第二章第六节切削用量的选择

1、第六节第六节 切削用量的选择切削用量的选择 一、切削用量的选择原则一、切削用量的选择原则 首先看首先看apap、f f、vcvc与生产率的关系与生产率的关系 材料切除率材料切除率 Q Q = 1000 = 1000v vc c a ap p f f （mmmm3 3/s/s） 单位时间切除金属的体积愈大效率愈高，单位时间切除金属的体积愈大效率愈高，从这个观点出发我们当然希望切削用量三从这个观点出发我们当然希望切削用量三要素全部越大越好。要素全部越大越好。apap、f f、vcvc对表面粗糙度的影响对表面粗糙度的影响 精加工时的表面粗糙度精加工时的表面粗糙度 ： 进给量进给量f f 影响最大影响

2、最大 切削速度切削速度vcvc次之次之 背吃刀量背吃刀量a ap p影响最小（精加工时它应当影响最小（精加工时它应当在很小的范围里选择，我们可以将它看在很小的范围里选择，我们可以将它看作是一个常量）作是一个常量） 粗加工时对粗糙度的影响可以忽略。粗加工时对粗糙度的影响可以忽略。apap、f f、vcvc对刀具使用寿命的影响对刀具使用寿命的影响75. 025. 25pcaTfCTv 显然切削速度影响最大，进给量影响次之，背吃刀量影响最小。从这个观点出发应当先选择尽可能大的背吃刀量，然后选择尽可能大的进给量，最后考虑在满足刀具使用寿命的前提下确定切削速度。第十一章第十一章 切削用量的选择切削用量的

3、选择 一、切削用量的选择原则一、切削用量的选择原则 t tm -m -（ 机动时间）基本工艺时间机动时间）基本工艺时间 t tctct - - （安装、调整、换刀）辅助工艺时间安装、调整、换刀）辅助工艺时间 t tot - ot - 其他辅助时间其他辅助时间 T- T- 刀具耐用度刀具耐用度 1.切削用量与加工质量切削用量与加工质量 ap f F F 、震动震动 f 残留面积残留面积 RaRa v c 通过积屑瘤来影响通过积屑瘤来影响 2.切削用量与生产率切削用量与生产率 (1) 生产率 wtw1otmctmwtTtttt(2)基本工艺时间基本工艺时间切削用量三要素同切削用量三要素同tm 保持

4、线性关系保持线性关系提高提高v c 、ap 、 f 都能缩短都能缩短基本工艺时间基本工艺时间(3)辅助工艺时间 与刀具耐用度有关与刀具耐用度有关75. 025. 25pcTafvCT ppmvfaDLhahnfLt1000硬质合金加工中碳钢v c 刀具耐用度迅速下降，换刀次数刀具耐用度迅速下降，换刀次数辅助工艺时间辅助工艺时间 影响程度影响程度v c f ap(4)定量分析三要素对生产率的影响前提：在刀具耐用度相同的情况下，讨论刀具耐用度相同的情况下，讨论v vc c 、a ap p 、f f 对生产率的影响， 取决于t tm m 。pcpcpmfavADLhfavLhnfatw010001T

5、为常数vvnmpmyxppmvcfaCfaTCv假设f 不变，不变， ap 增大增大3倍，则：倍，则：vc3ap 0.85 vc 3ap2.6假设ap 不变，不变， f 增大增大3倍，则：倍，则：vc3 f 0.68 vc 3 f 2 增大增大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YT加工中碳钢，xv=0.15 yv=0.35 m=0.2 3.切削用量的选择（切削用量的选择（刀具耐用度、刀具耐用度、 生产率、加工质量） 一般原则： 首先尽可能大的ap 其次尽可能大的f 最后尽可能大的v c 粗加工：主要考虑生产率，保证低的加工成本 选大的ap、 f ，小的小的v c 。 v

