切削用量的选择

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补充粗车多次走刀的情况： 补充粗车多次走刀的情况： 1.工艺系统刚度低，余量不均匀 工艺系统刚度低， 工艺系统刚度低 2.余量过大 余量过大 3.断续切削 断续切削 结论： 结论： 第一次走刀和头几次要尽可能大；若只有2次走刀 次走刀， 第一次走刀和头几次要尽可能大；若只有 次走刀，则第一次是总共 的三分之二到四分之三。 的三分之二到四分之三。 粗车铸、锻件毛坯时，因工件表面有硬皮，为保护刀尖， 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以预防刀尖过早磨损。 面或倒角，第一次切深应大于硬皮厚度以预防刀尖过早磨损。若工件夹 持的长度较短或表面凸不平，切削用量则不宜过大。 持的长度较短或表面凸不平，切削用量则不宜过大。 粗车应留有0.5～ 作为精车余量。 粗车应留有 ～1mm作为精车余量。粗车后的精度为 作为精车余量 粗车后的精度为IT14-IT11,表 表 面粗糙度Ra值一般为 值一般为12.5～6.3µm。 面粗糙度 值一般为 ～ 。
• (5)精加工时，应尽量避开积屑瘤和鳞刺产生的区 精加工时， 精加工时 域。 • (6)断续切削时，为减少冲击和热应力，宜适当降 断续切削时，为减少冲击和热应力， 断续切削时 低切削速度。 低切削速度。 • (7)在易发生振动情况下，切削速度应避开自激振 在易发生振动情况下， 在易发生振动情况下 动的临界速度。 动的临界速度。 • (8)加工大型工件、细长件和薄壁工件或带外皮的 加工大型工件、 加工大型工件 工件，应适当降低切削速度。 工件，应适当降低切削速度。 • 4校检机床功率 Pc＝Fcvc×10-3kw<PEηm 校检机床功率: 校检机床功率 ＝ • 5计算机动时间 m 计算机动时间t 计算机动时间
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精车的一个突出的问题是保证加工表面的粗糙度的要求。 精车的一个突出的问题是保证加工表面的粗糙度的要求。减上表面 粗糙度Ra值的主要措施有如下几点 值的主要措施有如下几点。 粗糙度 值的主要措施有如下几点。 和进给量f,可减小残留 （1）合理选用切削用量。选用较小的切削深度 和进给量 可减小残留 ）合理选用切削用量。选用较小的切削深度ap和进给量 面积， 值减小。 面积，使Ra值减小。 值减小 或刀尖磨有小圆弧， （2）适当减小副偏角 ）适当减小副偏角Kr′,或刀尖磨有小圆弧，以减小残留面积，使Ra值 或刀尖磨有小圆弧 以减小残留面积， 值 减小。 减小。 （3）适当加大前角γ0，将刀刃磨得更为锋利。 ）适当加大前角 ，将刀刃磨得更为锋利。 值达到0.2～ （4）用油后加机油打磨车刀的前、后刀面，使其 值达到 ～0.1µm, ）用油后加机油打磨车刀的前、后刀面，使其Ra值达到 可有效减小工件表面的Ra值 可有效减小工件表面的 值。 （5）合理使用切削液，也有助于减小加工表面粗糙度 值。低速精车 ）合理使用切削液，也有助于减小加工表面粗糙度Ra值 使用乳化液或机油；若用低速精车铸铁应使用煤油， 使用乳化液或机油；若用低速精车铸铁应使用煤油，高速精车钢件和较 高切速精车铸铁件，一般不使用切削液。 高切速精车铸铁件，一般不使用切削液。
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7.1.2精加工时的切削用量选择的基本原则 7.1.2精加工时的切削用量选择的基本原则 首先保证加工精度和表面质量， 首先保证加工精度和表面质量，同时兼顾必要的 使用寿命和生产效率。 使用寿命和生产效率。 先选取较小的ap和f，其中： 先选取较小的 ，其中： ap根据加工余量来定； 根据加工余量来定； f根据表面粗糙度来定； 根据表面粗糙度来定； 最后利用切削用量手册选取或者用公式计算确定v 最后利用切削用量手册选取或者用公式计算确定 c。
