第十一章 切削用量的制定
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。
第十一章 切削用量的制订
4、校验机床功率
切削功率Ｐm—消耗在切削过程中的功率
Pm=Fzvc×10-3
机床有效功率PE’ ，
PE ' PE m
式中 ηm —— 机床传动效率，通常η= 0.75～0.85 。
当Pm<PE’ 时，所选的切削用量可以在指定的机床上使用。 当Pm>PE’ 时，所选的切削用量不可以在指定的机床上使用 。
2）加工表面粗糙度限制
f 0.0321 Ra r
式中 Ra —— 表面粗糙度（μm）； rε—— 刀尖圆弧半径（mm）。
3）机床功率的限制
CFc
a xFc p
f
yFc
KFc
v
P
式中各符号含义同前。
三、加工自动化及柔性化对切削用量选择的影响
刀具耐用度有着很大的分散性，在单件或小批生 产中，常采用平均刀具耐用度来选择切削用量。但在 一批刀具中，约有50％的刀具实际耐用度高于或低于 平均刀具耐用度。因此，对于数控机床、加工中心及 自动生产线来说，将刀具用到其平均耐用度是不合理 的，因而根据平均耐用度决定的切削用量也不是最佳 的。在加工中不宜换刀的情况下，通常根据生产线的 加工节拍，确定一个合理的换刀时间，并采用较低的 切削用量，在刀具未达磨钝标准前就强迫换刀，以保 证刀具可靠地正常工作。
2．改善工件材料的加工性 如采用添加硫、 铅的易切钢；对钢材进行不同热处理以便改善其 金相显微组织等。由表11—5可知，在车削175— 225HBS的中碳钢时，用高速钢和硬质合金车刀车 削时，适宜的切削速度分别为30和100m／min，而 加工同样硬度的易切钢时，相应的切削速度则为 40和125m／min。
切削用量对加工生产率的影响
切削用量及切削时间的确定
切削用量及切削时间的确定在机械加工过程中，切削用量和切削时间的确定是非常重要的。
合理的切削用量和切削时间可以提高加工效率、保证加工质量，并延长刀具的使用寿命。
本文将从切削用量和切削时间的概念、确定方法以及影响因素等方面进行探讨。
一、切削用量的概念和确定方法切削用量是指单位时间内切削刃具所切削的工件材料的量。
切削用量的大小直接影响着加工效率和刀具寿命。
切削用量的确定需要综合考虑工件材料的性质、刀具的材料和结构、机床的刚性以及切削液的冷却性能等因素。
确定切削用量的方法有以下几种：1. 经验法：根据以往的经验和实践，通过试切、试验等方式来确定切削用量。
这种方法简单直观，但需要经验丰富的操作人员。
2. 切削力法：通过测量切削过程中的切削力来确定切削用量。
一般情况下，切削力越大，切削用量也越大。
3. 切削功率法：通过测量切削过程中的切削功率来确定切削用量。
切削功率与切削用量呈正比关系，可以通过监测电机的功率来间接测量切削功率。
4. 数值模拟法：利用数值仿真软件对切削过程进行建模和模拟，通过模拟结果来确定切削用量。
这种方法可以较准确地预测切削过程中的切削力、切削温度等参数，从而确定合适的切削用量。
二、切削时间的概念和确定方法切削时间是指完成一道工序所需的时间，也可以理解为单位工件的加工时间。
切削时间的长短直接影响着加工效率和生产能力。
切削时间的确定需要考虑工件的尺寸和形状、切削速度、进给速度以及切削用量等因素。
确定切削时间的方法有以下几种：1. 经验法：根据以往的经验和实践，通过试切、试验等方式来确定切削时间。
这种方法简单直观，但需要经验丰富的操作人员。
2. 切削速度法：通过调整切削速度来控制切削时间。
一般情况下，切削速度越快，切削时间越短。
3. 进给速度法：通过调整进给速度来控制切削时间。
进给速度越大，切削时间越短。
4. 数值模拟法：利用数值仿真软件对切削过程进行建模和模拟，通过模拟结果来确定切削时间。
这种方法可以较准确地预测切削过程中的加工时间，从而确定合适的切削时间。
切削用量的确定
总之，切削用量的具体数值应根机床性 能、相关的手册并结合实际经验用类比方 法确定。同时，使主轴转速、切削深度及 进给速度三者能相互适应，以形成最佳切 削用量。
2．进给速度的确定 进给速度是数控机 床切削用量中的重要参数，主要根据零件 的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、 工件的材料性质选取。最大进给速度受机 床刚度和进给系统的性能限制。确定进给 速度的原则：
1）当工件的质量要求能够得到保证时， 为提高生产效率，可选择较高的进给速度。 一般在100200mm/min范围内选取。
1．主轴转速的确定主轴转速应根据允许的 切削速度和工件（或刀具）直径来选择。 其计算公式为： n=1000v/πD 式中 v---切削速度，单位为m/min，由刀具的耐用 度决定；n-- -主轴转速，单位为 r/min； D----工件直径或刀具直径，单位为mm。 计算的主轴转速n最后要根据机床说明书选 取机床有的或较接近的转速。
