什么是合理的切削用量

1、什么是合理的切削用量？ 在粗精加工时如何制订切 削用量，及制订依据 切削用量的定义 切削用量 定义 ：是指切削速度、进给量和切削深度三者的总称，这 三者又称切削用量三要素。 切削速度v： 在切削加工中，刀刃上选定点相对于工件的主运动速度。 v = dn / 1000 ( m / min ) 式中 d - 完成主运动的刀具或工件的最大 直径（mm） n - 主运动的转速（r / min） 进给量f：工件或刀具的主运动每转或每双行程时，工件和刀具在进 给运动中的相对位移量。 vf = n * f （mm / min） 切削深度ap：等于工件已加工表面与待加工表面间的垂直距。 对于 外圆车削 ap

2、= （dw - dm) / 2 (mm) 对于钻孔 ap = dm / 2 (mm) 式中 dw - 工件加工前直径(mm)； dm - 工件加工后直径(mm)。 影响数控加工切削用量主要有下列 （1） 机床（2） 刀具（3） 工（4） 切削液 合理的切削用量 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。 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。 切削用量三要素对刀具寿命影响的大小， 按顺序为v、f、ap。 因此，从保证合理的刀具寿命出发，在确

3、 定切削用量时， 首先应采用尽可能大的背吃刀量； 然后再选用大的进给量； 最后求出切削速度。 切削用量三要素对刀具寿命影响 切削用量制定的步骤 背吃刀量的选择(切削深度ap） 进给量的选择 (F=fnz) 切削速度的确定 (1000V=n3.14D) 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，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，

4、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。 进给量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 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Ra6.33.2m）时，切削深度取为 0.52mm，精加

5、工（表面粗糙度为 Ra1.60.8m）时，切削深度取为 0.10.4mm。 切削速度c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c的值。在具体确 定c值时，一般应遵循下述原则： 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、

6、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，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。 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

7、和切削深度ap，而尽可能选用较高的切削 速度c。 刀具磨损的过程分为几个 阶段？各阶段的特点是什 么？ 刀具磨损的过程 刀具磨损形态 （1）前刀面磨损 （2）后刀面磨损 （3） 前刀面和后主刀面同时磨损 （1）前刀面磨损 前刀面磨损是指切屑沿前刀面流出时， 在刀具前刀面上经常会磨出一个月牙洼， 如图所示。 前刀面磨损 切削塑性材料时，当切削速度较高，切 削厚度较大时较容易产生前刀面的磨损。 前刀面磨损量的大小，用月牙洼的宽度KB 和深度KT来表示。 前刀面磨损 （2）后刀面磨损 如图所示，在切削刃参加切削工作的各 点上，一般后刀面磨损是不均匀的。在后刀 面磨损带中间部位的B区上，磨损比较均匀，

8、 平均磨损带宽度以VB表示，而最大磨损带宽 度以VBmax表示。加工脆性材料时，由于形 成崩碎切屑，一般出现后刀面的磨损；切削 塑性材料时，当切削速度较低，切削厚度较 薄时较容易产生后刀面的磨损。 后刀面磨损 刀具磨损的过程各阶段的特点 初期磨损阶段： 新刀后刀面存在粗糙不平及微裂纹，氧化 脱碳等缺陷，切屑刃锋利，后刀面与加工 表面接触面积较小，压应力较大，后刀面 的凸出部分很快被磨平，刀具磨损快。 正常磨损阶段: 经过初磨后，刀具粗糙表面已经磨平，缺 陷减少，进入缓慢的正常磨损阶段，后刀 面的磨损量与切削时间近似成比例增加。 急剧磨损阶段： 刀具磨损带增加到一定限度后，切削力迅 速增大，磨损

