2（2）零件切削加工参数的确定

《机械制造技术基础》主教材第2章零件切削加工参数的确定(下)2

本节内容提要金属切削过程的变形切屑的形成切削力切削热与切削温度积屑瘤、残余应力与加工硬化2.3金属切削加工的过程3

切屑的形成与切离过程，是切削层受到刀具前刀面的挤压而产生以滑移为主的塑性变形过程。FABOM45°a）正挤压FABOM45°b）偏挤压OMFc）切削

正挤压：金属材料受挤压时，最大剪应力方向与作用力方向约成45°

偏挤压：金属材料一部分受挤压时，OB线以下金属由于母体阻碍，不能沿AB线滑移，而只能沿OM线滑移

切削：与偏挤压情况类似。弹性变形→剪切应力增大，达到屈服强度→产生塑性变形，沿OM线滑移→剪切应力与滑移量继续增大，达到断裂强度→切屑与母体脱离。图1金属挤压与切削比较1.挤压与切削§2.3.1金属切削过程的变形4图2切屑根部金相照片M刀具切屑OA终滑移线始滑移线：τ=τsΦ剪切角2.金属切削变形过程5

第Ⅰ变形区：即剪切变形区，金属剪切滑移，成为切屑。金属切削过程的塑性变形主要集中于此区域。图3切削部位三个变形区ⅠⅢⅡ

第Ⅲ变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变形。此区变形是造成已加工面加工硬化和残余应力的主要原因。3.三个变形区分析

第Ⅱ变形区：靠近前刀面处，切屑排出时受前刀面挤压与摩擦。此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。61.切屑类型带状切屑节状切屑单元切屑崩碎切屑图4切屑形态照片§2.3.2金属切屑的形成7形成条件影响名称简图形态变形带状，底面光滑，背面呈毛茸状节状，底面光滑有裂纹，背面呈锯齿状粒状不规则块状颗粒剪切滑移尚未达到断裂程度局部剪切应力达到断裂强度剪切应力完全达到断裂强度未经塑性变形即被挤裂加工塑性材料，切削速度较高，进给量较小，刀具前角较大加工塑性材料，切削速度较低，进给量较大，刀具前角较小工件材料硬度较高，韧性较低，切削速度较低加工硬脆材料，刀具前角较小切削过程平稳，表面粗糙度小，妨碍切削工作，应设法断屑切削过程欠平稳，表面粗糙度欠佳切削力波动较大，切削过程不平稳，表面粗糙度不佳切削力波动大，有冲击，表面粗糙度恶劣，易崩刀带状切屑节状切屑单元切屑崩碎切屑表1切屑类型及形成条件8切脆性材料不平稳,表面粗糙带状切屑节状切屑粒状切屑崩碎切屑

加工塑性材料切塑性材料：

带状切屑

节状切屑

粒状切屑↑γ0↑v↓hD↓f↓γ0↓v↑hD↑f不同类型的切屑如何相互转化？↓γ0↓v↑hD↑f↑γ0↑v↓hD↓f92.切屑控制

为使切削过程正常进行和保证已加工表面质量，应使切屑卷曲和折断。切屑的卷曲是切屑基本变形或经过卷屑槽使之产生附加变形的结果（图5）图5切屑的卷曲断屑是对已变形的切屑再附加一次变形（常需有断屑装置）