2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加 工时，宜选择较低的进给速度，一般在 20～50mm/min范围内选取。
高时，进给速度应选小些，一般在20～ 50mm/min范围内选取。
3）刀具空行程时，特别是远距离“回零” 时，可以设定该机床数控系统设定的最高 进给速度。
3．背吃刀量确定 背吃刀量根据机床、 工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的 条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的
切削用量的确定
数控编程时，编程人员必须确定每道 工序的切削用量，并以指令的形式写入程 序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量 及进给速度等。对于不同的加工方法，需 要选用不同的切削用量。切削用量的选择 原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度， 充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具 耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限 度提高生产率，降低成本。
选择合理的切削用量.精选PPT
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 。 切削用量对加工质量的影响
有重要影响。 在切削加工性差的材料时，由于这些材料硬度高、强度高、导热系数低，必须首先考虑选择合理的切削速度。
（3）切削速度的确定
• 根据已选定的背吃刀量、进给量f及刀具 耐用度T计算
c
Cv Tmassxp
f
f
Kv(m/min)
• 确则定可了以按背下吃刀面公量式ap，计进算给或量由f表和确刀定具切耐削用速度度Tυ，
和机床转速cn。Tma6Cs0sxvpTmCfaVpxfvfyK v kvv(m/min)
• =0.5～2mm B、精车时，选用高的切削速度，小的切削深度和进给量。
数控机床加工时应注意零件加工中的某些特殊因素： 切削用量对刀具耐用度的影响
在切削加工性差的材料时，由于这些材料硬度高、强度高、导热系数低，必须首先考虑选择合理的切削速度。
• 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；
• 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 小。
次之，背吃刀量ap最
• 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。
• 半精加工时（表面粗糙度Ra6.3～3.2μm）， 背吃刀量一般为0.5～2㎜。）
• 精加工时（表面粗糙度Ra1.6～0.8μm），背 吃刀量为0.1～0.4㎜。
切削用量三要素讲解
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
THE END
2008.10.18
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=f· n=fz· z· n 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：
切削用量及选择
切削用量及选择
切削用量及选择
4. 切削用量制定的步骤 背吃刀量的选择 切削速度的确定 5. 提高切削用量的途径 ① ② ③ ④ 采用切削性能更好的新型刀具材料； 在保证工件机械性能的前提下，改善工件材料加工性； 改善冷却润滑条件； 改进刀具结构，提高刀具制造质量。 进给量的选择 校验机床功率
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。
什么是合理的切削用量
多次走刀时，应尽量将第一次走刀的切削深 度取大些，一般为总加工余量的2/3~3/4。 在中等功率的机床上、粗加工时的切削深 度可达8~10mm，半径加工（表面粗糙度为 Ra6.3~3.2μm）时，切削深度取为 0.5~2mm，精加工（表面粗糙度为 Ra1.6~0.8μm）时，切削深度取为 0.1~0.4mm。
• 半精加工和精加工的加工余量一般较小时，可 一次切除，但有时为了保证工件的加工精度和表 面质量，也可采用二次走刀。
进给量f的选择
• 切削深度选定后，接着就应尽可能选用较 大的进给量f。粗加工时，由于作用在工艺 系统上的切削力较大，进给量的选取受到 下列因素限制；机床—刀具—工件系统的 刚度，机床进给机构的强度，机床有效功 率与转矩，以及断续切削时刀片的强度。