补充切削用量的优化设计
• 所谓优化设计： • 在一些约束条件下，选择可能实现预定目标的 最佳切削用量。 • 步骤： • 1、确定优化目标 • 2、建立目标与切削三要素之间的关系式 • 3、确定约束条件（工艺系统，加工条件，加 工要求） • 4、最优解
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一、目标通常包含以下方面 A、单件成本最低 B、生产效率最高 C、单件利润最大 二、建立方程
• 7.1切削用量选择的基本原则 切削用量选择的基本原则 • 7.1.1粗加工时的切削用量选择的基本原则 粗加工时的切削用量选择的基本原则
πd w L h Lh tm = = n w a p f 1000 v c a p f
A0＝πdwLh/1000
→
A0 tm = vc a p f
• 高生产效率是追求的基本目标。 高生产效率是追求的基本目标。 • 提高 c、增大 和ap，都能提高生产率 。 提高v 增大f和 • 切削用量三要素对刀具寿命的影响程度不同，由大到小影响次序是：vc、 切削用量三要素对刀具寿命的影响程度不同，由大到小影响次序是： f、ap。为保持已确定的刀具寿命，若提高其中一要素，则必须相应地降 为保持已确定的刀具寿命，若提高其中一要素， 低另外两要素。 低另外两要素。可见切削用量三要素对生产率的影响程度是不同的 。
• 7.2合理切削用量的选择方法 7.2合理切削用量的选择方法 • 1.背吃刀量 p的确定 背吃刀量a 背吃刀量 • 一般根据加工性质与加工余量确定 p。切削加工一般分为 一般根据加工性质与加工余量确定a 粗加工、半精加工和精加工。 粗加工、半精加工和精加工。 • 粗加工 表面粗糙度Ra50～12.5mm)时，在机床功率和刀 粗加工(表面粗糙度 表面粗糙度 ～ 时 具强度允许情况下，一次走刀应尽可能切除全部余量。 具强度允许情况下，一次走刀应尽可能切除全部余量。 在中等功率机床上，背吃刀量可达2～ 在中等功率机床上，背吃刀量可达 ～6mm。 。 • 半精加工 表面粗糙度Ra6.3～3.2mm)时，背吃刀量取为 半精加工(表面粗糙度 表面粗糙度 ～ 时 0.3～2mm。 ～ 。 • 精加工 表面粗糙度Ra1.6～0.8mm)时。背吃刀量取为 精加工(表面粗糙度 表面粗糙度 ～ 时 0.1～0.3mm。 ～ 。
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2.确定进给量 确定进给量f 确定进给量 粗加工时，工件表面质量要求不高，但切削力往往很大， 粗加工时，工件表面质量要求不高，但切削力往往很大， 合理进给量的大小主要受机床进给机构强度 机床进给机构强度、 合理进给量的大小主要受机床进给机构强度、刀具的强度 与刚性、工件的装夹刚度等因素的限制。粗车时工件材料， 与刚性、工件的装夹刚度等因素的限制。粗车时工件材料， 刀杆尺寸，工件直径与选定的切削深度进行选择， 刀杆尺寸，工件直径与选定的切削深度进行选择，一般 f=0.3~0.6mm/r。 。 半精加工和精加工时， 半精加工和精加工时，合理进给量的大小则主要受工件加 工精度和表面粗糙度的限制。 工精度和表面粗糙度的限制。根据预先估计的切削速度与 刀尖圆弧半径进行选择，常取f=0.08~0.3mm/r。此外，还 刀尖圆弧半径进行选择，常取 。此外， 需要考虑到所选的进给量能满足加工精度，甚至卷屑、 需要考虑到所选的进给量能满足加工精度，甚至卷屑、断 屑的要求。 屑的要求。 生产实际中多采用查表法确定进给量。 生产实际中多采用查表法确定进给量。
