切削用量三要素3课件.ppt

1、切削用量,江苏大学机电总厂,2008年7月 培训专用、请勿外传,切削运动与切削用量 切削用量与切削过程中的关系 合理选择切削用量的原则和方法 切削用量制定的步骤 提高切削用量的途径,切削用量及选择,本章内容,1. 切削运动与切削用量,如外圆车削时，工件做旋转运动，刀具作纵向直线运动， 形成了工件的外圆表面。在新的表面的形成过程中，工件上 有三个依次变化的表面（见下图）：,待加工表面：即将被切去金属层的表面,加工 表 面： 切削刃正在切削着的表面,已加工表面：已经切去一部分金属形成 的新表面,切削用量及选择,1.1 切削运动,金属切削机床的基本运动有直线运动和回转运动。 但是，按切削时工件与刀具

2、相对运动所起的作用来分， 可分为主运动和进给运动。如上图所示。,（1）主运动 主运动是切下金属所必须的最主要的运动。通常它 的速度最高，消耗机床功率最多。,(2）进给运动 使新的金属不断投入切削的运动。进给运动可以 是连续运动，也可以是间歇运动。,切削用量及选择,（3）合成运动与合成切削速度 当主运动与进给运动同时进行时，刀具切削刃上某 一点相对工件的运动称为合成切削运动，其大小与方向用合成速度向量ve表示。如下图所示，合成速度向量等于主运动速度与进给运动速度的向量和。即 :ve=vc+vf,切削用量及选择,1.2 切削用量三要素,vc、f 、 ap 称之为切削用量三要素。,（1）切削速度 v

3、c,大多数切削加工的主运动采用回转运动。 回旋体（刀具或工件）上外圆或内孔某一点的 切削速度计算公式如下：,切削用量及选择,（2）进给量 f,1、进给速度vf是单位时间的进给量，单位是mm/s,2、进给量是工件或刀具每回转一周时两者沿进给运动 方向的相对位移，单位是mm/r（毫米/转）。,对于铣刀、铰刀、拉刀、齿轮滚刀等多刃切削工具， 在它们进行工作时，还应规定每一个刀齿的进给量fz，即后 一个刀齿相对于前一个刀齿的进给量，单位是mm/z(毫米/齿)。,vf=fn=fzzn mm/s或mm/min,切削用量及选择,（3）背吃刀量 ap,对于车削和刨削加工来说，背吃刀量ap为工件上 已加工表面和

4、待加工表面间的垂直距离，单位为mm。,对于外圆车削的深度可用下式计算： ap=（dw-dm）/ 2 mm,对于钻孔工作： ap=dm/ 2 mm,上两式中 dw 待加工表面直径（mm）,dm已加工表面直径（mm）,切削用量及选择,切削用量及选择,2. 切削用量与切削过程的关系,2.1 对劳动生产率的影响,切削用量三要素vc、f 、 ap 虽然对加工质量、刀具耐用度和生产效率均有直接的影响，但影响程度却不同，且它们又是相互联系，相互制约，不可能都选择的很大，因此，就存在着一从不同角度出发，去优先选择三者之中的某一个切削要素。,为提高生产效率，可以适当增加背吃刀量ap，减少走刀的数，但是当加工余量

5、太大、加工余量不均匀或工艺系统刚性不足时，为避免振动可分两次或多次走刀完成。,提示：在刀具强度，机床刚性保证的情况下，尽可能增加 背吃刀量 ap、进给量 f 、适中的切削速度vc。,切削用量及选择,2.2 对零件精度、表面粗糙度的影响,对零件精度、表面粗糙度，从进给量 f 着手分析，在这三要素中，吃刀量 ap通常根据加工余量而确定，而进给量 f 的提高，则主要受到表面粗糙度的制约，为提高零件的粗糙度，进给量必须选择得当。在吃刀量和进给量确定后，在保证刀具的耐用度的前提下，确定合理的切削速度vc。,切削用量及选择,2.3 对刀具耐用度的影响,2.3.1 刀具耐用度,所谓刀具耐用度，是指一把新刀从

6、开始切削直到磨损量达到磨损标准为止，在这期间所使用的总的切削时间，用T表示。,2.3.2 切削速度vc与刀具耐用度的关系,工件材料、刀具材料、几何角度选定后，切削速度是影响刀具耐用度的主要因素。其原因是当提高切削速度时，单位时间的金属去除率成正比例增加，刀具与工件及切屑间的摩擦加剧，消耗于金属变形和摩擦的无用功增加，因而产生大量的热。因此，提高切削速度的结果：摩擦热大量的积聚在切屑底层而来不及传导出去，从而使切削温度升高。,切削用量及选择,2.3.3 进给量f与刀具耐用度的关系,当增大进给量后，切屑厚度增大，由切屑带着走的热量增多，同时切屑与前刀面的接触长度增加，散热面积增大。通过测试得知，切