10κrFcFFpFf·pFfFf·pFf·pfv图6切削力的分解1.切削力来源3个变形区产生的弹、塑性变形抗力

切屑、工件与刀具间摩擦力F切削合力Fc主切削力Fp背向力Ff进给力2.切削力分解§2.3.3切削力113.切削力经验公式

（1）切削力经验公式（6）式中CFc,CFp,CFf

——与工件、刀具材料有关系数；

xFc,xFp,xFf

——背吃刀量ap对切削力影响指数；

yFc,yFp,yFf

——进给量f

对切削力影响指数；

KFc,KFp,KFf

——考虑切削速度、刀具几何参数、刀具磨损等因素影响的修正系数。12式中

Fc

——主切削力（N）；

v

——切削速度（m/s）。（8）（2）切削功率机床电机功率

PE＝PC/η

式中

η

——机床传动效率，一般取η

＝0.75~0.85。134.影响切削力因素

工件材料◆切削深度与切削力近似成正比；◆进给量增加，切削力增加，但不成正比◆切削速度对切削力影响复杂（图7）。但是，加工脆性金属材料时，切削速度对切削力影响较小。

强度高加工硬化倾向大切削力大519283555100130

切削速度

v（m/min）

981784588主切削力Fc（N）图7切削速度对切削力的影响切削用量14影响切削力因素（2）

◆

前角γ0

增大，切削力减小（图17）◆

主偏角κr

对主切削力影响不大，对背向力和进给力影响显著（κr

↑——Fp↓，Ff↑，图18）图17前角对γ0切削力的影响前角γ0切削力Fγ0-Fcγ0–Fpγ0–Ff图18主偏角κr对切削力的影响主偏角κr/°切削力/N3045607590κr

-Fcκr

–Ffκr

–Fp2006001000140018002200刀具几何角度影响15影响切削力因素（3）

刀具几何角度影响◆

与主偏角相似，刃倾角λs对主切削力影响不大，对背向力和进给力影响显著（λs

↑——Fp↓，Ff↑）◆

刀尖圆弧半径rε

对主切削力、背向力和进给力的影响：rε

↑——Fc↑，

Fp↑，Ff↓（切削刃圆弧部分长度增加，同时主切削刃上各点主偏角的平均值减小）其他因素影响◆刀具材料：与工件材料之间的亲和性影响其间的摩擦，从而影响切削力；◆切削液：有润滑作用，使切削力降低

10~15%；◆后刀面磨损：使切削力增大，对背向力Fp的影响最为显著。161.切削热来源★

切削过程变形和摩擦所消耗功，绝大部分转变为切削热切削热由切屑、工件、刀具和周围介质（切削液、空气)等传散出去工件切屑刀具图19切削热的来源与传出2.切削热传出★

主要来源

QA=QD+QFF+QFR（12）（11）式中，QD

,QFF,QFR分别为切削层变形、前刀面摩擦、后刀面摩擦产生的热量§2.3.4切削热与切削温度173.切削温度分布

切削塑性材料——前刀面靠近刀尖处温度最高。切削脆性材料——后刀面靠近刀尖处温度最高。从切屑的颜色大致判断切削温度的高低300℃以下切屑呈银白色400℃左右呈黄色；500℃左右呈深蓝色；600℃左右呈紫黑色。750℃刀具图20二维切削中的温度分布工件材料：低碳易切钢；刀具：

o=30

，

o=7

；切削用量：ap=0.6mm，

vc

=0.38m/s；切削条件：干切削，预热611

C184.影响切削温度的因素(选讲)

切削用量的影响式中θ——用自然热电偶法测出的前刀面接触区的平均温度(

C)；

Cθ——与工件、刀具材料和其它切削参数有关的切削温度系数；

Zθ、Yθ、Xθ——vc、f、ap

的指数。

经验公式

（12）刀具材料加工方法ＣθＺθＹθＸθ高速钢车削140～1700.35～0.450.2～0.30.08～0.10铣削80钻削150硬质合金车削320f(mm/r)0.10.410.150.050.20.310.30.26表2切削温度的系数及指数由上式可看出:切削速度影响最大；进给量次之；背吃刀量影响最小。19影响切削温度的因素（2）

