第七节 切削用量的选择及工件材料加工性
卢秉恒-《机械制造技术基础》-第三版-考试重点
第一章△m＜0的制造过程主要指切削加工。
(1）主运动：切下金属所必须的最主要的运动。
(2）进给运动:不断地把金属层投入切削的运动。
齿面加工齿轮加工方法：无屑加工:热轧、冷轧、压铸、注塑、粉末冶金。
切削加工：成形法、展成法。
复杂曲面加工1）仿形铣：2）数控铣:磨削加工特点：1. 属精加工，尺寸精度IT7~IT5，Ra值0.8~0.2m2. 能加工硬度很高的工件；3。
磨削温度高；4。
磨削的径向力大;第二章1、切削运动金属切削加工：通过机床提供的切削运动和动力,使刀具和工件产生相对运动（即切削运动),从而切除工件上多余的材料，以获得合格零件的加工过程.（1）主运动：切下金属所必须的最主要的运动。
（2）进给运动:不断地把金属层投入切削的运动。
2、切削要素已加工表面：已被切去部分多余金属而形成的新表面。
待加工表面：即将被切除金属层的表面.加工表面(或称过渡表面)：切削刃正在切削的表面。
切削用量三要素:1）切削速度V:2）进给量f：3）背吃刀量（切削深度）a p：3.切削层几何参素：（1）切削厚度ac （hD）（2）切削宽度aw （bD）－沿加工表面度量的切削层尺寸。
(3)切削面积Ac （hD）－切削层垂直于切削速度截面内的面积。
二、刀具角度：（图+角度）1）基面Pr:2）切削平面Ps：3）正交平面Po：道具分类：1.整体车刀;2.焊接车刀;3。
机夹车刀;4。
可转位车刀；5.成形车刀与焊接车刀比较，可转位车刀的优点：1）刀具使用寿命长；2）生产率高;3）有利于推广新技术、新工艺；4）有利于降低刀具成本;麻花钻的工作部分：6面＋1横刃＋2主切削刃＋2副切削刃＋4刀尖。
麻花钻的缺点：1）主切削刃上前角不等；2）横刃长且为大负前角，切削条件差;3)排屑、断屑、散热困难。
钻、扩、铰孔的工艺特点比较（书P21 手抄表格PPT 2-45)拉刀特点：1）生产率高;2）加工质量高;（一般为IT8IT7，Ra2。
5 1.25μm)3）加工范围广;4）刀具磨损缓慢，寿命长；5）机床结构简单,操作方便；6）拉刀的设计、制造复杂，价格昂贵。
切削用量及选择
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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
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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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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。
工件材料的切削加工性
P E =7.5KW，取机床传动效率 η m =0.8，则
Pm 2.64
m
=
0.8
KW=3.3KW＜P =7.5KW E
校核结果表明，机床功率是足够的。
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3.6.2 切削用量三要素的选用
（5）校核机床进给机构强度 由上可知，主切削力 Fz =1800N， 再 由 同 样 办 法 ， 分 别 计 算 出 本 例 的 背 向 力 Fy =392N ， 进 给 力 Fx =894N。考虑到机床导轨和溜板之间由 Fz 和 Fy 所产生的摩擦力， 设摩擦系数 μ s =0.1,则机床进给机构承受的力为
2.切削用量的选用原则
◆粗加工阶段切削用量的选用原则
粗加工阶段切削用量应根据切削用量对刀具耐用度的影响大小，首先 选取尽可能大的背吃刀量ap，其次选取尽可能大的进给量f，最后按照刀 具耐用度的限制确定合理的切削速度vc。
◆精加工阶段切削用量的选用原则
精加工阶段切削用量应选用较高的切削速度vc、尽可能大的背吃刀量ap 和较小的进给量f。
3.5.1 衡量材料切削加工性的指标
➢刀具耐用度T或一定耐用度下允许的切削速度vT指标 在切削普通金属材料时，常用刀具耐用度达到60min 时所允许的切削速度的高低来评定材料加工性的好坏 ，记作v60。 ➢切削力、切削温度或切削功率指标
在粗加工或机床刚性、动力不足时，可用切削力作 为工件材料切削加工性指标。在相同加工条件下，凡 切削力大、切削温度高、消耗功率多的材料较难加工 ，切削加工性差；反之，则切削加工性好。
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3.6.2 切削用量三要素的选用
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3.6.2 切削用量三要素的选用