• 在生产中选择切削速度的一般原则是： 在生产中选择切削速度的一般原则是： • (1)粗车时，ap和f 较大，故选择较低的 c；反之精车时选择较 粗车时， 较大，故选择较低的v 粗车时 高的vc。 高的 • (2)工件材料强度、硬度高时，应选较低的vc。 工件材料强度、硬度高时，应选较低的 工件材料强度 • (3)切削合金钢比切削中碳钢切削速度降低 切削合金钢比切削中碳钢切削速度降低20%～30%；切削 切削合金钢比切削中碳钢切削速度降低 ～ ； 调质状态的钢比切削正火、 调质状态的钢比切削正火、退火状态钢要降低切削速度 20%～30%；切削有色金属比切削中碳钢的切削速度可提高 ～ ； 100%～300%。 ～ 。 • (4)刀具材料的切削性能愈好，切削速度也选得愈高，如硬质 刀具材料的切削性能愈好，切削速度也选得愈高， 刀具材料的切削性能愈好 合金钢的切削速度比高速钢刀具可高几倍， 合金钢的切削速度比高速钢刀具可高几倍，涂层刀具的切削 速度比未涂层刀具要高，陶瓷、金刚石和CBN刀具可采用更 速度比未涂层刀具要高，陶瓷、金刚石和 刀具可采用更 高的切削速度。 高的切削速度。
第7章切削用量的选择 章切削用量的选择
选择合理的切削用量是切削加工中十分重要 的环节， 的环节，切削用量不仅是在机床调整前必须确定 的重要参数，而且其数值合理与否对加工质量、 的重要参数，而且其数值合理与否对加工质量、 加工效率、生产成本等有着非常重要的影响。 加工效率、生产成本等有着非常重要的影响。选 择合理切削用量时，必须考虑加工性质。 择合理切削用量时，必须考虑加工性质。合理的 切削用量是指在保证加工质量的前提下， 切削用量是指在保证加工质量的前提下，充分利 用刀具切削性能和机床性能， 用刀具切削性能和机床性能，获得高生产率和低 加工成本的切削用量。 加工成本的切削用量。
• 高速钢： 高速钢：
vc =
Cv f a
2 3 1 3 p
• (1) f保持不变，ap增加至 ap，如仍保持合理的刀具寿命， 保持不变， 增加至3 如仍保持合理的刀具寿命， 保持不变 必须降低30%，此时生产率提高了 倍。 则vc必须降低 ，此时生产率提高了1.1倍 • (2) ap保持不变，f增加至 f，如仍保持合理的刀具寿命， 保持不变， 增加至 ，如仍保持合理的刀具寿命， 增加至3 必须降低50%，此时生产率提高了 倍。 则vc必须降低 ，此时生产率提高了0.5倍 • 增大ap 比增大f更有利于提高生产率。 增大 比增大 更有利于提高生产率。 更有利于提高生产率 • 结果：为了保证合理的刀具寿命，在选择切削用量时：首 结果：为了保证合理的刀具寿命，在选择切削用量时： 先选择最大的a 其次在机床动力和刚度条件允许条件内， 先选择最大的 p ，其次在机床动力和刚度条件允许条件内， 选用较大的f 选用较大的 ，最后根据公式选择合适的速度
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粗加工时，根据工件材料，车刀刀杆直径， 粗加工时，根据工件材料，车刀刀杆直径，以及被吃刀量 查表； 查表； 半精加工以及精加工时，根据粗糙度工件材料， 半精加工以及精加工时，根据粗糙度工件材料，估计的切 削速度以及刀尖圆弧半径来查。 削速度以及刀尖圆弧半径来查。
• 3.切削速度 c的选择 切削速度v 切削速度 值选定后， 在ap、f值选定后，一般根据合理的刀具寿命计算或用查表 值选定后 来选定切削速度。 来选定切削速度。 Cv • v c = (1 − m ) m x y K v c T a pv f v 60 • • 式中 Kvc：切削速度修正系数， Kvc的大小受工件材料、毛 切削速度修正系数， 的大小受工件材料、 坯表面状态、刀具几何参数等切削条件的影响。 坯表面状态、刀具几何参数等切削条件的影响。 • Cv 、xv 、yv、m及Kvc值可查阅《机械加工工艺手册》。 及 值可查阅《机械加工工艺手册》 • 根据工件尺寸计算工件转数 根据工件尺寸计算工件转数n: N=1000vc/πdw • 根据机床说明书取较低而相近的机床主轴转数 ，计算实际 根据机床说明书取较低而相近的机床主轴转数n， 切削速度。 切削速度。
• 三、约束条件 • 定义：保证加工质量、机床和刀具安全 为前提，对切削用量的最大值设定的限 制。 • 1、机床方面 • 2、刀具方面 • 3、工件方面 • 4、切削条件方面
举例