刀具几何参数的影响前角

o↑→切削温度↓主偏角

r↓→切削温度↓负倒棱及刀尖圆弧半径对切削温度影响很小

工件材料的影响工件材料机械性能↑→切削温度↑工件材料导热性↑→切削温度↓vc（m/min）图21切削速度、工件材料对切削温度的影响1—GH131（高温合金）2—1Cr18Ni9Ti3—45钢(正火)4—HT200刀具材料：YT15；YG8刀具几何参数：

o=15

，

o=6~8

，

r=75

，

1=-10

，

s=0

，b

=0.1mm，r

=0.2mm切削用量：ap=3mm，f=0.1mm/rθ（℃）10305070901101304006008001000124320影响切削温度的因素（3）

刀具磨损的影响

冷却液的影响后刀面的磨损对切削温度有重要影响没有磨损的新刀具，主后刀面与过渡表面的接触长度通常为刀-屑接触长度的1/10以下，其摩擦功在整个切削功中所占比例较小。当磨损量达到一定值后，摩擦功增大较快，切削温度迅速升高，且它的摩擦速度就是切削速度，是刀-屑界面摩擦速度的2～5倍。使用切削液可使切削温度降低211.积屑瘤

积屑瘤成因◆

一定温度、压力作用下，切屑底层与前刀面发生粘接◆粘接金属严重塑性变形，产生加工硬化◆

增大前角，保护刀刃◆

影响加工精度和表面粗糙度积屑瘤影响切屑刀具图23积屑瘤积屑瘤§2.3.5积屑瘤、残余应力与加工硬化

(简介)22v=10～50m/min范围，易产生积屑瘤，表面粗糙度最差图24切削45钢时切削速度与粗糙度关系100120v（m/min）020406080140表面粗糙度Rz（μm）481216202428收缩系数Ks1.52.02.53.0积屑瘤高度

h（μm）0200400600h切削速度对积屑瘤的影响232.残余应力

未施加任何外力作用情况下，材料内部保持平衡而存在的应力。残余应力种类◆

残余张应力：易使加工表面产生裂纹，降低零件疲劳强度◆残余压应力：有利于提高零件疲劳强度残余应力概念◆控制切削过程：尽可能减小残余应力◆时效处理：最大限度减小残余应力◆残余压应力的利用：采用滚压、喷丸等方法残余应力的控制与利用243.加工硬化

加工硬化概念已加工表面表层金属硬度高于里层金属硬度的现象。加工表面严重变形层内金属晶格拉长、挤紧、扭曲、碎裂，使表层组织硬化。◆硬化后的表面，其硬度比原来高1.2—2倍，深度达0.07—0.5mm，表面粗糙度和疲劳强度下降，使下道工序的刀具极易磨损。加工硬化产生原因硬化层加工的特点25加工硬化（2）

◆减小切削变形：提高切速，加大前角，减小刃口半径等◆减小摩擦：加大后角，提高刀具刃磨质量等◆进行适当的热处理加工硬化的控制距表面深度HVH0hiH0图24加工硬化与表面深度的关系262.4确定刀具几何参数271.材料切削加工性概念和指标

工件材料的切削加工性是指材料在一定条件下被切削加工成合格零件的难易程度。材料切削加工性的概念考虑生产率和耐用度的表示方法

1）一定生产率条件下，加工这种材料时刀具耐用度；

2）一定刀具耐用度前提下，加工这种材料所允许的切削速度；

3）相同的切削条件下，刀具达到磨钝标准时所能切除工件材料的体积。考虑已加工表面质量的表示方法考虑切削力或切削功率的表示方法材料切削加工性的不同表示方法§2.4.1工件材料的切削加工性28材料切削加工性的概念