解 为达到规定的加工要求，此工序应安排粗车和半精车两
次走刀，粗车时将 50mm 外圆车至 45mm；半精车时将 45mm
第七章 切削用量的选择
在选择合理切削用量时，必须考虑加工性质。 由于粗加工和精加工要完成的加工任务和追求的目 标不同，因而切削用量选择的基本原则也完全不同。
7.7.1
粗加工时切削用量选择的基本原则
粗加工时高生产效率是追求的基本目标。这个目 标常用单件机动时最少或单位时间切除金属体积最多 来表示。下面以外圆纵车为例加以说明（图7-1）。
3.确定切削速度vc 当刀具使用寿命T、背吃刀量ap与进给量f确定 后，即可按式（7.4）计算切削速度vc
(7.4) 式中 k vc——切削速度修正系数，与刀具材料和几 何参数、工件材料等有关。 Cv 、 xv 、yv 、m及K vc值见表7.3.加工其他工件 材料时的系数及指数可查切削用量手册。
由式（6.6）可知，在选择切削用量时：应首先 选择最大的ap，其次要在机床动力和刚度允许的前提 下，选用较大的f，最后再根据式（6.6）选择合理的 vc值。
当刀具使用寿命为一定值用高速钢车刀切钢时，切削用量之间有式（7.3） 关系
(7.3)
式（7.3）表明，为保证刀具合理使用寿命，
不参与优化。因此，切削用量的优化主要是指切削切 削速度vc与进给量f的优化组合。 以单件成本最低为目标的优化目标函数的建 立过程如下： 当ap一定时，由式（7.1）
式中 由式（6.5）得
式中
将tm 、T值代入式（6.14），得 式中
式（ 7.9 ）即为所建立的单件成本最低的目标函 数。求该函数的极值，得
合理切削用量的选择可按下列方法进行：
1.确定背吃刀量ap
ap一般根据性质与加工余量来确定。
切削加工一般分为粗加工、半精加工和精加工
粗加工时，在保留半精与精加工余量的前提下，若机 床刚度允许，加工余量应尽可能一次切掉，在中等功 率机床上采用硬质合金刀具车外圆时，粗车取ap=2 ～ 6mm，半精车去ap=0.2 ～ 3mm，精车取ap=0.1 ～ 0.3mm。
第7-10章 切削用量的合理选择-程
在加工铸、锻件或萧膛锈钢等加工硬化严重的材料时，应尽量使背吃 刀量大于硬皮层或冷硬层的厚度，以保护刀尖，避免过早磨损。
精加工时，背吃刀量的选取应该根据表面质量的要求来选择。在用硬 质合金刀具、陶瓷刀具、金刚石和立方氮化硼刀具精细车削和镗孔时， 切削用量可取为ap=0.05～0.2mm，f==0.01～0.1mm，v=240～ 900m/min，这时表面粗糙度值可以达到Ra=0.32～0.1μ m，精度达到 或高于IT5(孔达到IT6)，可以代替磨削加工。
n
1000 v 1000 v 845～1040 (r/min) d w 3.14 (55 6)
根据 CA6140 型车床的实际转速，取主轴转速为 900 (r/min)，则实际切削速度为：
v
d w n 3.14 (55 6) 900 138.5 (m / min) 1000 1000
n
1000 v 1000 v 521 636 (r/min) ～ d w 3.14 55
根据选择切削速度的原则及 CA6140 型车床的实际，取主轴转速 500 r / min，故实际切削速度为：
v
(4) 校验机床功率
d w n
1000
3.14 55 560 86.4 1000
7.1.2 精加工时切削用量选择的基本 原则
精加工时切削用量的选择首先要保证加工精 度和表面质量，同时兼顾必要的刀具使用寿 命和生产效率。 在精加工和半精加工时，常常采用较小的背 吃刀量ap和进给量f。为了避免或减小积屑瘤 和鳞刺，提高表面质量，硬质合金车刀常采 用较高的切削速度（一般 vc=80～100 m/min 以上），高速钢车刀则采用较低的切削速度 （如宽刃精车刀 vc =3～8 m/min)。
切削用量的选择
进给量的选择： 进给量的选择：
背吃刀量选定后，应该再选择进给量f 背吃刀量选定后，应该再选择进给量f。 粗加工时，由于作用到工艺系统上切削力较大， 粗加工时，由于作用到工艺系统上切削力较大， 进给量的大小受到下列因素的影响：机床进给量的大小受到下列因素的影响：机床-刀 工件系统的刚度；机床进给机构的强度； 具-工件系统的刚度；机床进给机构的强度； 机床有效功率与扭矩；以及刀尖的强度。 机床有效功率与扭矩；以及刀尖的强度。一般 情况下，根据刀具的刃磨角度， 情况下，根据刀具的刃磨角度，进给量的大小 以断屑为标准。 以断屑为标准。 半精加工和精加工时， 半精加工和精加工时，主要受工件表面粗糙度 的影响。一般选择比较小的进给量。 的影响。一般选择比较小的进给量。
切削速度Vc的选择： 切削速度Vc的选择： Vc的选择
