合理选择切削用量

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课堂实训——选择切削用量
机械制造基础
3）确定切削速度 vc 根据已知条件和已确定的 ap 和 f 值，由P139-140页表得切削速度 vc 130～160 m/min。由于该轴为
细长轴，应选取较小的切削速度，因此切削速度 vc 130 m/min。计算机床转速为
n 1 000vc 1 000 130 1 035 r/min πd 3.14 40
70～80
背吃刀量 ap/(mm)
2～6 进给量 f /(mm/r)
0.3～0.6
切削速度 vc /(m/min)
100～120 90～110 70～90 70～90 50～70 60～80 60～70
6～10
0.6～1
70～90 60～80 50～70 50～70 40～60 50～70 50～60
0.4～0.7 0.6～0.9
0.4～0.6
跳到 P144
5
二、进给量的选择
机械制造基础
续表
铸铁及 铜合金
16×25
20×30 25×25
40
0.4～0.5
60
0.6～0.8
0.5～0.8
0.4～0.6
100
0.8～1.2
0.7～1
0.6～0.8
0.5～0.7
400
1～1.4
1～1.2
0.8～1
0.6～0.8
寸为 46 mm×350 mm，加工尺寸为 39 mm×300 mm。在普通卧式车床CA6140上加工，使用焊接式硬
质合金YT15车刀，刀杆截面尺寸为16 mm×25 mm，刀具几何参数为
o 15，o 8，r 75， s 0，rε 1 mm，br1 0，
其加工方案为：粗车—半精车，半精车余量为0.5 mm。试确定粗车和半精车时合理的切削用量。
机械制造基础
机械制造基础
切削用量的合理选择对加工质量、加工效率和生产成本等有非常重要的影响，因此在机 床调整前必须首先确定其参数。
“合理”的切削用量是指充分利用刀具切削性能和机床动力性能（如功率、扭矩等），
在保证质量的前提下，以获得高的生产率和低的加工成本而确定的切削用量。
切削用量的选择原则是：粗加工时，首先应以提高生产率为主，但也应考虑经
40
0.4～0.5
60
0.6～0.9
0.5～0.8
0.4～0.7
100
0.9～1.3
0.8～1.2
0.7～1
0.5～0.8
400
1.2～1.8
1.2～1.6
1～1.3
0.9～1.1 0.7～0.9
注：① 加工断续表面及有冲击的工件时，表内进给量应乘系数0.75～0.85。
② 在无外皮加工时，表内进给量应乘系数1.1。
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课堂实训——选择切削用量
机械制造基础
实训解析：
（1）粗车
1）确定背吃刀量 ap
由于半精车余量为0.5 mm，加工尺寸为
39 mm，因此粗车后轴的直径应为
40 mm。根据
ap
dw
dm 2
公式计算粗车背吃刀量 ap （46 40）/ 2 3 mm 。
2）确定进给量 f
根据工件材料、刀杆截面尺寸、工件直径及背吃刀量 ap，由P136页表查得进给量 f 0.4～0.5 mm/r 。按 机床说明书中实有的进给量，选取 f 0.51 mm/r 。
按机床说明书选取实际的机床转速为900 r/min，此时的实际切削速度为
vc
πnd 1 000
3.14 900 1 000
40
113
m/min
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课堂实训——选择切削用量
实训总结：
由以上计算可得，粗车切削用量： 背吃刀量 ap 3 mm，进给量 f 0.51 mm/r，切削速度 vc 80.9 m/min； 半精车切削用量： 背吃刀量 ap 0.5 mm，进给量 f 0.3 mm/r，切削速度 vc 113 m/min 。
0.3～0.6
切削速度 vc /(m/min)
60～80 50～70 10～20 120～180 200～400 80～150
机械制造基础
续表
6～10
0.6～1
50～70 40～60
90～120 150～300 60～100
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三、切削速度的选择
机械制造基础