• 切削用量 定义 ：是指切削速度、进给量和切削深度三者的总称，这 三者又称切削用量三要素。 • 切削速度v： 在切削加工中，刀刃上选定点相对于工件的主运动速度。 v = πdn / 1000 ( m / min ) 式中 d --- 完成主运动的刀具或工件的最大 直径（mm） n --- 主运动的转速（r / min） • 进给量f：工件或刀具的主运动每转或每双行程时，工件和刀具在进 给运动中的相对位移量。 vf = n * f （mm / min） • 切削深度ap：等于工件已加工表面与待加工表面间的垂直距。 对于 外圆车削 ap = （dw - dm) / 2 (mm) 对于钻孔 ap = dm / 2 (mm) 式 中 dw --- 工件加工前直径(mm)； dm --- 工件加工后直径(mm)。 • 影响数控加工切削用量主要有下列 • （1） 机床（2） 刀具（3） 工（4） 切削液
11第十一章 切削用量的制定
2）加工表面粗糙度限制
f ≤ 0 .0 3 2 1 ⋅ R a ⋅ rε
式中
Ra —— 表面粗糙度（µm）； rε—— 刀尖圆弧半径（mm）。
C F c ⋅ a p Fc ⋅ f
x y Fc
3）机床功率的限制
⋅ K Fc ⋅ v ≤ P ⋅ η
11.2 切削用量三要素的确定
一、切削用量合理选择的方法 1 、 计算法： 根据基本公式（ 切削力和切削速度公式） 和 计算法 ： 根据基本公式 （ 切削力和切削速度公式 ） 辅助公式（切削功率和切削扭矩公式） 辅助公式 （切削功率和切削扭矩公式），求出或查出相应 的系数和指数后，计算所需的切削用量。 的系数和指数后，计算所需的切削用量。 2、查表法：根据手册选择切削用量。 查表法：根据手册选择切削用量。 图解法： 把各公式制成各种图表， 3 、 图解法 ： 把各公式制成各种图表 ， 直接从其上选择切 削用量。 削用量。
2、进给量f 的选择 进给量f 粗加工时，f 的大小主要受机床进给机构强度、刀具的强度 粗加工时， 的大小主要受机床进给机构强度、 机床进给机构强度 与刚性、工件的装夹刚度等因素的限制。 与刚性、工件的装夹刚度等因素的限制。 等因素的限制 加工精度和 的限制。 精加工时， 的大小主要受加工精度 表面粗糙度的限制 精加工时，f 的大小主要受加工精度和表面粗糙度的限制。 生产实际中常根据经验或查表法确定f 。 粗加工时根据工件材料、车刀刀杆尺寸、 粗加工时根据工件材料、车刀刀杆尺寸、工件直径及以确定 的背吃刀量按表11-1来选择f 。 的背吃刀量按表1111 在半精加工和精加工时，则按加工表面粗糙度要求， 在半精加工和精加工时，则按加工表面粗糙度要求，根据工 件材料、刀尖圆弧半径、切削速度按表11件材料、刀尖圆弧半径、切削速度按表11-2来选择f 。 11
车削时切削用量的选择原则
三要素获得最佳组合，此时的高生产率才是合理的。
◆ 2. 刀具寿命 切削用量三要素对刀具寿命影响的大小，按顺 序为v、f、ap。因此，从保证合理的刀具寿命出发，在确定切
削用量时，首先应采用尽可能大的背吃刀量；然后再选用大的
接近要求的形状和尺寸。
◆ 粗车以提高生产率为主，在生产中加大切削深度，对提
高生产率最有利，其次适当加大进给量，而采用中等或中
等偏低的切削速度。
5
◆
粗车铸、锻件毛坯时，因工件表面有硬皮，为保护
刀尖，应先车端面或倒角，第一次切深应大于硬皮厚
度。若工件夹持的长度较短或表面凸凹不平，切削用 量则不宜过大。 粗车应留有精车余量。粗车后的精度
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二、 刀具寿命的选择原则
◆切削用量与刀具寿命有密切关系。在制定 切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命， 而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而 定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成 本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少 的目标确定，后者根据工序成本最低的目 标确定。
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◆1. 根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来 选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比 单刃刀具高些。 ◆2. 对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短， 为了充分发挥其切削性能，提高生产效率， 刀具寿命可选得低些。
(1)几何因素 (2)物理因素 (3)工艺因素
