车削用量的合理选择及其意义
摘要：车削加工，是金属切削的基础加工。对其切削用量进行合理的选择，将能充分发挥机床和刀具的性能，对产品的加工质量、效率、成本与安全具有重要作用。要合理的选择车削用量，必须对金属切削过程的现象和基本规律，工件材料的切削加工性，切削机床、刀具、夹具、切削液等切削条件，工件的加工技术要求，以及安全操作技术等等，进行深入而认真的理解与灵活运用。
关键词：车削用量 意义 选择
一、前言
车削加工，是金属切削加工的基础。在分析金属切削过程中的切削变形、切屑形成、切削力、切削热、切屑瘤、刀具磨损与刀具耐用度、冷却与润滑、表面质量等等的定性定量参数时，也都是以车削为基础阐述的。车削用量的合理选用与否，不仅对车削加工的质量、效率、加工成本、刀具磨损与刀具耐用度产生影响，而且也对钻削、镗削、铰削、拉削、铣削产生影响。只有合理的选择切削用量，才能有效的发挥机床和刀具材料的性能，才能优质、高效、低成本的完成工件的加工。特别是当今，科学技术的飞速发展，对产品的性能要求提高了，许多高性能难切削材料得到了广泛应用。为了使这些难切削材料加工出合格工件，在合理选择刀具材料、刀具几何参数和切削液的同时，合理选择切削用量具也具有重要的意义。
二、车削用量的合理选择与意义
1、意义。
合理选择切削用量，可以充分发挥机床的功率(Km)、机床的运动参数(n、f、Vf)、冷却润滑系统、操作系统的功能，可以充分发挥刀具的硬度、耐磨性、耐热性、强度及刀具的几何参数等切削性能，可以提高产品的加工质量、效率，降低加工成本，确保生产操作安全。 ①质量。切削用量中的切削速度，直接影响切削温度。当切削塑性材料时，切削温度在300℃，切屑瘤的高度最大，由于它的产生、长大、脱落，这一过程不断的循环，影响刀刃的形状不断变化，增大了已加工表面的粗糙度。用一般刀具，如果进给量增大，已加工表面残留面积高度就会增大，也会使已加工表面粗糙度增大。所以，在精车一般钢材时，为了避免切屑瘤的产生，降低工件表面粗糙度，切削速度应小于5m/min，大于100m/min，并选用相宜的进给量，来提高工件表面质量。
②效率。切削用量三要素(Vc、ap、f)中，任何之一增大一倍，加工时的机动时间将减少一半，其效率就将近提高一倍。但是切削速度不能无限制的提高，它还受到刀具材料的硬度和耐热性及工件材料的导热系数的制约。进给量主要受表面粗糙度要求的制约。 ③成本。只有合理的选择切削用量，才能达到最为经济的加工。若Vc太高，刀具耐用度就要降低，刀具费就要增大，成本就增加了；若Vc太低，效率就低，成本同样会增加。 ④安全。安全是保证生产顺利、正常进行的首要条件。Vc对离心力和切削力的影响很大。Vc高，离心力和切削力就大，如果工件和刀具的刚性差，就会危及安全，因此必须限制Vc。切削深度ap对切削力和夹具的夹紧力有影响。ap增大，要求夹紧力也相应的增大，
否则也影响安全。进给量f对断屑有影响，f大时，易断屑；f小时，不易断屑，加上如果Vc高，切屑就会延绵不断，也会危机安全。
2、选择切削用量时应考虑的因素。
①工件材料切削加工性。工件材料在切削加工时的难易程度，称为切削加工性。切削加工易的材料，切削加工性就好，允许的切削用量就高；反之，则低。怎样确定材料的加工性呢?首先看材料的化学成分及配比，它是影响材料力学、物理和热处理性能、材料金相组织和材料切削加工性的根本因素。材料的化学成分和配比多少不同，它的硬度、强度、韧性、塑性、导热性、加工过程中的冷硬情况也就不同，这些将直接影响到切削用量的高低。
②刀具材料的性能。刀具材料的性能包括：硬度、耐磨性、耐热性、抗弯强度和抗粘结性等。不同的刀具材料，其硬度、耐热性、抗弯强度也不同，所允许的切削速度也不同。详见表1 。
③刀具几何参数、刀具耐用度。刀具几何参数合理，就可以减小切削变形和摩擦，降低切削力和切削热，可以提高切削用量。切削速度和刀具耐用度是成反比的关系。刀具耐用度高，要求Vc必须低；Vc选择高，刀具耐用度就会降低。
④切削条件刚性。机床、夹具、刀具和工件等切削条件刚性好，切削用量可以大一些。反之，切削条件刚性差，就会引起切削过程振动，从而限制了切削用量的提高。
⑤切削液。采用冷却润滑液，可以减小外摩擦和带走一部分切削热。而降低切削力和切削温度，就可以将切削速度提高30～50％。
