机械制造工程课件-第三节_金属切削参数的选择及优化.ppt

第三节 金属切削参数的 选择及优化,机械制造工程第一章,1切削加工性的概念及衡量指标,一、工件材料的切削加工性,切削加工性是指工件材料被切削加工的难易程度 切削加工性的标志方法： 考虑生产和刀具耐用度的标志方法 考虑已加工表面质量的标志方法 考虑安全生产和工作稳定性的标志方法,通常用来衡量材料切削加工性的指标为一定耐用度下的切削速度vt 含义是：当刀具耐用度为t时，切削某种材料所允许的切削速度vt,通常以强度b0.637gpa的45钢的v60作为基准，写作(v60)j；而把其它各种材料的v60同它相比，这个比值kv称为相对加工性，即kvv60/(v60)j 当kv1时，表示该材料比45钢易切削 当kv1时，表示该材料比45钢难切削,金属材料的物理力学性能 硬度：常温硬度高、高温硬度高、硬质点多，切削加工性差 强度：常温强度、高温强度越大，磨损越快，切削加工性差 塑性、冲击韧性过大或过小，均使其切削加工性变差 导热系数大，切削加工性好，但加工尺寸精度会发生变化,2影响切削加工性的因素,材料的化学成分 cr、ni、v、mo、w、mn等提高钢的强度和硬度，使其切削加工性差 si、al与氧化合后使刀具磨损加快 合金元素降低导热系数 pb、p、s等降低塑性（发生热脆、冷脆现象） 碳的石墨化使切削加工性变好（硬度下降、润滑性变好） fe4c3使硬度增加，磨损加快,金相组织 钢的金相组织：铁素体、奥氏体易粘结；珠光体加工性好；索氏体、马氏体硬度、强度高，加工性差 铸铁的金相组织：灰口铁、白口铁、麻口铁、球墨铸铁性能各异,3改善难加工材料的切削加工性的途径 调整材料的化学成分 合理选择材料的供应状态 通过适当热处理 选用易切削钢 合理选择刀具材料、刀具几何参数、切削用量 采用新的切削加工技术,1切削液的功用,冷却作用：通过传导、对流、汽化带走热量 润滑作用：产生润滑膜，减小摩擦系数 清洗作用：清除细碎切屑和磨粒等 防锈作用：（依靠加入添加剂） 由此：改善切削条件、减少刀具磨损、提高切削速度、提高已加工表面质量、改善切削加工性,二、切削液,2切削液的种类,切削液的种类 切削液 水溶液 乳化剂 切削油 固态润滑剂（用于切削钛合金等）,3切削液中常用的添加剂,为了改善切削液的性能所加入的化学物质，称为添加剂 切削液中常用的添加剂 油性添加剂：动植物脂、脂肪酸、胺类、脂类、醇类 极压添加剂：含硫、磷、氯、硼等的化合物 乳化剂：矿物油和水乳化形成稳定乳化液的物质,4切削液的合理使用,切削液的合理选择 根据工件材料、工艺要求、工种特点等通过查工艺手册合理选用,特别应注意： 硬质合金、陶瓷刀具，切削铸铁、青铜一般不用切削液； 切削镁、铝、铝合金不用水溶液； 切削铅，切削液不能含氯；精密机床不能使用含硫的切削液等。,切削液的使用方法,普遍使用浇注 高压冷却 喷雾冷却,喷雾冷却法,刀具的“合理”几何参数，是指在保证加工质量的前提下，能够获得最高刀具耐用度，从而能够达到提高切削效率、降低生产成本的目的的刀具几何参数,三、刀具几何参数的合理选择,1前角的选择,前角的功用 影响切削力和切削功率 影响加工表面质量 影响刀具耐用度 影响断屑效果,合理选择前角 材料强度、硬度较低时，o宜大 塑性材料o宜大；脆性材料o宜小 粗加工、断续切削、加工铸锻件，o宜小 刀具韧性好时o宜大,特定要求选择前角： 成形刀具、展成刀具o宜小 工艺系统刚性差、机床功率不足时o宜大 自动化机床、数控机床o宜小,后角的功用 