具体确定Vc时一般根据以下原则： 具体确定Vc时一般根据以下原则： Vc时一般根据以下原则 粗车时，背吃刀量及进给量均较大， 1、粗车时，背吃刀量及进给量均较大，因此 选择较低的切削速度；精车时， 选择较低的切削速度；精车时，应选择较高的 切削速度。 切削速度。 工件的加工性较差时， 2、工件的加工性较差时，应选择较低的切削 速度。如灰口铸铁， 速度。如灰口铸铁，而加工铝合金及铜合金时 选择较高的切削速度。 选择较高的切削速度。 3、刀具材料加工性能较好时，切削速度应选 刀具材料加工性能较好时， 择的较高， 择的较高，因此硬质合金刀具应比高速钢刀具 切削速度高很多。 切削速度高很多。
三、切削用量三要素的选择
背吃刀量ap的选择： 背吃刀量ap的选择： ap的选择 背吃刀量应根据工件的加工余量来确定。 背吃刀量应根据工件的加工余量来确定。粗加 工时，除留下精加工余量外， 工时，除留下精加工余量外，一次进刀应尽可 能切除全部余量。当加工余量较大， 能切除全部余量。当加工余量较大，工艺系统 刚性较低，机床功率不足， 刚性较低，机床功率不足，刀具强度不够或断 续切削冲击振动过大时，可分多次走刀。 续切削冲击振动过大时，可分多次走刀。切削 表面层有硬皮的铸锻件时，应使ap ap大于硬皮层 表面层有硬皮的铸锻件时，应使ap大于硬皮层 的厚度，以保护刀尖。 的厚度，以保护刀尖。 在中等功率的车床上，粗加工的ap一般选择4 ap一般选择 在中等功率的车床上，粗加工的ap一般选择45mm,半精加工时选择0.5-1mm,精加工时选择 半精加工时选择0.5 5mm,半精加工时选择0.5-1mm,精加工时选择 0.1-0.2mm。 0.1-0.2mm。
2[1].7切削用量的选择及工件材料加工性
![2[1].7切削用量的选择及工件材料加工性](https://img.taocdn.com/s3/m/3deab8f7ba0d4a7302763a03.png)
二、切削用量的合理选择 1.切削用量的选择原则 1.切削用量的选择原则
粗加工时，应在保证必要的刀具寿命的前提下， 粗加工时，应在保证必要的刀具寿命的前提下，以尽可能提 高生产率和降低成本为目的。 高生产率和降低成本为目的。根据刀具使用寿命与切削用量 影响最大， 的关系式，切削用量↑ 的关系式，切削用量↑， T ↓，其中速度v 对T 影响最大， 次之， 影响最小。 进给量f 次之，背吃刀量ap影响最小。 粗加工中选择切削用量时，应首先选择尽可能大的背吃刀 粗加工中选择切削用量时， 中选择切削用量时 量ap，其次在工艺条件允许下选择较大的进给量f ，最后根 据合理的刀具寿命， 据合理的刀具寿命，用计算法或查表法确定切削速度v 。这 的乘积最大，以获得最大的生产率. 样使v、f 、ap 的乘积最大，以获得最大的生产率. 精加工时则主要按表面粗糙度和加工精度要求确定切削用量。 精加工时则主要按表面粗糙度和加工精度要求确定切削用量。 时则主要按表面粗糙度和加工精度要求确定切削用量
2.7切削用量的选择及工件材料加工性 切削用量的选择及工件材料加工性 2.72.7-1 切削条件的合理选择
补充） 一、刀具寿命的合理选择(补充） 刀具寿命的合理选择 补充
生产目标：加工质量、加工效率、 生产目标：加工质量、加工效率、经济性 优化指标：单件生产时间、单件加工成本、利润率 优化指标：单件生产时间、单件加工成本、 切削参数：切削用量、刀具材料、几何参数、 切削参数：切削用量、刀具材料、几何参数、机床等 作中间控制因素把优化指标和切削参数联系起来。 常用T 作中间控制因素把优化指标和切削参数联系起来。
2.7－ 2.7－2工件材料的切削加工性
工件材料切削加工性 指材料被加工成合格零件的难易程度 是一个相对的概念
数控车削中切削用量的选择
数控车削中切削用量的选择
数控车削中，切削用量的选择是确保加工效率和质量的重要因素之一。
合理的切削用量可以有效地避免切削过热和剧烈碰撞等问题，并保证达到预期的工件质量和加工效率。
一般来说，选择正确的切削用量需要考虑以下几个方面：
1. 工件材料：不同材料的切削用量不同。
硬度和韧性大的材料往往需要较大的切削用量，而硬度和韧性小的材料需要较小的切削用量。
2. 切削刀具：不同切削刀具的切削用量不同，因此需要根据刀具的类型和特性进行选择。
3. 加工表面的光洁度要求：如果需要较高的表面光洁度，则切削用量应适当减小，以减少表面粗糙度。
4. 机床性能：切削用量还需要结合机床的性能进行选择，包括机床的刚性、功率、切削速度等因素。
5. 加工过程中的震动和共振情况：过大的切削用量容易引起加工过程中的震动和共振，因此需要适当减小切削用量，以保证加工的稳定性和精度。
选择合适的切削用量可以帮助实现加工效率和质量的平衡，提高数控车削加工的效率和质量。
切削 用量的合理选择
2）根据机床说明书，取机床实际进给量 =0.51mm／r。 3）检验机床进给机构允许的进给量。参考CA6140车床说 明书，查出机床进给机构允许的最大进给抗力为：FMfmax＝ 3528N。 计算切削时进给力为：
统、工件刚度以及精加工时表面粗糙度要求，确定进给量。
