大连理工大学 考研 机械制造专业课

1、2.7 工件材料切削加工性与切削用量的选择工件材料切削加工性与切削用量的选择2.7.1 工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性n切削加工性切削加工性在一定切削条件下，对工件材料进行切削加工的在一定切削条件下，对工件材料进行切削加工的难易程度。难易程度。相对概念，与加工要求和切削条件有关。相对概念，与加工要求和切削条件有关。粗加工、精加工；普通机床、自动化机床；单件粗加工、精加工；普通机床、自动化机床；单件小批量、大批量等。小批量、大批量等。n切削加工性的衡量方法切削加工性的衡量方法以加工质量以加工质量以刀具寿命以刀具寿命以单位切削力以单位切削力以断屑性能以断屑性能n 常用的切削加工性衡量指标

2、常用的切削加工性衡量指标一定刀具寿命条件下的切削速度一定刀具寿命条件下的切削速度vT当刀具寿命为当刀具寿命为T时，切削某种材料所允许的最大时，切削某种材料所允许的最大切削速度。切削速度。vT越高，材料的切削加工性越好。越高，材料的切削加工性越好。通常取通常取T60min， vT表示为表示为v60 。相对加工性相对加工性Kr基准：切削正火基准：切削正火45钢时，所允许的最大切削速钢时，所允许的最大切削速度表示为度表示为(v60)j。其他各种材料的其他各种材料的v60与与(v60)j的比值，称为相对加工的比值，称为相对加工性。即性。即Kr v60 / (v60)jn影响工件材料切削加工性的因素影响

3、工件材料切削加工性的因素工件材料的硬度工件材料的硬度工件材料的强度工件材料的强度工件材料的塑性与韧性工件材料的塑性与韧性工件材料的导热系数（导热性）工件材料的导热系数（导热性）工件材料的化学成分工件材料的化学成分工件材料的组织工件材料的组织切削条件（切削速度）切削条件（切削速度）n改善材料切削加工性的途径改善材料切削加工性的途径前提：满足零件使用要求。前提：满足零件使用要求。考虑工件材料力学性能（强度，硬度，韧性，塑考虑工件材料力学性能（强度，硬度，韧性，塑性等）和物理性能（热导率，膨胀系数等）等性等）和物理性能（热导率，膨胀系数等）等对切削加工性的影响。对切削加工性的影响。调整化学成分调整化

4、学成分含碳量含碳量易切钢易切钢采用热处理方法采用热处理方法退火退火正火正火2.7.2 切削用量的选择切削用量的选择n合理的切削用量合理的切削用量充分利用刀具的切削性能和机床的动力性能（功充分利用刀具的切削性能和机床的动力性能（功率、扭矩），在保证加工质量的前提下，获得率、扭矩），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。高生产率和低加工成本的切削用量。n切削用量三要素对切削加工的影响切削用量三要素对切削加工的影响1 1）对加工质量的影响）对加工质量的影响a ap和和f f增大，切削力增大，工件变形增大，可能引增大，切削力增大，工件变形增大，可能引起振动，加工精度降低，表面粗糙

5、度值增大。起振动，加工精度降低，表面粗糙度值增大。f f增大，切削残留面积高度增大，表面粗糙度值增增大，切削残留面积高度增大，表面粗糙度值增大。大。v v增大，切削力减小，避免积屑瘤，加工精度和表增大，切削力减小，避免积屑瘤，加工精度和表面质量提高。面质量提高。2）对基本时间（加工效率）的影响）对基本时间（加工效率）的影响3）对刀具寿命和辅助时间的影响）对刀具寿命和辅助时间的影响 m vT C用硬质合金刀具车削中碳钢用硬质合金刀具车削中碳钢影响程度：影响程度：v f f a apn切削用量的选择原则切削用量的选择原则综合考虑切削用量三要素对刀具寿命、生产率和综合考虑切削用量三要素对刀具寿命、生

6、产率和加工质量的影响，选择切削用量的顺序：加工质量的影响，选择切削用量的顺序：首先，尽可能大的背吃刀量；首先，尽可能大的背吃刀量；其次，尽可能大的进给量；其次，尽可能大的进给量；最后，尽可能大的切削速度。最后，尽可能大的切削速度。n粗加工切削用量选择粗加工切削用量选择以提高生产率为主，同时保证规定的刀具寿命。以提高生产率为主，同时保证规定的刀具寿命。大背吃刀量大背吃刀量机床功率足够，一次进给切完加工余量。机床功率足够，一次进给切完加工余量。加工余量太大、机床功率不足、刀具强度不够，加工余量太大、机床功率不足、刀具强度不够，多次进给（尽可能少）切完加工余量。多次进给（尽可能少）切完加工余量。切削

7、表层有硬皮的材料或加工硬化严重的材料，切削表层有硬皮的材料或加工硬化严重的材料，选择大背吃刀量越过硬皮或硬化层。选择大背吃刀量越过硬皮或硬化层。大进给量大进给量根据机床刀具夹具工件工艺系统的刚度情根据机床刀具夹具工件工艺系统的刚度情况，选择尽可能大的进给量。况，选择尽可能大的进给量。中低切削速度中低切削速度根据工件材料和刀具材料确定。根据工件材料和刀具材料确定。n精加工切削用量选择精加工切削用量选择以保证零件的加工精度和表面质量为主，同时考以保证零件的加工精度和表面质量为主，同时考虑刀具寿命和生产率。虑刀具寿命和生产率。小背吃刀量小背吃刀量降低切削力，减小工件变形，提高加工精度，避降低切削力，

