切削三要素PPT
切削运动及切削用量三要素
目的：保证零件的加工精度和表面质量的同时考虑刀具耐用度和生产率 选择：根据表面粗糙度的要求选择较小进给量；切削速度要避免产生积屑 瘤，硬质合金刀具采用较高的切削速度，高速钢刀具采用较低的切削速度
综上所述，在保证加工质量的条件下，首先选尽可能大的吃刀量， 其次选用尽可能大的进给量，最后选尽可能高的切削速度。
切削运动及切削用量三要素
一、切削加工运动分析
2.切削运动分类
（2）进给运动：使金属不断投入切削ห้องสมุดไป่ตู้加工出完整表面的运动。速度较低、 消耗功率较少，即可连续，也可间歇，可以没有，有一个或多个。 进给运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的瞬时进给运动方向。
切削运动及切削用量三要素
一、切削加工运动分析
2.切削运动分类
影响刀具强度的最大因素是背吃刀量，其次是进给量，最小的 是切削速度；
影响表面质量的最大因素是进给量，其次是切削速度，最小的 是背吃刀量。
切削运动及切削用量三要素
2、切削用量的合理选择
(1) 粗加工
目的：提高生产率，尽快切去全部加工余量，并保证规定的刀具耐用度。 选择：应选取较大的背吃刀量，较大进给量，使余量尽量一次切完，选择 较低或中等切削速度。
切削运动及切削用量三要素
二、切削要素
3、切削层尺寸要素
（1）切削层公称厚度hD mm
hD=f*sinkr
（2）切削层公称宽度bDmm
bD=ap/sinkr
（3）切削层公称横截面积ADmm2
√材料切除率Q mm3/s
切削运动及切削用量三要素
三、车削加工工艺特点及应用
• （1）易保证工件各加工面的位置精度 • （2）加工范围广 • （3）生产率高
切削用量及选择
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14
3、切削用量对刀具耐用度的影响
（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。
（4 ）背吃刀量ap与刀具耐用度的关系
下课件ppt
33
4．分段切削背吃刀量
如果牙型较深，螺距较大，可分几次进给。每次进给 背吃刀量用螺纹深度减精加工背吃刀量所得的差按递减规 律分配。
螺纹分段切削示意图
常用螺纹切削进给次数与背吃刀量可参考表3-7～表3-9
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34
总结
1. 切削用量确定的步骤
背吃刀量的选择 →进给量的选择→切削速度的确定→校验 2. 提高切削用量的途径
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3、 切削用量对刀具耐用度的影响 （1）刀具耐用度 所谓刀具耐用度，是指一把新刀从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） 切削速度vc与刀具耐用度的关系
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会成正比例增加，刀 具与工件间的摩擦加剧，消耗于金属变形和摩擦的无用功 增加，因而产生过多的热量。因此，提高切削速度的结果 是：摩擦热大量的积聚在切屑底层而来不及传导出去，从 而使切削温度急剧升高，使刀具的耐用度大大降低。
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切削用量的选择：基本原则
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。
第7讲金属切削三要素
二、金属切削的基本概念
1.切削运动
1）切削运动的构成
进给运动速度(vf)较低、消耗功率较小， 进给运动可以是一个或数个，也可以不存 在。
二、金属切削的基本概念
外圆 车削 时的 切削 运动
二、金属切削的基本概念
在切削时， 实际的切削运动 是主运动和进给 运动的合成切削 运动。
二、金属切削的基本概念 1.切削运动 2）工件上的加工表面 ① 待加工表面：工件上待切除的表面。 ②已加工表面：工件上经刀具切削后的表 面。 ③切削表面（过渡表面）：工件上由切削 刃正在切削的那一部分表面，它属于待加 工表面和已加工表面之间的过渡表面。
复习：
1. 什么是工艺尺寸链？ 2. 什么是封闭环、增环、减环？ 如何判断？ 工艺尺寸链 是指在零件的加 工过程中，由有关的工序尺寸 组成的尺寸链。
P 7~、 P 25~
教学目标
一、理解金属切削的基本概念； 二、会根据切削用量的选择原则 查表确定进给量、背吃刀量。
一、金属切削加工的特点 1、可获得较复杂的工件形状。 2、可获得较小的表面粗糙度数值。 3、可获得较高的尺寸精度、表面几何形状 精度和位置精度。
刀具材料常用的有工具钢和硬质合金。 一般机加工中使用最多的是高速钢和硬质 合金。
例题
按下图所示工序图要求，在CA6140车 床上车外圆。已知毛坯直径为φ68mm，工 件材料为45钢，σb=0.637GPa；采用牌号 为YT15焊接式硬质合金外圆车刀，刀杆截
面尺寸为16mmX25mm，刀尖圆弧半径为
二、金属切削的基本概念
1.切削运动
1）切削运动的构成 ①主运动：在车削加工时，刀具要将工件 上多余的金属切除掉，工件必须产生一个 旋转运动，这个旋转运动就称为主运动。
切削用量三要素讲解
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。
（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
1) 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8～10mm.
