切削用量及切削液的选择(实验)

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
• 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：
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
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。
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；
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。
• 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。
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
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
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。
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。
• 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。• (5)精加工时，应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
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
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。
乳化液、极压乳化液 同上
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
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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。