3、选择切削用量的原则与步骤。
切削用量的选择受多种因素的影响，应综合来考虑，随切削条件(机床、刀具、夹具、工件材料与结构、工艺、切削液)的不同而不同。在选择时，应根据具体情况进行合理的组合，以达到优质、高效、低成本的目的。
①选择原则。粗加工时，为充分发挥机床和刀具的性能，以提高金属切除量为主要目的，应选择较大的切削深度、较大的进给量和适当的切削速度。在精加工时，应主要考虑保证加工质量，并尽可能的提高加工效率，应采用较小的进给量和较高的切削速度。在切削加工性差的材料时，由于这些材料硬度高、强度高、导热系数低，必须首先考虑选择合理的切削速
度。
②选择步骤。在一般情况下，首先根据加工余量选择切削深度ap，其次根据工件材料的硬化深度和切屑断连的已加工表面粗糙度情况选择进给量f，最后尽量选择较高的（高速钢刀具选择较低的）切削速度Vc，以切削速度来控制切削温度，消除切屑瘤，保证工件表面粗糙度。常用材料切削时，刀具材料、刀具几何参数和切削用量推荐见表2。
表2刀具几何参数和切削用量表
说明：①刀具材料代号说明
G—高速钢
YT —钨钛钴硬质合金
YG —钨钴类硬质合金
YS—超细硬质合金
YW—通用硬质合金
T—陶瓷
PCD—人造聚晶金刚石复合片
PCBN—立方氮化硼复合片
②参数选择说明
A、粗车时，选用低的切削速度，大的切削深度和进给量。
B、精车时，选用高的切削速度，小的切削深度和进给量。
C、高速钢刀具精车时采用Vc小于10m/min的切削速度以控制积屑瘤产生，降低钢件粗糙度。
D、对铸钢件，粗车应选比较低的切削速度。
E、断续切削时，刀具前角适当减小。
F、刀具材料抗弯强度低，γ0应减小到0～5°。
三、结论
1、车削加工是切削加工的基础加工方法。它的切削用量选择，是钻削、铣削、刨削、镗削、铰削用量选择的基础。
2、选择切削用量时，必须考虑工件材料切削加工性与切削条件诸因素的影响，要因地制宜。
3、采用新的刀具材料（陶瓷、PCBN、PCD、新牌号硬质合金和涂层刀具）和数控机床是提高切削用量的基本途径。
数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速n或切削速度vc（用于恒线速度切削）、进给速度vf或进给量f。这些参数均应在机床给定的允许范围内选取。
数控车削切削用量的选择原则、方法及主要问题
切削用量的选用原则
（1）切削用量的选用原则
粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。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。
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。
（2）切削用量的选取方法
①背吃刀量的选择 粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀尽可能切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般较小，可一次切除。在中等功率机床上，粗加工的背吃刀量可达8～10mm；半精加工的背吃刀量取0.5～5mm；精加工的背吃刀量取0.2～
1.5mm。
②进给速度（进给量）的确定粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。进给速度νf可以按公式νf =f×n计算，式中f表示每转进给量，粗车时一般取0.3～0.8mm/r；精车时常取0.1～0.3mm/r；切断时常取0.05～0.2mm/r。
③切削速度的确定 切削速度vc可根据己经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度进行选取。实际加工过程中，也可根据生产实践经验和查表的方法来选取。粗加工或工件材料的加工性能较差时，宜选用较低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能较好时，宜选用较高的切削速度。切削速度vc确定后，可根据刀具或工件直径（D）按公式n=l000vc/πD 来确定主轴转速n（r/min）。