7、削温度随进给量的增加而升高，但温度的升高幅度不及切削速度显著。,2.3.4 背吃刀量ap与刀具耐用度的关系,背吃刀量对切削温度的影响很小。这是因为背吃刀量增大后，切削区产生的热量虽然成正比增加，但因为切削刃参加切削工作的长度也成正比增加，从而改善了散热条件，因此切削温度上升甚微。,综上所述，凡是影响切削温度的因素，都影响刀具磨损，因而也影响刀具耐用度。,切削用量及选择,3. 合理选择切削用量的原则与方法,3.1制订切削用量的原则,正确地选择切削用量，对于保证加工质量、降低加工成本和提高劳动生产率都具有重要意义。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（功率、扭矩等），在保证加工

8、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。,对于粗加工来说，要尽可能保证较高的金属切除率和必要 的刀具耐用度。,提高切削速度，增大进给量和背吃刀量，都能提高金属切除率。但在这三个因素中，影响刀具耐用度最大的是切削速度，其次是进给量，影响最小的是背吃刀量。所以，在选择粗加工切削用量时，应优先考虑采用大的背吃刀量，其次考虑采用大的进给量，最后才能根据刀具耐用度的要求，选定合理的切削速度。,切削用量及选择,半精加工、精加工时首先要保证加工精度和表面质量， 同时应兼顾必要的刀具耐用度和生产效率，此时的背吃刀量 根据粗加工留下的余量确定。为了减小工艺系统的弹性变形， 减小已加工表面的残留面积

9、，半精加工尤其是精加工，一般 多采用较小的背吃刀量和进给量。为抑制积屑瘤和鳞制的产 生，用硬质合金刀具进行精加工时一般多采用较高的切削速 度；高速钢刀具则一般多采用较低的切削速度。,由此可见，选择切削用量的基本原则是首先选取尽可能大 的背吃刀量；其次要在机床动力和刚度允许的范围内，同时又满 足已加工表面粗糙度的要求的情况下，选取尽可能大的进给量， 最后利用切削用量手册选取或用公式计算确定最佳切削速度。,切削用量及选择,3.2 切削用量三要素的确定,（1）背吃刀量的选择,背吃刀量根据加工余量确定。,在粗加工时，一次走刀应尽可能切去全部加工余量，在中等功率机床上， ap可达810mm.,2) 下列

10、情况可分几次走刀： 加工余量太大，一次走刀切削力太大，会产生机床功率不足或 刀具 强度不够时； 工艺系统刚性不足，或加工余量极不均匀，以致引起很大振动时， 如加工细长轴或薄壁工件； 断续切削，刀具受到很大的冲击而造成打刀时。,在上述情况下，如分二次走刀，第一次的ap也应比第二次大， 第二次的ap可取加工余量的1/31/4左右。,切削用量及选择,3 ）切削表层有硬皮的铸锻件或切削不锈钢等冷硬较严重的材料时， 应尽量使背吃刀量超过硬皮或冷硬层厚度，以防刀刃过早磨损或破损。,4）在半精加工时，ap=0.52 mm 。,5）在精加工时，ap=0.10.4 mm 。,（2）进给量的选择,粗加工时，对工件

11、表面质量没有太高要求，这时切削力往往很大， 合理的进给量应是工艺系统所能承受的最大进给量。这一进给量要受 到下列一些因素的限制：机床进给机构的强度、车刀刀杆的强度和刚 度、硬质合金或陶瓷刀片的强度及工件的装夹刚度等。,切削用量及选择,精加工时，最大进给量主要受加工精度和表面粗糙度的限制。,工厂生产中，进给量常常根据经验选取。粗加工时，根据加工材料、车刀刀杆尺寸、工件直径及已确定的背吃刀量从切削用量手册中查取进给量。,在半精加工和精加工时，则按粗糙度要求，根据工件材料、刀尖圆弧 半径、切削速度从切削用量手册中查得进给量。,然而，按经验确定的粗车进给量在一些特殊情况下，如切削力很大、 工件长径比很

12、大、刀杆伸出长度很大时，有时还需对选定的进给量校验。,（3）切削速度的确定,根据已选定的背吃刀量ap、进给量f及刀具耐用度T，就可 按公式计算切削速度Vc和机床转速n。,切削用量及选择, 粗车时，ap 、f均较大，所以Vc较低，精加工时，ap 、f均较小， 所以Vc较高。 工件材料强度、硬度较高时，应选较低的Vc；反之，Vc较高。 材料加工性越差，Vc较低。 刀具材料的切削性能愈好，Vc也选得愈高。 此外，在选择Vc时，还应考虑以下几点： 精加工时，应尽量避免积屑瘤和鳞刺产生的区域。 断续切削时，为减小冲击和热应力，宜适当降低Vc。 在易发生振动情况下，Vc应避开自激振动的临界速度。 加工大件、细长件、薄壁件以及带外皮的工