切削用量选择

拟订工艺路线是指拟订零件加工所经过的有关部门和工序的先后顺序。工艺路线的拟订是制订工艺规程的重要内容，其主要任务是确定定位基准，选择各个加工表面的加工方法，确定各个表面的加工顺序以及整个工艺过程的工序数目和工序内容。它与零件的加工要求，生产批量及生产条件等多种因素有关。,第一章机械制造工艺编制基础知识,切削用量的选择,合理的切削用量指充分利用刀具切削性能和机床动力性能,在保证质量的前提下,获等量齐观的生产率和低的加工成本的切削用量,在单件小批量生产中一般不规定切削用量在大批量生产中，应严格选择切削用量,切削运动,工件与刀具间要有相对运动，即切削运动刀具材料必须具有一定的切削性能刀具必须具有适当的几何形状即切削角度,金属切削过程是工件与刀具相互作用的过程，具备三个条件,如外圆车削时，工件做旋转运动，刀具作纵向直线运动，形成了工件的外圆表面。在新的表面的形成过程中，工件上有三个依次变化的表面：,待加工表面：即将被切去金属层的表面;,加工表面：切削刃正在切削着的表面;,已加工表面：已经切去一部分金属形成的新表面。,动画,金属切削机床的基本运动有直线运动和回转运动。但是，按切削时工件与刀具相对运动所起的作用来分，可分为主运动和进给运动。,主运动,主运动是切下金属所必须的最主要的运动。通常它的速度最高，消耗机床功率最多。,进给运动,将被切削金属层不断投入切削，以全部切除掉所有切削余量的运动。进给运动可以是连续运动，也可以是间歇运动。,切削运动中主运动只有1个。进给运动可以是1个，可以是两个或多个运动,当主运动与进给运动同时进行时，刀具切削刃上某一点相对工件的运动称为合成切削运动，其大小与方向用合成速度向量ve表示。合成速度向量等于主运动速度与进给运动速度的向量和。即ve=vc+vf,动画,切削用量三要素,ve、f、ap称之为切削用量三要素,切削速度ve大多数切削加工的主运动采用回转运动。回旋体（刀具或工件）上外圆或内孔某一点的切削速度计算公式如下：vc=m/s或m/min(1.2),d工件或刀具上某一点的回转直径（mm)n工件或刀具的转速（r/s或r/min),进给速度vf单位时间的进给量，单位mm/s(mm/min)进给量f工件或刀具每回转一周时两者沿进给运动方向的相对位移，单位是mm/r（毫米/转）。它是衡量进给运动大小的参数对于铣刀、铰刀、拉刀、齿轮滚刀等多刃切削工具，在它们进行工作时，还应规定每一个刀齿的进给量fz，即后一个刀齿相对于前一个刀齿的进给量，单位是mm/z(毫米/齿)。显而易见vf=fn=fZznmm/s或mm/minz为齿数,背吃刀量ap,对于车削和刨削加工来说，背吃刀量ap为工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离，单位为mm。外圆柱表面车削的深度可用下式计算：ap=（dw-dm）/2mm对于钻孔工作ap=dm/2mmdm已加工表面直径（mm）dw待加工表面直径（mm）,第一章机械制造工艺编制基础知识,切削用量同加工生产率的关系,A0=1000（）,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,第一章机械制造工艺编制基础知识,切削用量与刀具耐用度的关系,切削用量三要素v、f、对刀具耐用度的影响程度不同，影响最大的是v，其次是f，影响最小的是。,第一章机械制造工艺编制基础知识,切削用量选择原则,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者用公式计算确定切削速度。,第一章机械制造工艺编制基础知识,背吃刀量、进给量和切削速度值的选择背吃刀量ap,粗加工(表面粗糙度Ra8020m)时，一次走刀应尽可能切除全部粗加工余量，在中等功率机床上，背吃刀量可达810mm。半精加工(表面粗糙度Ra105m)时，背吃刀量取为0.52mm。