查表的方法确定切削速度v_c的值。在具体确定v_c值时，一般遵循如下原则。

1）粗加工时，切削深度和进给量均较大，故选择较低的切削速度；精加工时，则选择较高的切削速度。

2）工件材料的加工性较差时，应选较低的切削速度。加工灰铸铁的切削速度应较加工中碳钢低，加工铝合金和铜合金的切削速度则较加工钢高得多。

3）刀具材料的切削性能越好时，切削速度也可选得越高。因此，硬质合金刀具的切削速度可选得比高速钢高好几倍，而涂层硬质合金、陶瓷、金刚石和立方氮化硼刀具的切削速度又可选得比硬质合金刀具高许多。

此外，在确定精加工、半精加工的切削速度时，应注意避开积屑瘤和鳞刺产生的区域；在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激振动的临界速度；在加工带硬皮的铸锻件，或加工大件、细长件和薄壁件，以及断切削时，应选用较低的切削速度。

精细调节切削运动和用量的关系

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