2) 下列情况可分几次走刀： ① 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； ② 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； ③ 断续切削，刀具受到很大的冲击而造成打刀时。
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 vc
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
切削三要素
切削三要素：切削速度、进给量、背吃刀量 V c=πdn1000 V f=fn a p=d w−d m2切削层参数：切削层公称厚度h、切削层公称宽度b、切削层公称横截面积Ah=f sin kγ b=a psin kγA=hb=fa p刀具切削部分：（三面两刃一尖）前刀面切削沿其流出的刀具表面主后刀面刀具上与过度表面相对的表面副后刀面刀具上与已加工表面相对的表面主切削刃前刀面与主后刀面的交线，它完成主要的切削工作，也称主刀刃副切削刃前刀面与副后刀面的交线，它配合主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面，也称为副刀刃。
刀尖主切削刃与副切削刃的连接点，它可以是短的直线段或圆弧。
刀具标注角度的参考系基面p r通过切削刃上某一指定点，并与该点，并与该点切削速度方向相垂直的平面切削平面p s通过主切削刃上某一指定点，与主切削刃相切并垂直与基面的平面正交平面p0通过主切削刃上某一指定点，同时垂直与基面和切削平面的平面刀具标注角度前角在正交平面内测量的前刀面与基面的夹角。
前刀面在基面之下时前角为正，反之为负（前角影响刀具的锋利程度）后角在正交平面内测量的后主刀面与切削平面的夹角。
后角一般为正。
刃倾角在切削平面内测量的主切削刃与基面的夹角。
（影响切削流出的方向）主偏角在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。
一般为正负偏角在基面上测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。
(主\副偏角与车螺纹的形状有关)以上，是在忽略进给运动的影响下并假定刀柄轴线与纵向进给运动方向垂直以及切削刃上选定点与工件等高的条件下确定的。
刀具工作角度1进给运动对刀具工作角度的影响横向进给车削：进给量增大，则η增大；当瞬时直径d减小，η值也增大，车削至接近工件中心时，η值增长很快，工作后角将有正变负，致使工件最后被挤断。
纵向进给车削进给量f越大，工件的加工后d越小，则工作角度值的变化就越大。
2刀具安装位置对刀具工作角度的影响刀具安装高低对刀具工作角度的影响车刀的刀尖一般与工作轴心是等高的。
第一章 金属切削加工的基础知识PPT课件
后角：αo
“后刀面与切削平 面的夹角”
22
三、刀具的标注角度
23
在切削平面内：
刃倾角：λS
“主切削刃与基 面之间的夹角”
24
25
四、刀具的工作角度
oe 0 oe o tg vf f n f
vc dn d
26
四、刀具的工作角度
pe p p
pe p p
sin
p
切削宽度：bD “沿着过渡表面度量的 切削层尺寸”
bD=ap/sinКr (mm)
切削厚度：hD
“垂直于过渡表面度量的 切削层尺寸”
hD=f∙sinКr (mm)
29
三、残留面积：
AD
1 2
f
Rm ax
f
Rm ax
ctg
'
ctg
30
第四节 刀具材料
一、刀具材料应具备的基本性能：
孰强孰弱，性能决定
一、刀具切削部分的结构要素
12Leabharlann 第二节 刀具的几何角度和结构
一、刀具切削部分的结构要素
归结起来： “三面两刃一尖”
后刀面Aα 前刀面Ar 副后刀面Aα’
交线
主切削刃s
连接部分
交线
副切削刃s’
刀尖
13
二、刀具标注角度参考系
