数控课件——切削用量的概念

刀具的磨损原因
❖ （1）硬质点磨损 ❖ （2）粘结磨损 ❖ （3）扩散磨损 ❖ （4）氧化磨损 ❖ （5）相变磨损
►在低温区，一般以硬质点磨损为主；在高温 区以粘结磨损、扩散磨损、氧化磨损、相变 磨损为主。
工件材料的机械、物理性能对可 切削性的影响
► ①硬度：工件材料的高温硬度高时，刀具材料与工件材料的硬度比下降， 可切削性很低，切削高温合金即属此种情况。材料加工硬化倾向大，可 切削性也差。工件材料中含硬质点(如Si02，A1203等)时，对刀具的擦伤 性大，可切削性降低。
► 精加工时（表面粗糙度Ra1.6～0.8μm）， 背吃刀量为0.1～0.4㎜。
►（2）进给量的选择
►粗加工时，进给量主要考虑工艺系统 所能承受的最大进给量。
►精加工和半精加工时，最大进给量主 要考虑加工精度和表面粗糙度。另外 还要考虑工件材料，刀尖圆弧半径、 切削速度等。
数控机床切削用量选择还应注意的问
切削用量的概念
►切削用量的概念：
切削加工过程中切削速度（υ ） 、进给量 （ f ）和背吃刀量（ ap ）的总称。
►1. 切削用量的选择原则和方法 合理的切削用量概念：是指充分利用机床和
刀具的性能，并在保证加工质量的前提下， 获得高的生产率与低加工成本的切削用量。
在不考虑辅助工时情况下，有生产率公式P ＝ Ao υ f ap
►分析：（P57）
►在刀具耐用度一定，从提高生产率角度考虑， 对于切削用量的选择有一个总的原则：首先 选择尽量大的背吃刀量，其次选择最大的进 给量，最后是切削速度。当然，切削用量的 选择还要考虑各种因素，最后才能得出一种 比较合理的最终方案。
数控机床切削用量选择
►自动换刀数控机床主轴或装刀所费时间较多， 所以选择切削用量要保证刀具加工完一个零 件，或保证刀具耐用度不低于一个工作班， 最少不低于半个工作班。
► ④韧性：韧性的影响与塑性相似，并且对断屑影响大。韧性愈大，断屑 愈困难。
切削温度
► 切削温度一般是指切屑与前刀面接触区域的平均温度。 ► 1)刀具受热膨胀，切削时造成实际切入深度增加使直径尺寸
发生变化。 ► 2)工件受热膨胀，直径发生变化，切削后不能达到要求的精
度；或造成测量误差。 ► 3)工件受热后伸长，但因夹固在机床上不能自由伸展而发生
影响表面层冷作硬化的工艺因素
►表面层的硬化程度决定于产生塑性变形的力、 变形速度以及变形时的温度。力愈大，塑性 变形愈大、则硬化程度愈大。变形速度愈大， 塑性变形愈不充分，则硬化程度降低。
►刀具寿命与切削用量三要素之间的关系 式
T ＝ CT /（υ1/mf 1/nap1/ p）
►当刀具寿命一定时，切削速度υ对生产率影响 最大，进给量f 次之，背吃刀量最小ap。
► 精加工时，由于切削量较小，所产生的热量也较少， 而对工件加工表面质量则要求较高，因此，选用以 润滑作用为主，并且具有一定冷却、清洗和防锈作 用的切削液，如切削油类等。
使用切削液时，还应注意以下几 点：
► 要冲注足够分量的切削液，使刀具充分冷却
► 应在一开始切削之前就要连续不断地充分浇注切削 液，切忌等到刀具和工件发热之后再浇注切削液， 否则会使刀具过早地磨损，并且可能会使刀具骤冷 产生裂纹，甚至裂碎。
►刀刃表面粗糙度 ►刃口圆角及后刀面 ►脆性材料切削 ►中速切削塑性材料 ►精加工刀刃打滑 ►工艺系统的振动
减小表面粗糙度的措施
► ㈠选择合理的切削用量 ► ⑴适当地减小进给量f ► ⑵选择适当的切削速度vc ► ⑶选择适当的背吃刀量ap ► ㈡减小表面粗糙度的其它的措施 ► 选择适当的刀具几何参数 ► 改善工件材料的性能 ► 选择合适的刀具材料 ► 选择合适的切削液 ► 减小工艺系统振动
► 切削速度的选取原则是：