选择切削速度时还应考虑下列几点。 ① 精加工时，应尽量避免积屑瘤和鳞刺的产生。 ② 断续切削时适当降低切削速度。 ③ 在易发生振动的情况下，切削速度应避开产生自激振动的临界速度。 ④ 加工大件、细长件和薄壁件时应降低切削速度。 ⑤ 加工带外皮的工件时应降低切削速度。 ⑥ 粗加工时，需对机床功率进行校验。
济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济 性和加工成本。
当刀具耐用度保持一定时，选择切削用量的顺序是：先选背吃刀量 ap，再选进给量 f， 然后计算相应的切削速度 vc 。
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一、背吃刀量 ap 的选择
机械制造基础
粗加工时，在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，背吃刀量 ap 应根据 加工余量确定。在保留后续加工余量的前提下，尽量将粗加工余量一次切完。 但背吃刀量 ap 所形成的作用切削刃长度不宜超过切削刃长度的2/3。
③ 加工耐热钢及其合金时，进给量不大于1 mm/r。
④ 加工淬硬钢时，进给量应减小。当钢的硬度为44～56 HRC时，乘系数0.8；硬度为57～62 HRC时，乘系数0.5。
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二、进给量的选择
机械制造基础
半精加工、精加工时，进给量 f 的选择主要考虑加工表面粗糙度轮廓值。硬质合金车刀半精加工和
精加工时进给量的部分参考值如下表所示。
工件材料
表面粗糙度轮廓 Ra/μm
铸铁、青铜及铝 合金
10～5 5～2.5 2.5～1.25
10～5
碳钢及合金钢
5～2.5
2.5～1.25
切削速度范围 /
vc（m/min）
不限
< 50 > 50 < 50 > 50 < 50 50～100 > 100
刀尖圆弧半径 rε /mm
0.5
1
进给量 f /(mm/r)
当加工余量过大或工艺系统刚性较差时，可分两次或多次走刀切除。一 般来说，将第一次走刀的背吃刀量 ap 取大些，可占全部余量的2/3～3/4，第 二次或后几次走刀的背吃刀量 ap 取小些。
半精加工、精加工时，应一次切除加工余量。一般半精加工的背吃刀量 ap 为0.5～2 mm，精加工的背吃刀量 ap 为0.1～0.4 mm。
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课堂实训——选择切削用量
机械制造基础
（2）半精车
1）确定背吃刀量 ap
由于粗车后轴的直径应为 40 mm，半精车后轴的直径为 39 mm，因此半精车选取背吃刀量
ap (40 39)/2 0.5 mm 。
2）确定进给量 f
半精加工的进给量 f 应根据表面粗糙度轮廓Ra、刀尖圆弧半径 rε 和切削速度 vc 来确定。由于 要求的表面粗糙度值轮廓Ra为3.2 μm，rε 1 mm，预估切削速度 vc 50 m/min ，根据P138页表得 进给量 f 0.3～0.35 mm/r 。按机床说明书中实有的进给量，选取 f 0.3 mm/r 。
背吃刀量 ap /mm
> 3～5
> 5～8
> 8～12
> 12
进给量 f /(mm/r)
0.3～0.4 0.4～0.6 0.5～0.7 0.7～1
0.3～0.5 0.5～0.6 0.6～0.8
0.4～0.5 0.5～0.6
0.3～0.4 0.5～0.7 0.7～0.9 1～1.2
0.4～0.6 0.5～0.7 0.8～1
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机械制造基础
0.25～0.4
0.4～0.5
0.15～0.25
0.25～0.4
0.1～0.15
0.15～0.2
0.3～0.5
0.45～0.6
0.4～0.55
0.55～0.65
0.18～0.25
0.25～0.3
0.25～0.3
0.3～0.35
0.1
0.11～0.15
0.11～0.16
0.16～0.25
0.16～0.2
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四、校验机床功率
机床功率所允许的切削速度为
vc
PE η 6 104 Fc
式中： PE ——机床电动机功率，kW；
