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摘要本文介绍了在切削加工过程中切削用量三要素的选择，直接影响生产企业的生产效益，在此分析基础上提出建立国家切削数据库平台的一点设想，供机械加工工作者参考。
关键词 切削用量 切削速度 切削数据库
中图分类号：TG506 文献标识码：A
On the Choice of Cutting
XU Jie
(Jiangsu Xujie Suining Vocational Education Center, Xuzhou, Jiangsu 221200)
AbstractThis paper introduced simple superficial in machining process selection of cutting dosages three elements, the direct impact of production efficiency, in this analysis is proposed based on establishing national cutting database platform for the little imagine, machining workers reference.
Key wordscutting; cutting speed; cutting database
0 引言
选择合理的切削用量，对于保证加工质量、降低加工成本和提高生产率，有着很大的关系。在机床、刀具和工件等条件一定的情况下，选择合理的切削用量，可最大限度地发掘生产潜力，发挥机床和刀具的最大功能，从而获得最大的生产效益。切削用量与刀具寿命有着密切的关系，较大的切削用量，可使加工工时缩短，但换刀和磨刀的时间增加，刀具寿命变短，刀具费用增加，从而使生产效益达不到最佳。反之，如果选择较小的切削用量，刀具寿命变长，但生产效率就会太低，企业仍不能获得最大的利润。因而寻求切削用量的三要素即切削深度、进给量和切削速度间的最佳组合，仍是现代从事机械加工工程研究人员的重要课题。以下是以车削外圆为例，来介绍切削用量的选取方法。
1 切削用量选择一般原则
由刀具在特定条件下的使用寿命经验公式：①T = Cr/VC5f 2.25ap0.75 知，切削速度Vc对刀具的使用寿命T影响最大，其次是进给量f，切削深度ap影响最小。刀具寿命有最大生产率使用寿命和经济使用寿命，因此切削速度也对应的有最大生产率的切削速度和经济的切削速度。当产品供不用求时应采用最大生产率的切削速度，而一般情况下，多采用经济的切削速度。因此，对于切削用量的选择原则是：首先选取尽可能的切削深度，然后根据加工条件和要求选取较大的进给量，最后才在机床和刀具使用寿命能保证的前提下，选取合理的经济速度。
2 切削用量选用分析
2.1 切削深度的确定
增大切削深度比增大进给量更有利于提高生产率。由于切削深度是由加工余量决定的。对于粗车外圆来说，尽可能一次切去全部粗加工余量，当余量较大时，在机床、刀具、工件的刚性满足的情况下，选取较大的切削深度，尽可能减少走刀次数，来提高生产率。对于锻件或铸件毛坯，因工件表皮较硬，第一次车削其切削深度应大于硬化层厚度，便于保护刀尖，防止刀尖过早的磨损或破损。在半精加工时如果单面余量大于2mm，可分两次切除，如果单面余量小于2mm，一次切除即可。对于精加工来说，一般应在一次行程中切除所有余量，但由于鳞刺（已加工表面上的鳞片状毛刺）高度是随切削深度的增大而增大的，较大的切削深度，工件表面加工质量较差，因此对于表面要求较高的外圆，精加工余量不宜太大。
2.2 进给量的选定
