金属切削原理 11第十一章 切削用量的制定.pdf

1 金属切削原理与刀具 Principle of Metal Cutting and Cutting ToolsPrinciple of Metal Cutting and Cutting Tools 第十一章 切削用量的制订第十一章 切削用量的制订 2 第十一章 切削用量的制订第十一章 切削用量的制订 11 1 制订切削用量的原则 11 2 切削用量三要素的确定 11 3 切削用量优化简介 11 4 提高切削用量的途径 3 11 1 制订切削用量的原则 制订切削用量要确定背吃刀量ap 进给量f 切 削速度v及刀具耐用度T 制订切削用量要综合考虑生产率 加工质量和 加工成本 合理切削用量是指使刀具的切削性能和机床的 动力性能得到充分发挥 并在保证加工质量的前 提下 获得高生产率和低加工成本的切削用量 第十一章 切削用量的制订第十一章 切削用量的制订 4 P 1 tm tm切削工时切削工时 fva Ld fan L t p ww pw w m 3 10 式中 式中 dw 车削前的毛坯直径 车削前的毛坯直径 mm Lw 工件切削部分长度 工件切削部分长度 mm 加工余量 加工余量 mm nw 工件转速 工件转速 r min P A0v f ap 1 对切削加工生产率的影响对切削加工生产率的影响 V f ap中任何一个参数增加一倍 均可提高生 产率一倍 中任何一个参数增加一倍 均可提高生 产率一倍 5 2 对刀具耐用度的影响对刀具耐用度的影响 对刀具耐用度影响切削速度对刀具耐用度影响切削速度 进给量进给量 背吃刀 量 从刀具耐用度出发 选切削用量 应先采 用最大背吃刀量 再选大的进给量 然后根据 刀具耐用度选择切削速度 背吃刀 量 从刀具耐用度出发 选切削用量 应先采 用最大背吃刀量 再选大的进给量 然后根据 刀具耐用度选择切削速度 32 31 p v fa C v 1 f 保持不变 保持不变 ap增至增至3ap 刀具耐用度一 定 则 刀具耐用度一 定 则v3ap 0 7v 此时生产率 此时生产率P3ap 2P 即生 产率提高 即生 产率提高1倍 倍 高速钢车刀加工 钢 刀具耐用度一定 6 2 ap保持不变 保持不变 f 增至增至3f 刀具耐用度一定 刀具耐用度一定 v3f 0 5v 此时生产率 此时生产率P3ap 1 5P 即生产率提高 即生产率提高 50 刀具耐用度一定 增大刀具耐用度一定 增大ap比增大比增大f更有利于提高生 产率 更有利于提高生 产率 3 对加工质量的影响对加工质量的影响 ap增大 切削力增大 切削力Fz成比例增大 降低加工精度 增大表面粗糙度 成比例增大 降低加工精度 增大表面粗糙度 f 增大 切削力增大 切削力Fz增大 表面 粗糙度显著增大 增大 表面 粗糙度显著增大 v增大 切削变形和切削力减 小 表面粗糙度减小 精加工和半精加工 采用 较小的 增大 切削变形和切削力减 小 表面粗糙度减小 精加工和半精加工 采用 较小的ap和f 硬质合金车刀采用较高切削速度 高速钢采用较低切削速度 避开积屑瘤 硬质合金车刀采用较高切削速度 高速钢采用较低切削速度 避开积屑瘤 7 11 2 切削用量三要素的确定 第十一章 切削用量的制订第十一章 切削用量的制订 粗加工时 一次走刀尽可能切除全部余量 粗车分几次走刀 半精加工时 被吃刀量取为0 5 2mm 精加工时 被吃刀 量取为0 1 0 4mm 1 背吃刀量的选择背吃刀量的选择 2 进给量的选择进给量的选择 生产实际中多采用查表法确定进给量 粗加工 生产实际中多采用查表法确定进给量 粗加工时 进给量由机床进给机构强度 刀具强度与刚 性 工件的装夹刚度决定 时 进给量由机床进给机构强度 刀具强度与刚 性 工件的装夹刚度决定 查表查表11 1 需要校核需要校核p174 半精 精加工半精 精加工时 进给量由时 进给量由表面粗糙度表面粗糙度决定 决定 查表查表11 2 半精车 精车进给量半精车 精车进给量 p174表表11 2 8 工件材料车刀刀 杆尺寸 B H mm 工 件 直 径 mm 背吃刀量 mm 3 3 5 5 8 8 12 12 进给量 m r 碳素结构钢 合金结构钢 16 25 20 0 3 0 4 40 0 4 0 5 0 3 0 4 60 0 5 0 7 0 4 0 6 0 3 0 5 100 0 6 0 9 0 5 0 7 0 5 0 6 0 4 0 5 400 0 8 1 2 0 7 1 0 0 6 0 8 0 5 0 6 20 30 25 25 20 0 3 0 4 40 0 4 0 5 0 3 0 4 60 0 6 0 7 0 5 0 7 0 4 0 6 100 0 8 1 0 0 7 0 9 0 5 0 7 0 4 0 7 600 1 2 1 4 1 0 1 2 0 8 1 0 0 6 0 9 0 4 0 6 25 40 60 0 6 0 9 0 5 0 8 0 4 0 7 100 0 8 1 2 0 7 1 1 0 6 0 9 0 5 0 8 1000 1 2 1 5 1 1 