精加工(表面粗糙度Ra2.51.25m)时，背吃刀量取为0.10.4mm。,第一章机械制造工艺编制基础知识,进给量f的选定,粗加工时，合理进给量的大小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。,查表法确定合理的进给量,第一章机械制造工艺编制基础知识,切削速度的选定,在f、ap选定后，根据合理的刀具耐用度计算或查表来选定车削速度,切削速度修正系数,金属机械工艺人员手册,第一章机械制造工艺编制基础知识,车削用量的选择,背吃刀量ap根据加工余量多少而定。除留给下道工序的余量外，其余的粗车余量尽可能一次切除，以使走刀次数最少。例如在纵车外圆时；当粗车余量太大或加工的工艺系统刚性较差、断续切削时，则加工余量分两次或数次走刀后切除。通常使：第一次走刀的背吃刀量apl为：第二次走刀的背吃刀量ap2为：,第一章机械制造工艺编制基础知识,进给量f,表:硬质合金车刀及高速钢车刀粗车外圆和端面时的进给量,注：有冲击时，进给量应减小20。,第一章机械制造工艺编制基础知识,在半精加工和精加工时,则按表面粗糙度的要求,根据工件材料、刀尖圆弧半径、切削速度按表选择进给量,第一章机械制造工艺编制基础知识,切削速度VC,或查工艺手册确定,切削速度v确定,机床转速n=1000v/dw（r/min）,查机床说明书，与上式计算最接近的机床转速，确定实际转速n实,按v=dwn实/1000确定实际切削速度,速度,第一章机械制造工艺编制基础知识,外圆车削时切削速度公式中的系数和指数,第一章机械制造工艺编制基础知识,硬质合金车刀切削热轧中碳钢的平均切削速度为1.67ms切削灰铸铁的平均切削速度为1.17ms切削合金钢比切削中碳钢切削速度要降低2030切削调质状态的钢件或切削正火、退火状态的钢料切削速度要降低2030切削有色金属比切削中碳钢的切削速度可提高100300,粗加工时切削速度的选择,第一章机械制造工艺编制基础知识,在选择切削速度时,还应考虑方面:粗车时，背吃刀量和进给量均较大，故选择较低的切削速度；精加工时，背吃刀量和进给量均较小，则选择较高的切削速度加工材料的强度和硬度较高时，应选较低的切削速度刀具材料的切削性能较好时，应选较高的切削速度精加工时，应尽量避免积屑瘤和鳞刺的区域断续切削时，宜适当降低切削速度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加工大件、细长件和薄壁件时，应选用较低的切削速度加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度,第一章机械制造工艺编制基础知识,校核机床功率,计算切削功率PC,查机床说明书车床电动机功率PE,机床传动效率M=0.8,PCPE.M,OK,第一章机械制造工艺编制基础知识,校核机床进给机构的强度,计算主切削力Fc、切深抗力Fp、进给力Ff,F进=Ff+us（Fc+Fp）,摩擦系数uc=0.1,查机床纵向进给机构允许的最大作用力Fmax,F进Fmax,OK,举例,第一章机械制造工艺编制基础知识,车削力实验公式,查表法确定切削力,第一章机械制造工艺编制基础知识,铣削用量的选择,根据加工余量来确定铣削背吃刀量粗铣时，一般选铣削背吃刀量等于加工余量半精铣及精铣时，通常分两次铣削，半精铣时背吃刀量一般为0.52mm精铣时，铣削背吃刀量一般为0.11mim或更小,铣削背吃刀量,第一章机械制造工艺编制基础知识,每齿进给量,可由切削用量手册中查出，其中推荐值均有一个范围。精铣或铣刀直径较小、铣削背吃刀量较大时，用其中较小值，大值常用于粗铣。加工铸铁件时，用其中较大值，加工钢件时用较小值。,第一章机械制造工艺编制基础知识,铣削速度,选择时，按公式计算或查切削用量手册对大平面铣削也可参照国内外的先进经验，采用密齿铣刀、选大进给量、高速铣削，以提高效率和加工质量。