切削用量及切削液的选择(实验)

磨削加工温度很高，且细小的磨屑会破坏工件表面质量， 要求切削液具有较好的冷却性能和清洗性能，常用半透明的 水溶液和普通乳化液；磨削不锈钢、高温合金宜用润滑性能 较好的水溶液和极压乳化液。
加工时切削液的选择
加工材料 粗加工 精加工
碳素钢
合金钢
乳化液、苏打水
乳化液、极压乳化液、混合油、硫化油、 肥皂水溶液等
二、切削液的功用
1．切削液的功用
（1）冷却作用 通过切削液的对流和汽化作用把因切削而发热
的刀具（或砂轮）、切屑和工件间的把切削热从刀具和工件处带
走，从而有效地降低切削温度，减少工件和刀具的热变形，提高 加工精度和刀具耐用度。在切削速度高、刀具、工件材料导热性 差、热膨胀系数较大的情况下，切削液的冷却作用龙显重要。 （2）润滑作用 切削液能渗入到刀具与切屑、加工表面之间形
2.从刀具材料方面考虑
高速钢刀具粗加工时，应选用以冷却作用为主的切削液，主要目的是降 低切削温度；硬质合金刀具粗加工时，可以不用切削液，必要时也可以 来用低浓度的乳化液或水溶液，但必须连续地、充分地浇注，否则刀片 会因冷热不均而产生裂纹。
3. 从加工要求方面考虑 粗加工时，要求降低切削温度，应选用冷却性能为主的切削液，如离子 型切削液或3%～5%乳化液。 低速切削时，刀具以机械磨损为主，宜选用以润滑性能为主的切削油； 在较高速度切削时，刀具主要是热磨损，要求切削液有良好的冷却性能， 宜选用离子型切削液和乳化液。 精加工时，切削液的主要作用是减小工件表面粗糙度和提高加工精度。 对一般钢件加工时，切削液应具有良好的渗透性、润滑性和一定的冷却 性。在较低速度 (6.0～30m/min）时，为减小刀具与工件间的摩擦和粘结， 抑制积屑瘤，以减小加工粗糙度，宜选用极压切削油或 10%～12%极压 乳化液或离子型切削液。
二、背吃刀量的选择
背吃刀量根据加工余量确定 • 粗加工（Ra=12.5～50μ m）时，应尽量用一 次走刀就切除全部加工余量。若加工余量太大、 工艺系统刚性不足、或者加工余量极不均匀，可 分几次走刀，若二次走刀或多次走刀时，应将第 一次走刀的背吃刀量取大些，一般为总加工余量 的2／3～3／4。而且最后一次走刀的背吃刀量取 的要小一点。 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。
4. 从加工方法方面考虑
钻孔、攻丝、铰孔、拉削等，排屑方式为半封闭、封闭状
态，导向部、校正部与已加工表面的摩擦也严重，对硬度高、 强度大、韧性大、冷硬严重的难切削材料尤为突出，宜用乳 化液、极压乳化液和极压切削油； 成形刀具、 齿轮刀具等，要求保持形状、尺寸精度等， 也应采用润滑性好的极压切削油或高浓度极压切削液；
• 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vc；反之精车时选择 较高的vc。 • (2)工件材料强度、硬度高时，应选较低的vc。 • (3)切削合金钢比切削中碳钢切削速度降低20%～30%；切削 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 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 高的切削速度。
选择原则：
首先选用较大的ap，其次选用较 大的进给量f ，根据刀具耐用 度Ｔ确定合理的切削速度Vc
2.精加工切削用量的选择
• 半精加工和精加工的切削用量，应以保 • 证加工质量为前提，并兼顾切削效率、经 济性和加工成本。
如果选大的ap、f则切削力大，容易引起变形和振动； 增大f 时，还会使已加工表面粗糙度增大，引起加工质量下降； 但ap、f也不能选得过小，否则反而不利于提高加工表面质量。 而vc增大不会增大切削力，且增大到一定值以后，就不会产生积 屑瘤，有利于提高加工工件的质量。
采用较小的背吃刀量ap
选择原则
采用较小的进给量f
在保证刀具耐用度的前提下， 尽可能采用大的切削速度vc
制订切削用量时考虑的因素
1．切削加工生产率
• 在切削加工中，金属切除率与切削用量三要素ap、ƒ、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 订切削用量时，三要素获得最佳组合，此时的高生产率才是合理的。一 般情况下尽量优先增大ap ，以求一次进刀全部切除加工余量。
三、进给量的选择
粗加工时，由于工件的表面质量要求不高，合理 的进给量应该是工艺系统所能承受的最大进给量。 在半精加工和精加工时，因背吃刀量较小，切削 力不大，进给量的选择主要考虑加工质量和已加工表 面粗糙度值，一般取的值较小。
加工的性质
• 粗加工 • 半精加工
主要是切除各表面上大部分余量 完成次要表面的加工，并为主要表面 的精加工作准备 • 精加工 保证各主要表面达到图样要求 • 光整加工 保证高精度的尺寸及表面粗糙度要求
1.粗加工切削用量的选择
• 粗加工的切削用量，一般以提高生产效率 为主，但也应考虑经济性和加工成本。
切削效率可用单位时间内 Q= apf Vc 切除的材料体积Q表示： 切削效率与切削用量三要素ap、f、vc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。 • 切削用量对刀具耐用度Ｔ的影响规律： Vc影响最大、 进给量f其次，ap影响最小
• 3．刀具寿命（刀具的耐用度T）
•
• 4．加工表面粗糙度
精加工时，增大进给量将增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加 工时抑制生产率提高的主要因素。在较理想的情况下，提高切削速度Vc， 能降低表面粗糙度值；背吃刀量ap对表面粗糙度的影响较小。
• 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，同时兼顾必要的 使用寿命和生产效率。 先选取较小的ap和f，其中：
• 2．机床功率
• 背吃刀量ap和切削速度Vc增大时，均使对切削功率成正比增加。进 给量ƒ对切削功率影响较小。所以，粗加工时，应尽量增大进给量。
切削用量三要素对刀具寿命影响的大小，按顺序为Vc、ƒ、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ap；然后再选用大的进给量f；最后求出切削速度Vc。