► 粗车时，应选较低的切削速度，精加工时选择 较高的切削速度；
► 加工材料强度硬度较高时，选较低的切削速度， 反之取较高切削速度；
► 刀具材料的切削性能越好，切削速度越高。
► 切削液应浇注在切屑从工件上分离下来的部位、并 且冲注在发热量最大、温度最高的部位。
影响表面粗糙度的原因
►影响表面粗糙度的几何因素，主要是刀具相 对工件作进给运动时，在加工表面留下的切 削层残留面积。残留面积越大，表面越粗糙。
►物理因素是与被加工材料性质及切削机理有 关的因素。
一些影响表面粗糙度的物理因素
► 3)工件受热后伸长，但因夹固在机床上不能自 由伸展而发生弯曲。
► 4)对高速钢刀具,当切削温度大于500０C后， 就会加剧刀具磨损，并带来种种不良后果。
切削液
► 粗加工时，由于切削量较大，所产生的热量较多， 切削区域的温度易升高，但粗加工对加工表面质量 的要求不高。因此应选用以冷却作用为主的，并且 具有一定润滑、清洗和防锈作用的切削液，如水溶 液和乳化液等。
► ②强度：工件材料强度愈高，切削力与切削功率愈大，切削温度因之增 加，刀具磨损增大，可切削性降低。一般说，材料的硬度高，强度也高。
► ③塑性：工件材料的塑性大则切削变形大，切削温度增高，切屑易与刀 具粘结，会加剧刀具磨损，且加工表面质量差，可切削性降低。但塑性 太低时，刀一屑接触长度变小，切削力及切削热集中于刀尖附近，刀具 磨损也加剧，可切削性也差。塑性太大时，可用热处理方法降低塑性， 改善可切削性。
从个中参可数以增看加出一，倍切，削生用产量率三相要应素提υ ，高f一，倍a。p任何一
切削用量选择时应考虑到下列问 题
►保证刀具有合理的使用寿命 ►保证加工质量 ►保证切削用量的选择在工艺系统的能力范围
内
刀具磨损的形
►初期磨损阶段 ►正常磨损阶段 ►急剧磨损阶段
（3）切削速度的选择
►确定了背吃刀量ap，进给量f 和刀具耐 用度T，则可以按下面公式计算或由表 确定切削速度υ 和机床转速n 。
►
υc＝
CV
60T
ma
xv p
f
yv
kv
►注：公式中各指数和系数可以查表得出。
►半精加工和精加工时，切削速度υc ，主要受刀
具耐用度和已加工表面质量限制，在选取切削
速度υc 时，要尽可能避开积屑瘤的速度范围。
切削用量三要素选择方法
► （1）背吃刀量的选择 ►粗加工时（表面粗糙度Ra50～12.5μm） ：
在允许的条件下，尽量一次切除该工序的全 部余量。如分两次走刀，则第一次背吃刀量 尽量取大 ，第二次背吃刀量尽量取小些。
► 半精加工时（表面粗糙度Ra6.3～3.2μm）， 背吃刀量一般为0.5～2㎜。）
弯曲。 ► 4)对高速钢刀具,当切削温度大于500０C后，就会加剧刀
具磨损，并带来种种不良后果。
切削热传入刀具和工件后，造成 的不良后果，具体表现如下。
► 1)刀具受热膨胀，切削时造成实际切入深度增 加使直径尺寸发生变化。
► 2)工件受热膨胀，直径发生变化，切削后不能 达到要求的精度；或造成测量误差。
题
► 数控机床加工时应注意零件加工中的某些特殊因素： ► 1、拐角处的超程问题 在轮廓加工中，选择进给量时，应考虑轮廓拐角处的超程问
题。特别是在拐角较大、进给速度较高时，应在接近拐角 处适当降低进给速度，在拐角后逐渐升速，以保证加工精 度。 ► 2、拐角处可能产生“欠程”： 加工过程中，由于切削力的作用，机床、工件、刀具系统产 生变形，可能使刀具运动滞后，从而在拐角处可能产生 “欠程”。因此，拐角处的欠程问题，在编程时应给予足 够的重视。 ► 3、自然断屑问题： ► 此外，还应充分考虑切削的自然断屑问题，通过选择刀具 几何形状和对切削用量的调整，使排屑处于最顺畅状态， 严格避免长屑缠绕刀具而引起故障。