,第一章机械制造工艺编制基础知识,刨削用量的选择,刨削背吃刀量刨削背吃刀量的确定方法和车削基本相同,刨削进给量刨削进给量可按有关手册中车削进给量推荐值选用粗刨平面根据背吃刀量和刀杆截面尺寸按粗车外圆选其较大值精加工时按半精车、精车外圆选取刨槽和切断按车糟和切断进给量选择,刨削速度根据实践经验选定切削速度，或按车削速度公式计算，,第一章机械制造工艺编制基础知识,钻削用量的选择,钻削用量的选择包括确定钻头直径D、进给量f和切削速度v(或主轴转速n),钻头直径钻头直径D由工艺尺寸要求确定，尽可能一次钻出所要求的孔。当机床性能不能胜任时，才采取先钻孔、再扩孔的工艺，这时钻头直径取加工尺寸的0.50.7倍进给量标准麻花钻的进给量可查表选取钻削速度钻削速度通常根据钻头寿命按经验选取,时间定额又称为工时定额，是在生产技术组织条件下，规定一件产品或完成某一道工序需消耗的时间；产量定额是在一定的生产组织条件下，规定单位时间内生产合格产品数量的标准。目前，多数企业采用时间定额来反映劳动生产率。,第一章机械制造工艺编制基础知识,工时定额的确定,一、时间定额时间定额不仅是衡量劳动生产率的指标，也是安排生产计划，计算生产成本的重要依据，还是新建或扩建工厂（车间）时计算设备和工人数量的依据。制定合理的时间定额是调动工人积极性的重要手段，在使用中，时间定额还应定期修订，以使其保持平均先进水平。,第一章机械制造工艺编制基础知识,第一章机械制造工艺编制基础知识,时间定额确定的方法总结过去的经验并参考有关的技术资料直接估计确定以同类产品的工件或工序的时间定额为依据，进行对比分析推算通过对实际操作时间的测定和分析来确定,在机械加工中，完成一个工件的一道工序所需的时间Tp，称为单件工序时间。单件工序时间由下述部分组成。1、基本时间Tb基本时间是直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的时间。对机械加工而言，就是直接切除工序余量所消耗的时间（包括刀具的切入或切出时间）。,第一章机械制造工艺编制基础知识,基本时间可按公式求出。例如车削的基本时间Tj为：式中Tb基本时间（min）；Lj工作行程的计算长度，包括加工表面的长度，刀具切出和切入长度（mm）；Z工序余量（mm）；n工件的旋转速度（r/min）；f刀具的进给量（mm/r）；ap切削深度（mm）。,第一章机械制造工艺编制基础知识,铣削时基本时间计算:N某工步需进行走刀切削的次数S工件的移动速度Lj工作行程的计算长度,第一章机械制造工艺编制基础知识,2、辅助时间Ta辅助时间是为保证完成基本工作而执行的各种辅助动作需要的时间。辅助时间包括：装卸工件的时间、开动和停止机床的时间、加工中变换刀具（如刀架转位等）时间、改变加工规范（如改变切削用量）的时间、试切和测量等消耗的时间。,第一章机械制造工艺编制基础知识,辅助时间的确定方法随生产类型而异。大批大量生产时，为使辅助时间规定得合理，需将辅助动作分解，再分别确定各分解动作的时间，最后予以综合。中批生产则可根据以往的统计资料来确定。单件小批生产则常用基本时间的百分比来估算。,第一章机械制造工艺编制基础知识,基本时间和辅助时间的总和称为作业时间TB直接用于制造产品或零部件所消耗的时间,第一章机械制造工艺编制基础知识,3、布置工作地时间Ts为使加工正常进行，工人照管工作地（如更换刀具、调整刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的时间。Ts不直接消耗在每个工件上，而是消耗在一个工作班内的时间，再折算到每个工件上。确定方法：按作业时间的2%7%计算（以表示）,第一章机械制造工艺编制基础知识,4、休息与生理需要时间Tr是工人在工作班内为恢复体力和满足生理上的需要所消耗的时间。