η ——机床传动效率，一般 0.75～0.85 。
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课堂实训——选择切削用量
机械制造基础
有一轴，加工精度为IT9；表面粗糙度轮廓Ra为3.2 μm，材料为45热轧钢， Rm 0.637 GPa，毛坯尺
Fc pap fkfp 1 962 3 0.51 0.925 2 776.7 N
从机床说明书上可知，该机床电机的功率为7.8 kW，选取机床效率 0.8，则此时该机床允许的最
大切削速度为
vc
PE
η 6 104 Fc
7.8 0.8 6 104 2 776.7
135 m/min
由于实际选取的切削速度为 80.9 m/min 135 m/min，故机床功率足够。
产中经常按实践经验和有关手册来选择。硬质合金车刀车削外圆时切削速度的部分参考数值如
表所示。
工件材料
低碳钢、易切钢 中碳钢
合金结构钢 工具钢 不锈钢
热处理状态 或硬度
热轧 热轧 调质 热轧 调质 退火
0.3～2
0.08～0.3
140～180 130～160 100～130 100～130 80～110 90～120
硬质合金车刀粗车表面及端面进给量的部分参考值如下页表所示。
4
ap
二、进给量的选择
机械制造基础
工件材料
车刀刀杆 尺寸/mm
碳素结构钢、 合金结构钢 及耐热钢
16×25 20×30
25×25
工件直 径/mm
20 40 60 100 400 20 40 60 100 400
≤3
0.3～0.4 0.4～0.5 0.5～0.7 0.6～0.9 0.8～1.2 0.3～0.4 0.4～0.5 0.6～0.7 0.8～1.2 1.2～1.4
按机床说明书选取实际的机床转速为560 r/min，此时的实际切削速度为
vc
πnd 1 000
3.14 560 46 1 000
80.9
m/min
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课堂实训——选择切削用量
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4）校验机床功率
根据P43页表可知，45热轧钢的单位切削力 p 为 。根据表3-3-2可知，进给量 f 对单位切削力 p 的修正 系数 kfp 为0.925。主切削力 Fc 为
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课堂实训——选择切削用量
机械制造基础
3）确定切削速度 vc
根据工件材料、背吃刀量 ap 、刀具材料和刀具类型等，由P139-140页表查得切削速度 vc 90～110 m/min。 由于该轴为细长轴，应选取较小的切削速度，因此切削速度 vc 90 m/min。计算机床主轴的转速为
n 1 000vc 1 000 90 623 r/min πd 3.14 46
0.2～0.25
2
0.5 0.4～0.6 0.2～0.35 0.55～0.7 0.65～0.7 0.3～0.4 0.35～0.5 0.15～0.22 0.25～0.35 0.25～0.35
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三、切削速度的选择
机械制造基础
在背吃刀量 ap 和进给量 f 确定后，根据P102公式刀具耐用度的计算公式计算出切削速度 vc 。此外，生
3
二、进给量的选择
机械制造基础
背吃刀量 ap 选定后，应选择较大的进给量 f，其数值应保证机床和刀具不 致因切削力太大而损坏；切削力所造成的工件挠度不超出工件精度允许的数 值；表面粗糙度轮廓值在允许的范围内等。
粗加工时，进给量 f 的选择主要考虑工艺系统的刚度、切削力的大小和刀 具的尺寸等，生产中常根据经验或查阅有关手册来确定，必要时需进行验算。
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三、切削速度的选择
工件材料
热处理状态 或硬度
灰铸铁
高锰钢（13%Mn） 铜及铜合金 铝及铝合金
铸铝合金（7%～13%Si）
< 190 HBS 190～225 HBS
0.3～2
0.08～0.3
90～120 80～110
200～250 300～600 100～180
背吃刀量 ap /(mm)
2～6 进给量 f /(mm/r)