3）根据刀具寿命，确定切削速度。 4）所选定的切削用量应该是机床功率所允许的。
1.2切削用量的合理选择方法
1.背吃刀量的合理选择
背吃刀量一般是根据加工余量来确定。 粗加工（表面粗糙度Ra=50～12.5μm）时，尽可能一 次走刀即切除全部余量，在中等功率的机床上加工，取 ap=8～10mm；加工余量太大或余量不均匀、工艺系统刚性 不足或者断续切削时，可分几次走刀。 半精加工（Ra=6.3～3.2μm）时，取ap=0.5～2mm。 精加工（Ra=1.6～0.8μm）时，取ap=0.1～0.4mm。
1.5切削用量的优化概念
切削用量的优化是指在一定的预定目标及约束条件下， 选择最佳的切削用量。
在实际生产中，由于各种条件（加工零件、机床、刀 具、夹具等）都在变化，很难确定出一组最合理的切削用 量数值。
利用切削用量优化的方法，在确定加工条件下，综合 考虑各个因素，通过计算机辅助设计，能找出满足高效、 低成本、高利润和达到表面质量要求的一组最佳的切削用 量参数。实际切削用量的优化过程就是建立优化目标的数 学模型，用计算机求极值。主要目标函数有三个。
床功率是否允许。 在实际生产中，切削用量的合理选择，既可参照有关 手册的推荐数据，也可凭经验根据选择原则确定。
1.3车削用量的合理选择例题
切削用量的合理选择
切削用量的合理选择切削用量的合理选择(2021-07-1315:37:22)标签：刀具寿命用量生产率切削性能杂谈分类：数控刀具技术切削用量不仅就是在机床调整前必须确认的关键参数，而且其数值合理是否对加工质量、加工效率、生产成本等有著非常关键的影响。
所谓“合理的”切削用量就是指充分利用刀具切削性能和机床动力性能够(功率、扭矩)，在保证质量的前提下，赢得低的生产率和高的加工成本的切削用量。
一制订切削用量时考虑的因素切削加工生产率在焊接加工中，金属切除率与切削用量三要素ap、f、v均维持线性关系，即为其中任一参数减小一倍，都可以并使生产率提升一倍。
然而由于刀具寿命的制约，当任一参数减小时，其它二参数必须增大。
因此，在制定切削用量时，三要素获得最佳女团，此时的高生产率才就是合理的。
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；然后再选用大的进给量；最后求出切削速度。
加工表面粗糙度精加工时，减小进给量将减小加工表面粗糙度值。
因此，它就是精加工时遏制生产率提升的主要因素。
二刀具寿命的选择原则切削用量与刀具寿命存有密切关系。
在制订切削用量时，应当首先挑选合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应当根据优化的目标而的定。
通常分后最低生产率刀具寿命和最高成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确认，后者根据工序成本最高的目标确认。
挑选刀具寿命时可以考量如下几点：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。
对于机夹可以移调刀具，由于再加刀时间长，为了充分发挥其切削性能，提升生产效率，刀具寿命附加得高些，通常挑15-30min。
对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。
车间内某一工序的生产率管制了整个车间的生产率的提升时，该工序的刀具寿命必须挑选得高些；当某工序单位时间内所分摊至的全厂支出m很大时，刀具寿命也高文瑞得高些。
工件材料的切削加工性
1.1切削加工性的评定指标
●考虑已加工表面质量的标志方法 在一定的切削条件下，以加工某种材料是否容易达到 所要求的加工表面质量的各项指标来衡量。 ●考虑安全生产和工作稳定性的标志方法 在相同的切削条件下，单位切削力较小的材料，其切 削加工性较好。在重型机床或刚性不足的机床上加工，考 虑到人身和设备的安全和切削力的大小。在自动化生产和 深孔加工中，往往用材料断屑的难易程度来衡量其切削加 工性的好坏。
用切削速度来衡量 的相对切削加工性
也可用加工材料的物理、化学和力学性能的高低来 衡量切削该材料的难易程度。见表4.2
1.2 影响材料切削加工性的因素
工件材料切削加工性的好坏，主要决定于工件材料的物 理、力学性能、化学成分、热处理状态和表层质量等。
1.材料的硬度和强度
工件材料在常温和高温下的硬度和强度越高，则在加 工中的切削力越大，切削温度越高，刀具耐用度越低，故 切削加工性就越差。有些材料在常温下其硬度和强度并不 高，但随着切削温度的升高，其硬度和强度也提高，切削 加工性变差。例如不锈钢。
金属切削加工原理及设备
工件材料的切削加工性
工件材料的切削加工性——是指工件材料可被切削的难 易程度。
1.1 切削加工性的评定指标
●考虑生产率和刀具耐用度的标志方法 生产率一定时，刀具耐用度越高，切削加工性越好。 刀具耐用度一定时，所允许的切削速度越高，切削加工性 越好。切削速度一定时，以达到刀具磨钝标准时所切除的 金属材料体积越大，则材料的切削加工性就越好。