在切削深度值选定之后，进给量直接决定了切削面积，因而决定了切削力的大小。由于进给量受机床的有效功率和转矩、进给机构传动链的强度、刚度，工件和刀具的刚性限制及工件图纸规定的加工表面的粗糙度要求等影响，因此选取时要综合考虑各方面因素，选取较大的进给量，而且进给量也影响着表面加工质量。增大进给量，提高了生产效率，但同时使表面粗糙度值也增大。进给量也非越小表面质量越好，进给量太小，虽使表面粗糙度值减小，但使表面残余应力增大，冷作硬化严重，表面质量仍然不是太好。且进给量对于加工质量的影响，和刀具工作角度、切削液使用、工件材料等有直接关系。生产中大多利用查金属切削手册法确定较为合理的进给量。
2.3 切削速度的选定
在切削深度和进给量选定之后，切削速度的选定是否合理，对切削效率和加工成本影响很大。较大的切削速度可以减小表面粗糙度，提高表面加工质量。提高切削速度可以提高生产率，但会使刀具寿命大大降低。随着超硬刀具材料和刀具涂层技术的发展，切削速度的提高对于刀具寿命的影响变小。但切削速度的选取仍是至关重要，传统方法是根据合理的刀具使用寿命计算或用查表法在一定范围内选定切削速度，再通过工件直径计算出机床的转速。其（下转第154页）（上接第146页）实对于一个给定的机床、刀具、工件，其最大生产率的切削速度或经济的切削速度一般只有一个是最佳的。
3 对于切削用量选用方法的设想
从上面的分析我们能看出，如果要想达到较理想的切削用量优化组合（即朝着最低成本或最高生产率或最大利润率方向上，在保证加工质量、机床和刀具的安全的前提下，选取一组最佳的切削深度、进给量和切削速度），是一个很复杂的课题。如果能开发一种软件，将机床型号、刀具参数（牌号、几何角度、尺寸）、工件参数（材料牌号、热处理状况、线性尺寸）、加工要求（粗加工/精加工、表面质量要求）、工作条件（切削液、温度）、产品供求关系等参数建立成切削中心数据库，就如同自动编程软件能编出较佳的切削工艺一样，将上述信息输入后，计算机软件能对切削用量进行优化组合，得到一组或几组切削数据供机械加工者选择。虽然早有报道有我国很多研究机构已开发出金属切削数据库，但很多具有专用性（特定条件），如南京航空航天大学研究和开发的专用切削数据库软件系统NAIMDS 和KBMDBS，早已经开发出来，也创造了生产价值，但没有也不能大面积的推广及应用。由于我国生产企业众多，各个企业之间存在利益冲突，又由于新的机床和刀具的不断研发，且同一型号（规格）的机床（刀具）因生产厂家不同，其参数、性能也可能有所不同，这就极大程度地限制了切削数据库大面积的推广应用。目前对于很多机械加工工厂来说，60%以上仍然是手动操作的机械加工，对于切削用量的选取仍旧按照经验或参考一些较为过时的《切削用量手册》，即便是采用了现代的数控加工系统，自动编程软件，但仍有一定的局限性，这也还是不能充分发挥机床和刀具的性能，从而限制了企业生产力的发展，而这对于企业来说是一笔巨大的经济损失。美国的CUTDATA建库的初期（上个世纪70年代）就为工业部门节约了1.6亿美元；德国的INFOS数据库系统可使单件生产时间下降了10%，生产成本下降了10%。由此可见切削数据库有着非常巨大的经济价值。
如果我国能够建立完善的机械加工数据中心平台，并对生产机床和切削刀具的企业按制定的标准强制生产符合标准的机械加工机床和切削刀具，对于新开发出的机床和刀具，及时将参数输入数据库，使切削刀具标准化，机床也逐步实现通用化、标准化。各个企业可以根据自身需求，通过计算机网络连接到国家机械加工数据中心平台上，只需要将各种参数输入后，就可得到一组或几组切削加工用量数据。到那时实用的金属切削优化系统将应用到每一个车间，而每一台机床、每一把刀具都在发挥它自己的潜能，最大限度地创造价值，相信到那时我国的机械工业技术水平将会有一个质的飞跃，工业生产总值也一定会提高了几个百分点，机械加工水平将会走在世界的前列。
注释
①特定条件指的是：用硬质合金外圆车刀切削b=0.75GPa的40钢时，当进给量f>0.75mm/r时。
参考文献
[1]周泽华.金属切削原理.华南理工大学出版社,1993.
[2]袁哲俊.金属切削实验技术.北京机械工业出版社,1988.