从切削过程的物理实质考虑，刀具的刃口圆角及后面 的挤压与摩擦使金属材料发生塑性变形，严重恶化了表 从几何的角度考虑，刀具的形状和几何角度，特 面粗糙度。在加工塑性材料而形成带状切屑时，在前刀 从工艺的角度考虑其对工件表面粗糙度的影响，主要 别是刀尖圆弧半径、主偏角、副偏角和切削用量中的 面上容易形成硬度很高的积屑瘤。它可以代替前刀面和 有与切削刀具有关的因素、与工件材质有关的因素和与加 进给量等对表面粗糙度有较大的影响。 切削刃进行切削，使刀具的几何角度、背吃刀量发生变 工条件有关因素等。 化。积屑瘤的轮廓很不规则，因而使工件表面上出现深 浅和宽窄都不断变化的刀痕。有些积屑瘤嵌入工件表面， 更增加了表面粗糙度。切削加工时的振动，使工件表面 粗糙度参数值增大。
《切削用量》说课稿
《切削用量》说课稿切削用量是机械加工过程中的重要参数之一，它直接影响着加工质量和效率。
合理的切削用量可以提高加工效率，降低成本，并且延长刀具的使用寿命。
本文将从切削用量的概念、切削用量的影响因素、切削用量的选择原则、切削用量的优化方法以及切削用量的实际应用等五个方面进行阐述。
一、切削用量的概念1.1 切削用量的定义切削用量是指在机械加工过程中，刀具在单位时间内所切削的工件材料的体积或长度。
1.2 切削用量的计算方法切削用量的计算方法一般有两种，分别是按长度计算和按体积计算。
按长度计算时，切削用量等于切削速度乘以进给速度。
按体积计算时，切削用量等于切削速度乘以进给速度乘以切削宽度。
1.3 切削用量的单位切削用量的单位一般有毫米/转、立方毫米/转等，根据不同的加工对象和刀具，可以选择合适的单位进行计量。
二、切削用量的影响因素2.1 工件材料的硬度工件材料的硬度对切削用量有直接影响。
硬度较高的工件材料，切削用量应适当减小，以避免刀具过早磨损或断刀现象发生。
2.2 刀具材料和刀具形状刀具材料和刀具形状对切削用量也有重要影响。
一般来说，刀具材料较硬、刀具形状较尖锐的刀具可以采用较大的切削用量，而刀具材料较软、刀具形状较圆钝的刀具应采用较小的切削用量。
2.3 加工精度要求加工精度要求高的工件，切削用量应适当减小，以保证加工质量。
而对于加工精度要求较低的工件，可以适当增大切削用量，提高加工效率。
三、切削用量的选择原则3.1 切削用量与切削力的关系切削用量与切削力有密切关系。
一般来说，切削用量越大，切削力也越大。
因此，在选择切削用量时，需要综合考虑切削力的大小，以避免过大的切削力对机床和刀具造成损坏。
3.2 切削用量与切削温度的关系切削用量的大小也会影响切削温度的升高。
较大的切削用量会导致切削温度升高较快，因此在选择切削用量时，需要考虑切削温度的限制，以避免刀具因过高的温度而失效。
3.3 切削用量与切削表面质量的关系切削用量的大小对切削表面质量也有一定影响。
切削用量切削用量三要素培训资料
切削用量切削用量三要素培训资料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。
第十一章 切削用量的制订 金属切削原理第2版华中科技大学出版社
一、 切削用量的制定原则 二、 切削用量的确定 重点和难点：
掌握切削用量的确定原则以及 合理切削用量对生产加工的影响。
制订切削用量—确定具体切削工序的背吃刀 量、进给量、切削速度和耐用度。
合理的切削用量—指充分利用刀具的切削性 能和机床性能，在保证质量的前提下，获得 高的生产率和低的加工成本的切削用量。
3.与加工表面质量的关系
• ap↑→切削力Fz ↑→工艺系统弹性变形↑ → 振动 →加工精度↓、表面粗糙度↑ • f↑→切削力↑ →表面粗糙度显著↑ • V↑→切削力↓、切削变形↓→表面粗糙度↓
在ap和f确定之后，在保证合理刀具使用寿命 的前提下，确定合理的切削速度v。
二、切削用量的合理选择
1、选择背吃刀量 （1）根据加工余量确定
四、提高切削用量的途径
1. 采用切削性能更好的新型刀具； 2. 改善工件材料的加工性； 3. 改进刀具结构和选用合理刀具几何参数； 4. 提高刀具的刃磨及制造质量； 5. 采用新型的性能优良的切削液和高效率的 冷却方法。
主要考虑
刀杆强度： 刀杆刚度：
Fz
BH
2
b
6l
Fz''
3
fEs I l3
刀片强度：
F ''' z
340a C 0.77 1..35 (sin 600
p
sin kr
)0.8
工件装夹刚度：
Fz'y
机床进给机构强度：
KEw If l03
Fx
（3）半精加工和精加工情况
应按粗糙度要求，根据工件材料、刀尖圆弧半 径、刀具副偏角、切削速度等选择进给量。
第11章 切削用量的选择 切削原理课件PPT
3.6.2 切削用量的优化
优化问题的数学模型
求设计变量：X = [ x1, x2, …, xn ]T ，使目标函数 f (X)→min ， 并满足约束条件：g i (X)≤0 （i = 1, 2, …, m）
切削用量优化模型