材料切削加工性指标通常用vT表示，vT是指耐用度为T秒（或分）时，切削某种材料所允许的切削速度。vT越高，表示材料的切削加工性越好。

通常取T＝3600秒（60分），vT写作v3600（v60）。

如果以45钢的v3600（v60）作为基准，写作（v3600）j

；而把其它各种材料的v3600（v60）同它相比，这个比值Kr称为材料的相对加工性。即：（2-10）29加工性等级表2-12材料相对加工性等级材料名称及种类相对加工性Kr代表性材料1很易切削材料一般有色金属＞3.0铜铝合金，铝铜合金，铝镁合金2容易切削材料易切削钢2.5～3退火l5Cr，σb＝0.373～o.441GPa自动机钢，σb＝0.393～0.491GPa3较易切削钢1.6～2.5正火30钢，σb＝0.441～0.549GPa4普通材料一般钢、铸铁1.0～1.645钢，灰铸铁5稍难切削材料0.65～1.02Crl3，调质σb＝0.834GPa85，钢σb＝0.883GPa6难加工材料较难切削材料0.5～0.6545Cr，调质σb＝1.03GPa65Mn，调质σb＝0.932～0.9817难切削材料0.15～0.550CrV,调质；1Crl8Ni9Ti,钛合金8很难切削材料＜0.15某些钛合金，铸造镍基高温合金30常用金属材料的切削加工性◆有色金属有色金属（如铝及铝合金，铜及铜合金等）强度和硬度低，导热性好，通常属于易切削材料。◆铸铁铸铁的加工性一般较碳钢好。各种铸铁加工性的好坏，主要取决于石墨的存在形式、基体组织状态、金属组织成分和热处理的影响。例如：灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁中，石墨分别呈片状、团絮状和球状，因此它们的强度依次提高，加工性随之变差。白口铸铁硬度高（600HBW)，难切削；灰铸铁硬度适中，强度塑性低，切削力较小。铸铁工件表面若有硬皮应进行退火处理。2.常用金属材料的切削加工性31◆碳素钢普通碳素钢的切削加工性主要取决于钢中碳的含量。低碳钢硬度低，塑性和韧性高，切削变形大，切削温度高，断屑困难，故加工性较差。高碳钢的硬度高，塑性低，导热性差，故切削力大，切削温度高，刀具耐用度低，加工性也差。相对而言，中碳钢的切削加工性较好。在碳素钢中加入一些合金元素，如Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti等，使钢的机械性能提高，但加工性也随之变差。◆合金钢32（1）改善材料切削加工性的途径

①调整材料的化学成分

钢中加硫、铅等元素；铸铁中增加石墨成分②进行适当的热处理低、中碳钢宜选正火处理，均匀组织，调整硬度塑性；高碳钢宜用球化退火,降低硬度,均匀组织,改善加工性；中碳以上的合金钢硬度较高，需退火以降低硬度；不锈钢常要进行调质处理，降低塑性，以便加工；铸铁需进行退火处理，降低表皮硬度，消除内应力3.改善切削加工性的主要途径33（2）改善切削加工条件①选择合适的刀具材料和切削用量难加工、导热性差的材料，选YG、YW硬质合金或涂层刀片选择合理刀具几何参数，通过断屑槽、卷屑槽控制排屑选择合理切削用量等②选用合适的设备和加工方法难加工材料加工，机床要有足够的功率和刚性；选择合适的切削液，供给充足；高硬度材料加工采用磨削加工更容易③选择切削加工性好的材料状态

低碳钢选冷拔状态；中碳钢选热轧状态34

刀具几何参数包含四方面内容：

几何角度、刃形、刃面、刃口型式及参数

（一）前角、前刀面的选择

1.前角的作用

γ0↑→变形程度↓→F↓q↓→θ↓→T↑振动↓质量↑

刀刃和刀头强度↓散热面积和容热体积↓断屑困难在一定的条件下，存在一个合理值§2.4.2确定刀具几何参数的方法35对于不同的刀具材料和工件材料，T随γ0的变化趋势为驼峰形。高速钢的合理前角比硬质合金的大。加工塑材的合理前角比脆材的大2.合理前角的选择原则①粗加工、断续切削、刀材强度韧性低，工材强度硬度高，选较小的前角；②工件材料塑韧性大、系统刚性差，易振动或机床功率不足，选较大的前角；③成形刀具、自动线刀具取小前角；前角的参考值见主教材P60表2-5。363.前刀面的类型及选择①平面型前刀面制造容易，重磨方便，刀具廓形精度高。②曲面型前刀面起卷屑作用，并有助于断屑和排屑。主要用于粗加工塑性金属刀具和孔加工刀具，如丝锥、钻头等。③带倒棱型前刀面是提高刀具强度和刀具耐用度的有效措施。前刀面型式37（二）后角、后刀面的选择