前提条件： ➢ 不考虑进给运动； ➢ 车刀刀尖与工件中心等高； ➢ 刀杆中心线与进给方向垂直； ➢ 刀具的安装面与基面Pr平行；
f (mm/r), vf (mm/s), fz (mm/z)
vf
f n 60
fz zn 60
10
三、切削用量三要素
1. 切削速度：(vc)
2. 进给量：( f ) 3. 背吃刀量：(ap)
切削3要素
切削3要素
线性切削速度Vc,切深ap和走刀量f是切削三要素。
Vc: m/min 米/分钟
ap: mm 毫米
fr(fn): mm/r 毫米/转
切削参数计算：
刀具寿命：影响刀片寿命的原因有切削热，摩擦和切削抗力，这三者随着切削速度的增加而加
剧最为强烈。
切削速度增加20%刀片磨损增加50%；
走刀量增加20%刀片磨损增加20%；
切深增加50%刀片磨损增加20%。
刀片前刀面轮廓:
不同的前角 - 5°, 11° , 15°
铣削刀具主偏角ISO
作用:
向主轴方向施加力不同
切屑厚度
切削深度
切削直径
顺铣和逆铣
顺铣的优点
铣削摩擦热少/刀片挤压变形小/刀片寿命长
逆铣的优点
刀体受铣削力冲击小/有利于减少工作台丝杠间隙窜动。
切削用量_切削用量三要素
切削用量切削用量三要素切削用量是指切削速度v c 、进给量f （或进给速度v f ）、背吃刀量 a p 三者的总称，也称为切削用量三要素。
它是调整刀具与工件间相对运动速度和相对位置所需的工艺参数。
它们的定义如下：（一）切削速度v c切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。
计算公式如下v c=( π d w n )/1000 (1-1)式中v c ——切削速度(m/s) ；dw ——工件待加工表面直径（mm ）；n ——工件转速（r/s ）。
在计算时应以最大的切削速度为准，如车削时以待加工表面直径的数值进行计算，因为此处速度最高，刀具磨损最快。
（二）进给量f工件或刀具每转一周时，刀具与工件在进给运动方向上的相对位移量。
进给速度v f 是指切削刃上选定点相对工件进给运动的瞬时速度。
v f=fn （1-2 ）式中v f ——进给速度（mm/s ）；n ——主轴转速（r/s ）；f ——进给量（mm ）。
（三）背吃刀量a p通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量。
根据此定义，如在纵向车外圆时，其背吃刀量可按下式计算：a p = （d w — d m ）/2 （1-3 ）式中 d w ——工件待加工表面直径（mm ）；dm ——工件已加工表面直径（mm ）。
涂层刀片为了提高刀具（刀片）表面的硬度和改善其耐磨性、润滑性，通过化学气相沉积和真空溅射等方法，在硬质合金刀片表面喷涂一层厚度5～12μ m以下的TiC、TiN或Al 2O 3等化合物材料。
TiC 涂层刀片，硬度可达3200HV，呈银灰色，耐磨性好，容易扩散到基体内与基体粘结牢固，在低速切削温度下有较高的耐磨性。
TiN 涂层刀片TiN硬度为2000HV，呈金黄色，色泽美观，润滑性能好，有较高的抗月牙洼型的磨损能力，与基体粘结牢固程度较差。
Al 2O 3 涂层刀片硬度可达3000HV，有较高的高温硬度的化学稳定性，适用于高速切削。
除上述单层涂覆外，还可TiC-TiN, TiC+TiN+Al 2O 3等二层、三层的复合涂层，其性能优于单层。
切削三要素
机械加工切削用量包括三个要素： 进给量ƒ 切削速度υ c 切削速度 υc 背吃刀量ɑp
进给量ƒ
ɑp
背吃刀量ɑp
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精加工切削用量选择
• 一问：精加工的加工余量是多抑或少？ • • 二问：粗加工与精加工中，谁对加工表面 质量要求更高？
上海电力学院--工程训练中心
精加工切削用量选择
径
上海电力学院--工程训练中心
dmin
dma例
• 将一直径为50mm的轴切削至45mm， • 已知车床转速为600 r/min， • 问切削速度 v=?