9、速度急剧增加，应及时换刀。 磨钝标准：直观（火花 振动 啸音 加工表面 粗糙度恶化） ISO标准 1/2背吃刀量处的后刀面上测定的 磨损带宽度VB为刀具磨钝标准。 1、刀具磨损过程 刀具的磨损形式虽然不同，但磨损过程的规律性却很相 似，一般分为初期磨损、正常磨损、急剧磨损三个阶段， 刀具的磨损过程分为初期磨损、正常磨损、急剧磨损三个 阶段 2、刀具耐用度 在正常磨损阶段后期、急剧磨损阶 段之前换刀或重磨，既可保证加工质量，又能充分利用刀 具材料。衡量刀具的耐用度的指标通常有三个：刀具磨损 限度、刀具耐用度、刀具寿命。 3、影响刀具耐用度的因素 影响刀具耐用度的因素很 多，主要有工件材料、刀具材

10、料、刀具几何角度、切削用 量以及是否使用切削液等因素。切削用量中切削速度V对 刀具耐用度的影响最大。所以为了保证各种刀具所规定的 耐用度，必须合理地选择切削速度。 影响刀具磨损的几种原因 1、刀具材料 刀具材料是决定刀具切削性能的根本 因素，对于加工效率、加工质量、加工成 本以及刀具耐用度影响很大。 2、刀具的几何角度 （1）前角 （2）后角 3）螺旋角 (刀具几何参数对刀具耐用度影响最大的 是前角 o 和主偏角Kr) 磨损原因 机械磨损：工件材料中硬质点的刻划作用。 热化学磨损：由粘结、扩散、腐蚀等引起 的 （积屑瘤）（Co C W等扩散到切屑中被 带走） 刀具磨损的分类 刀具磨损分：磨料磨

11、损、冷焊磨损、扩 散磨损、氧化磨损及热电磨损五个方面 一 磨料磨损 切屑、工件的硬度虽然低于刀具的硬度，但它们当中经 常含有一些硬度极高的微小的硬质点，可在刀具表面刻划 出沟纹，这就是磨料磨损。硬质点有碳化物(如Fe3C、 TiC、VC)、氮化物(如TiN、Si3N4)、氧化物(如SiO2、 Al2O3)和金属间化合物等。切削中的Ti(N、C)颗粒在刀具 上起了耕犁作用。除了前刀面会有磨料磨损的现象，在后 刀面上，同样可以发现有由于磨料磨损而产生的的沟纹。 磨料磨损在各种切削速度下都存在，但对低速切削的刀具 (如拉刀、扳牙等)，磨料是磨损的主要原因。这是由于低 速切削时，切削温度比较低，其他原

12、因产生的磨损并不显 著，因而不是主要的。高速钢刀具的硬度和耐磨度低于硬 质合金、陶瓷等，故其磨料磨损所占的比重较大。 二 冷焊磨损 切削时，切屑、工件与前、后刀面之间，存在很大的压力和强烈的摩 擦，因而它们之间会发生冷焊。由于摩擦面之间有相对的运动，冷焊 结将产生破裂被一方带走，从而造成冷焊磨损。 一般来说，工件材料或切屑的硬度较刀具材料的硬度低，冷焊结的破 裂往往发生在工件或切屑这方。但由于交变能力、接触疲劳、热应力 以及刀具表层结构缺陷等原因，冷焊结的破裂也可能发生在刀具这一 方，刀具材料的颗粒被切屑或工件带走，从而造成刀具磨损。 冷焊磨损一般在中等偏低的切削速度下比较严重。研究表明：脆

13、性金属比塑性金属的抗冷焊能力强；相同的金属或晶格类型、晶格间 距、电子密度、电化学性质相近的金属冷焊倾向小；金属化合物比单 相固熔体冷焊倾向小；化学元素周期表中B族元素比铁的冷焊倾向小。 在高速钢刀具的正常工作速度和硬质合金刀具偏低的工作速度下， 正能满足产生冷焊的条件，故此时冷焊磨损所占的比重较大。提高切 削速度后，硬质合金刀具冷焊磨损减轻。 三、扩散磨损 扩散磨损在高温下产生。切削金属时，切屑、工件与刀具接触过程中， 双方的化学元素在固态下相互扩散，改变了原来材料的成分与结构， 使刀具材料变得脆弱，从而加剧了刀具的磨损。例如硬质合金切钢时， 从800开始，硬质合金中的化学元素迅速地扩散到切