1.后角的作用

α0↑→rn↓锋利、

lα↓摩擦F↓→

质量↑

VB一定，磨损体积↑→T↑但NB↑

刀头强度↓散热体积↓重磨体积↑

在一定的条件下，存在一个合理值2.合理后角的选择原则①粗加工、断续切削、工材强度硬度高时选较小后角,已用大负前角应↑α0

；②精加工取较大后角，保证表面质量；③成形、复杂、大尺寸刀具取小后角；④系统刚性差，易振动，取较小后角；⑤工材塑性大取较大后角，脆材↓α0

后角的参考值见主教材P61表2-6。38后刀面型式①双重后面为保证刃口强度，减少刃磨后面的工作量，常在车刀后面磨出双重后角，如图a所示。②消振棱为了增加后面与过渡表面之间的接触面积，增加阻尼作用，消除振动，可在后面上刃磨出一条有负后角的倒棱，称为消振棱（图b）。其参数为ba1=0.1～0.3mm，α01=－5°～－20°。③刃带对一些定尺寸刀具（如钻头、铰刀等），为便于控制刀具尺寸，避免重磨后尺寸精度的变化，常在后面上刃磨出后角为0°的小棱边，称为刃带(图c)。

3.后刀面的型式39（三）主偏角的选择

1.主偏角的作用

κr↓→切削层公称厚度hD↓切削层公称宽度bD

↑→单位刃长负荷↓→

T↑

刀尖强度↑散热体积↑，Ra↓

Fp↑→变形↑加工精度↓，易振动→Ra↑，T↓

在一定的条件下，存在一个合理值。2.合理主偏角的选择原则①主要看系统刚性。若刚性好，不易变形和振动，κr取较小值；若刚性差（细长轴），κr取较大值（90°）；②考虑工件形状、切屑控制、减小冲击等，车台阶轴，取

90°；镗盲孔＞90°；κr小切屑成长螺旋屑不易断；较小κr可改善刀具切入条件，不易造成刀尖冲击。40（四）副偏角的选择副偏角的主要作用是形成已加工表面。

副偏角↓→

Ra↓刀尖强度↑散热体积↑

副刃工作长度↑→

摩擦↑Fp↑易振动→Ra↑，T↓

在一定条件下，存在一合理值。系统刚性好，取较小值；刚性差，取较大值。主偏角、副偏角的参考值见主教材P62表2-7、P63表2-8。41

1.刃倾角的作用①影响刀刃锋利性.λs↑→γ0e↑、re↓→锋利性↑

②负刃倾角→刀头强度↑散热体积↑

Fp↑→变形↑，易振动→Ra↑

③正λs切屑流向待加工表面，负λs切屑流向已加工表面

在一定条件下，存在一合理值（五）刃倾角的选择最主要的影响422.刃倾角的选择原则①粗加工、有冲击、刀材脆、工材强度硬度高，λs取负值；②精加工、系统刚性差（细长轴），λs取正值；③微量极薄切削，取大正刃倾角。刃倾角的参考值见主教材P64表2-9。431.制造和刃磨较简单、成本不高的刀具，使用寿命选得低些，反之高些。硬合金车刀T为60～90min，钻头T为80～120min，硬质合金端铣刀T为90～180min，齿轮刀具为200～300min2.装卡调整复杂的刀具，使用寿命选得高些，仿形车床、组合钻床上刀具为通用机床上的200～400%。3.切削大型工件为避免中途换刀，使用寿命选得高些，一般为中小件加工时的200～300%。刀具寿命选高时，对加工会有什么不良影响？§2.4.3确定刀具的使用寿命44