[3]刘战强.切削数据库的研究现状与发展.计算机集成技术,2003.
关键词 切削用量 切削速度 切削数据库
中图分类号：TG506 文献标识码：A
On the Choice of Cutting
XU Jie
(Jiangsu Xujie Suining Vocational Education Center, Xuzhou, Jiangsu 221200)
AbstractThis paper introduced simple superficial in machining process selection of cutting dosages three elements, the direct impact of production efficiency, in this analysis is proposed based on establishing national cutting database platform for the little imagine, machining workers reference.
Key wordscutting; cutting speed; cutting database
0 引言
选择合理的切削用量，对于保证加工质量、降低加工成本和提高生产率，有着很大的关系。在机床、刀具和工件等条件一定的情况下，选择合理的切削用量，可最大限度地发掘生产潜力，发挥机床和刀具的最大功能，从而获得最大的生产效益。切削用量与刀具寿命有着密切的关系，较大的切削用量，可使加工工时缩短，但换刀和磨刀的时间增加，刀具寿命变短，刀具费用增加，从而使生产效益达不到最佳。反之，如果选择较小的切削用量，刀具寿命变长，但生产效率就会太低，企业仍不能获得最大的利润。因而寻求切削用量的三要素即切削深度、进给量和切削速度间的最佳组合，仍是现代从事机械加工工程研究人员的重要课题。以下是以车削外圆为例，来介绍切削用量的选取方法。
1 切削用量选择一般原则
由刀具在特定条件下的使用寿命经验公式：①T = Cr/VC5f 2.25ap0.75 知，切削速度Vc对刀具的使用寿命T影响最大，其次是进给量f，切削深度ap影响最小。刀具寿命有最大生产率使用寿命和经济使用寿命，因此切削速度也对应的有最大生产率的切削速度和经济的切削速度。当产品供不用求时应采用最大生产率的切削速度，而一般情况下，多采用经济的切削速度。因此，对于切削用量的选择原则是：首先选取尽可能的切削深度，然后根据加工条件和要求选取较大的进给量，最后才在机床和刀具使用寿命能保证的前提下，选取合理的经济速度。
2 切削用量选用分析
2.1 切削深度的确定
增大切削深度比增大进给量更有利于提高生产率。由于切削深度是由加工余量决定的。对于粗车外圆来说，尽可能一次切去全部粗加工余量，当余量较大时，在机床、刀具、工件的刚性满足的情况下，选取较大的切削深度，尽可能减少走刀次数，来提高生产率。对于锻件或铸件毛坯，因工件表皮较硬，第一次车削其切削深度应大于硬化层厚度，便于保护刀尖，防止刀尖过早的磨损或破损。在半精加工时如果单面余量大于2mm，可分两次切除，如果单面余量小于2mm，一次切除即可。对于精加工来说，一般应在一次行程中切除所有余量，但由于鳞刺（已加工表面上的鳞片状毛刺）高度是随切削深度的增大而增大的，较大的切削深度，工件表面加工质量较差，因此对于表面要求较高的外圆，精加工余量不宜太大。
2.2 进给量的选定
在切削深度值选定之后，进给量直接决定了切削面积，因而决定了切削力的大小。由于进给量受机床的有效功率和转矩、进给机构传动链的强度、刚度，工件和刀具的刚性限制及工件图纸规定的加工表面的粗糙度要求等影响，因此选取时要综合考虑各方面因素，选取较大的进给量，而且进给量也影响着表面加工质量。增大进给量，提高了生产效率，但同时使表面粗糙度值也增大。进给量也非越小表面质量越好，进给量太小，虽使表面粗糙度值减小，但使表面残余应力增大，冷作硬化严重，表面质量仍然不是太好。且进给量对于加工质量的影响，和刀具工作角度、切削液使用、工件材料等有直接关系。生产中大多利用查金属切削手册法确定较为合理的进给量。