表1 硬质合金刀具切削用量推荐表
表2 常用切削用量推荐表
（3）选择切削用量时应注意的几个问题
①主轴转速 应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。切削速度除了计算和查表选取外，还可根据实践经验确定，需要注意的是交流变频调速数控车床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。根据切削速度可以计算出主轴转速。
②车螺纹时的主轴转速 数控车床加工螺纹时，因其传动链的改变，原则上其转速只要能保证主轴每转一周时，刀具沿主进给轴（多为Z轴）方向位移一个螺距即可。
在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P（或导程）大小、驱动电机的升降频特性，以及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数控系统，推荐不同的主轴
转速选择范围。大多数经济型数控车床推荐车螺纹时的主轴转速n（r/min）为：n≤（1200/P）－k式中P——被加工螺纹螺距，mm； k——保险系数，一般取为80。
数控车床车螺纹时，会受到以下几方面的影响：
●螺纹加工程序段中指令的螺距值，相当于以进给量f（mm／r）表示的进给速度vf。如果将机床的主轴转速选择过高，其换算后的进给速度vf （mm／min）则必定大大超过正常值。
●刀具在其位移过程的始终，都将受到伺服驱动系统升降频率和数控装置插补运算速度的约束，由于升降频率特性满足不了加工需要等原因，则可能因主进给运动产生出的“超前”和“滞后”而导致部分螺牙的螺距不符合要求。
●车削螺纹必须通过主轴的同步运行功能而实现，即车削螺纹需要有主轴脉冲发生器（编码器），当其主轴转速选择过高，通过编码器发出的定位脉冲（即主轴每转一周时所发出的一个基准脉冲信号）将可能因“过冲”（特别是当编码器的质量不稳定时）而导致工件螺纹产生乱纹（俗称“乱扣”）。
VC=
车削用量的合理选择及其意义
摘要：车削加工，是金属切削的基础加工。对其切削用量进行合理的选择，将能充分发挥机床和刀具的性能，对产品的加工质量、效率、成本与安全具有重要作用。要合理的选择车削用量，必须对金属切削过程的现象和基本规律，工件材料的切削加工性，切削机床、刀具、夹具、切削液等切削条件，工件的加工技术要求，以及安全操作技术等等，进行深入而认真的理解与灵活运用。
关键词：车削用量 意义 选择
一、前言
车削加工，是金属切削加工的基础。在分析金属切削过程中的切削变形、切屑形成、切削力、切削热、切屑瘤、刀具磨损与刀具耐用度、冷却与润滑、表面质量等等的定性定量参数时，也都是以车削为基础阐述的。车削用量的合理选用与否，不仅对车削加工的质量、效率、加工成本、刀具磨损与刀具耐用度产生影响，而且也对钻削、镗削、铰削、拉削、铣削产生影响。只有合理的选择切削用量，才能有效的发挥机床和刀具材料的性能，才能优质、高效、低成本的完成工件的加工。特别是当今，科学技术的飞速发展，对产品的性能要求提高了，许多高性能难切削材料得到了广泛应用。为了使这些难切削材料加工出合格工件，在合理选择刀具材料、刀具几何参数和切削液的同时，合理选择切削用量具也具有重要的意义。
二、车削用量的合理选择与意义
1、意义。
合理选择切削用量，可以充分发挥机床的功率(Km)、机床的运动参数(n、f、Vf)、冷却润滑系统、操作系统的功能，可以充分发挥刀具的硬度、耐磨性、耐热性、强度及刀具的几何参数等切削性能，可以提高产品的加工质量、效率，降低加工成本，确保生产操作安全。 ①质量。切削用量中的切削速度，直接影响切削温度。当切削塑性材料时，切削温度在300℃，切屑瘤的高度最大，由于它的产生、长大、脱落，这一过程不断的循环，影响刀刃的形状不断变化，增大了已加工表面的粗糙度。用一般刀具，如果进给量增大，已加工表面残留面积高度就会增大，也会使已加工表面粗糙度增大。所以，在精车一般钢材时，为了避免切屑瘤的产生，降低工件表面粗糙度，切削速度应小于5m/min，大于100m/min，并选用相宜的进给量，来提高工件表面质量。