以加工图2-1所示案例零件外圆表面用的外圆车刀为例。1．选择刀具材料

工件材料为45钢，因此采用焊接式硬质合金车刀YT15（可用于粗车、半精车），刀杆截面尺寸为16mm×25mm。2．确定粗加工用外圆车刀的几何参数

查表2-5，取o=18°；查表2-6，取

o=6°；查表2-7，车台阶轴时取r=90°；查表2-8，

=12°；查表2-9，取=0°；查表2-10，取

=0.6mm。为增强刃口强度，修磨出负倒棱，取=（0.5～0.8）f=0.3mm（按粗车f=0.4mm/r～0.5mm/r），o1=-10°。卷屑槽参数为：lBn=（6～8）f=4mm，rBn=（0.6～0.8）lBn=2.5mm，槽深为0.8mm。§2.4.4确定案例零件加工用刀具的材料及几何参数a

g

k

ls

rε

g

bg

k′r

453．确定半精加工用外圆车刀的几何参数

查表2-5，取

=18°(调质)；查表2-6，取

=8°；查表2-7，车台阶轴时取r=90°；查表2-8，′r=6°；查表2-9，取s=5°；查表2-10，取

rε=0.6mm。

为增强刃口强度，修磨出负倒棱，取

=（0.5～0.8）f=0.2mm（按精车f=0.25mm/r～0.3mm/r），o1=-10°。

卷屑槽参数为：lBn=（6～8）f

=2.2mm，

rBn=（0.6～0.8）lBn=1.2mm，槽深为0.5mm。go

ao

k

k

lbg

g46

§2.5.1

切削用量的选择原则粗加工时，应在保证必要的刀具使用寿命的前提下，以尽可能提高生产率和降低成本为目的。根据刀具使用寿命与切削用量的关系式，切削用量↑，

T↓，其中速度v对T影响最大，进给量f次之，背吃刀量ap影响最小。粗加工中选择切削用量时，应首先选择尽可能大的背吃刀量ap，其次在工艺条件允许下选择较大的进给量f，最后根据合理的刀具使用寿命，用计算法或查表法确定切削速度v。

这样可使v、f、ap的乘积最大，从而获得最大的生产率.精加工时则主要按表面粗糙度和加工精度要求确定切削用量

2.5确定切削用量（重点）47什么是粗加工、半精加工和精加工？粗加工

表面粗糙度Ra=50~12.5μm

尺寸精度IT11~13半精加工

表面粗糙度Ra=6.3~3.2μm

尺寸精度IT8~10精加工

表面粗糙度Ra=1.6~0.8μm

尺寸精度IT6~848（1）背吃刀量ap的选择粗加工时，ap由加工余量和工艺系统的刚度决定，尽可能一次走刀切除全部加工余量。对于中等功率的车床，ap一般最大可取2～6mm。在加工余量过大或系统刚性不足情况下，粗加工可分几次走刀。若分两次走刀，第一次走刀的ap取大些，可占全部余量的2/3～3/4，而第二次走刀的ap取小些，以使精加工工序具有较高的刀具寿命和加工质量。半精加工时，ap可取0.25～1.25mm。精加工时，ap取为0.05～0.25mm。切削有硬皮的铸、锻件或不锈钢等加工硬化严重的材料时，应尽量使ap超过硬皮或冷硬层厚度，以避免刀尖过早磨损。