◆ 设计变量：切削过程可以控制的输入变量，即切削用量 。ap通常已由工艺过程确定，故一般取 v 和 f 为设计变量。 ◆ 目标函数：指优化目标与设计变量之间的函数关系式。
式中，dw — 车削前的毛坯直径（mm）； Lw — 工件切削部分长度（mm）； Δ — 加工余量（mm）； nw — 工件转速（r/min）。
P=A0vfap （公式） 2
•结论：只考虑切削时间，三者对切削效率的影响程度一样
2、切削用量同刀具耐用度的关系
用YT5硬质合金车削σb=0.637GPa的碳钢时，寿命的公式为
由此可见增大aap增大f增大系统弹性变形增大引起振动表面粗糙度增大f增大f增大表面粗糙度增大vc增大切屑变形减小切削力减小表面粗糙度减小3切削用量同加工质量的关系三者乘积即金属切除率最大无疑应首先选择尽量大的背吃刀量a次再根据机床动力和刚性限制条件或已加工表面粗糙度的要求选择尽量大的进给量f最后依据三要素与刀具寿命关系式计算确定切削速度vc
Gi= Gi (ap，f，vc)≤Gic i=1、2…m
（6-18）
式中Gic——每个约束条件的限定值； m——约束条件的个数。
有了上述数学模型，再选择合适的最优化方法，并编 制出相应计算机程序，在计算机上进行优化运算，便 可得到使U最小(或最大)且满足m个约束条件的最优切 削用量。
23
用这种方法确定最优切削用量，不仅快速易行，而且 可以实现多目标综合优化。另外，由于在优化运算中 每进行一步都要考虑约束条件，因此，最终得到的最 优切削用量不需要校验便可使用。可见，这种方法比 前一种更为科学合理，是切削用量优化选择的发展趋 势。 目前国内外正利用计算机筹建最优切削用量数据库， 以供生产调用，这将对切削加工现产生深远的影响。
切削用量的选择与计算
切削用量的选择与计算正确的切削用量，对于保证产品质量、提高切削效率和经济效益，具有重要意义。
切削用量的选择主要依据工件材料、加工精度和表面粗糙度的要求，还应考虑刀具合理的耐用度、工艺系统刚性及机床效率等条件。
由于切削速度V c对刀具寿命影响最大，其次为进给量f,影响最小的是背吃刀量a p,因此，选择切削用量的步骤是先确定背吃刀量a p,再选择进给量f,最后再确定切削速度V c,必要时应校验机床功率是否允许。
所以，其基本原则是：首先应选择一个尽可能大的背吃刀量a p，其次选择一个较大的进给量f，最后，在刀具耐用度和机床功率允许的情况下选择一个合理的切削速度V c。
4.1轴外圆的切削用量4.1.1确定粗车时的切削用量ap1）背吃刀量的a p的选择：工件下料为45号钢棒料，大小为62mm×90mm,粗车至Φ60mm,表面有硬化层、氧化皮或硬杂质等，但在加工余量（指半径方向上）不多并比较均匀，且加工工艺系统刚性足够，应使背吃刀量一次性切除余量A，即：a p=A，查《简明机械加工工艺手册》表11-1可知A=(50-46)/2=2mm,单边留1mm做半精车、精车余量，取粗车背吃刀量a p=1mm。
2）确定进给量f：查查《简明机械加工工艺手册》表11-1可知，f=0.4～0.5mm/r,根据机床说明书，初步选定f=0.45mm/r.3)确定切削速度V c：查查《简明机械加工工艺手册》表11-5可知，V c=2.17～2.667m/s，考虑到进给量较大取V c=2m/s。
4)确定主轴转速n,由公式:n=1000v/πd=（1000×2）/(3.14×60)=10.62r/s 根据机床说明书，取n=12.5r/s。
此时切削速度为：V c=πdn/1000=（3.14×60×12.5）/1000=2.36m/s 此速度小于预得切削速度，故可用。
5）校验机床效率：查《简明机械加工工艺手册》表11-6~11-9可求得切削力的公式及相关数据。
切削用量的制定
第十一章切削用量的制定切削用量的制定直接影响生产效率和加工成本。
学习本章后应能够根据具体条件和要求，正确地选择切削用量。
11．1 必备知识和考试要点1．了解切削用量的制定原则。
2．掌握粗加工时切削用量的选择方法。
3．明确限制选择切削用量的因素和解决办法。
11．2 典型范例和答题技巧[例11．1] 选择切削用量的原则是什么?从刀具耐用度出发时，按什么顺序选择切削用量?从机床动力出发时，按什么顺序选择切削用量?为什么?[答案] 选择切削用量的原则是：首先选取尽可能大的背吃刀量 p，其次要在机床动力和刚度允许，又能满足加工表面粗糙度的前提下，选取尽可能大的进给量厂，最后根据确定的刀具耐用度选取或计算切削速度v。
以刀具耐用度选择切削用量时，选择的顺序应为 p—f—v。
其理由可从刀具耐用度表达式T=C T/v X f Y p Z中，由于X>Y>Z，即切削速度v对刀具耐用度影响最大，其次是进给量f，背吃刀量 p的影响最小。
按这个顺序选择切削用量，得到的生产率最高。
如果生产率不变，按这个顺序选择切削用量，刀具耐用度最高。