②效率。切削用量三要素(Vc、ap、f)中，任何之一增大一倍，加工时的机动时间将减少一半，其效率就将近提高一倍。但是切削速度不能无限制的提高，它还受到刀具材料的硬度和耐热性及工件材料的导热系数的制约。进给量主要受表面粗糙度要求的制约。 ③成本。只有合理的选择切削用量，才能达到最为经济的加工。若Vc太高，刀具耐用度就要降低，刀具费就要增大，成本就增加了；若Vc太低，效率就低，成本同样会增加。 ④安全。安全是保证生产顺利、正常进行的首要条件。Vc对离心力和切削力的影响很大。Vc高，离心力和切削力就大，如果工件和刀具的刚性差，就会危及安全，因此必须限制Vc。切削深度ap对切削力和夹具的夹紧力有影响。ap增大，要求夹紧力也相应的增大，
否则也影响安全。进给量f对断屑有影响，f大时，易断屑；f小时，不易断屑，加上如果Vc高，切屑就会延绵不断，也会危机安全。
2、选择切削用量时应考虑的因素。
①工件材料切削加工性。工件材料在切削加工时的难易程度，称为切削加工性。切削加工易的材料，切削加工性就好，允许的切削用量就高；反之，则低。怎样确定材料的加工性呢?首先看材料的化学成分及配比，它是影响材料力学、物理和热处理性能、材料金相组织和材料切削加工性的根本因素。材料的化学成分和配比多少不同，它的硬度、强度、韧性、塑性、导热性、加工过程中的冷硬情况也就不同，这些将直接影响到切削用量的高低。
②刀具材料的性能。刀具材料的性能包括：硬度、耐磨性、耐热性、抗弯强度和抗粘结性等。不同的刀具材料，其硬度、耐热性、抗弯强度也不同，所允许的切削速度也不同。详见表1 。
③刀具几何参数、刀具耐用度。刀具几何参数合理，就可以减小切削变形和摩擦，降低切削力和切削热，可以提高切削用量。切削速度和刀具耐用度是成反比的关系。刀具耐用度高，要求Vc必须低；Vc选择高，刀具耐用度就会降低。
④切削条件刚性。机床、夹具、刀具和工件等切削条件刚性好，切削用量可以大一些。反之，切削条件刚性差，就会引起切削过程振动，从而限制了切削用量的提高。
⑤切削液。采用冷却润滑液，可以减小外摩擦和带走一部分切削热。而降低切削力和切削温度，就可以将切削速度提高30～50％。
3、选择切削用量的原则与步骤。
切削用量的选择受多种因素的影响，应综合来考虑，随切削条件(机床、刀具、夹具、工件材料与结构、工艺、切削液)的不同而不同。在选择时，应根据具体情况进行合理的组合，以达到优质、高效、低成本的目的。
①选择原则。粗加工时，为充分发挥机床和刀具的性能，以提高金属切除量为主要目的，应选择较大的切削深度、较大的进给量和适当的切削速度。在精加工时，应主要考虑保证加工质量，并尽可能的提高加工效率，应采用较小的进给量和较高的切削速度。在切削加工性差的材料时，由于这些材料硬度高、强度高、导热系数低，必须首先考虑选择合理的切削速
度。
②选择步骤。在一般情况下，首先根据加工余量选择切削深度ap，其次根据工件材料的硬化深度和切屑断连的已加工表面粗糙度情况选择进给量f，最后尽量选择较高的（高速钢刀具选择较低的）切削速度Vc，以切削速度来控制切削温度，消除切屑瘤，保证工件表面粗糙度。常用材料切削时，刀具材料、刀具几何参数和切削用量推荐见表2。
表2刀具几何参数和切削用量表
说明：①刀具材料代号说明
G—高速钢
YT —钨钛钴硬质合金
YG —钨钴类硬质合金
YS—超细硬质合金
YW—通用硬质合金
T—陶瓷
PCD—人造聚晶金刚石复合片
PCBN—立方氮化硼复合片
②参数选择说明
A、粗车时，选用低的切削速度，大的切削深度和进给量。
B、精车时，选用高的切削速度，小的切削深度和进给量。
C、高速钢刀具精车时采用Vc小于10m/min的切削速度以控制积屑瘤产生，降低钢件粗糙度。
D、对铸钢件，粗车应选比较低的切削速度。
E、断续切削时，刀具前角适当减小。
F、刀具材料抗弯强度低，γ0应减小到0～5°。
三、结论
1、车削加工是切削加工的基础加工方法。它的切削用量选择，是钻削、铣削、刨削、镗削、铰削用量选择的基础。
2、选择切削用量时，必须考虑工件材料切削加工性与切削条件诸因素的影响，要因地制宜。
3、采用新的刀具材料（陶瓷、PCBN、PCD、新牌号硬质合金和涂层刀具）和数控机床是提高切削用量的基本途径。
