第14章 切削用量及其计算

ae—铣削宽度，即垂直于铣刀轴线方向的切削层尺寸，mm； ap—铣削深度，即平行于铣刀轴线方向的切削层尺寸，mm。
不同铣削加工的切削要素如图 14-1 所示。 （4）磨削用量的选择原则是在保证工件表面质量的前提下尽量提高生产率。磨削速度一 般采用普通速度， 即υs≤35m/s。 有时采用高速磨削， 即υs＞35m/s， 如 45m/s, 50m/s,60m/s, 80m/s 或更高。磨削用量的选择步骤是：先选较大的工件速度υw，再选轴向进给量 fa，最后才选径向 进给量 fr。
(a)圆柱铣刀铣平面
(b)端铣刀铣平面 图 14-1 不同铣削加工的切削要素
(c)立铣刀铣槽
（5）齿轮加工切削用量的选择步骤：确定切齿深度和走刀次数一确定进给量一确定切削 速度。一般模数小于 4mm 的齿轮可一次走刀切至全齿深；模数大于 4mm 或机床功率不足、 工艺系统刚性较差时，可分两次切削，先切深为 1.4m (m 为模数 )，再切至全齿深；模数大于 7mm 时，就要分三次切至全齿深。 （6）组合机床切削用量的选择要点如下。 ①组合机床切削用量应比普通机床低 30%，以减少换刀时间，提高经济效益。 ②组合机床上的多种同时工作的刀具，其合理切削用量是不同的。如钻头要求υc 高 f 小， 而铰刀则要求υc 低 f 大。但动力头每分钟的进给量却是一样的。为使各刀具都有较合适的切削 用量，应首先列出各刀具独自选定的合理值，然后以“每分钟进给量相等”为标准进行折中， 使各刀具的切削用量既适应自己的特殊要求， 又满足其转速与每转进给量之乘积相等的统一要
14.3 常用加工方法切削用量的选择特点
（1）刨、插削用量的选择，原则上与车削相同。 （2） 钻孔时的背吃刀量 ap 为孔的半径， 扩孔、 铰孔的背吃刀量 ap 为扩(铰)后孔与扩(铰) 前孔的半径之差。 （3）铣削加工要注意区分铣削要素
υc——铣削速度，m/min， υc = d0——铣刀直径，mm； n——铣刀转速，r/min；
43 0.30 198 0.15
f≥ap f＜ap
0.15 0.18 0.30
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机械制造技术基础与工艺学课程设计教程 YT5(不用切削液) 切断及切槽 高速钢(不用切削液) — 21 38 —
于大国 等编著 0.80 0.66 0.20 0.15 0.20 0.40 0.30 0.15 0.1 0.40 0.40 208 0.20 54.8 — 高速钢(不用切削液) 18 — 0.40 0.15 0.20 0.15 0.20 0.45 0.25 0.20 0.125 0.50 0.40 — 37.6 0.50 0.25 0.20 0.20 0.28 0.40 0.20 0.20 0.25
κ r' > 0 � 外圆车刀、
0.20 端面车刀、镗刀
kTFc
kTPc
硬 质 合
结构钢、碳钢、合金钢 不加
κ r' = 0 � 外圆车刀
kTυ
0.18 切削
kTFc
kTPc
液 金 切断刀
κ r' > 0 � 外圆车刀、
0.20 kTυ = kTPc 1.15 1.0 0.92 0.87 0.83
0.20 kTυ = kTPc 1.15 1.0 0.92 0.87 0.83 铸铁 端面车刀、切断刀
14.4 切削用量选择的有关计算公式
⑴车削时切削速度、切削力、切削功率的计算公式及有关修正系数见表 14-1～表 14-5。 表 14-1 车削时切削速度的计算公式
计算公式
υc =
cυ xυ T ap f
m
yυ
kυ ( υ c 的单位：m/min)
公式中的系数及指数 系数及指数 加工材料 加工形式 刀具材料 进给量
f≤0.25 f＞0.25
表 14-2 车削过程使用条件改变时的修正系数
（一）与车刀寿命有关 寿命 刀具 工件材料 材料 车刀形式 条件 工作 指数 系数 30 60 90 120 150 240 360 寿命 T/min
m
修正系数
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kTυ
于大国 等编著 1.15 1.0 0.92 0.87 0.83 0.98 1.0 1.02 1.03 1.04 1.13 1.0 0.94 0.89 0.86 1.13 1.0 0.93 0.88 0.85 0.98 1.0 1.02 1.03 1.04 1.11 1.0 0.95 0.91 0.88 0.76 0.70 1.05 1.07 0.80 0.75 0.78 0.73 1.05 1.07 0.82 0.78 0.76 0.70
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求。 ③复合刀具的 f 应按其上最小直径选取，υc 应按最大直径选取，钻铰复合刀具 f 按钻头选 取，υc 按铰刀选取。 ④对于带有对刀运动(即主轴定位)的多轴键床， 各主轴转速应相等或成整倍数， 以便于主 轴定点停机装置的设计。 ⑤切削用量的选择应力求各工序节拍尽可能相等， 故常需降低高生产率工序的用量， 提高 低生产率工序的用量，以求平衡。 ⑥在选用通用部件时， 必须考虑通用部件本身的性能。 所选定的每分钟进给量应高于滑台 之最小进给量，否则部件本身无法实现所选定的进给量。对于液压滑台，所选的每分钟进给量 应比滑台名义上所允许的最小值大 50%，以确保进给可靠。等编著
