切削与切削用量基础资料

1、切削与切削用量的基础概论及车削技术 1切削运动和工件加工表面 为了切除工件上多余的金属，以获得形状、尺寸、位置精度和表面质量都 符合要求的工件，除必须使用切削刀具外，刀具与工件间必须作相对运动 切削运动。 根据切削过程中所起的作用，分为主运动和进给运动。 主运动 切除工件多余金属、形成工件新表面所必不可少的基本运动 主运动的特征： 速度最高；消耗功率最大；必有且只有一个；形式为旋转或直 线往复 切削刃上各点的主运动速度的大小和方向都不一定相同。为了分析运动， 必须确定一个选定点。 切削速度 切削刃上选取点相对于工件的主运动的瞬时速度。 用矢量 vc 表示 车削主运动是工件的旋转运动 进给运动

2、使新的切削层金属间断或连续投入切削的运动 进给运动的特征： 速度较低 耗功较少 有0 n 个 可以连续，也可以步进 形式为旋转或直线往复 进给速度 切削刃上选取点相对于工件的进给运动的瞬时速度。 用矢量 vf 表示 车削进给运动是刀具的移动。 工件上的加工表面 切削加工过程中，工件上形成三个不断变化的表面 待加工表面工件有待切除金属层的表面 过渡表面主切削刃正在切削着的表面 已加工表面工件经刀具切除多余金属层后形成的新表面 2、切削要素 切削用量是切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量 （切削深度）。与某一工序的切削用量有密切关系的刀具寿命（见金属切削原 理），一般分为该工序单

3、件成本最低的经济寿命和最大生产率寿命两类。按前者 选择的切削用量称为最低成本切削用量，这是通常使用的；按后者选择的切削 用量称为最大生产率切削用量，一般在生产任务紧迫时使用。 切削三要素 1）切削深度（ p） 工件上已加工表面与待加工表面的垂直距离，也就是车刀进给时切入工件的深 度（单位： mm） 公式： ap=dw-dm/2 dw 待加工表面直径 dm 已加工表面直径 2）进给量（ ?） 工件旋转一周， 车刀沿进给方向移动的距离。 他是衡量进给运动大小的参数。（单 位： mm/r） 纵向进给沿车床床身导轨方向 横向进给垂直于车床床身导轨方向 3）切削速度（ Vc） 在进行切削加工时，刀具切削

4、刃上某一点相对于待加工表面在主运动方向上的 瞬时速度，（车刀在一分钟内车削工件表面的理论展开直线长度。 ）假设切屑没 变形或收缩 公式：vc= dn/1000或 vc=dn/318 d工件直径 ,mm n主轴转速， r/mm vc切削速度， m/min 切削用量的选用原则 所谓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，在保证加 工质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。 不同的加工性质，对切削加制订切削用量，就是要在已经选择好刀具材料 和几何角度的基础上，合理地确定切削深度 ap、进给量 f 和切削速度 c。 所谓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

5、证加工质 量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。 不同的加工性质，对切削加工的要求是不一样的。因此，在选择切削用量 时，考虑的侧重点也应有所区别。粗加工时，应尽量保证较高的金属切除率和 必要的刀具耐用度，故一般优先选择尽可能大的切削深度 ap，其次选择较大的 进给量 f，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度。精加工时，首先应 保证工件的加工精度和表面质量要求，故一般选用较小的进给量 f 和切削深度 ap，而尽可能选用较高的切削速度 c。 切削深度 ap 的选择 切削深度应根据工件的加工余量来确定。粗加工时，除留下精加工余量外， 一次走刀应尽可能切除全部余量。当加工余量过大，

6、工艺系统刚度较低，机床 功率不足，刀具强度不够 或断续切削的冲击振动较大时，可分多次走刀。切削 表面层有硬皮的铸锻件时，应尽量使 ap 大于硬皮层的厚度，以保护刀尖。 半精加工和精加工的加工余量一般较小时，可一次切除，但有时为了保证工件 的加工精度和表面质量，也可采用二次走刀。多次走刀时，应尽量将第一次走 刀的切削深度取大些，一般为总加工余量的 2/33/4 。 在中等功率的机床上、粗加工时的切削深度可达 810mm ，半径加工（表 面粗糙度为 Ra6.33.2 m）时，切削深度取为 0.52mm ，精加工（表面粗糙度 为 Ra1.60.8 m）时，切削深度取为 0.10.4mm 。 进给量

7、f 的选择 切削深度选定后，接着就应尽可能选用较大的进给量 f。粗加工时，由于作 用在工艺系统上的切削力较大，进给量的选取受到下列因素限制；机床 刀具 工件系统的刚度，机床进给机构的强度，机床有效功率与转矩，以及断续切 削时刀片的强度。 半精加工和精加工时，最大进给量主要受工件加工表面粗糙度的限制。 工厂中，进给量一般多根据经验按一定表格选取（详见车、钻、铣等各章 有关表格），在有条件的情况下，可通过对切削数据库进行检索和优化。 切削速度 Vc 的选择 在 ap 和 f 选定以后，可在保证刀具合理耐用度的条件下，用计算的方法或 用查表法确定切削速度 Vc 的值。在具体确定 Vc 值时，一般应遵