6、c受机床功率和刀具寿命限制受机床功率和刀具寿命限制 精加工：小f、 ap，大，大v c（受（受刀具耐用度限制）刀具耐用度限制） f 按加工表面粗糙度要求选取按加工表面粗糙度要求选取 表1 粗车， 按ap选选f， 表表2 精车，精车， 按按RaRa选选f 表表3 一般一般， 按按按ap、f选选v c 表1 粗车， 按ap选选f， 表表2 精车，精车， 按按RaRa选选f表表3 一般一般， 按按按ap、f选选v c 在选择合理切削用量时，必须考虑加工性质。粗加工和精加工要完成的加工任务和追求的目标不同，因而切削用量选择的基本原则也不完全相同。 一、粗加工时切削用量选择的基本原则一、粗加工时切削用量

7、选择的基本原则 粗加工时高生产率是追求的基本目标。 这个目标常用单件机动工时最少或者单位时间切除金属的体积最大来表示。 下面以外圆纵车为例加以说明。见下图单件机动工时为 单件机动工时为： 将常数合并后： favLhdfanLhtpcwpwm310 favAtpcm0 很显然单件机动工时最小，就意味着切削速度、进给量和背吃刀量三者的乘积最大。 结论：粗加工时，在机床和刀具满足使用要求的情况下， 首先选择最大的背吃刀量， 其次在机床动力和刚度允许的前提下选取尽量大的进给量， 最后在保证刀具使用寿命的合理数值后确定切削速度。二、精加工时切削用量选择的基本原则二、精加工时切削用量选择的基本原则 精加工

8、时的切削用量，应以保证加工质量为主，并兼顾生产率和必要的刀具使用寿命。 精加工的背吃刀量较小，产生的切削力不大，要满足工艺系统刚性要求选定背吃刀量。 进给量主要受表面粗糙度的限制，为提高工件表面质量，进给量也选择较小值。 精加工多采用较高的切削速度，即可提高加工效率，又要照顾到刀具使用寿命。 二、三要素的选定二、三要素的选定 1. ap的选定的选定一般根据加工性质与加工余量确定一般根据加工性质与加工余量确定ap。切削加工一般。切削加工一般分为粗加工、半精加工和精加工。分为粗加工、半精加工和精加工。(1)粗加工：考虑机床功率，系统刚度尽可能大机床功率，系统刚度尽可能大 一次走刀应尽可能切除全部余

9、量。一次走刀应尽可能切除全部余量。 C6140 ap可达可达810mm（2）表层有硬皮（铸、锻件），加工硬化层（不锈钢） ap冷硬层厚度 （3）半精加工，如单边余量h2mm，分二次加工 第一次 ap =（2/33/4 ） h 第二次 ap =（1/31/4 ） h h2mm，一次加工完成。 （4）精加工，一次切除 ap =（1/31/4 ） h 2. f 的选定的选定 ap选定，选定， f受到的约束受到的约束有：有： （1）机床的功率和转矩）机床的功率和转矩 （2）机床进给机构传动链的强度）机床进给机构传动链的强度 （3）工件刚性）工件刚性 （4）刀具的强度和刚性）刀具的强度和刚性 （5）图纸

10、规定的）图纸规定的RaRa值值 经验公式经验公式 RRRRRkZrZryxpRzrKKfaCR 求得 fmax=确定进给量确定进给量f粗加工时粗加工时，工件表面质量要求不高，但切削力往往很大，工件表面质量要求不高，但切削力往往很大，合理进给量的大小主要受合理进给量的大小主要受机床进给机构强度、刀具的强度机床进给机构强度、刀具的强度与刚性、工件的装夹刚度等因素的限制。与刚性、工件的装夹刚度等因素的限制。粗车时工件材料，粗车时工件材料，刀杆尺寸，工件直径与选定的切削深度进行选择，一般刀杆尺寸，工件直径与选定的切削深度进行选择，一般f=0.30.6mm/r。半精加工和精加工时，合理进给量的大小则主要