2.材料的塑性和韧性
工件材料的塑性越大，其切削变形就越大；韧性越强，则切 削消耗的能量就越多，这都会使温度升高。材料的塑性和韧性越 高，刀具表面冷焊现象严重，刀具容易磨损，且不易断屑，则切 削加工性变差。若材料的塑性和韧性过低时，则使切屑与刀具前 面接触面过小，切削力和切削热就会集中在刀刃附近，将导致刀 具切削刃破损加剧和工件已加工表面质量下降。即材料的塑性和 韧性过高或过低，都会使其切削加工性能下降。例如高锰钢的硬 度和强度较低，但伸长率和冲击韧度很高。切削时塑性变形大， 加工硬化严重，断屑困难，硬化层较厚，切削时硬度提高较多， 产生的切削力较切削正火 45钢提高一倍以上。高锰钢的热导率 小，切削温度高，刀具易磨损，因此，切削加工性差。
加工零件所选用的切削用量
切削用量是指在加工过程中，切削工具对工件进行切削时所施加的力和切削液的用量。
选择适当的切削用量对于加工零件的质量和加工效率都非常重要。
切削用量的选择应考虑以下几个因素：
切削力：切削用量与切削力有关。
切削力较大时，可以适当增加切削用量，以减少切削温度和磨损，提高切削质量。
切削液性质：切削液的润滑性和冷却性对切削用量的选择有影响。
如果切削液具有良好的润滑性和冷却性能，可以适当减少切削用量。
材料类型：不同材料对切削用量的要求有所不同。
对于难切削材料，如高硬度合金钢，可能需要增加切削用量以提高加工效率和工具寿命。
刀具类型：不同类型的切削工具对切削用量的要求也不同。
例如，硬质合金刀具通常需要较小的切削用量，而切削液的冷却效果更为重要。
加工条件：加工速度、进给量和切削深度等加工条件也会影响切削用量的选择。
在提高加工效率的前提下，应选择合适的切削用量。
在实际应用中，通常需要通过试验和实践来确定最佳的切削用量。
可以从较小的用量开始，并逐渐调整和优化，以达到最佳的切削效果。
此外，切削用量的选择还应考虑成本和环境因素，如切削液的消耗和处理等。
切削用量的选择原则、方法
●螺纹加工程序段中指令的螺距值，相当于以进给量f（mm／r）表示的进给速度vf。如果将机床的主轴转速选择过高，其换算后的进给速度vf （mm／min）则必定大大超过正常值。
●刀具在其位移过程的始终，都将受到伺服驱动系统升降频率和数控装置插补运算速度的约束，由于升降频率特性满足不了加工需要等原因，则可能因主进给运动产生出的“超前”和“滞后”而导致部分螺牙的螺距不符合要求。
进给量（mm／r）
背吃刀量mm
硬质合金或涂层硬质合金
碳钢
220
0.2
3
260
0.l
0.4
低合金刚
1800.23来自2200.l0.4
高合金钢
120
0.2
3
160
0.l
0.4
铸铁
80
0.2
3
120
0.l
0.4
不锈钢
80
0.2
2
60
0.l
0.4
钛合金
40
0.2
1.5
150
0.l
0.4
灰铸铁
120
0.2
2
120
粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。
选择切削用量时应首先选取尽可能大的背吃刀量ap，其次根据机床动力和刚性的限制条件，选取尽可能大的进给量f，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次数减少，增大进给量f有利于断屑。
精车时，对加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀。选择精车的切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础土尽量提高生产率。因此，精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量和进给量，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。
数控铣床切削用量的选择 如何选择切削用量
数控铣床切削用量的选择如何选择切削用量在数控机床上加工零件时，切削用量都预先编入程序中，在正常加工情况下，人工不予改变。
只有在试加工或出现异常情况时．才通过速率调节旋钮或电手轮调整切削用量。
因此程序中选用的切削用量应是最佳的、合理的切削用量。
只有这样才能提高数控机床的加工精度、刀具寿命和生产率，降低加工成本。
影响切削用量的因素有：机床切削用量的选择必须在机床主传动功率、进给传动功率以及主轴转速范围、进给速度范围之内。
机床—刀具—工件系统的刚性是限制切削用量的重要因素。
切削用量的选择应使机床—刀具—工件系统不发生较大的“振颤”。
如果机床的热稳定性好，热变形小，可适当加大切削用量。
刀具刀具材料是影响切削用量的重要因素。
表6-2是常用刀具材料的性能比较。
数控机床所用的刀具多采用可转位刀片（机夹刀片）并具有一定的寿命。