减少后刀面与工件表面的摩擦 o 刃口锋利，t； 但o 楔角，刃口强度， 散热体积，t,2后角的选择,合理选择后角 材料强度、硬度较高时，o宜小 塑性材料o宜大；脆性材料o宜小 粗加工、断续切削、加工铸锻件，o宜小；精加工、连续切削o宜大 工艺系统刚性差o宜小 定尺寸刀具o宜小 副后角的选择 通常o = o 需加强刀头强度时则o = 12,3主偏角及副偏角的选择,主偏角及副偏角的功用 影响表面粗糙度 影响刀具耐用度：kr、kr小，则切削刃增长，散热好，t 影响切削分力比例：kr ff,fp 影响排屑、断屑效果,合理选择主、副偏角 材料强度、硬度高时，kr宜小 工艺系统刚性好，kr、kr宜小；工艺系统差时，kr 90 粗加工、半精加工，kr宜大 精加工kr宜小，且需kr= 0 的修光刃,4刃倾角的选择,刃倾角的功用 影响切屑流向 增大刀具的实际前角,影响刀具锋利性 保护刀尖（取负刃倾角时） 使切削平衡（常用负刃倾角） 影响切削分力的比例,合理选择刃倾角 粗加工、有冲击载荷、断续切削时， 取s 0（防切屑划伤已加工表面） 材料强度、硬度高时，取s 0 微量精车时，s 0 金刚石、立方氮化硼车刀，取s 0,1切削用量对生产率的影响,由 p = 1 / tm 推出：p = a0apfv 由此可知：ap、f、v 中任一参数增加一倍，p即增加一倍。,四、切削用量的合理选择,2切削用量对刀具耐用度的影响,由 可知，,ap、f、v 中任一参数 t,ap f，工艺系统变形，振动，加工精度，表面粗糙度 f f，表面粗糙度 v 切削变形，f，表面粗糙度,3切削用量对加工质量的影响,精加工时应取小的ap、f，而对v的选择应避免积屑瘤、鳞刺的影响（使用硬质合金刀具时，宜用高速切削，v80m/min；使用高速钢刀具时，宜用低速切削，v=38m/min）。,通常根据工件材料、刀具材料、技术要求、工艺过程、工艺系统状态等，通过查工艺手册，或根据实际情况和实践经验予以确定,4切削用量的确定,根据零件加工余量和粗、精加工要求，选定背吃刀量ap 根据加工工艺系统允许的切削力，其中包括机床进给系统、工件刚度以及精加工时表面粗糙度要求，确定进给量 根据刀具寿命，确定切削速度vc 所选定的用量应该是机床功率允许的 一组切削用量必须考虑到加工余量、刀具寿命、机床功率、表面粗糙度和工艺系统的刚度等因素,背吃刀量ap的合理选择 背吃刀量ap一般是根据加工余量来确定 粗加工（表面粗糙度ra5012.5m）时，尽可能一次走刀即切除全部余量，可取ap810mm 半精加工（ra6.33.2m）时，取ap0.52mm 精加工（ra1.60.8m）时，取ap0.10.4mm,进给量 的合理选择 粗加工时，对表面质量没有太高的要求，而切削力往往较大，合理的 应是工艺系统刚度所能承受的最大进给量 精加工时，进给量主要受加工表面粗糙度限制，一般取较小值,切削速度的合理选择（一般原则是） 粗车时，ap、 均较大，故v宜取较小值；精车时ap、 均较小，所以v宜取较大值 工件材料强度、硬度较高时，应选较小的v值；反之，宜选较大的v值。材料加工性较差时，选较小的v值；反之，选较大的v值。在同等条件下，易切钢的v高于普通碳钢的v ；加工灰铸铁的v低于碳钢的v ；加工铝铜合金的v高于加工钢的v 刀具材料的性能越好，v也选得越高,在选择v时，还应注意以下几点： 精加工时，应尽量避开容易产生积屑瘤和鳞刺的速度值域 断续切削时，为减小冲击和热应力，应适当降低v 在易发生振动