11、受工件加半精加工和精加工时，合理进给量的大小则主要受工件加工精度和表面粗糙度的限制。根据预先估计的切削速度与工精度和表面粗糙度的限制。根据预先估计的切削速度与刀尖圆弧半径进行选择，常取刀尖圆弧半径进行选择，常取f=0.080.3mm/r。此外，还。此外，还需要考虑到所选的进给量能满足加工精度，甚至卷屑、断需要考虑到所选的进给量能满足加工精度，甚至卷屑、断屑的要求。屑的要求。生产实际中多采用查表法确定进给量。生产实际中多采用查表法确定进给量。粗加工时，根据工件材料，车刀刀杆直径，以及被吃刀量粗加工时，根据工件材料，车刀刀杆直径，以及被吃刀量查表；查表；半精加工以及精加工时，根据粗糙度工件材料，估

12、计的切半精加工以及精加工时，根据粗糙度工件材料，估计的切削速度以及刀尖圆弧半径来查。削速度以及刀尖圆弧半径来查。 3.切削速度切削速度vc的选择的选择 在在ap、f值选定值选定后，一般根据后，一般根据合理的刀具寿命合理的刀具寿命计算或用查表计算或用查表来选定切削速度。来选定切削速度。 式中式中 Kvc：切削速度修正系数，：切削速度修正系数， Kvc的大小受工件材料、毛的大小受工件材料、毛坯表面状态、刀具几何参数等切削条件的影响。坯表面状态、刀具几何参数等切削条件的影响。 Cv 、xv 、yv、m及及Kvc值可查阅值可查阅机械加工工艺手册机械加工工艺手册。 根据工件尺寸计算工件转数根据工件尺寸计

13、算工件转数n: 根据机床说明书取较低而相近的机床主轴转数根据机床说明书取较低而相近的机床主轴转数n，计算实际，计算实际切削速度。切削速度。cvvmvyxpmvcKfaTCv)1(60N=1000vc/dw 在生产中选择切削速度的一般原则是：在生产中选择切削速度的一般原则是： (1)粗车时，粗车时，ap和和f 较大，故选择较低的较大，故选择较低的vc；反之精车时选择较；反之精车时选择较高的高的vc。 (2)工件材料强度、硬度高时，应选较低的工件材料强度、硬度高时，应选较低的vc。 (3)切削合金钢比切削中碳钢切削速度降低切削合金钢比切削中碳钢切削速度降低20%30%；切削；切削调质状态的钢比切削

14、正火、退火状态钢要降低切削速度调质状态的钢比切削正火、退火状态钢要降低切削速度20%30%；切削有色金属比切削中碳钢的切削速度可提高；切削有色金属比切削中碳钢的切削速度可提高100%300%。 (4)刀具材料的切削性能愈好，切削速度也选得愈高，如硬质刀具材料的切削性能愈好，切削速度也选得愈高，如硬质合金钢的切削速度比高速钢刀具可高几倍，涂层刀具的切削合金钢的切削速度比高速钢刀具可高几倍，涂层刀具的切削速度比未涂层刀具要高，陶瓷、金刚石和速度比未涂层刀具要高，陶瓷、金刚石和CBN刀具可采用更刀具可采用更高的切削速度。高的切削速度。 (5)精加工时，应尽量避开积屑瘤和鳞刺产生的区精加工时，应尽量避开积屑瘤和鳞刺产生的区域。域。 (6)断续切削时，为减少冲击和热应力，宜适当降断续切削时，为减少冲击和热应力，宜适当降低切削速度。低切削速度。 (7)在易发生振动情况下，切削速度应避开自激振在易发生振动情况下，切削速度应避开自激振动的临界速度。动的临界速度。 (8)加工大型工件、细长件和薄壁工件或带外皮的加工大型工件、细长件和薄壁工件或带外皮的工件，应适当降低切削速度。工件，应适当降低切削速度。 4校检机床功率校检机床功率: PcFcvc10-3kwPEm 5计算机动时间计算机动时间tm查表查表 表表4 切削速度表切削