§2.5.2确定切削用量的方法（以车削为例）49粗加工时，f的大小主要受机床进给机构强度、刀具的强度与刚性、工件的装夹刚度等因素的限制。精加工时，f

的大小主要受加工精度和表面粗糙度的限制。生产实际中常根据经验或查表法确定f

。粗加工时根据工件材料、车刀刀杆尺寸、工件直径及已确定的背吃刀量，按主教材附录表C-1来选择f

。在半精加工和精加工时，则按加工表面粗糙度要求，根据工件材料、刀尖圆弧半径、切削速度按附录表C-2来选择f

。（2）进给量f的选择50

根据已经选定的背吃刀量ap

、进给量f及刀具使用寿命T，切削速度v可按下式计算求得

(36)

式中各系数和指数可查阅切削用量手册。切削速度值也可查表来选定（参考附录表C-3、4、5、7）切削速度确定后，算出工件或刀具转速，选取机床主轴转速（参考附录表D-1），这样才能得到实际的切削速度。v=

Cv

Tmapxvf

yvKv（3）切削速度的确定如何计算转速？511）粗车时，ap和f均较大，故选择较低的切削速度v；精车时，ap和f均较小，故选择较高的切削速度v。2）工件材料强度、硬度高时，应选较低的切削速度v；反之，选较高的切削速度v。3）刀具材料性能越好，切削速度v选得越高。4）精加工时应尽量避免积屑瘤和鳞刺产生的速度区域；5）断续切削时为减小冲击和热应力，宜适当降低v

；6）在易发生振动的情况下，v应避开自激振动的临界速度；7）加工大件、细长件和薄壁件或加工带外皮的工件时，应适当降低v

。

切削用量三要素选定之后，还应校核机床功率。生产中选择切削速度的一般原则52§2.5.3确定案例零件的切削用量工艺分析

以传动轴右边三段外圆面为例：（1）Φ40外圆尺寸精度为未注公差要求，表面粗糙度Ra值为12.5μm，因此只需粗车即可。（2）Φ

35和Φ

25±0.007两段的尺寸精度、表面粗糙度要求较高，需要粗车、半精车、粗磨、精磨才能达到要求。53

因此该轴右边三段外圆的加工工艺过程如下：（1）粗车三段外圆：Φ

42（毛坯）→Φ

40（达Φ

40段要求尺寸）→Φ

36.8→Φ

26.5（2）半精车Φ

35段外圆：Φ36.8→Φ

35.3（留粗磨、精磨余量0.3mm）（3）半精车Φ25±0.007段外圆：Φ26.5→Φ25.2（留粗磨、精磨余量0.2mm）541．确定背吃刀量

通常根据工件表面加工时的工序余量和加工要求来确定工序余量可根据加工余量法算出各道工序的工序尺寸后得到（1）计算工序余量以粗车工步①为例，其工序余量为Φ

42-Φ

40=2（mm）按此方法将各工序余量算出，其值见表2-11。（2）确定背吃刀量工序余量小时，通常一次走刀切除余量，对于轴类零件，此时背吃刀量为工序余量的一半；工序余量大时，则可多次进给。各工步背吃刀量值见表2-11。552．确定进给量（1）粗车以粗车工步①为例，根据工件材料为45钢、车刀刀杆尺寸为16mm×25mm、工件尺寸为Φ42mm、背吃刀量为1mm，查附录C表C-1，可得f=（0.4～0.5）mm/r。查附录D表D-1，按CA6140车床进给量数列，取f=0.41mm/r。

（2）半精车以半精车工步①为例，根据半精车时表面粗糙度值Ra为6.3～3.2μm、工件材料为45钢、预先估计的切削速度＞50m/min、刀尖圆弧半径rε为0.6，查附录C表C-2，可得进给量为（0.25～0.30）mm/r，按CA6140车床进给量数列，取f=0.28mm/r。各工步的进给量值见表2-11。563．确定切削速度（1）粗车以粗车工步①为例，根据其ap=1mm，f=0.41mm/r，工件材料为45钢，热轧状态时其Rm约为637MPa，查附录C表C-3，得切削速度为150m/min。

