6.4.3 切削用量的合理选择
选择合理的切削用量是切削加工中十分重要的环节，选择合理的切削用量必须联系合理的刀具耐用度。合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和机床性能，在保证质量的前提下，获得高生产率和低加工成本的切削用量。
1.切削用量同加工生产率的关系
外圆纵车时，按切削工时tm计算生产率P为
式中 dw——车削前的毛坯直径（mm）；
Lw——工件切削部分长度（mm）；
Δ——加工余量（mm）；
nw——工件转速（r/min）。
由于dw、Lw、Δ均为常数，令1 000（πdwLwΔ）＝Ao，则
P＝Aovfap
由上式可知，切削用量三要素同生产率均保持线性关系，即提高切削速度、增大进给量和背吃刀量，都能“同样地”提高劳动生产率。
但是在切削用量中，对刀具耐用度影响最大的是切削速度，切削速度稍加提高，耐用度就明显降低；其次是进给量；影响最小的是背吃刀量。由于要保持已确定的刀具耐用度，提高其中某一要素时，必须相应地降低另外两个要素。因此，切削用量三要素对生产率的影响是不同的。
用YT15硬质合金车刀切削45钢，在一定的切削用量范围内切削，刀具耐用度与切削用量三要素的经验公式为：
，由此可以得到如下结果：
1）f保持不变，ap增大至原来的3倍，如保持刀具合理的耐用度，则v必须降低15%，此时生产率P3ap≈2.6P，即生产率提高至原来的2.6倍。
2）ap保持不变，f增大至原来的3倍，如仍保持合理的刀具耐用度，则v必须降低32%，此时生产率P3f≈2P，即生产率提高至原来的2倍。
由此可见，增大ap比增大f更有利于提高生产率。
3）切削速度高过某一临界值时，生产率反而会下降。ap增大至某一数值后因受到加工余量的限制而成为常数时，进给量f不变，把切削速度v提高至3v时，P3v≈0.13P，生产率反而大为降低。
2.切削用量的选择原则
由上述分析可见，选择切削用量就是要选择切削用量三要素的最佳组合，在保持刀具合理耐用度的前提下，使v、f、ap三者的乘积值最大，以获得最高的生产率。因此，选择切削用量的基本原则是：首先选取尽可能大的背吃刀量；其次根据机床动力和刚性限制条件或已加工表面粗糙度的要求，选取尽可能大的进给量；最后利用切削用量手册选取或用公式计算确定切削速度。
3.背吃刀量、进给量和切削速度的选定
（1）背吃刀量的选定 切削加工一般分为粗加工、半精加工和精加工。粗加工（表面粗糙度Ra＝80～20μm）时，一次走刀应尽可能切除全部余量，在中等功率机床上，背吃刀量可达8～10mm；半精加工（表面粗糙度Ra＝10～5μm）时，背吃刀量为0.5～2mm；精加工（表面粗糙度Ra＝2.5～1.25μm）时，背吃刀量取0.1～0.4mm。
切削表层有硬皮的铸锻件或切削不锈钢等加工硬化严重的材料时，应尽可能使背吃刀量超过硬皮或冷硬层厚度，以预防刀尖过早磨损。
（2）进给量的选定 粗加工时，工件表面质量要求不高，但切削力往往很大，合理进给量主要受机床进给机构强度、刀具的强度与刚性、工件的装夹刚度等因素的限制；精加工时，合理进给量的大小则主要受加工精度和表面粗糙度的限制。
生产实际中多采用查表法确定合理的进给量。粗加工时，根据工件材料、车刀刀杆的尺寸、工件直径及已确定的背吃刀量来选择进给量；半精加工和精加工时，则按加工表面粗糙度要求，根据工件材料、刀尖圆弧半径、切削速度来选择进给量（具体数值可查阅《机械加工工艺手册》）。
（3）切削速度的选定 在背吃刀量和进给量的值选定后，根据合理的刀具耐用度计算或用查表来确定切削速度。车削外圆时的切削速度计算经验公式如下：
式中 Kv——切削速度修正系数，且
Kv＝KmvKsvKKrvKkr′vKrvKbv
Kmv、Ksv、KKrv、Kkr′v、Krv、Kbv分别表示工件材料、毛坯表面状态、车刀主偏角、副偏角、刀尖圆弧半径及刀杆尺寸对切削速度的修正系数。上述各修正系数及Cv、xv、yv及m值可查阅《机械加工工艺手册》。
在生产中选择切削速度的一般原则是：
1）粗车时，ap和f较大，故选择较低的v；精车时，ap和f均较小，故选择较高的v。
2）工件材料强度、硬度较高时，应选择较低的v；加工奥氏体不锈钢、钛合金和高温合金等难加工材料时，只能取较低的v。
3）切削合金钢比切削中碳钢切削速度应降低20%～30%，切削调质状态的钢比切削正火、退火状态钢应降低切削速度20%～30%，切削非铁金属比切削中碳钢的切削速度应提高100%～300%。
4）刀具材料的切削性能越好，切削速度也选得越高。如硬质合金的切削速度比高速钢刀具应高好几倍，涂层刀具的切削速度应比未涂层刀具高，陶瓷、金刚石和CBN刀具可采用更高的切削速度。
5）精加工时，应尽量避开积屑瘤和鳞刺产生的速度区域。
6）断续切削时，为减少冲击和热应力，宜适当降低切削速度。
7）在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激振动的临界速度。
8）加工大件、细长件和薄壁工件或加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度。
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