上海电力学院--工程训练中心
车削速度计算示例
• Vc = （πx d x n）/1000
• = （ π x 50 x 600）/1000
小的 小的 背吃刀量ɑp ， 进给量ƒ ，
。
较高的 切削速度υ c
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切削速度与表面质量及效率
切削速度υ c 越快则加工表面质量越好，同时切削效率也高 但， 背吃刀量ɑp 对切削效率影响更大， 进给量ƒ 影响则类似 背吃刀量ɑp
。
上海电力学院--工程训练中心
粗加工切削用量选择以效率为先
• 小窍门--含Cr量均为
上海电力学院--工程训练中心
4
不同刀具材料切削速度限制
• 碳素工具钢-- 10 m/min
• 高速钢-- 几十 m/min（20世纪初） • 硬质合金-- 一百~几百 m/min • （20世纪30年代） • 陶瓷和超硬材料-- 一千 米/分 以上
上海电力学院--工程训练中心
上海电力学院--工程训练中心
*常用高速切削刀具材料*
• • • • 1。高速钢（如W18Cr4V） 2。硬质合金 3。涂层刀具 4。陶瓷等超硬刀具材料
切削三要素及选择
切削三要素及选择
目的：
1借助机械加工手册合理选择Vc、αp 及f
2对应不同的材料合理选择切削速度
重点：
对应不同的材料合理选择切削速度
教程：
一、加工中的三个表面及两种运动
三个表面：已加工表面、待加工表面、过
度表面
两种运动：主运动、进给运动
二、切削三要素
αp、f、Vc
（1）切削深度αp：已加工表面与待加工表面间垂直距离
（2）进给量f：工件每旋转一周，车刀沿进给方向前进的距离（3）切削速度Vc：切屑相对刀具上某一点移动的速度
V c∝n , V c∝d
V c=∏dn/1000
例一 d=20 mm n=1500r/min 求Vc
解：Vc=∏dn/1000=3.14*20*1500/1000=94.2(m/min)
在实际加工中已知切削速度，然后求转速n的大小。
例二、已知Vc=180 m/min d=30mm 求： n=?
解：由Vc=∏dn/1000 n=1000Vc/∏d=1000*180/(3.14*30)=1910r/min 说明：碳钢 f=0.18时V c=260-290m/min
三、练习：
铝件由Ф30一刀车至Ф26 选取V c=300m/min
求：n=? αp=？
解：αp=（30-26）/2=2mm
n=1000Vc/∏d=1000*300/(3.14*30)=3185 r/min
四、转速和进给量的设定。
切削用量 切削用量三要素
之蔡仲巾千创作切削用量切削用量三要素切削用量是指切削速度 v c 、进给量 f （或进给速度 v f ）、背吃刀量 a p 三者的总称，也称为切削用量三要素。
它是调整刀具与工件间相对运动速度和相对位置所需的工艺参数。
它们的定义如下：（一）切削速度v c 切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。
计算公式如下v c=( π d w n )/1000 (1-1) 式中v c ——切削速度(m/s) ；dw ——工件待加工概况直径（mm ）；n ——工件转速（r/s ）。
在计算时应以最大的切削速度为准，如车削时以待加工概况直径的数值进行计算，因为此处速度最高，刀具磨损最快。
（二）进给量 f 工件或刀具每转一周时，刀具与工件在进给运动方向上的相对位移量。
进给速度 v f 是指切削刃上选定点相对工件进给运动的瞬时速度。
v f=fn （1-2 ）式中v f ——进给速度（mm/s ）；n ——主轴转速（r/s ）；f ——进给量（mm ）。
（三）背吃刀量 a p 通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上丈量的吃刀量。
根据此定义，如在纵向车外圆时，其背吃刀量可按下式计算：a p = （ d w — d m ）/2 （1-3 ）式中 d w ——工件待加工概况直径（mm ）；dm ——工件已加工概况直径（ mm ）。
涂层刀片为了提高刀具（刀片）概况的硬度和改善其耐磨性、润滑性，通过化学气相沉积和真空溅射等方法，在硬质合金刀片概况喷涂一层厚度 5～12μ m以下的TiC、TiN或Al 2O 3等化合物资料。
TiC 涂层刀片，硬度可达 3200HV，呈银灰色，耐磨性好，容易扩散到基体内与基体粘结牢固，在低速切削温度下有较高的耐磨性。
TiN 涂层刀片 TiN硬度为 2000HV，呈金黄色，色泽美观，润滑性能好，有较高的抗月牙洼型的磨损能力，与基体粘结牢固程度较差。
Al 2O 3 涂层刀片硬度可达 3000HV，有较高的高温硬度的化学稳定性，适用于高速切削。
车工切削三要素.正式版PPT文档
(1) 背吃刀量ap
(2)试车后背吃刀量a =(d 使工件多余材料不断被车去的运动叫进给运动。
05mm）手柄应转多少格？
pw
－
dm)/2
=(28.4 －24) ／2
=2.2mm
手柄应转的格数为：2.2/0.05=44格
（2）.进给量f
工件每转一转时，车刀在进给运动方向上移动的距离 叫进给量，用（f）表示，单位是mm/r(也叫每转进给量) 。
车外圆是纵向进给运动，车端面、切断、车槽是横向进给运动。
=(30－24)／2 例1：要将直径为30mm的轴一刀车至24mm，试问切削深度是多少？若试车时测得直径为28.