机夹刀片的材料和形状尺寸必须与程序中的切削速度和进给量相适应并存入刀具参数中去。
标准刀片的参数请参阅有关手册及产品样本。
表6-2 常用刀具材料的性能比较刀具材料切削速度耐磨性硬度硬度随温度变化高速钢最低最差最低最大硬质合金低差低大陶瓷刀片中中中中金刚石高好高小工件不同的工件材料要采用与之适应的刀具材料、刀片类型，要注意到可切削性。
可切削性良好的标志是，在高速切削下有效地形成切屑，同时具有较小的刀具磨损和较好的表面加工质量。
较高的切削速度、较小的背吃刀量和进给量，可以获得较好的表面粗糙度。
合理的恒切削速度、较小的背吃刀量和进给量可以得到较高的加工精度。
冷却液冷却液同时具有冷却和润滑作用。
带走切削过程产生的切削热，降低工件、刀具、夹具和机床的温升，减少刀具与工件的摩擦和磨损，提高刀具寿命和工件表面加工质量。
使用冷却液后，通常可以提高切削用量。
冷却液必须定期更换，以防因其老化而腐蚀机床导轨或其他零件，特别是水溶性冷却液。
以上讲述了机床、刀具、工件、冷却液对切削用量的影响。
切削用量的选择原则参考2.3.3和4.2.2的内容，下面主要论述铣削加工的切削用量选择原则。
《切削用量的选择 》课件
切削用量对加工精度的影响
01
切削速度
切削速度过高可能导致工件表面烧伤或变色，影响加工精度。而切削速
度过低则可能导致刀具磨损加剧，同样影响加工精度。
02 03
进给量
进给量的大小直接影响加工表面的粗糙度和尺寸精度。较大的进给量可 以获得较快的加工速度，但可能牺牲加工精度。较小的进给量可以获得 较好的加工精度，但加工效率较低。
进给量
进给量的大小直接影响切削厚度和切削面积，进而影响切削力和切削热。较小的进给量可 以使切削厚度较小，减少切削力，降低表面粗糙度。但过小的进给量可能导致切削厚度过 小，刀具磨损加剧，反而增加表面粗糙度。
切削深度
切削深度对表面粗糙度的影响相对较小。但过大的切削深度可能导致刀具磨损加剧，增加 表面粗糙度。
优化工艺流程
合理安排加工顺序和加工 路径，减少辅助时间，提 高整体加工效率。
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进给量对切削力的影响
进给量增加，切削力会增大，但当进给量达到一定 值后，切削力变化趋于平缓。
背吃刀量对切削力的影响
背吃刀量增加，切削力会增大，但当背吃刀量达到 一定值后，切削力变化趋于平缓。
切削用量选择的依据
01
02
03
04
工件材料
硬度、韧性、热导率等物理特 性都会影响切削用量选择。
刀具材料
刀具材料的硬度、韧性、热导 率等物理特性以及刀具涂层等 因素都会影响切削用量选择。
切削深度
切削深度对刀具寿命的影响主要体现在刀具的受力方面。过大的切削深度可能导致刀具 弯曲或崩刃，缩短刀具寿命。
04
实际生产中的切削用量选择
根据加工条件选择切削用量
80%
切削深度
切削用量的选择
课题：切削用量的选择授课班级： 12高13班 12高19教学目的及要求：掌握背吃刀量ap、进给量f的确定教学重点：背吃刀量ap、进给量f的确定难点：背吃刀量ap、进给量f的确定教学课时 4教学方法：讲授项目教学教具准备：多媒体教学过程：课程引入情景创造：不要轻易按刀具样本的推荐值确定切削速度，那样刀具寿命很低。
一般情况下，硬质合金刀片可按刀具样本推荐值的0.64～0.71倍选择切削速度。
确定精加工和半精加工的进给量着眼于工件的表面粗糙度。
它还和刀尖半径有关。
文中列表表明三者对应关系，供选择进给量参考。
条件允许时希望粗加工吃刀深尽量大。
一方面有效提高生产率；一方面也为了消除表面硬皮.切除砂眼等缺陷，从而保护刀尖不与毛坯接触。
精加工时也不希望吃刀深太小，以免产生刮擦对粗糙度不利。
在售前服务编制加工工序卡以及调装设计中，都需要确定切削用量及计算节拍时间。
本文就卧式数控车床如何合理选择切削用量进行探讨。
一.原始资料：无论编制加工工序卡－即制定工艺方案还是调装设计都需要掌握以下资料，做为刀具选择.卡具设计以及选择切削用量的依据。
.1 工件图：包括形状.尺寸.公差.形位公差.粗糙度和其他技术要求。
特别强调的是本序加工的部位必须明确，用于及可能影响装卡部位的形状要表示清楚。
2.毛坯图：毛坯形状.尺寸，加工余量，材料.硬度等。
3.生产纲领：即年产量或单件时间，这对招标项目尤为重要。
4.验收要求：机床验收时对工件考核什麽项目，有无Cp值和其它要求。
5.用户对工件定位基准.卡紧面.辅助支承等要求，或指定参考的卡具样式。
6. 对刀具选择要求：用国产刀具或国外指定厂家的刀具，特殊刀具是否自备等。
7. 用户单位，件名.件号等也应标明，以便管理。
二选择切削用量的原则：1. 总的要求：保证安全，不致发生人身事故或设备事故；保证加工质量。
在上述两项要求的前提下充分发挥机床的潜力和刀具的切削性能，选用较大的切削用量以提高生产率；不应超负荷工作，不能产生过大的变形和震动。