根据机床动力选择切削用量时，选择的顺序应为．f—v— p. 其理由从机床功率的计算公中，由于1=X Fz>Y Fz>n Fz; 当nF z=0时，影响切削功最小的是f，其次是v与 p；当nF z<0时，通常X，>1十nF，影响切削功率最小的是f，其次是v，最后是 p所以，从机床动力考虑，理论上首先应按影响功率最小的f、其次v、最后 p的顺序选择切削用量。
但实际上，考虑 p取小值时，会增加走刀次数，从而增加了辅助工时，因此生产中一般仍按 p—f—v的顺序选择切削用量，即先选择尽可能大的 p，其次选择尽可能大的f, 最后确定v。
[例11．2] 粗加工时进给量选择受哪些因素限制?当进给量受到表面粗糙度限制时，有什么办法增加进给量，而保证表面粗糙度要求?[答案] 粗加工时切削力很大，合理的进给量应是工艺系统所能承受的最大进给量。
切削用量的确定课件
背吃刀量对切削力的影响
背吃刀量对切削力的影响较大，特别是对于粗加工而言， 背吃刀量的大小直接影响切削力的变化。
切削用量选择的重要性
01
02
03
提高生产效率
合理的切削用量选择可以 显著提高加工效率，减少 加工时间和成本。
进给量的计算方法
进给量是指刀具在进给运动方 向上相对于工件的位移量，单 位为mm/r或mm/min。
进给量的计算公式为：f=Fn/Z ，其中Fn为每齿进给量，Z为 刀具的齿数。
选择进给量时要考虑工件表面 的粗糙度要求、刀具和工件材 料的匹配性以及切削液的使用 情况。
背吃刀量的计算方法
背吃刀量是指工件待加工表面与 已加工表面之间的垂直距离，单
在选择切削液时，应根据工件材料、刀具材料和加工要求 进行合理匹配，以达到最佳的切削效果。
加工精度与切削用量关系
加工精度要求越高，需要选取较小的切削用量，以减小切削力、切削热和工件变形，从而保证加工精 度。
在保证加工精度的前提下，为提高加工效率，可适当增大切削用量。但需要注意的是，过大的切削用 量会导致工件表面质量下降和刀具磨损加剧，因此需要合理选择切削用量。
机床的功率和刚性对切削用量有着一定的限制。对于功率较 小、刚性较差的机床，应选择较小的切削用量，以避免超负 荷运转和振动。
机床的精度也会对切削用量产生影响。机床精度高，可以减 小工件的表面粗糙度值，提高加工质量；反之，则应适当增 大切削用量，以提高加工效率。
切削液与切削用量关系
切削液的种类和浓度对切削用量有着显著的影响。使用切 削液可以减小切削过程中的摩擦，降低切削温度，减少刀 具磨损，从而提高刀具寿命和加工效率。
第十一章 切削用量的制订(改)
在半精加工和精加工时，则按粗糙度要求， 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， 根据工件材料、刀尖圆弧半径、切削速度，按表 11— 来选择进给量。 11—2来选择进给量。这里也已考虑了几个主要因 素对加工表面粗糙度的影响。当刀尖圆弧半径增 素对加工表面粗糙度的影响。 大，切削速度提高时，可以选择较大的进给量。 切削速度提高时，可以选择较大的进给量。 然而， 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，工件长径比很大， 情况下，如切削力很大，工件长径比很大， 刀
p=
10 va p f πd w l w ∆
3
= A0 va p f
由上式可知， 由上式可知，切削用量三要素中的任何一 个参数增加一倍，都可提高生产率一倍。 个参数增加一倍，都可提高生产率一倍。 在以上计算生产率时，没有考虑辅助工时。 在以上计算生产率时，没有考虑辅助工时。 由于切削用量三要素对辅助工时的影响各不相 同，故对考虑辅助工时在内的切削加工生产率 的影响也各不相同。 的影响也各不相同。
v3a p
Cv = 1 / 3 1 / 3 2 / 3 ≈ 0.7v 3 ap f
这时的生产率为
p3a p = A0 × 0.7v × 3a p × f ≈ 2 p
即生产率可提高1 即生产率可提高1倍。
如果ap保持不变，进给量由f增至3f时 如果ap保持不变，进给量由f增至3f时，则 ap保持不变 3f
切削用量三要素对切削加工生产率、 切削用量三要素对切削加工生产率 、 刀具耐 用度和加工质量都有很大的影响： 用度和加工质量都有很大的影响： 1．对切削加工生产率的影响 ．
按切削工时tm，计算的生产率 为: p=1/tm 计算的生产率P为 按切削工时 于是： 于是：
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第十一章切削用量的制定
切削用量的制定直接影响生产效率和加工成本。
学习本章后应能够根据具体条件和要求，正确地选择切削用量。
11．1 必备知识和考试要点
1．了解切削用量的制定原则。
2．掌握粗加工时切削用量的选择方法。
3．明确限制选择切削用量的因素和解决办法。
11．2 典型范例和答题技巧
[例11．1] 选择切削用量的原则是什么?从刀具耐用度出发时，按什么顺序选择切削用量?从机床动力出发时，按什么顺序选择切削用量?为什么?
