切削速度，吃刀量，進(jìn)給速度三者關(guān)系及計(jì)算公式

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2021年9月26日 13:03

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數(shù)控編程時(shí)，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。切削用量包括切削速度、背吃刀量及進(jìn)給速度等。對(duì)于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。

切削速度，吃刀量，進(jìn)給速度三者關(guān)系及計(jì)算公式的圖1

1、切削用量的選擇原則

粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。

從刀具的耐用度出發(fā)，切削用量的選擇順序是：先確定背吃刀量，其次確定進(jìn)給量，最后確定切削速度。

2、背吃刀量的確定　

背吃刀量由機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)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。

確定背吃刀量的原則：

（1）在工件表面粗糙度值要求為Ra12.5μm～25μm時(shí)，如果數(shù)控加工的加工余量小于5mm~6mm，粗加工一次進(jìn)給就可以達(dá)到要求。但在余量較大，工藝系統(tǒng)剛性較差或機(jī)床動(dòng)力不足時(shí)，可分多次進(jìn)給完成。

（2）在工件表面粗糙度值要求為Ra3.2μm～12.5μm時(shí)，可分粗加工和半精加工兩步進(jìn)行。粗加工時(shí)的背吃刀量選取同前。粗加工后留0.5mm～1.0mm余量，在半精加工時(shí)切除。

（3）在工件表面粗糙度值要求為Ra0.8μm～3.2μm時(shí)，可分粗加工、半精加工、精加工三步進(jìn)行。半精加工時(shí)的背吃刀量取1.5mm～2mm。精加工時(shí)背吃刀量取0.3mm～0.5mm。
3、進(jìn)給量的確定　　

進(jìn)給量主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。　　

確定進(jìn)給速度的原則：

1）當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在100～200m/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(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20～50m/min范圍內(nèi)選取。

3）當(dāng)加工精度，表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在20～50m/min范圍內(nèi)選取。

4）刀具空行程時(shí)，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以選擇該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進(jìn)給速度。

4、主軸轉(zhuǎn)速的確定　　

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

n=1000v/πD

v----切削速度，單位為m/min，由刀具的耐用度決定；
n-- -主軸轉(zhuǎn)速，單位為 r/min；
D----工件直徑或刀具直徑，單位為mm。　　
計(jì)算的主軸轉(zhuǎn)速n最后要根據(jù)機(jī)床說明書選取機(jī)床有的或較接近的轉(zhuǎn)速。
總之，切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊(cè)并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比方法確定。同時(shí)，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。

參考公式:

切削速度，吃刀量，進(jìn)給速度三者關(guān)系及計(jì)算公式的圖2

（一）背吃刀量（切削深度）ap

工件已加工表面與待加工表面間的垂直距離稱為背吃刀量。背吃刀量是通過切削刃基點(diǎn)并垂直于工作平面的方向上測(cè)量的吃刀量，是每次進(jìn)給時(shí)車刀切入工件的深度，故又稱為切削深度。根據(jù)此定義，如在縱向車外圓時(shí)，其背吃刀量可按下式計(jì)算：
a p = （ d w — d m ） /2

式中 a p——背吃刀量（ mm ）；

d w ——工件待加工表面直徑（ mm ）；
dm ——工件已加工表面直徑（ mm ）。

例一：已知工件待加工表面直徑為 Φ95mm；現(xiàn)一次進(jìn)給車至直徑為 Φ90mm，求背吃刀量。

解：a p = （ d w — d m ） /2= （95 —90） /2=2.5mm

（二）進(jìn)給量 f
　　工件或刀具每轉(zhuǎn)一周時(shí)，刀具與工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移量。

根據(jù)進(jìn)給方向的不同，分為縱進(jìn)給量和橫進(jìn)給量，縱進(jìn)給量是指沿車床床身導(dǎo)軌方向的進(jìn)給量，橫進(jìn)給量是指垂直于車床床身導(dǎo)軌方向的進(jìn)給量。

（注）進(jìn)給速度 v f 是指切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)工件進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。
v f=fn
　式中 v f ——進(jìn)給速度（ mm/s ）；
n ——主軸轉(zhuǎn)速（ r/s ）；
f ——進(jìn)給量（ mm /s）。

（三）切削速度 v c
　　切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。計(jì)算公式如下
v c=( π d w n )/1000
式中 v c ——切削速度 (m/min) ；
dw ——工件待加工表面直徑（ mm ）；
n ——工件轉(zhuǎn)速（ r/min）。
　　在計(jì)算時(shí)應(yīng)以最大的切削速度為準(zhǔn)，如車削時(shí)以待加工表面直徑的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)榇颂幩俣茸罡撸毒吣p最快。

例二：車削直徑為Φ60mm的工件的外圓，選定的車床主軸轉(zhuǎn)速為600r/min，求vc.

解：v c=( π d w n )/1000 = 3.14x60x600/1000 = 113 m/min

在實(shí)際生產(chǎn)中，往往是已知工件直徑的，根據(jù)工件材料，刀具材料和加工要求等因素選定切削速度，再將切削速度換算成車床主軸轉(zhuǎn)速，以便調(diào)整車床，得到已下式子：

n=( 1000v c)/ π d w

例三：在CA6140型臥式車床上車削Φ260mm的帶輪外圓，選擇vc為90m/min，求n。

解：n=( 1000v c)/ π d w=(1000x90)/ (3.14x260) =110r/min

計(jì)算出車床主軸轉(zhuǎn)速后，應(yīng)選取與銘牌上接近的值，即選取n=100r/min作為車床的實(shí)際轉(zhuǎn)速。

三、小結(jié)：

切削用量

1.背吃刀量ap(mm) ap= （dw - dm) / 2 (mm)

2.進(jìn)給量 f(mm/r)

3.切削速度vc(m/min) Vc=∏dn/1000(m/min)