論金屬切削加工的切削速度

精品文檔-下載后可編輯論金屬切削加工的切削速度摘要:本文主要論述切削速度對金屬切削加工的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本的影響以及一些常見加工情況的選擇。

關(guān)鍵詞:切削速度；切削加

切削速度是刀具切削刃上選定點相對于工件的主運動方向的速度。與工件（或刀具）選定點的旋轉(zhuǎn)直徑（通常取最大直徑）和主軸轉(zhuǎn)速成正比，是切削用量三要素之一，在三要素中對切削加工影響最大的參數(shù)。對保證金屬切削加工的順利進行、保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本都有非常重要的意義。

首先是影響加工質(zhì)量。金屬切削加工的質(zhì)量體現(xiàn)在尺寸精度、表面粗糙度和形狀位置精度。切削速度對加工質(zhì)量的影響主要是影響工件的表面粗糙度。因為當(dāng)用中等切削速度（15~20mm/min）切削塑性金屬（特別是鋼料）時很容易形成積屑瘤，由于積屑瘤是不穩(wěn)定的，它時長時滅、時大時小，在這一過程中，一部分被切屑帶走，另一部分會嵌入工件的已加工表面，使表面產(chǎn)生硬點和毛刺，增大了工件的表面粗糙度。由于它時長時滅、時大時小，所以也會影響尺寸精度。

其次是影響生產(chǎn)效率。衡量生產(chǎn)效率高低的指標(biāo)之一是基本時間。如車外圓時的基本時間計算公式是tm=πAdl/1000vfap。由切削功率Pm＝Fzv，機床電機功率PE＝Pm/ηm，F(xiàn)z＝2000fap，得tm=2πAdl/PEηm。因此可得當(dāng)總切削量一定時，切削時間與電機功率成反比，當(dāng)總切削量、電機功率、切削深度和進給量一定時，切削時間與切削速度成反比且有最大值。所以如果沒有掌握切削速度與切削時間的關(guān)系，就會影響生產(chǎn)效率。

三是影響生產(chǎn)成本。零件的生產(chǎn)成本就切削加工環(huán)節(jié)而言主要是人工費、電費、廠地機床折舊費、刀具消耗等因素。其中人工費、電費相對固定。廠地機床折舊費與生產(chǎn)效率成反比，也就是生產(chǎn)效率越高成本越低（因為切削速度會影響生產(chǎn)效率）。刀具消耗的多少是受刀具耐用度的影響。刀具耐用度越高刀具消耗就越少，成本就越低。而在切削用量中，對刀具耐用度影響最大的是切削速度。切削速度對刀具耐用度的影響比較復(fù)雜，不是說切削速度越高或越低刀具耐用度就越好，而是要根據(jù)工件材料、刀具材料選擇合理的切削速度才能提高刀具耐用度，降低生產(chǎn)成本。

四是安全生產(chǎn)。當(dāng)切削速度選擇不合理時會形成帶狀切屑或粒狀切屑。帶狀切屑不易折斷，容易纏繞工件或刀具，纏繞工件時會形成切屑飛濺，影響操作安全。纏繞刀具則會刀具散熱條件，增大進給阻力，損壞刀具，影響生產(chǎn)。（同時也會加大表面粗糙度）。粒狀切屑會產(chǎn)生飛濺，可能燙傷操，影響安全操作。

五、工件都有自振頻率，工件轉(zhuǎn)速與自振頻率相近時，會加劇工件振動，影響生產(chǎn)。切削速度也會影響切削力。

由此可見，切削速度對切削加工的影響是廣泛而深遠(yuǎn)的。而目前的情況是：大多數(shù)操對切削速度對加工的影響是有所了解，但不夠全面和系統(tǒng)，沒有把合理選擇切削速度作為提高操作技術(shù)的重要突破口。本人就自己所掌握的知識談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

合理選擇切削速度要根據(jù)工件材料、刀具材料、加工性質(zhì)、切削液等方面綜合考慮。常用的工件材料有45鋼、灰鑄鐵、難加工材料（如不銹鋼）；常用的刀具材料有高速鋼、硬質(zhì)合金（K類或鎢鈷類或YG類、P類或鎢鈦鈷類或YT類、M類或鎢鈦鉭(鈮)鈷類YW類）；加工性質(zhì)分粗加工、半精加工、精加工；有無切削液。

下面就常見的加工情況的切削速度進行分析。

YT5粗加工45鋼：以效率為主，兼顧經(jīng)濟性和加工成本，在確定切削深度和進給量之后，在保證合理刀具耐用度的前提下進行選擇。粗車時的合理切削速度應(yīng)在30~60m/min。切削速度太高，刀具磨損加劇，刀具耐用度下降；切削速度太低，容易悶車，造成崩刀。若計算所得切削速度太高（如＞60m/min），則要加切削液，以降低切削區(qū)域的溫度，提高刀具耐用度，最高不能大于90m/min；若計算所得切削速度太低（如＜30m/min），則說明切削深度和進給量給的太大，要適當(dāng)減小切削深度和進給量。