[答案] 选择切削用量的原则是：首先选取尽可能大的背吃刀量αp，其次要在机床动力和刚度允许，又能满足加工表面粗糙度的前提下，选取尽可能大的进给量厂，最后根据确定的刀具耐用度选取或计算切削速度v。
以刀具耐用度选择切削用量时，选择的顺序应为αp—f—v。
其理由可从刀具耐用度表达式T=C T/v X f Yαp Z中，由于X>Y>Z，即切削速度v对刀具耐用度影响最大，其次是进给量f，背吃刀量αp的影响最小。
按这个顺序选择切削用量，得到的生产率最高。
如果生产率不变，按这个顺序选择切削用量，刀具耐用度最高。
根据机床动力选择切削用量时，选择的顺序应为．f—v—αp. 其理由从机床功率的计算
公中，由于
1=X Fz>Y Fz>n Fz; 当nF z=0时，影响切削功最小的是f，其次是v与αp；当nF z<0时，通常X，>1十nF，影响切削功率最小的是f，其次是v，最后是αp所以，从机床动力考虑，理论上首先应按影响功率最小的f、其次v、最后αp的顺序选择切削用量。
但实际上，考虑αp取小值时，会增加走刀次数，从而增加了辅助工时，因此生产中一般仍按αp—f—v的顺序选择切削用量，即先选择尽可能大的αp，其次选择尽可能大的f, 最后确定v。
[例11．2] 粗加工时进给量选择受哪些因素限制?当进给量受到表面粗糙度限制时，有什么办法增加进给量，而保证表面粗糙度要求?
[答案] 粗加工时切削力很大，合理的进给量应是工艺系统所能承受的最大进给量。
最大进给量主要受以下因素限制：(1)机床进给机构的强度；(2)车刀刀杆的强度和刚度；
(3)工件装夹刚度；(4)硬质合金或陶瓷刀片的强度。
半精加工和精加工时，进给量的选择受到表面粗糙度的限制。
此时为减小加工表面粗糙度，可适当增大刀尖圆弧半径γε、减小副偏角κr9，采用修光刃等办法。
此外，可增大前角γo，提高刀具刃磨质量，选用有效的切削液等措施，以减小积屑瘤和鳞刺的不利影响。
[例11．3] 如果选定切削用量后发现超过机床功率时，应如何解决?
[答案] 理论上影响机床功率大小的因素排列顺序是αp—v—f，所以，选定的切削用量超过机床功率时，也应按上述顺序减小切削用量。
但考虑减小αp，会增加走刀次数，增加辅助工时，所以在不希望增加走刀次数的情况下，首先应适当降低v，然后再考虑减小f。
[例11．4] 制定切削用量时，影响切削速度的因素有哪些?解释其原因。
[答案] 制定切削用量时，依次选择背吃刀量αp和进给量f后，可用计算或查表来选择切削速度v。
从公式和表格中可以看出影响切削速度的因素有：(1)背吃刀量αp、进给量f与速度v成反比例关系，即粗加工时，由于αp和f均较大，故应选择较低的v；精加工时，αp 和f均较小，故应选择较高的v。
(2)工件材料的性能影响切削速度v。
工件材料强度、硬度较高时，应选较低的v，反之则选较高的v；工件材料加工性愈差，则v也选得愈低。
(3)刀具材料的性能影响切削速度v。
刀具材料切削性能愈好，v可选得愈
高，故硬质合金刀具的v比高速钢刀具要高几倍。
(4)具体加工条件影响切削速度v。
断续、有冲击的切削，细长、薄壁工件等加工时应减小v。
[例11．5] 切削用量选得愈大，加工工时愈短，是否说明生产率愈高?为什么?