数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速n或切削速度vc（用于恒线速度切削）、进给速度vf或进给量f。这些参数均应在机床给定的允许范围内选取。
数控车削切削用量的选择原则、方法及主要问题
切削用量的选用原则
（1）切削用量的选用原则
粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。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。
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。
（2）切削用量的选取方法
①背吃刀量的选择 粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀尽可能切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般较小，可一次切除。在中等功率机床上，粗加工的背吃刀量可达8～10mm；半精加工的背吃刀量取0.5～5mm；精加工的背吃刀量取0.2～
1.5mm。
②进给速度（进给量）的确定粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。进给速度νf可以按公式νf =f×n计算，式中f表示每转进给量，粗车时一般取0.3～0.8mm/r；精车时常取0.1～0.3mm/r；切断时常取0.05～0.2mm/r。
③切削速度的确定 切削速度vc可根据己经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度进行选取。实际加工过程中，也可根据生产实践经验和查表的方法来选取。粗加工或工件材料的加工性能较差时，宜选用较低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能较好时，宜选用较高的切削速度。切削速度vc确定后，可根据刀具或工件直径（D）按公式n=l000vc/πD 来确定主轴转速n（r/min）。
表1 硬质合金刀具切削用量推荐表
表2 常用切削用量推荐表
（3）选择切削用量时应注意的几个问题
①主轴转速 应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。切削速度除了计算和查表选取外，还可根据实践经验确定，需要注意的是交流变频调速数控车床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。根据切削速度可以计算出主轴转速。
②车螺纹时的主轴转速 数控车床加工螺纹时，因其传动链的改变，原则上其转速只要能保证主轴每转一周时，刀具沿主进给轴（多为Z轴）方向位移一个螺距即可。
在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P（或导程）大小、驱动电机的升降频特性，以及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数控系统，推荐不同的主轴
转速选择范围。大多数经济型数控车床推荐车螺纹时的主轴转速n（r/min）为：n≤（1200/P）－k式中P——被加工螺纹螺距，mm； k——保险系数，一般取为80。
数控车床车螺纹时，会受到以下几方面的影响：
●螺纹加工程序段中指令的螺距值，相当于以进给量f（mm／r）表示的进给速度vf。如果将机床的主轴转速选择过高，其换算后的进给速度vf （mm／min）则必定大大超过正常值。
●刀具在其位移过程的始终，都将受到伺服驱动系统升降频率和数控装置插补运算速度的约束，由于升降频率特性满足不了加工需要等原因，则可能因主进给运动产生出的“超前”和“滞后”而导致部分螺牙的螺距不符合要求。
●车削螺纹必须通过主轴的同步运行功能而实现，即车削螺纹需要有主轴脉冲发生器（编码器），当其主轴转速选择过高，通过编码器发出的定位脉冲（即主轴每转一周时所发出的一个基准脉冲信号）将可能因“过冲”（特别是当编码器的质量不稳定时）而导致工件螺纹产生乱纹（俗称“乱扣”）。
VC=