8、循下述原则： 1）粗车时，切削深度和进给量均较大，故选择较低的切削速度；精车时， 则选择较高的切削速度。 2）工件材料的加工性较差时，应选较低的切削速度。故加工灰铸铁的切削 速度应较加工中碳钢低，而加工铝合金和铜合金的切削速度则较加工钢高得多。 3）刀具材料的切削性能越好时，切削速度也可选得越高。因此，硬质合金 刀具的切削速度可选得比高速钢高度好几倍，而涂层硬质合金、陶瓷、金刚石 个立方氧化硼刀具的切削速度又可选得比硬质合金刀具高许多。 此外，在确定精加工、半精加工的切削速度时，应注意避开积屑瘤和鳞刺 产生的区域；在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激震动的临界速度， 在加工带硬皮的铸锻件时

9、，加工大件、细长件和薄壁件时，以及断续切削时， 应选用较低的切削速度。 切削层横截面三要素 切削层 指刀具与工件相对移动一个进给量时，相邻两个加工表面之间 的金属层 切削层横截面要素 切削层横截面尺寸 切削层公称宽度 bD：刀具主切削刃与工件的接触长度（切削刃上两个极 限点间的距离） 切削层公称厚度 hD：刀具或工件每移动一个进给量时，刀具主切削刃 相邻的两个位置之间的垂直距离 切削层公称横截面积 AD：切削层横截面的面积 3、刀具切削部分基本定义 刀具切削部分的结构要素 任何刀具都由切削部分和夹持部分组成 刀具切削部分的结构要素有三面二刃一尖 前面（ A ）：切屑流经的刀面 主后面（ A）：

10、和工件过渡表面相对的刀面 副后面（ A）：和工件已加工表面相对的刀面 主切削刃（ S）：前面与主后面的交线 副切削刃（ S）：前面与副后面的交线 刀尖：主切削刃和副切削刃的交点或连接部位 刀尖的形状 建立车刀静止参考系的假设 不考虑进给运动的影响 车刀安装绝对正确 刀刃选定点的切削速度方向与刀刃各处的平行 切削平面（ ps）：过刀刃上选定点，包含该点假定主运动方向和刀刃的平 面 基面（ pr ）：过刀刃上选定点，垂直该点假定主运动方向的平面 po-po 截面（又称正交平面）：过刀刃上选定点，既垂直于切削平面，又垂 直于基面的平面 刀具的标注角度（静态角度） 刀具在设计、制造、刃磨和测量时，都是

11、用刀具静止参考系中的几何角度 来标明切削刃和刀面的空间位置的，故这些角度称为刀具的标注角度（静态角 度） 车床的标注角度 主偏角 kr：主切削刃在基面上的投影与进给运动方向之间的夹角 副偏角 kr：副切削刃在基面上投影与进给运动反方向之间的夹角 （也有的定 义为副切削刃在基面上投影与已加工表面之间的夹角） 刀尖角 r：主切削刃、副切削刃在基面上投影的夹角 由上可知： kr+ kr +r = 180 前角 o：基面与前面之间的夹角 规定： 前面低于基面时， o 0； 前面高于基面时， o 0。 主后角o：后面与切削平面之间的夹角。加工过程中，一般不允许 o 0；刀尖为最低点时， s 0。 副前角

12、 o：副基面与副前面间的夹角 副后角 o：副后面与副切削平面间的夹角。影响表面粗糙度及振动。加工 过程中，一般不允许 o1 LC ac 切削层 LCh ach切屑 三、积屑瘤 用中等切削速度切削钢料或其他塑性金属，有时在车刀前刀面上近切削 刃处牢固地粘着一小块金属。 1、形成 由于摩擦，切削和前刀面之间产生很大的压力和很高的温度；当温度和压 力条件适当时，产生大的摩擦力。当摩擦力大于切削内部的结合力时，切屑底 层的一部分金属就“冷焊”在前刀面上近切削刃处。 2、对加工的影响 保护刀具：硬度为工件材料的 23 倍，代替切削刃（刀尖）切削，保护切 削刃和前刀面，减少了刀具的磨损。 增大实际前角：增

13、大至 3035，因而减少切削的变形。降低了切削力、 影响工件表面质量和尺寸精度 积屑瘤不稳定 . 时大时小，一部分被切屑带走，一部分嵌入工件已加工表面， 使工件表面形成硬点和毛刺， 表面粗糙度大。 当积屑瘤增大到切削刃之外时， 改变切削深度，影响尺寸精度。 3切削速度对积屑瘤的影响 切削速度低速不产生 切削速度中速最易产生 切削速度高速不产生 因此精加工时，应用高速避免产生积屑瘤。 四、加工硬化 由于切削刃不是绝对锋利的，因此工件表面一层很薄的金属切除不了， 产生变形。另一方面，加工表面的弹性复厚，并与后刀面产生摩擦，使表面 硬度提高。 会使下道工序的刀具加快磨损，甚至难以切削；因此，应尽量减少刃口 圆弧半径。 五、切削力 切削加工时，工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力。 六、削热和温度 1、 来源和传散 来源：变形与摩擦消耗的功转化为热能。 传散：工件、刀具、切削（主要）周围介质 2、 影响切削温度的因素 刀具角度：前角对切削温度影响较明显，切削温度；主偏角大， 切削温度。 切削用量： 工件材料：强度和硬度高，温度小。 3、影响切削力的因素 刀具方面 前角 大 切削力 小 主偏角 大 切削力 Fy小Fx 大 刃倾角 改变合力 Fr 及合力 Fxy 的方向 刃倾角为正 切削力为负 Fy 大