第 14 章 切削用量及其计算
切削用量指切削速度υc、进给量 f 和背吃刀量 ap 三个参数，称为切削用量三要素。切削用 量的选择，对生产率、加工成本和加工质量均有重要影响。合理的切削用量是指在保证加工质 量的前提下，能取得较高生产率和较低成本的切削用量。约束切削用量选择的主要条件有:工 件的加工要求，包括加工质量和生产率要求；刀具材料的切削性能；机床性能，包括动力特性 (功率、转矩)和运动特性；刀具寿命要求。
14.2 切削用量的选择方法
无论哪一种切削用量的选择都需要了解以下情况：工件材料、强度或硬度；工件加工部位 的尺寸及其精度和粗糙度要求；机床的功率、走刀机构强度、转速级数和进给级数等；刀具种 类、刀片材料、刀杆尺寸和几何参数等。 1． 背吃刀量 ap 根据加工余量确定。 一般是先把精加工(半精加工)余量扣除， 然后把剩下的粗加工余 量尽可能一次切除。 如果毛坯精度较差， 粗加工余量较大， 刀具强度较低， 机床功率不足，
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果粗加工余量太大，不能一次切去时，也应按先多后少的不等切削深度分几次切除。粗加工的 进给量应根据工艺系统的刚度和强度来确定。 工艺系统的刚度和强度好， 可选用大一些的进给 量，反之，可适当减少。 粗加工的切削速度主要受刀具耐用度和机床功率的限制。根据工件材料和刀具材料在已 选定的 ap 和 f 基础上使切削速度达到规定的刀具耐用度。同时使 ap, f 和υc 三者决定的切削功 率不超过机床的使用功率。 （2） 选择精加工的切削用量时应着重考虑如何保证加工质量， 并在此基础上尽量提高切削 效率。 精加工的背吃刀量应根据机械加工余量表格查出的余量确定。 精加工的进给量应按表面粗糙度的要求选择。表面粗糙度 Ra 值要求小时，应选较小的 f， 但也有一定限度，过小时反而使表面粗糙。 精加工的切削速度在保证合理刀具耐用度的前提下，应选取尽可能高的切削速度。 （3）多刀切削时，为使各种刀具有较合理的切削用量，一般按各类刀具选择较合理的速 度每转进给量，然后用拼凑法进行适当的调整，使各种刀具的每分进给量一致。 （4）复合刀具的切削用量按复合刀具最小直径的每转进给量来选择，以使小直径刀具有 足够的强度，切削速度按复合刀具最大的半径选择，以使大半径刀具有一定的耐用度。如钻铰 复合刀具，进给量按钻头选择，切削速度按铰刀选择。
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可分几次切除余量。通常取
ap1 =(2/3～3/4)Z ap2 =(1/4～1/3)Z
式中：Z——单边粗加工余量。 2． 进给量 f 背吃刀量确定后，进给量 f 的选择主要受刀杆、刀片、工件及机床进给机构等的强度、 刚 性的限制。实际生产中，采用查表法确定。粗加工时往往需要对机床功率和进给机构强度进行 校核验算，而切削力、切削功率可以计算，亦可查表。 3． 切削速度υc 背吃刀量和进给量确定后，根据刀具耐用度，可以用公式计算或用查表法确定。 本书第十五章收集整理了常见加工方法切削用量表格供学生设计时查阅， 更多表格可参考 切削用量手册或工艺师手册。本章主要介绍常见加工方法切削用量的计算公式。
cυ
f≤0.30
YT15（不用切削液） 外圆纵车 291 242 235 67.2
xυ
yυ
0.20
m
f≤0.70 f＞0.70
0.15
0.35 0.45 0.33
0.20
碳素结构钢
( κ r' > 0 � )
f≤0.25 σb=650Mpa
高速钢（用切削液）
0.25
0.125 0.66
f＞0.25
外圆纵车 YT15(不用切削液) ( κ r' = 0 � )
πd 0 n ； 1000
f——铣刀每转工作台移动距离，即每转进给量，mm/r； fz——铣刀每齿工作台移动距离，即每齿进给量，mm/z； υf ——进给速度，即工作台每分钟移动的距离，mm/min, υf=fn=f zzn； z—铣刀齿数；
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.1 切削用量的选择原则与步骤 14 14.
制订切削用量，就是要在已经选择好刀具类型、材料和几何角度的基础上，合理确定刀具 的切削速度υc、进给量 f 和背吃刀量 ap。 选择切削用量的基本原则和步骤是：首先选择尽可能大的背吃刀量 ap；其次根据机床进 给机构强度、 刀杆刚度等限制条件(粗加工时)或已加工表面粗糙度要求(精加工时)， 选取尽可 能大的进给量 f；最后通过查表或计算确定切削速度υc。 需要强调的是：不同的加工性质，对切削加工的要求是不一样的，在选择切削用量时的侧 重点也有所不同。 （1）粗加工切削用量的选择原则是，尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度， 故 优先考虑采用最大的背吃刀量 ap，其次考虑采用大的进给量 f，最后才根据刀具耐用度的要求 选定合理的切削速度υc。 粗加工时背吃刀量应根据工件的加工余量和由机床、 刀具、 夹具及工件组成的工艺系统刚 度来确定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，应当尽量将粗加工余量一次切掉。 如