机械制造工程学金属切削原理与刀具习题11课件

机械制造工程学

第十一章切削用量的制定

切削用量的制定直接影响生产效率和加工成本。学习本章后应能够根据具体条件和要求，正确地选择切削用量。

11．1必备知识和考试要点1．了解切削用量的制定原则。2．掌握粗加工时切削用量的选择方法。3．明确限制选择切削用量的因素和解决办法。11．2典型范例和答题技巧[例11．1]选择切削用量的原则是什么?从刀具耐用度出发时，按什么顺序选择切削用量?从机床动力出发时，按什么顺序选择切削用量?为什么?[答案]选择切削用量的原则是：首先选取尽可能大的背吃刀量p，其次要在机床动力和刚度允许，又能满足加工表面粗糙度的前提下，选取尽可能大的进给量厂，最后根据确定的刀具耐用度选取或计算切削速度v。

以刀具耐用度选择切削用量时，选择的顺序应为p—f—v。其理由可从刀具耐用度表达式T=CT/vXfYpZ中，由于X>Y>Z，即切削速度v对刀具耐用度影响最大，其次是进给量f，背吃刀量p的影响最小。按这个顺序选择切削用量，得到的生产率最高。如果生产率不变，按这个顺序选择切削用量，刀具耐用度最高。根据机床动力选择切削用量时，选择的顺序应为．f—v—p.其理由从机床功率的计算公中，由于1=XFz>YFz>nFz;当nFz=0时，影响切削功最小的是f，其次是v与p；当nFz<0时，通常X，>1十nF，影响切削功率最小的是f，其次是v，最后是p所以，从机床动力考虑，理论上首先应按影响功率最小的f、其次v、最后p的顺序选择切削用量。但实际上，考虑p取小值时，会增加走刀次数，从而增加了辅助工时，因此生产中一般仍按p—f—v的顺序选择切削用量，即先选择尽可能大的p，其次选择尽可能大的f,最后确定v。[例11．2]粗加工时进给量选择受哪些因素限制?当进给量受到表面粗糙度限制时，有什么办法增加进给量，而保证表面粗糙度要求?[答案]粗加工时切削力很大，合理的进给量应是工艺系统所能承受的最大进给量。最大进给量主要受以下因素限制：(1)机床进给机构的强度；(2)车刀刀杆的强度和刚度；(3)工件装夹刚度；(4)硬质合金或陶瓷刀片的强度。半精加工和精加工时，进给量的选择受到表面粗糙度的限制。此时为减小加工表面粗糙度，可适当增大刀尖圆弧半径、减小副偏角r，采用修光刃等办法。此外，可增大前角o，提高刀具刃磨质量，选用有效的切削液等措施，以减小积屑瘤和鳞刺的不利影响。[例11．3]如果选定切削用量后发现超过机床功率时，应如何解决?[答案]理论上影响机床功率大小的因素排列顺序是p—v—f，所以，选定的切削用量超过机床功率时，也应按上述顺序减小切削用量。但考虑减小p，会增加走刀次数，增加辅助工时，所以在不希望增加走刀次数的情况下，首先应适当降低v，然后再考虑减小f。[例11．4]制定切削用量时，影响切削速度的因素有哪些?解释其原因。[答案]制定切削用量时，依次选择背吃刀量p和进给量f后，可用计算或查表来选择切削速度v。从公式和表格中可以看出影响切削速度的因素有：(1)背吃刀量p、进给量f与速度v成反比例关系，即粗加工时，由于p和f均较大，故应选择较低的v；精加工时，p和f均较小，故应选择较高的v。(2)工件材料的性能影响切削速度v。工件材料强度、硬度较高时，应选较低的v，反之则选较高的v；工件材料加工性愈差，则v也选得愈低。(3)刀具材料的性能影响切削速度v。刀具材料切削性能愈好，v可选得愈高，故硬质合金刀具的v比高速钢刀具要高几倍。(4)具体加工条件影响切削速度v。断续、有冲击的切削，细长、薄壁工件等加工时应减小v。[例11．5]切削用量选得愈大，加工工时愈短，是否说明生产率愈高?为什么?[答案]切削用量选得愈大，加工工时愈短，还不能说明生产率愈高。其理由是，生产率的评定可用单件工序总工时表示。而单件工序总工时是由单件工序加工工时、工序换刀所需工时和其它辅助工时组成。刀具换刀工时与刀具耐用度成反比，刀具耐用度与切削用量成反比。所以，切削用量愈大，刀具耐用度愈低，工序换刀工时愈长。以上分析表明：切削用量选得大，加工工时短，而换刀工时长，生产率不一定是最高。只有在考虑了刀具耐用度而合理选择切削用量的情况下，才能获得最高生产率。

