第二章 車削工藝和數控車削工藝

第一節 車削運動及切削用量

一、車削運動

金屬切削加工是通過金屬切削刀具與被加工零件之間的相對運動，從而在工件上切除多余材料的機械加工過程。車削加工是利用車床、刀具以及各種其他工藝裝備對零件進行切削的機械加工手段。作為一名車工應對金屬切削的基本知識有所了解。

車削工件時，為了切除多余的金屬，必須使工件和車刀產生相對的車削運動。按其作用劃分，車削運動可分為主運動和進給運動兩種，如圖2-1所示。

1．主運動

直接切除毛坯上的被切削層，使之變為切屑的運動，稱為主運動。主運動的特征是速度高，需消耗大部分機床功率。在車削加工中，工件由主軸帶動的旋轉運動為主運動。通常，主運動的速度較高。

2．進給運動

進給運動是保證將被切削層不斷地或間斷地投入切削，以逐漸加工出整個工件表面的運動。如圖2-1所示，車削外圓柱表面中的運動為車刀的縱向進給運動。另外，在車床上加工內圓柱孔時，鉆頭或鉸刀的軸向運動也為進給運動。進給運動速度較低，消耗機床功率很少，如臥式車床的進給功率僅為主電動機功率的1/30～1/25。

二、車削加工時工件上形成的表面

工件在車削加工時有三個不斷變化的表面，它們是已加工表面、過渡表面與待加工表面，見表2-1。

三、切削用量

如圖2-2所示為車外圓、車端面及切槽的切削用量。切削用量是度量主運動和進給運動大小的參數，它包括背吃刀量、進給量和切削速度，其說明見表2-2。

四、切削層參數

切削層是指在切削過程中，切削刃在一次進給中從工件上所切除的金屬層。車外圓時的切削層為工件旋轉一周，刀具移動一個進給量，由主切削刃所切除的一層金屬層，如圖2-3所示。切削層的截面尺寸即為切削層參數。切削層參數在切削加工中具有重要地位，它不僅決定了刀具所承受負荷的大小，還與刀具的磨損、工件表面質量以及生產率密切相關。

切削層參數通常指切削層公稱厚度、切削層公稱寬度及切削層公稱橫截面積。

① 切削層公稱厚度（hD） 切削刃前進一個進給量，前后兩相鄰過渡表面間的距離。

② 切削層公稱寬度（bD） 該參數反映了切削刃參與切削的長度，可沿過渡表面測量而得。

③ 切削層公稱橫截面積（AD） 切削層橫截面的面積，其大小為：

AD＝hDbD

五、切削用量的選擇

1．半精車、精車時切削用量的選擇

半精車、精車時選擇切削用量首先應考慮保證加工質量，并注意兼顧生產率和刀具壽命。

（1）背吃刀量

半精車、精車時的背吃刀量是根據加工精度和表面粗糙度要求，由粗車后留下的余量確定的。一般情況下，在數控車床上所留的精車余量比在臥式車床上的小。半精車、精車時的背吃刀量為：半精車時選取ap=0.5～2.0mm；精車時選取ap=0.1～0.8mm。在數控車床上進行精車時，選取ap=0.1～0.5mm。

（2）進給量

半精車、精車時的背吃刀量較小，產生的切削力不大，所以加大進給量對工藝系統的強度和剛度影響較小。半精車、精車時，進給量的選擇主要受表面粗糙度值的限制。要求表面粗糙度值小，進給量就選擇小些。

（3）切削速度

為了提高工件的表面質量，用硬質合金車刀精車時，一般采用較高的切削速度（vc＞80m/min）；用高速鋼車刀精車時，一般選用較低的切削速度（vc＜5m/min）。在數控車床上車削工件時，切削速度可選擇高些。

2．粗車時切削用量的選擇

粗車時選擇切削用量主要是考慮提高生產率，同時兼顧刀具壽命。加大背吃刀量ap、進給量f和提高切削速度vc都能提高生產率。但是，它們都會對刀具壽命產生不利影響，其中影響最小的是ap，其次是f，最大的是vc。因此，粗車時選擇切削用量，首先應選擇一個盡可能大的背吃刀量ap，其次選擇一個較大的進給量f，最后根據已選定的ap和f，在工藝系統剛度、刀具壽命和機床功率許可的條件下，選擇一個合理的切削速度vc。