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目前许多工厂是通过切削用量手册、实践总结或工艺试验来选定切削用量。 目前许多工厂是通过切削用量手册、实践总结或工艺试验来选定切削用量。
所选定的切削用量应该是机床功率允许的。
刀具寿命的选择原则
切削用量与刀具寿命有密切关系： 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。 选择刀具寿命时可考虑如下几点： 选择刀具寿命时可考虑如下几点： （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，一般取15～30min。 （3）对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具， 刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。 （4）车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具 寿命要选得低些；当某工序单位时间内所分担到的全厂开支M较大时，刀具寿命 也应选得低些。 （5）大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应 按零件精度和表面粗糙度来确定。
四、改善切削加工性的途径
1、对材料进行热处理 2、调整材料的化学成分 3、合理选择刀具材料。 根据加工材料的性能和要求，应选择与之匹配的刀具材料。 4、采用新的切削加工技术 加热切削 低温切削 振动切削 真空切削 惰性气体保护切削 绝缘切削技术 高速硬切削技术
切削液的合理选择
研究切削液的意义 研究切削液的意义
二、制订切削用量时考虑的因素
1、切削加工生产率
2、刀具寿命 3、加工表面粗糙度
在切削加工中，金属切除率与切削用量三要 素ap、f、v均保持线性关系，即其中任一参 数增大一倍，都可使生产率提高一倍。然而 由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时， 其它二参数必须减小。因此，在制订切削用 切削用量三要素对刀具寿命影响的大 量时，三要素获得最佳组合，此时的高生产 小，按顺序为v、f、ap。因此，从保证 率才是合理的 加工时，增大进给量将增大加工表面粗 合理的刀具寿命出发，在确定切削用 糙度值。因此，它是精加工时抑制生产 量时，首先应采用尽可能大的背吃刀 率提高的主要因素。 量；然后再选用大的进给量；最后求 出切削速度。
20
在相同条件下， 60、 20 的值越高，材料的切削加工性越好； 反之，加工性越差 。 v
κ －相对加工指标。
r
v
以45钢的 v60 为基准，记作 v060，其它材料的 v60 与之比称为相对加工性。
Kr =
v v
60
060
K r ＞1，材料的切削加工性好于45钢，越大越易切削。如有色金属的 K r ＞3。
学习内容
一、切削液的作用 二、切削液的种类 三、切削液的合理选择和使用方法
一、切削液的作用
切削液浇注到切削区域后，通过切削液的传 导、对流和气化，一方面使切屑、刀具与工件 间摩擦减小，产生热量减少；另一方面将产生 切削液的润滑作用，是通过切削液渗透到 的热量带走，使切削温度降低，起到冷却作用。 清除粘附在机床、刀具和夹具上的细 刀具与切屑、工件表面之间，形成润滑性 以减少工件和刀具的热变形，保持刀具硬度和 能好的油膜而达到。 尺寸。碎切屑和磨粒细粉，以防止划伤已加 工表面和机床的导轨并减小刀具磨损。 清洗作用的好坏，取决于切削液的油 性、流动性和使用压力。 在切削液中加入防锈添加剂后， 能在金属表面形成保护膜，是 机床、刀具和工件不受周围介 质的腐蚀，起到防锈作用。
找出改善难加工材料切削加工性的途径。
学习目的
通过研究工件材料的切削加工性及影响材料 切削加工性的因素，改善工件在切削加工中的加 工条件，保证加工质量和效率。
学习内容
一、工件材料的切削加工性 二、切削加工性指标 三、影响材料切削加工性的因素 四、改善切削加工性的途径
一、工件材料的切削加工性
是指工件材料被切削的难易程度。是一个相对的概念。 切削加工性根据不同的要求，可以用不同的指标来衡 量材料的切削加工性。
二、切削液的种类
水溶液
乳化液是乳化油加９５％～９８％水稀释 成的一种切削液。乳化液是由矿物油、乳 化剂配制而成的。乳化剂可使矿物油与水 乳化形成稳定的切削液。 水溶液是以水为主要成分并加入防锈添加 剂的切削液。由于水的热导率、比热、气化 切削油是以矿物油为主要成分并加入一定 热较大，因此，水溶液主要起冷却作用，同 的添加剂而构成的切削液。用于切削油的 时由于其润滑性能较差，所以主要用于粗加 矿物油主要包括全系统损耗用油，轻柴油 工和普通磨削加工。 和煤油等。切削油主要起润滑作用。