[例11．6]回答制定切削用量的步骤。[答案]确定了工件的加工内容和切削刀具后，可按下面步骤制定切削用量：(1)选择切削深度p；(2)选择进给量f；(3)选择或计算切削速度v与机床主轴转速n；(4)校验机床功率与机床进给机构强度；(5)计算工序加T．T时。[例11．7][例11．7]决定切削速度：已知条件为用YT15硬质合金车刀(o=15，r=30，r=15，r=1．5mm)车削b=0．45GPa的45钢轴；p×f=3×0．5mm，T=60min。如在同样条件下以r=90的车刀加工时，刀具耐用度变化若干?如刀具耐用度不变，切削速度变化若干?[答案](1)计算r=30时的切削速度v。由教材公式(11．10)及表11．3和表11．4，可知(2)v不变，计算r=90时的刀具耐用度T(3)T不变，计算r=90时的切削速度v4．计算T、v的变化率

由计算结果知：同样切削条件下，用r=90的车刀加工时，刀具耐用度将减少81％；当刀具耐用度不变时，切削速度将减少28．3％。[例11．8][例11．8]用YTl5硬质合金车刀加工b=0．55GPa的钢轴外圆，p=1．5mm，f=0．3mm／r，在T=60min时的切削速度v=180m／min，如果当p=1．5mm，f分别为0.6、0．9、1．2mm／r或f=0．3mm／r，而p分别为3、4．5、6mm时，刀具耐用度变化如何?绘出图形，解释所得图形意义。[答案](1)根据已知条件，利用教材中的公式(11．10)及表(11．3)求出系数K。值(2)计算改变p、f后的刀具耐用度T从计算结果和刀具耐用度曲线图可以看出：(1)改变p、f时，得到的p－T和f—T是单调下降曲线，即T随着p的增大而减小；(2)f增加对丁的影响较p增加对T的影响大，耐用度曲线变化率；

随p、f的增大而变小。

[例11．9][例11．9]甲、乙、丙三个工人采用不同的切削用量高速车削b=0．65GPa的钢轴，p×f分别为10×0．2mm、5×0．4mm、10×0．4mm，T=60min。求各人使用的切削速度，并比较其生产率，解释三个所得生产率不同的原因。[答案](1)分别计算三人的切削速度和金属切除率

①p×f=10×0．2mm②p×f=5×0．4mm③p×f=10×0．4mm

(2)生产率比较：①与②比较，生产率提高为③与①比较，生产率提高为③与②比较，生产率提高由上面计算知：Zw③>Zw①>Zw②，即生产率由高向低的排序为③、①、②。

p×f相等时，p大时生产率较高，其原因是p对刀具耐用度的影响比f的小，可选择的切削速度较高，所以生产率较高；p相同，f增大1倍，生产率提高了44．79％，f相同，p增大1倍，生产率提高了57．09％，说明在刀具耐用度一定时，增加p和f都能提高生产率，但增加。。将比增加f对提高生产率更有利。[例11．10]粗加工时，切削用量的选择原则是什么?为什么?

[答案]首先选择最大的背吃刀量p，其次选择尽可能大的进给量f，最后根据确定的刀具耐用度选择切削速度v。因为粗加工以获得高的生产效率为主要目标，由生产率计算式P=Aovpf中知，v、pf中的任何一个参数增加1倍，生产率P都可提高1倍。但在刀具耐用度公式T=

中，v、f、p任何一个参数增加，刀具耐用度T都会下降。但式中X>Y>Z，即v对T的影响最大，f次之，p对T影响最小。所以，从生产率和刀具耐用度两方面考虑，粗加工时应按p—f—v的顺序选择切削用量最有利。

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