通常粗车时背吃刀量会较大，所选的切削速度就会相应减小，为避免频繁改变车床主轴转速，可适当降低切削速度，使之能适用各粗车工步的加工，此处取vc=100m/min，相应主轴转速为：（r/min）查附录D表D-1，按照CA6140车床转速数列，取n=710r/min57（2）半精车

以半精车工步①为例，根据其ap=0.75mm，f=0.28mm/r，工件材料45钢调质后其Rm约为810MPa，查附录C表C-3，可知vc=138m/min，相应主轴转速为：（r/min）查附录D表D-1，按照CA6140车床转速数列，取n=1120r/min注：对于数控车床，由于其主轴转速是无级变速，且转速可通过程序自动改变，因此各工步转速可按查出的线速度算出即可。58工

序工

步工序余量（mm）背吃刀量ap（mm）进给量f（mm/r）切削速度vc（m/min）主轴转速n（r/min）粗车①Φ

40等三段由毛坯粗车至Φ

40210.4193.6710②Φ

35

0-0.016等两段粗车至Φ36.83.21.60.4189.2710③Φ25±0.007段粗车至Φ

26.510.3走刀1：3.65走刀2：1.50.4182.0710半精车①

Φ35

0-0.016段半精车至Φ35.31.50.750.28129.41120②Φ25±0.007段半精车至Φ

25.21.30.650.2893.21120传动轴车削加工切削用量表59

1.切削液的起源和发展切削液在金属切削加工中广泛使用人类使用切削液的历史可以追溯到远古时代，人们在磨制石器、铜器和铁器时，就知道浇水可以提高效率和质量。在古罗马时代，车削活塞泵的铸件时就使用橄榄油16世纪使用牛脂和水溶剂来抛光金属盔甲2.6选择切削液从1775年英国的约翰·威尔金森（J．wilkinson）为了加工蒸汽机的汽缸而研制成功镗床起，水和油开始应用于金属切削加工中。60到1860年，车、铣、刨、磨、齿轮加工和螺纹加工等各种机床相继出现，切削液开始有较大规模的应用。随着对切削液认识水平的不断提高以及实践经验的不断丰富，人们发现在切削区域中注入油剂能获得良好的加工表面。最早，人们采用动植物油来作为切削液，但动植物油易变质，使用周期短。20世纪初，人们开始从原油中提炼润滑油，并发明了各种性能优异的润滑添加剂。在第一次世界大战之后，开始研究和使用矿物油和动植物油合成的复合油。1924年，含硫、氯的切削油获得专利并应用于重切削、拉削、螺纹和齿轮加工。61刀具材料的发展推动了切削液的发展随着切削速度和切削温度的不断提高，油基切削液的冷却性能已不能完全满足切削要求，这时人们又开始重新重视水基切削液。1915年生产出水包油型乳化液，并于1920年成为优先选用的切削液用于重切削。1948年在美国研制出第一种无油合成切削液，并在20世纪70年代由于油价冲击而使其应用提高。近年随着人类环保意识的提高，绿色环保型的切削液产品不断出现，例如无菌切削液、微乳化液、酯类切削油、液氮冷却技术。62冷却↓摩擦↓热的产生；将热量带走。冷却性能取决于其本身导热系数、比热、汽化热及流量、流速、冷却方式等。②润滑在刀具与切屑、工件表面之间形成润滑膜起到润滑作用。润滑性能取决于切削液的渗透性、形成润滑膜能力、润滑膜强度。③排屑、清洗④防锈防锈添加剂2.切削液的作用63

①水溶液水＋添加剂冷却粗加工

②乳化液乳化油＋水③合成切削液（全、半）

水+表面活性剂+添加剂

④切削油矿物油＋添加剂润滑精加工极压切削油

3.切削液的分类64在选择切削液时应首先从二个方面进行考虑一是考虑切削液的切削性能（一次性能）

一次性能主要与刀具寿命、加工表面质量有关二是考虑其使用性能（二次