一、现有直径为45mm的棒料，要求加工成直径为40mm的光轴。
V —切削速度，（ m/min)。
=3mm 二、如果加工直径为20mm，长度40mm的台阶轴是选择进给量为0.
例3：车削直径为300mm的铸铁带轮外圆，若切削速度为60m/ min，试求车床主轴转速。
dm—工件已加工表面的直径，(mm)
=63. 得：n=1000V/ πd
=2.
解：根据公式V=πdn/1000
问：如果一次完成外圆加工，那么背吃刀量的大小是多少？
得：n=1000V/ πd 二、如果加工直径为20mm，长度40mm的台阶轴是选择进给量为0.
主运动 进给运动
3. 切削用量
切削用量(又叫切削三要素）是衡量车削运动大小的参数。 它包括背吃刀量、进给量、切削速度。
(1) 背吃刀量ap
对于外圆车削，背吃刀量为工件上已加工表面 和待加工表面间的垂直距离，单位为mm。即： ap=(dw－dm)/2 其中： dw—工件待加工表面的直径，(mm)；
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• 近 100米/分
上海电力学院--工程训练中心
直线往复运动速度
• 注意：有去还得回。
上海电力学院--工程训练中心
。
上海电力学院--工程训练中心
粗加工切削用量选择以效率为先
指导原则：尽快而不必多虑加工质量。 指导原则：尽快而不必多虑加工质量。 所以尽量选 大的 大的 背吃刀量ɑp ， 进给量ƒ 进给量 ，
。
（ ？？ ） 切削速度υc
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刀具耐用度T
CT（刀具耐用度系数）
»
• T = --------------------------------• 5 2.5 0.75 0.75 5 • v f ap
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精加工切削用量选择
小的 小的 背吃刀量ɑp ， 进给量ƒ 进给量 ，
。
较高的 切削速度υc
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切削速度与表面质量及效率
越快则加工表面质量越好， 切削速度υc 越快则加工表面质量越好，同时切削效率也高 但， 对切削效率影响更大， 背吃刀量ɑp 对切削效率影响更大， 进给量ƒ 进给量 影响则类似 背吃刀量ɑp
主运动速度与切削速度 • 切削速度与加工效率有关，与 加工质量有关， • 也与刀具承受能力有关。 • 找出主运动的目的之一是计算 和选择切削速度。
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*车床的切削速度*
•Vc = π d n /1000 （m/min） m/min
• 旋转运动ห้องสมุดไป่ตู้角速度处处相等，但线速度不 等，d 取切削线上的最大值即取最大直
• 小窍门--含Cr量均为
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不同刀具材料切削速度限制
• 碳素工具钢-- 10 m/min • 高速钢-- 几十 m/min（20世纪初） • 硬质合金-- 一百~几百 m/min • （20世纪30年代） • 陶瓷和超硬材料-- 一千 米/分 以上
上海电力学院--工程训练中心
切削三要素
机械加工切削用量包括三个要素： 机械加工切削用量包括三个要素： 进给量ƒ 进给量ƒ 切削速度υc 切削速度υc 进给量ƒ 进给量 背吃刀量ɑp
ɑp
背吃刀量ɑp
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精加工切削用量选择
• 一问：精加工的加工余量是多抑或少？ • • 二问：粗加工与精加工中，谁对加工表面 质量要求更高？
径
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dmin
dmax
上海电力学院--工程训练中心
车削速度计算示例
• 将一直径为50mm的轴切削至45mm， • 已知车床转速为600 r/min， • 问切削速度 v=?
上海电力学院--工程训练中心
车削速度计算示例
• Vc = （πx d x n）/1000 • • • = （ π x 50 x 600）/1000 = = 30000 π / 1000 30 π （米/分）
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*常用高速切削刀具材料*
• • • • 1。高速钢（如W18Cr4V） 2。硬质合金 3。涂层刀具 4。陶瓷等超硬刀具材料
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高速钢识别
• 含W量高，例W18Cr4V • 或含W、Mo、V的总量高，
• 例W6Mo5Cr4V2， W12Cr4V4Mo
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速度越快摩擦热越多
上海电力学院--工程训练中心
*对刀具材料的性能要求*
• • • • 1。硬而耐磨 2。足够的强度和韧性 3。耐热性（红硬性） 4。良好的加工工艺性和经济性
上海电力学院--工程训练中心
常用刀具材料
• • • • • 1。工具钢（如T12A）（手工） 2。高速钢（如W18Cr4V） 3。硬质合金 4。涂层刀具 5。陶瓷等超硬刀具材料