难加工金属材料主要有： 高强度合金钢 高锰钢 不锈钢 高温合金 钛合金 冷硬铸铁等
很高，导热率较小。切削时，塑性变形大， 加工硬化严重，断屑困难，切削力大，切 常温硬度和强度与45钢接近，但伸长率 削温度高，刀具易磨损。 是45的3倍，冲击韧性是45钢的4倍，热 高温强度高，塑性和冲击韧性高，因而，切 导率仅为45钢的1/4。切削时消耗功率大， 削时，切削力大，切削温度高，刀具磨损大。 断屑困难，因传热差刀具易磨损。 要求刀具具有高的耐热性和耐磨性 表层硬度高，可达60HRC，塑性差，镍铬冷 硬铸铁高温强度高，导热率小。加工时刀 尖处受力大、温度高，刀尖碰到硬质点易 产生磨粒磨损和崩刃，刀具寿命低。
切削用量的约束条件：
1.机床方面： 机床功率、机床运动参数（n、f)和机床薄弱机构的强度和刚度等； 2.刀具方面： 刀具寿命、刀杆强度和刚性、刀片的强度； 3.工件方面： 工件强度和刚性、加工表面粗糙度等。
由目标函数确定的最佳切削用量，应满足各种约束条件的许可。
研究材料切削加工性的意义 研究材料切削加工性的意义
为了降低切削时的切削力及刀具与工件之间的摩擦， 利用切削液的特点及时带走切削区内产生的热量以降低切 削温度减少刀具磨损，提高刀具使用寿命，从而提高加工 效率，保证工件精度和表面质量，达到最佳经济效果
学习目的
通过研究切削液的特点及使用方法，合理使用切削液，可 以改善切削条件，减少刀具磨损，提高已加工表面质量。
四、提高切削用量的途径
1.采用切削性能更好的新型刀具材料； 2.在保证工件机械性能的前提下，改善工件材料加工性； 3.改善冷却润滑条件； 4.改进刀具结构，提高刀具制造质量。
五、切削用量的优化概念
实际生产中，由于加工零件、使用机床、刀具和夹具等条件的 变化，很难从实践经验、理论计算和手册资料中选出一组最合理 的切削用量。利用切削用量优化的方法，在确定加工条件下，综 合考虑各个因素，通过计算机辅助设计，找出满足高效、低成本、 高效益和达到表面质量要求的一组最佳切削用量参数。
冷却作用
润滑作用
清洗与防锈作用
产生锈蚀的原因：在切削加工过程中，工件要与环境介质如水、硫、二氧化硫、二氧化
碳、氯离子、酸、硫化氢、碱和切削液分解或氧化变质所产生的腐蚀介质接触而受到腐蚀， 因此要求切削液具有较好的防锈性能，这是切削液最基本的性能之一。 机床与切削液接触的部位也会产生腐蚀。在工件加工后或工序间的存放期间，如果切削液 没有一定的防锈能力，工件会受到上述环境介质的影响而产生腐蚀，造成工件生锈，
3、切削液的使用方法
切削液的合理使用非常重要，其浇注部位、充足的程度与浇注方法的 差异，将直接影响到切削液的使用效果。 基本要求： 切削液应浇注在切削变形区，该区是发热的核心区， 不应该浇注在刀具或零件上。 外浇注法 切削液的浇注方法 内冷却法 喷雾冷却法
二、切削加工性指标
1、刀具寿命指标 2、加工材料的性能指标 3、已加工表面质量性能指标 4、切削力或切削温度性能指标 5、切屑控制或断屑的难易性能指标
1、刀具寿命指标
是用刀具耐用度T或一定耐用度下允许的切削速度Vt衡量
指标： 60 、 20 、 r 。 v v κ
v v
60
－刀具寿命为60min时所允许的切削速度值。普通金属材料 一般用该指标。 -刀具寿命为２０min时允许的切削速度值。难加工材料 一般用该指标。
乳化液
切削油
切削液的种类和选用表
三、切削液的合理选择和使用方法
1、切削液的合理选用原则
根据工件材料、刀具材料、加工方法和技术要求等具体情况进行选用。
2、切削液的合理选用举例
高速钢刀具 硬质合金刀具 切削铸铁
耐热性高，一般不用切削液。如 耐热性差，须采用切削液。粗加工 使用切削液，则必须连续、充分地 时，主要以冷却为主，同时也希望能 供应，否则因骤冷骤热，产生的内 一般不用切削液。切削铜合金和有色 减少切削力和降低功率消耗，可采用 应力将导致刀片产生裂纹。 金属时，一般用不含硫的切削液，以 ３％～５％的乳化液；精加工时，主 免腐蚀工件表面。切削铝合金时不用 要目的是改善加工表面质量，降低刀 切削液。 具磨损，减少积屑瘤，可以采用１５ ％～２０％的乳化液。
三、切削用量选择原则
考虑到加工余量、刀具寿命（刀具耐用度）、机床功率、表面粗糙度和工 件、刀具、刀片的刚度和强度等因素确定。 具体原则是： 保证加工余量原则 保证加工工艺系统刚度原则
选定背吃刀量 根据刀具寿命（刀具耐用度),确定切削速度。
根据零件加工余量和粗、精加工要求， 保证刀具寿命的选择原则
保证机床功率原则 根据加工工艺系统允许的切削力，其中包括机床进给系统、
切削用量的优化过程： 1.建立优化目标函数模型 2.利用数学函数微分的求值计算方法，找出最优化切削速度和进给量值。 3.根据约束条件进行校核。
优化目标函数：
1.利用单间生产时间表示的，最高生产率目标函数： 2.利用单件生产所需要成本表示的，最低生产成本目标函数： 3.利用单位时间或单件生产获得利润表示的，最大利润目标函数：