确定方法：按作业时间的2%4%计算（以百分比表示）单件时间定额Tp=Tb+Ta+Ts+Tr=TB+Ts+Tr=（1+）TB,单件工序时间不应包括以下内容：与基本时间重合的辅助时间；换件或换工序所需要的机床调整时间；由于生产组织、技术状态不良和工人偶然造成的时间损失；为返修或制造代替废品的工件而化费的时间。,第一章机械制造工艺编制基础知识,5准备和终结时间（调整时间）Te准备和终结时间（调整时间）是指成批生产中，为了更换工件或换工序而对设备及工艺装备进行重新调整所需的时间。准备和终结时间是工人为生产一批产品或零、部件，进行准备和结束工作所消耗的时间。如在单件或成批生产中，每次开始加工一批零件时，工人需要熟悉工艺文件、领取毛坯、材料、工艺装备、安装刀具和夹具、调整机床和其它工艺装备等消耗的时间。加工一批工件结束后，需拆下和归还工艺装备、送交成品等消耗的时间。,第一章机械制造工艺编制基础知识,调整时间Te既不是直接消耗在每个零件上，也不是消耗在一个班内的时间，而是消耗在一批工件上的时间。因而分摊到每个工件上的时间为Te/n，n为批量。,第一章机械制造工艺编制基础知识,因此，计价时间应由单件工序时间Tp和分摊到每个工件上的调整时间（Te/n）两部分组成。Tc=Tp+Te/n大量生产中，n值较大，Te/n0，即可忽略不计。所以Tc=Td,第一章机械制造工艺编制基础知识,提高劳动生产率处理好三者的关系质量是企业的生命、质量第一提高劳动生产率技术性方面的措施,质量生产率经济性,产品设计制造工艺组织管理,第一章机械制造工艺编制基础知识,二、提高劳动生产率的工艺途径劳动生产率是衡量生产效率的一个综合性指标，它不是一个单纯的工艺技术问题，而是与产品的设计、生产组织和管理工作都密切相关，所以改进产品结构设计、改善生产组织和管理工作，都是提高生产率的有力措施。,第一章机械制造工艺编制基础知识,下面从机械加工工艺方面作一简单分析。（一）缩减时间定额缩减时间定额，首先应缩减占时间定额中比重较大部分。在单件小批生产中，辅助时间和准备终结时间所占比重较大，此时应减少辅助时间；在大批大量生产中，基本时间所占比重较大，此时应缩减基本时间。,第一章机械制造工艺编制基础知识,（1）缩减基本时间提高切削用量提高切削用量vc、f、ap，都可以缩减基本时间。这是机械加工中广泛采用的的效方法，但要采用大的切削用量，关键是提高机床的承载能力，特别是刀具的耐用度。,第一章机械制造工艺编制基础知识,第一章机械制造工艺编制基础知识,提高切削用量切削速度、进给量、背吃力量T基切削速度刀具寿命，硬质合金200m/min，陶瓷500m/min立方氮化硼900m/min高速磨削60-120m/s背吃刀量6mm-12mm重磨削：大进给强力磨削和深切深缓进给强力磨削,减少或重合切削行程长度。如图a所示为合并工步；b所示为采用多刀加工；c所示为采用横向切入。,第一章机械制造工艺编制基础知识,加工同一表面或多个表面同时加工,宽刃和成型刀具横向进给切削,第一章机械制造工艺编制基础知识,多刀铣削箱体,第一章机械制造工艺编制基础知识,钻孔和扩孔复合刀具,采用多件加工如图所示。,第一章机械制造工艺编制基础知识,顺序多件加工：工件按进给方向一个接一个地顺序装夹从而减少刀具切入和切出时间，减少基本时间平行多件加工：工件平行排列，一次进给可同时加工多个工件，加工所需基本时间和加工一个工件相同，分摊到每个工件的基本时间变少，基本时间重叠。平行顺序加工：综合以上两种形式，常用于工件较小、批量较大的场合。,（2）缩短辅助时间当辅助时间占单件时间的50%70%以上时，若用提高切削用量来提高生产率就不会取得大的效果，此时应考虑缩减辅助时间。采用先进高效的夹具。这不仅能保证加工质量，还能大大减少装卸和找正工件的时间。,第一章机械制造工艺编制基础知识,例:快速联动夹紧，液、气压夹具。大批大量生产,夹紧时间辅助时间,采用多工位加工。如图1-