在確定切削深度和進給量之后，根據(jù)機床功率，切削速度有最大值為v＝PEηm/2000apf。若切削速度低于該值則不能充分發(fā)揮機床性能，使生產(chǎn)效率最大化，若切削速度高于該值則可能機床、電機超負(fù)荷，損壞機床。以CA6140車床為例，已知車床電動機功率為7.5kW。傳動效率為0.8，切削60mm的鋼軸時選擇的切削深度為5mm，進給量為0.6mm/r時。經(jīng)計算其最大切削速度v＝1m/s＝60m/min。其轉(zhuǎn)速為n＝318r/min。車床主軸轉(zhuǎn)速有250、320、400（r/min）檔。合理的切削速度60m/min（或主軸轉(zhuǎn)速320r/min）,若選250r/min則效率降低20%；若選400r/min則機床、電機超負(fù)荷，損壞機床。

YT30精加工45鋼：以質(zhì)量為主，兼顧生產(chǎn)效率和必要的刀具耐用度。精車時切削速度主要受刀具耐用度和已加工表面質(zhì)量的限制。在保證刀具耐用度的前提下，切削速度通常應(yīng)選用較高的切削速度（＞70m/min），以避免積屑瘤的產(chǎn)生，保證表面粗糙度。例如CA6140車床的最高轉(zhuǎn)速為1400r/min。按70m/min的切削速度，轉(zhuǎn)速為1400r/min時工件直徑為15.9mm。也就是說在CA6140上如果要避免積屑瘤產(chǎn)生，保證表面粗糙度的最小直徑為16mm。

YG8粗加工灰鑄鐵：以效率和刀具耐用度為主，兼顧經(jīng)濟性和加工成本。因為鑄鐵的強度和硬度低，其切削力只有45鋼的1/2。如果用前面的切削速度計算公式進行計算，其值必然很大（按上述示例，結(jié)果v＝120m/min）。但鑄鐵材料對刀具材料的磨粒磨損較明顯，加上表面不規(guī)整和有硬皮，沖擊力較明顯，因此不能按切削速度計算公式進行計算，一般取中等偏低的切削速度（20~40m/min）。

YG3精加工灰鑄鐵：以質(zhì)量和刀具耐用度為主。由于精車時表面規(guī)整和沒有硬皮，沖擊力較小，因此切削速度要比粗車時高，一般取中等偏高的切削速度（40~70m/min）。

YW1加工不銹鋼：保證合理的刀具耐用度為主。由于不銹鋼的韌性大，造成加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重、刀具磨損利害，刀具耐用度下降。切削速度一般為45鋼的1/2，即粗車20~30m/min，精車40~50m/min。

高速鋼粗加工45鋼：主要用于低速車削螺紋粗車、鉆孔等，以效率為主。因為高速鋼的耐熱性較差，因而切削速度較低，一般小于30m/min，難以達(dá)到外圓粗車時所要求的切削速度，而低速車削螺紋要求的切削速度不高，可以滿足其要求。所以多用于低速車削螺紋粗車。切削速度15~30m/min，無切削液取下限，有切削液取上限。

高速鋼精加工45鋼：主要用于加工直徑較小而精度要求較高工件包括精車螺紋。以質(zhì)量為主。對于直徑較小的工件的精車，為保證工件表面粗糙度必須避免積屑瘤的形成，若用硬質(zhì)合金車刀，要求切削速度大于70m/min，設(shè)直徑為15mm，則主軸轉(zhuǎn)速是1480r/min，超過CA6140車床轉(zhuǎn)速的上限，不能滿足要求，只能用高速鋼車刀進行低速車削。切削速度小于5m/min。

高速鋼加工灰鑄鐵：主要用于鉆孔、鉸孔，鉆孔考慮刀具耐用度，鉸孔考慮表面粗糙度。雖然鉆孔加工是粗加工，且鑄鐵材料強度、硬度都比45鋼低，但鑄鐵材料對刀具材料的磨粒磨損較明顯，因此切削速度比45鋼要低，一般取10~20m/min。由于鑄鐵材料不會形成積屑瘤，因此鉸孔的切削速度取與鉆孔相同。

若產(chǎn)生帶狀切屑，就切削速度因素而言一般是由于速度過高產(chǎn)生的，因此只能降低切削速度。

若產(chǎn)生振動，則要根據(jù)具體情況進行分析，如果已是較高的速度