14、屑、工件中去， WC分解为W和C后扩散到钢中。因切屑、工件都在高速运动，刀具 表面和它们的表面在接触区保持着扩散元素的浓度梯度，从而使扩散 现象持续进行。于是，硬质合金表面发生贫碳、贫钨现象。粘结相 CO减少，又使硬质合金中硬质相(WC，TiC)的粘结强度降低。切屑、 工件中的Fe则向硬质合金中扩散，扩散到硬质合金中的Fe，将形成新 的硬度、高脆性的复合碳化物。所有这些，都使刀具磨损加剧。除刀 具、工件材料自身的性质以外，温度是影响扩散磨损的最主要因素。 扩散磨损往往与冷焊磨损、磨料磨损同时产生，此时磨损率很高。高 速钢刀具的工作温度较低，与切屑、工件之间的扩散作用进行得比较 缓慢，故其扩散磨

15、损所占的比重远小于硬质合金刀具。 四、氧化磨损 当刀削温度达700800时，空气中的氧 便与硬质合金中的钴及碳化钨、碳化钛等 发生氧化作用，产生较软的氧化物(如 Co3O4、CoO、WO3、TiO2等)被切屑或 工件擦掉而形成磨损，这称为氧化磨损。 氧化磨损与氧化膜的粘附强度有关，粘附 强度越低，则磨损越快；反之则可减轻这 种磨损。一般，空气不易进入刀屑接触区， 氧化磨损最容易在主副刀削刃的工作边界 处形成。 五、热电磨损 工件、切屑与刀具由于材料不同，切削时 在接触区将产生热电势，这种热电势有促 进扩散的作用而加速刀具磨损。这种在热 电势的作用下产生的扩散磨损，称为“热 电磨损”。试验证明，

16、若在工件、刀具接 触处通以与热电势相反的电动势，可减少 热电磨损。 总之，在不同的工件材料、刀具材料和切削条 件下，磨损原因和磨损强度是不同的。对于一 定的刀具和工件材料，切削温度对刀具磨损具 有决定性的影响。切削温度的高低取决于热的 产生和传出情况，它受切削用量、工件材料、 刀具材料及几何开头等影响。因此，通过合理 选择切削用量、刀具材料及角度，可以减少切 削热的产生和增加热的传出。有效地降低切削 区温度是减少刀具磨损的重要途径。 由于刀具磨损到一定程度，将降低工件的尺寸 精度和加工表面质量，同时也将增加加工成本 和刀具的消耗，因此，减少刀具磨损具有十分 重要的现实意义。 刀具寿命的选择原则

17、 切削用量与刀具寿命有密切关系。在制定切削用量 时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿 命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀 具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工 时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标 确定。 选择刀具寿命时可考虑如下几点- 根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂 和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。 对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分 发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得 低些，一般取15-30min。 对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、 组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得 高些，尤应保证刀具可靠性。 车间

18、内某一工序的生产率限制了整个车间的生 产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些； 当某工序单位时间内所分担到的全厂开支M较 大时，刀具寿命也应选得低些。 大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避 免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和 表面粗糙度来确定。 接触表面的温度很高，对于硬质 合金刀具可达8001000，对 于高速刀具可达300600。 影响刀具磨损的几种原因 1、刀具材料 刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素， 对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐 用度影响很大。 刀具材料越硬，其耐磨性越好，硬度越高， 冲击韧性越低，材料越脆。硬度和韧性是一对矛 盾，也是刀具材料所应克服的一个关键。对于石 墨刀具，普通的tialn涂层可在选材上适当选择韧 性相对