性，在贮存和使用中不产生沉淀或分层、析油、析皂和老化等现
象。对细菌和霉菌有一定抵抗能力，不易长霉及生物降解而导致 发臭、变质。
三、切削液的选择和应用
1.从工件材料方面考虑
切削普通结构钢等塑性材料时，要采用切削液，加工铸铁等脆性材料时， 可以不用切削液。切削材料中含有铬、镍、钼、锰、钛、钒、铝、妮、 钨等元素时，应尽可能采用极压切削油或极压乳化液。加工铜、铝及其 合金不能用含硫的切削液。精加工铜及其合金、铝及其合金或铸铁时， 可选用离子型切削液或10%～12%乳化液。
成润滑膜或吸附膜，可以减小前刀面与切屑，后刀面与已加工表
面间的摩擦，从而减小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具与工 件坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损，改善工件材料的切削加 工性能，减小摩擦。
（3）清洗作用 在金属切削过程中，切削液可以冲走切削区域和
机床上的细碎切屑、脱落的磨粒和油污，防止划伤已加工表面和 导轨，使刀具或砂轮的切削刃口保持锋利，不致影响切削效果。 （4）防锈作用 在切削液中加入防锈剂，可在金属表面形成一层 保护膜，起到防锈作用。防锈作用的强弱，取决于切削液本身的 成分和添加剂的作用。 （5）其它作用 除了以上四种作用外，切削液应具备良好的稳定
• 精加工(表面粗糙度Ra1.6～0.8mm)时。背吃刀量取为0.1～ 0.3mm。 • 合理选用切削用量。选用较小的切削深度ap和进给量f,可减 小残留面积，使Ra值减小。
• •
2.确定进给量f 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、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， 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，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。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。 生产实际中多采用查表法确定进给量。
乳化液、极压乳化液 同上
Leabharlann Baidu
不锈钢及耐 热钢
铸钢 青铜黄铜
乳化液、极压切削油、氯化煤油、煤油加25％的植物油、煤 硫化乳化液、极压乳 油加纯20％松节油和20％油酸、硫化 化液 油（柴油加20％脂肪和5％硫磺）
乳化液、极压乳化液、乳化液、极压切削油、混合油 苏打水 一般不用，必要时用 乳化液、不含硫极压乳化液 乳化液
水溶液 水溶性切削液 乳化液—水+乳化油 离子型切削液
矿 物油 + 极 压添加 剂 + 表面活乳化稳定剂 + 防 锈添加剂+油性剂
极压油—矿物油+极压添加剂+油性添加剂 切削液 非水溶性切削液 切削油 矿物油—轻油、机油等 动植物油—猪油、棉油、菜子油等 复合油—矿物油+极压添加剂 固体润滑剂—二硫化钼
切削用量及切削液的选择 （实验）
切削用量的选择
一、制订切削用量的原则
制订切削用量的就是确定工序中的背吃刀量ap、进给量f、 切削速度v以及刀具耐用度的大小。
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），在保证质量的前提下，使得切削效率最 高和加工成本最低的切削用量。制订合理的切削用量，要综 合考虑生产率、加工质量和加工成本。
铝
铸铁
一般不用，必要时用 菜油、混合油、煤油、松节油 乳化液、混合油
一般不用，必要时用 一般不用，必要时用压缩空气或极压乳 压缩空气或乳化液 化液
切削液的选择
• 加工一般钢材，选用乳化液或硫化切削油。加工铜合 金和有色金属时，不宜采用含硫化油的切削液，以免 腐蚀工件。加工铸铁、青铜、黄铜等脆性材料时，为 避免崩碎切屑进入机床运动部件，一般不用切削液， 但在低速精加工中，为提高表面质量，可用煤油作为 切削液。 • 高速钢刀具耐热性差，为了提高刀具耐用度，一般要 根据具体切削条件选择合适的切削液。硬质合金刀具 由于耐热性、耐磨性较好，一般情况下不用切削液。 如果要用，必须连续、充分地加切削液，以免硬质合 金刀片因骤冷骤热而开裂 切削液应根据加工性质、工件材料、 刀具材料等具体情况合理选用
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• •
粗加工时，根据工件材料，车刀刀杆直径，以及被吃刀量 查表； 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。
• 3.切削速度vc的选择 在ap、f值选定后，一般根据合理的刀具寿命计算或用查表 来选定切削速度。 C • vc (1 m ) v K vc m xv yv 60 T ap f • • 式中 Kvc：切削速度修正系数， Kvc的大小受工件材料、毛 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》。 • 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n，计算实际 切削速度。
ap根据加工余量来定； f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vc。
• 合理切削用量的选择方法
• 1.背吃刀量ap的确定 • 一般根据加工性质与加工余量确定ap。切削加工一般分为粗 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2～6mm。 • 半精加工(表面粗糙度Ra6.3～3.2mm)时，背吃刀量取为 0.3～2mm。
• (5)精加工时，应尽量避开积屑瘤和鳞刺产生的区 域。
• (6)断续切削时，为减少冲击和热应力，宜适当降 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 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 工件，应适当降低切削速度。
切削液的合理选择
一、切削液的分类