1 5 0 9 1 2 0 8 1 0 0 7 0 8 表 11 1 硬质合金及高速钢车刀粗车粗车外圆和端面时的进给量进给量 9 粗加工时 需校核所选定的背吃刀量和进给量 一 项或几项 粗加工时 需校核所选定的背吃刀量和进给量 一 项或几项 1 刀杆强度 2 刀杆刚度 3 刀片强度 4 工件装夹刚度 加工精度 5 机床进给机构强度 10 3 切削速度的选择切削速度的选择 在在ap f 合理的刀具耐用度值选定后 根据 合理的刀具耐用度值选定后 根据公式或 查表 公式或 查表来确定切削速度 来确定切削速度 Bvvr vk vkkvtvsvMvv v yx p m v KKKKKKKKK K faT C v r r v v 系数见表11 3 修正系数见表11 4 机床转速 w d1000vn 11 12 13 在生产中选择切削速度的一般原则 在生产中选择切削速度的一般原则 表 表11 5 1 粗车时 ap f 较大 故选择较低的v 精车时 ap f 均较小 故选择较高的v 2 工件材料强度 硬度高时 应选较低的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正火 退火状态 钢要降低20 30 切削有色金属比切削中碳 钢的切削速度可提高100 300 14 4 刀具材料的切削性能愈好 切削速度也选 得愈高 5 精加工时 应尽量避开积屑瘤和鳞刺产生的 区域 6 断续切削及加工大件 细长件和薄壁工件 时 应适当降低切削速度 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 15 工件材料热处理状态ap 0 3 2mm ap 2 6 mm ap 6 10 mm f 0 08 0 3 mm r f 0 3 0 6 mm r f 0 6 1 mm r V m s 低碳钢热扎 33 01 67 2 0 1 17 1 5 易切削钢 中碳钢热扎2 17 2 67 1 5 1 83 1 0 1 33 调质1 67 2 171 1 17 1 5 0 83 1 17 合金结构钢热扎1 67 2 17 1 17 1 5 0 83 1 17 调质1 33 1 83 0 83 1 17 0 67 1 0 工具钢退火1 5 2 0 1 0 1 33 0 83 1 17 不锈钢1 17 1 33 1 0 1 17 0 83 1 0 灰铸铁 190HBS 190 225HBS 1 5 2 0 1 0 1 33 0 83 1 17 1 33 1 85 0 83 1 17 0 67 1 0 高锰钢0 17 0 33 铜及铜合金3 33 4 17 2 0 0 30 1 5 2 0 铝及铝合金5 1 10 0 3 33 6 67 2 5 5 0 铸铝合金1 67 3 0 1 33 2 5 1 0 1 67 表表11 5 硬质合金外圆车刀切削速度参考值硬质合金外圆车刀切削速度参考值 切削钢及灰铸铁时刀具耐用度约为 60 90min 16 4 机床功率校核机床功率校核 p180 Pm Fz v 10 3 粗加工切削用量三要素确定 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 选取尽可能大的进给量 工厂经验定 可查表 最后利用切削用量手 册选取或者用公式计算确定切削速度 17 精加工切削用量三要素的确定 被吃刀量 半精加工时 被吃刀量取为0 5 2mm 精加工时 被吃刀量取为0 1 0 4mm 进给量 进给量选择根据加工精度和表面粗糙度确 定 可查表 切削速度 利用切削用量手册选取或者用公式计算 确定切削速度 18 11 3 切削用量优化简介 一 最佳切削速度 温度 1 v T关系中的极值关系中的极值 泰勒公式 单值关系 在较窄范围成立 低速到 高速范围存在极值 2 切削速度v与切削路程与切削路程lm关系关系 切削路程lm 刀具切削时的有效行程 反映切削效 率 lm v t 相对磨损相对磨损 单位切削路程长度上刀具的磨损 切削用量 选择的依据 相对磨损最小判据相对磨损最小判据 19 20 3 最佳切削温度 相对磨损最小的切削速度通常称为最佳切削速 度 最佳切削速 度 工件和刀具材料一定 当刀具处于相对最小的 磨损的时候 不管切削用量如何 其切削温度 称为最佳切削温度最佳切削温度 21 各切削速度比较 pc0T vvvv 最高刀具耐用度的切削速 度 最高刀具耐用度的切削速 度vt 最佳切削速度最佳切削速度vo 经济切削速度经济切削速度vc 最高生产率切削速度最高生产率切削速度vp 22 从生产率 加工经济性和加工精度综合考 虑 最大切削路程和加工经济性选择切削用量 好 最高耐用度和最大生产率耐用度选择切削 用量不好 最高刀具耐用度的切削速度vt 最佳切削速度vo 经济切削速度vc 最高生产率切削速度vp 23 二 切削用量计算机优化 目标函数 约束条件 三 金属切削数据库 四 加工自动化对切削用量的影响 24 11 4 提高切削用量的途径 1 采用切削性能更好的新型刀具材料 2 改善工件材