2.3 切削速度的选定
在切削深度和进给量选定之后，切削速度的选定是否合理，对切削效率和加工成本影响很大。较大的切削速度可以减小表面粗糙度，提高表面加工质量。提高切削速度可以提高生产率，但会使刀具寿命大大降低。随着超硬刀具材料和刀具涂层技术的发展，切削速度的提高对于刀具寿命的影响变小。但切削速度的选取仍是至关重要，传统方法是根据合理的刀具使用寿命计算或用查表法在一定范围内选定切削速度，再通过工件直径计算出机床的转速。其（下转第154页）（上接第146页）实对于一个给定的机床、刀具、工件，其最大生产率的切削速度或经济的切削速度一般只有一个是最佳的。
3 对于切削用量选用方法的设想
从上面的分析我们能看出，如果要想达到较理想的切削用量优化组合（即朝着最低成本或最高生产率或最大利润率方向上，在保证加工质量、机床和刀具的安全的前提下，选取一组最佳的切削深度、进给量和切削速度），是一个很复杂的课题。如果能开发一种软件，将机床型号、刀具参数（牌号、几何角度、尺寸）、工件参数（材料牌号、热处理状况、线性尺寸）、加工要求（粗加工/精加工、表面质量要求）、工作条件（切削液、温度）、产品供求关系等参数建立成切削中心数据库，就如同自动编程软件能编出较佳的切削工艺一样，将上述信息输入后，计算机软件能对切削用量进行优化组合，得到一组或几组切削数据供机械加工者选择。虽然早有报道有我国很多研究机构已开发出金属切削数据库，但很多具有专用性（特定条件），如南京航空航天大学研究和开发的专用切削数据库软件系统NAIMDS 和KBMDBS，早已经开发出来，也创造了生产价值，但没有也不能大面积的推广及应用。由于我国生产企业众多，各个企业之间存在利益冲突，又由于新的机床和刀具的不断研发，且同一型号（规格）的机床（刀具）因生产厂家不同，其参数、性能也可能有所不同，这就极大程度地限制了切削数据库大面积的推广应用。目前对于很多机械加工工厂来说，60%以上仍然是手动操作的机械加工，对于切削用量的选取仍旧按照经验或参考一些较为过时的《切削用量手册》，即便是采用了现代的数控加工系统，自动编程软件，但仍有一定的局限性，这也还是不能充分发挥机床和刀具的性能，从而限制了企业生产力的发展，而这对于企业来说是一笔巨大的经济损失。美国的CUTDATA建库的初期（上个世纪70年代）就为工业部门节约了1.6亿美元；德国的INFOS数据库系统可使单件生产时间下降了10%，生产成本下降了10%。由此可见切削数据库有着非常巨大的经济价值。
如果我国能够建立完善的机械加工数据中心平台，并对生产机床和切削刀具的企业按制定的标准强制生产符合标准的机械加工机床和切削刀具，对于新开发出的机床和刀具，及时将参数输入数据库，使切削刀具标准化，机床也逐步实现通用化、标准化。各个企业可以根据自身需求，通过计算机网络连接到国家机械加工数据中心平台上，只需要将各种参数输入后，就可得到一组或几组切削加工用量数据。到那时实用的金属切削优化系统将应用到每一个车间，而每一台机床、每一把刀具都在发挥它自己的潜能，最大限度地创造价值，相信到那时我国的机械工业技术水平将会有一个质的飞跃，工业生产总值也一定会提高了几个百分点，机械加工水平将会走在世界的前列。
注释
①特定条件指的是：用硬质合金外圆车刀切削b=0.75GPa的40钢时，当进给量f>0.75mm/r时。
参考文献
[1]周泽华.金属切削原理.华南理工大学出版社,1993.
[2]袁哲俊.金属切削实验技术.北京机械工业出版社,1988.
[3]刘战强.切削数据库的研究现状与发展.计算机集成技术,2003.