[答案] 切削用量选得愈大，加工工时愈短，还不能说明生产率愈高。
其理由是，生产率的评定可用单件工序总工时表示。
而单件工序总工时是由单件工序加工工时、工序换刀所需工时和其它辅助工时组成。
刀具换刀工时与刀具耐用度成反比，刀具耐用度与切削用量成反比。
所以，切削用量愈大，刀具耐用度愈低，工序换刀工时愈长。
以上分析表明：切削用量选得大，加工工时短，而换刀工时长，生产率不一定是最高。
只有在考虑了刀具耐用度而合理选择切削用量的情况下，才能获得最高生产率。
[例11．6] 回答制定切削用量的步骤。
[答案] 确定了工件的加工内容和切削刀具后，可按下面步骤制定切削用量：(1)选择切削深度αp；(2)选择进给量f；(3)选择或计算切削速度v与机床主轴转速n；(4)校验机床功率与机床进给机构强度；(5)计算工序加T．T时。
[例11．7] 决定切削速度：已知条件为用YT15硬质合金车刀(γo=158，κr=308
κr9 =158，rε=1．5 mm)车削σb=0．45GPa的45钢轴；αp×f=3×0．5mm，T=60min。
如在同样条件下以κr=908的车刀加工时，刀具耐用度变化若干?如刀具耐用度不变，切削速度变化若干?
[答案] (1)计算κr=308时的切削速度v。
由教材公式(11．10)及表11．3和表11．4，可知
(2)v不变，计算κr=908时的刀具耐用度T ．
(3)T不变，计算κr=908时的切削速度v
4．计算T、v的变化率
由计算结果知：同样切削条件下，用κr=908的车刀加工时，刀具耐用度将减少
81％；当刀具耐用度不变时，切削速度将减少28．3％。
[例11．8] 用YTl5硬质合金车刀加工σb=0．55GPa的钢轴外圆，αp=1．5mm，f=0．3mm ／r，在T=60min时的切削速度v=180m／min，如果当αp=1．5mm，f分别为0.6、0．9、1．2 mm／r或f=0．3mm／r，而αp分别为3、4．5、6mm时，刀具耐用度变化如何?绘出图形，解释所得图形意义。
[答案] (1)根据已知条件，利用教材中的公式(11．10)及表(11．3)求出系数K。
值
(2)计算改变αp、f后的刀具耐用度T
从计算结果和刀具耐用度曲线图可以看出：
(1)改变αp、f时，得到的αp－T和f—T是单调下降曲线，即T随着αp的增大而减小；
(2)f增加对丁的影响较αp增加对T的影响大，耐用度曲线变化率；随αp、f的增大而变小。
[例11．9] 甲、乙、丙三个工人采用不同的切削用量高速车削σb=0．65 GPa的钢轴，αp×f分别为10×0．2mm、5×0．4 mm、10×0．4mm，T=60 min。
求各人使用的切削速度，并比较其生产率，解释三个所得生产率不同的原因。
[答案]
(1)分别计算三人的切削速度和金属切除率
①αp×f =10×0．2 mm
②αp×f=5×0．4 mm
③αp×f=10×0．4 mm
(2)生产率比较：
①与②比较，生产率提高为
③与①比较，生产率提高为
③与②比较，生产率提高
由上面计算知：Z w③>Z w①>Z w②，即生产率由高向低的排序为③、①、②。
αp×f相等时，αp大时生产率较高，其原因是αp对刀具耐用度的影响比f的小，可选择的切削速度较高，所以生产率较高；αp相同，f增大1倍，生产率提高了44．79％，f相同，αp增大1倍，生产率提高了57．09％，说明在刀具耐用度一定时，增加αp和f都能提高生产率，但增加。
将比增加f对提高生产率更有利。
[例11．10]粗加工时，切削用量的选择原则是什么?为什么?
[答案] 首先选择最大的背吃刀量αp，其次选择尽可能大的进给量f，最后根据确定的刀具耐用度选择切削速度v。
因为粗加工以获得高的生产效率为主要目标，由生产率计算式P=A o vαp f中知，v、αp f
中的任何一个参数增加1倍，生产率P都可提高1倍。
但在刀具耐用度公式T=中，
v、f、αp任何一个参数增加，刀具耐用度T都会下降。
但式中X>Y>Z，即v对T的影响最大，f次之，αp对T影响最小。
所以，从生产率和刀具耐用度两方面考虑，粗加工时应按αp —f—v的顺序选择切削用量最有利。