任务3 学会切削用量选用一般方法1．3．1刀具切削用量的概念切削用量表示主运动及进给运动参数大小的数量，是切深、进给量和切削速度三要素的总称，用来描述切削加工运动量。
铣削加工的切深分背吃刀量和侧吃刀量。
1．切削深度(1)车削时的背吃刀量背吃刀量是在与主运动和进给运动方向相垂直的方向上测量的已加工表面与待加工表面之间的距离，单位为mm 。
如图1-3-1（a ），外圆车削时，其背吃刀量（a p ）可由下式计算：2m w p d d a -= 式中 ： d w w ——工件待加工表面直径，单位为mm ；d m ——工件已加工表面直径，单位为mm 。
(2)铣削吃刀量如图1-3-1（b ）（c ）,铣削加工的背吃刀量（a p ）为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为㎜。
端铣时，背吃刀量为切削层深度；而圆周铣削时，为被加工表面的宽度。
侧吃刀量（a e ）为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为㎜。
端铣时，a e 为被加工表面宽度；而圆周铣削时，侧吃刀量为切削层深度。
(3)切削深度的选用切削深度的选取主要由加工余量和对表面质量的要求决定：(a)车削用量 (b)周铣切削用量 (C)端铣切削用量图1-3-1切削用量示意图余量不大，力求粗加工一次进给完成，但是在余量较大，或工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可多次分层切削完成。
当工件表面粗糙度值要求不高时，粗加工，或分粗、半精加工两步加工；当工件表面粗糙度值要求较高，宜分粗、半精、精加工三步进行。
2．进给量(1)车削时的进给量如图1-3-1（a ）,车削刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，可用刀具或工件每转(主运动为旋转运动时)的位移量来表达和测量，单位为mm ／r(2)铣削时的进给量如图1-3-1（b ）（c ）,铣削加工的进给量f （㎜/r ）是指刀具转一周，工件与刀具沿进给运动方向的相对位移量；对于多齿刀具(如钻头、铣刀)，每转中每齿相对于工件在进给运动方向上的位移量称为每齿进给量f Z 。
，单位为mm ／z 。
显然：f Z =zf （式中，z 为刀齿数） 进给速度F （㎜/min ）是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移量。
进给速度与进给量的关系为：z nf nf F z ==。
（n 为铣刀转速，单位r /min ）(3) 进给量的选用进给量的选取主要依据工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。
工件材料强度和硬度越高，切削力越大，每齿进给量宜选得小些；刀具强度、韧性越高，可承受的切削力越大，每齿进给量可选得大一些；工件表面粗糙度要求越高，每齿进给量选小些；工艺系统刚性差，每齿进给量应取较小值。
3．切削速度如图1-3-1（a ）（b ）（c ）,切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度，单位为m ／min 。
当主运动为旋转运动时，其计算公式为c v =1000n d π式中: d ——切削刃上选定点所对应的工件或刀具的直径，单位为mm 。
n ——主运动的转速，单位为r ／min 。
选择切削速度时，不可忽视以下几点：①刀具材料硬度高，耐磨、耐热性好时，可取较高的切削速度。
②工件材料的切削加工性差时，如强度、硬度高、塑性太大或太小，切削速度应取低些。
③工艺系统(机床、夹具、工件、刀具)刚度较差时，应适当降低切削速度以防止振动。
④切削速度的选用应与切深、进给量的选择相适应，当切深、进给量增大时，刀刃负荷增加，使切削热增加，刀具磨损加快，从而限制了切削速度的提高；当切深、进给量均小时，可选择较高的切削速度。
⑤在机床功率较小的机床上，限制切削速度的因素也可能是机床功率。
在一般情况下，可以先按刀具耐用度来求出切削速度，然后再校验机床功率是否超载。
1．3．2 切削用量选择原则合理的切削用量应满足以下要求：在保证安全生产，不发生人身、设备事故，保证工件加工质量的前提下，能充分地发挥机床的潜力和刀具的切削性能，在不超过机床的有效功率和工艺系统刚性所允许的额定负荷的情况下，尽量选用较大的切削用量。
一般情况下我们对切削用量选择时应考虑到下列问题：1.保证加工质量：主要是保证加工表面的精度和表面粗糙度达到工件图样的要求。
2.保证切削用量的选择在工艺系统的能力范围内：要保证切削用量的选择在工艺系统的能力范围内，不应超过机床允许的动力和转矩的范围，不应超过工艺系统(铣床、刀具、工件)的刚度和强度范围，同时又能充分发挥它们的潜力。
3.保证刀具有合理的使用寿命：在追求较高的生产效率的同时，保证刀具有合理的使用寿命，并考虑较低的制造成本。
以上三条，要根据具体情况有所侧重。
一般在粗加工时，应尽可能地发挥刀具、机床的潜力和保证合理的刀具使用寿命。
精加工时，则应首先要保证切削加工精度和表面粗糙度，同时兼顾合理的刀具的使用寿命。
