第二章 车削工艺和数控车削工艺

第一节 车削运动及切削用量

一、车削运动

金属切削加工是通过金属切削刀具与被加工零件之间的相对运动，从而在工件上切除多余材料的机械加工过程。车削加工是利用车床、刀具以及各种其他工艺装备对零件进行切削的机械加工手段。作为一名车工应对金属切削的基本知识有所了解。

车削工件时，为了切除多余的金属，必须使工件和车刀产生相对的车削运动。按其作用划分，车削运动可分为主运动和进给运动两种，如图2-1所示。

1．主运动

直接切除毛坯上的被切削层，使之变为切屑的运动，称为主运动。主运动的特征是速度高，需消耗大部分机床功率。在车削加工中，工件由主轴带动的旋转运动为主运动。通常，主运动的速度较高。

2．进给运动

进给运动是保证将被切削层不断地或间断地投入切削，以逐渐加工出整个工件表面的运动。如图2-1所示，车削外圆柱表面中的运动为车刀的纵向进给运动。另外，在车床上加工内圆柱孔时，钻头或铰刀的轴向运动也为进给运动。进给运动速度较低，消耗机床功率很少，如卧式车床的进给功率仅为主电动机功率的1/30～1/25。

二、车削加工时工件上形成的表面

工件在车削加工时有三个不断变化的表面，它们是已加工表面、过渡表面与待加工表面，见表2-1。

三、切削用量

如图2-2所示为车外圆、车端面及切槽的切削用量。切削用量是度量主运动和进给运动大小的参数，它包括背吃刀量、进给量和切削速度，其说明见表2-2。

四、切削层参数

切削层是指在切削过程中，切削刃在一次进给中从工件上所切除的金属层。车外圆时的切削层为工件旋转一周，刀具移动一个进给量，由主切削刃所切除的一层金属层，如图2-3所示。切削层的截面尺寸即为切削层参数。切削层参数在切削加工中具有重要地位，它不仅决定了刀具所承受负荷的大小，还与刀具的磨损、工件表面质量以及生产率密切相关。

切削层参数通常指切削层公称厚度、切削层公称宽度及切削层公称横截面积。

① 切削层公称厚度（hD） 切削刃前进一个进给量，前后两相邻过渡表面间的距离。

② 切削层公称宽度（bD） 该参数反映了切削刃参与切削的长度，可沿过渡表面测量而得。

③ 切削层公称横截面积（AD） 切削层横截面的面积，其大小为：

AD＝hDbD

五、切削用量的选择

1．半精车、精车时切削用量的选择

半精车、精车时选择切削用量首先应考虑保证加工质量，并注意兼顾生产率和刀具寿命。

（1）背吃刀量

半精车、精车时的背吃刀量是根据加工精度和表面粗糙度要求，由粗车后留下的余量确定的。一般情况下，在数控车床上所留的精车余量比在卧式车床上的小。半精车、精车时的背吃刀量为：半精车时选取ap=0.5～2.0mm；精车时选取ap=0.1～0.8mm。在数控车床上进行精车时，选取ap=0.1～0.5mm。

（2）进给量

半精车、精车时的背吃刀量较小，产生的切削力不大，所以加大进给量对工艺系统的强度和刚度影响较小。半精车、精车时，进给量的选择主要受表面粗糙度值的限制。要求表面粗糙度值小，进给量就选择小些。

（3）切削速度

为了提高工件的表面质量，用硬质合金车刀精车时，一般采用较高的切削速度（vc＞80m/min）；用高速钢车刀精车时，一般选用较低的切削速度（vc＜5m/min）。在数控车床上车削工件时，切削速度可选择高些。

2．粗车时切削用量的选择

粗车时选择切削用量主要是考虑提高生产率，同时兼顾刀具寿命。加大背吃刀量ap、进给量f和提高切削速度vc都能提高生产率。但是，它们都会对刀具寿命产生不利影响，其中影响最小的是ap，其次是f，最大的是vc。因此，粗车时选择切削用量，首先应选择一个尽可能大的背吃刀量ap，其次选择一个较大的进给量f，最后根据已选定的ap和f，在工艺系统刚度、刀具寿命和机床功率许可的条件下，选择一个合理的切削速度vc。