8、减小工件变形，提高加工精度，避免振动。免振动。小进给量小进给量提高表面质量，根据工件表面粗糙度要求选择。提高表面质量，根据工件表面粗糙度要求选择。高切削速度高切削速度避开积屑瘤产生区域，保证已加工表面质量；避开积屑瘤产生区域，保证已加工表面质量；降低切削力，减小切屑变形，提高加工质量；降低切削力，减小切屑变形，提高加工质量；根据刀具材料确定。根据刀具材料确定。n提高切削用量的途径提高切削用量的途径采用切削性能更好的新型刀具材料。采用切削性能更好的新型刀具材料。在保证工件力学性能的前提下，改善工件材料在保证工件力学性能的前提下，改善工件材料的加工性。的加工性。改进刀具结构，选择合理的刀具几何参数

9、。改进刀具结构，选择合理的刀具几何参数。提高刀具的刃磨及制造质量。提高刀具的刃磨及制造质量。改善切削过程中的冷却润滑条件。改善切削过程中的冷却润滑条件。2.7.3 切削用量的制订切削用量的制订n背吃刀量的确定背吃刀量的确定 根据加工余量制定。根据加工余量制定。中等功率机床：中等功率机床：粗加工粗加工8-10mm8-10mm半精加工半精加工0.5-2mm0.5-2mm精加工精加工0.1-0.4mm0.1-0.4mmn进给量的确定进给量的确定 粗加工时选择工艺系统所能承受的最大进给量，粗加工时选择工艺系统所能承受的最大进给量，半精加工和精加工时主要考虑表面粗糙度的要半精加工和精加工时主要考虑表面粗

10、糙度的要求。求。粗加工：根据工件材料、刀杆尺寸、工件直径粗加工：根据工件材料、刀杆尺寸、工件直径和已确定的背吃刀量确定。和已确定的背吃刀量确定。半精加工和精加工：按照表面粗糙度要求，根半精加工和精加工：按照表面粗糙度要求，根据工件材料、刀尖圆弧半径、切削速度范围确据工件材料、刀尖圆弧半径、切削速度范围确定。定。n切削速度的确定切削速度的确定 根据已经确定的背吃刀量、进给量以及刀具耐根据已经确定的背吃刀量、进给量以及刀具耐用度，按以下公式计算切削速度。然后确定机用度，按以下公式计算切削速度。然后确定机床转速。床转速。n切削用量三要素确定以后，校核机床功率。切削用量三要素确定以后，校核机床功率。2

11、.7.4 刀具几何角度的选择刀具几何角度的选择刀具几何参数：几何角度、前刀面形式、切削刀具几何参数：几何角度、前刀面形式、切削刃形状。刃形状。刀具的合理几何参数：是指在保证加工质量的刀具的合理几何参数：是指在保证加工质量的前提下，能够获得高的刀具耐用度，从而达到前提下，能够获得高的刀具耐用度，从而达到提高效率和降低成本为目的的参数。提高效率和降低成本为目的的参数。选择依据：刀具材料、工件材料、刀具类型及选择依据：刀具材料、工件材料、刀具类型及其它工艺条件如切削用量、工艺系统刚性、机其它工艺条件如切削用量、工艺系统刚性、机床功率等。床功率等。n前角前角功用：决定刀具的锋利程度和强固程度，功用：决

12、定刀具的锋利程度和强固程度，对切削过程有较大影响。对切削过程有较大影响。选择依据：刀具材料、工件材料、粗精加选择依据：刀具材料、工件材料、粗精加工、工艺系统刚性等。工、工艺系统刚性等。n后角后角功用：减小切削过程中刀具后刀面与功用：减小切削过程中刀具后刀面与加工表面之间的摩擦，对刀具耐用度加工表面之间的摩擦，对刀具耐用度和加工表面质量有较大影响。和加工表面质量有较大影响。选择依据：切削厚度、工件材料、工选择依据：切削厚度、工件材料、工艺系统刚性、尺寸精度等。艺系统刚性、尺寸精度等。n主偏角主偏角功用：对刀具耐用度影响很大，并可在功用：对刀具耐用度影响很大，并可在很大范围内变化。也影响工件表面残

13、留很大范围内变化。也影响工件表面残留面积高度，即已加工表面粗糙度。面积高度，即已加工表面粗糙度。选择依据：表面粗糙度，工艺系统刚性，选择依据：表面粗糙度，工艺系统刚性，刚性好时取小值。刚性好时取小值。n副偏角副偏角功用：最终形成已加工表面，对刀具耐功用：最终形成已加工表面，对刀具耐用度和已加工表面质量影响很大。用度和已加工表面质量影响很大。选择依据：表面粗糙度，工艺系统刚性，选择依据：表面粗糙度，工艺系统刚性，刚性好时，在不产生振动的前提下取小刚性好时，在不产生振动的前提下取小值。值。n刃倾角刃倾角功用：控制切屑的流向，影响刀头强功用：控制切屑的流向，影响刀头强度及断续切削时切削刃受冲击的位置，度及断续切削时切削刃受冲击的位置，影响切削刃的锋利程度。影响切削刃的锋利程度。选择依据：精车时选正刃倾角，要求选择依据：精车时选正刃倾角，要求刀具锋利选正刃倾角，要求抗冲