1．3．3 制订切削用量的一般方法在工件材料、刀具材料、刀具几何参数以及其他切削条件已确定的条件下，切削时切削用量选择得正确与否，将直接关系到工件的加工质量、生产效率和加工成本。
合理的切削用量应该是在充分发挥机床效能、刀具切削性能和保证加工质量的前提下，能够获得高的生产率和低的加工成本。
1．兼顾切削效率和刀具耐用度，注意切削用量选用顺序为了能够获得高的生产率和低的加工成本。
吃刀量、进给量、切削速度不仅不可随意确定，并且其选择顺序也不能颠倒。
切削用量三要素与生产率均保持正比关系，提高切削速度v c，增大进给量f和背吃刀量a p，都能“同等地”提高生产率。
但吃刀量、进给量、切削速度三者对刀具耐用度的影响差别甚大，切削速度的影响最大，进给量次之，吃刀量的影响最小。
因此，要在保证一定刀具耐用度的条件下，取得最高的生产效率，必须使吃刀量、进给量、切削速度三者乘积值最大才能达到。
选取切削用量的合理顺序应是：首先选取尽可能大的吃刀量；其次根据机床动力与刚性限制条件或加工表面粗糙度的要求，选择尽可能大的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，选取尽可能大的切削速度，以达到吃刀量、进给量、切削速度三者乘积值最大，这一顺序不能颠倒。
2．兼顾加工质量和切削效率，分粗精加工选切削用量考虑各种条件的限制，分粗、精加工并选择合适的切削用量。
(1)粗加工切削用量选择粗加工切削时，可以优先考虑如何提高切削效率尽量选用较大的切削用量。
在工艺系统刚度、强度的允许下取最大的切削深度和进给量。
在不超过机床有效功率、保证一定刀具耐用度的前提下取最大的切削速度。
粗加工的切削深度选定以后，应进一步尽量选择较大的进给量，其合理数值应当保证机床、刀具不致因切削力太大而损坏；切削力所造成的工件挠度不致超出工件精度允许的数值；表面粗糙度参数值不致太大。
粗加工时，限制切深、进给量的因素主要是切削力，主要考虑切削力大小、工艺系统刚度，刀具因素等。
需要根据加工条件的薄弱环节，如，工艺系统刚度差或刀片强度小，选择适当切深、进给量。
当切深、进给量选定后，应当在此基础上再选最大的切削速度，切削速度主要受刀具耐用度的限制，增大切削速度可以有效地提高生产率。
但是，在正常的生产条件下，不允许用牺牲刀具耐用度的方法来增大切削速度。
(2)精加工切削用量选择精加工时则主要按表面粗糙度和加工精度确定切削用量。
选择合理的切削用量，可提高加工表面的质量和加工精度。
精加工的合理切削用量选择应注意以下几点：①进给量与表面质量要求相适应：进给量的大小影响加工表面残留面积的大小，因而，适当地减小进给量将使表面粗糙度Ra值减小。
②选择适当的切削速度；塑性材料切削时，一般切削速度在低速或高速切削时不会产生积屑瘤，加工后表面粗糙度值较小；在中等切削速度时，刀刃上易出现积屑瘤，它将使加工的表面粗糙度值增大。
用较高的切削速度，既可使生产率提高，又可使表面粗糙度值变小。
所以不断地创造条件以提高切削速度，一直是提高工艺水平的重要方向。
其中发展新刀具材料和采用先进刀具结构，常可使切削速度大为提高。
③选择适当的背吃刀量ap；一般地说，背吃刀量对加工表面粗糙度的影响并不明显。
但当ap小到一定数值以下时，由于刀刃不可能刃磨得绝对尖锐而具有一定的刃口半径，正常切削就不能维持，常出现挤压、打滑和周期性地切入加工表面的现象，从而使表面粗糙度值增大。
为减小加工表面粗糙度值，应根据刀具刃口刃磨的锋利情况选取相应的背吃刀量。
④减小工艺系统受力变形，提高尺寸加工精度；一般来说，工艺系统的刚度越好，工艺系统受力变形小，加工误差就越小，加工精度越高。
有时工艺系统在某些敏感方向上刚度不好，受力变形会引起工件的尺寸误差和形状误差。
生产实际中，应选择适当的工艺参数（如切削用量的切深、进给量等）使切削力引起的误差敏感方向上的变形在允许的误差范围内，以保证工件的加工精度。
但有时还应考虑检验工艺系统某薄弱环节的受力变形。
如：当刀杆刚度不足时，则应减少进给量。
3．借助经验表格的刀具切削参数选择数控加工的多样性、复杂性以及日益丰富的数控刀具，决定了选择刀具时不能再主要依靠经验。
借助经验表格对刀具切削参数进行选择是实践中常用的、有效的简便方法。
有关刀具切削参数选择的经验表格，其格式、内容多种多样。
有的是刀具制造厂在开发每一种刀具时，通过做了大量的试验，在向用户提供刀具的同时，提供了详细的刀具的使用说明和经验表格，针对性较强；有的经验表格则属于通用的技术资料，针对性一般。
编程者应对自己常用牌号的刀具，能够熟练地使用刀具厂商提供的技术手册，或通用的技术资料，通过经验表格选择合适的刀具，并根据手册提供的参数合理选择刀具的切削参数。
但不管多么详细的经验表格，它不可能完全吻合于具体的切削加工情况。
经验表格是选择刀具的切削参数的重要的依据，但不是完全的依据。
应知道：与切削用量的选用的相关因素是多种多样的，每一个相关因素都可能对切削用量的选用的合理性产生影响，因此在选择刀具的切削参数时，把经验表格为重要的依据，并具体分析切削加工的条件、要求、各种限制因素，全面考量，并在实践中验证、修改调整，才是得到具体应用的、合理的刀具切削参数的有效的途径。