切削用量的合理選擇

1、 3.7 3.7 切削條件的合理選擇切削條件的合理選擇 一、刀具幾何參數(shù)的合理選擇一、刀具幾何參數(shù)的合理選擇 刀具幾何參數(shù)包含四方面內(nèi)容：刀具幾何參數(shù)包含四方面內(nèi)容： 幾何角度、刃形、刃面、刃口型式及參數(shù)幾何角度、刃形、刃面、刃口型式及參數(shù) （一）前角的選擇（一）前角的選擇 1.1.前角的作用前角的作用 0 0 變形程度變形程度F F q T T振動(dòng)振動(dòng)質(zhì)量質(zhì)量 刀刃和刀頭強(qiáng)度刀刃和刀頭強(qiáng)度散熱面積容熱體積散熱面積容熱體積斷屑困難斷屑困難 在一定的條件下，存在一個(gè)合理值在一定的條件下，存在一個(gè)合理值對(duì)于不同的刀具材料和工件材料，對(duì)于不同的刀具材料和工件材料，T T 隨隨0 0 的變化趨勢(shì)為駝峰

2、形。的變化趨勢(shì)為駝峰形。高速鋼的合理前角比高速鋼的合理前角比Y合金的大。合金的大。加工塑材的合理前角比脆材的大加工塑材的合理前角比脆材的大2.2.合理前角的選擇原則合理前角的選擇原則粗加工、斷續(xù)切削、刀材強(qiáng)度韌性低粗加工、斷續(xù)切削、刀材強(qiáng)度韌性低 工材強(qiáng)度硬度高，選較小的前角；工材強(qiáng)度硬度高，選較小的前角；工材塑韌性大、系統(tǒng)剛性差，易振動(dòng)工材塑韌性大、系統(tǒng)剛性差，易振動(dòng) 或機(jī)床功率不足，選較大的前角；或機(jī)床功率不足，選較大的前角；成形刀具、自動(dòng)線刀具取小前角；成形刀具、自動(dòng)線刀具取小前角；A A磨損增大前角，磨損增大前角， A A磨損減小前角磨損減小前角（二）后角的選擇（二）后角的選擇 1.1

3、.后角的作用后角的作用 0 0r rn n鋒利、鋒利、 l摩擦摩擦F F 質(zhì)量質(zhì)量 VB VB 一定，磨損體積一定，磨損體積T T但但NBNB 刀頭強(qiáng)度刀頭強(qiáng)度散熱體積散熱體積重磨體積重磨體積 在一定的條件下，存在一個(gè)合理值在一定的條件下，存在一個(gè)合理值2.2.合理后角的選擇原則合理后角的選擇原則粗加工、斷續(xù)切削、工材強(qiáng)度硬度高，粗加工、斷續(xù)切削、工材強(qiáng)度硬度高， 選較小后角選較小后角, , 已用大負(fù)前角應(yīng)已用大負(fù)前角應(yīng)0 0 ；精加工取精加工取較大后角，保證表面質(zhì)量；較大后角，保證表面質(zhì)量；成形、復(fù)雜、尺寸刀具取小后角；成形、復(fù)雜、尺寸刀具取小后角；系統(tǒng)剛性差，易振動(dòng)，取較小后角；系統(tǒng)剛性差

4、，易振動(dòng)，取較小后角；工材塑性大工材塑性大取取較大后角，脆材較大后角，脆材0 0 （三）主偏角的選擇（三）主偏角的選擇 1.1.主偏角的作用主偏角的作用 r rac caw w單位刃長(zhǎng)負(fù)荷單位刃長(zhǎng)負(fù)荷 T T 刀尖強(qiáng)度刀尖強(qiáng)度散熱體積散熱體積，RaRa F Fp p變形變形加工精度加工精度，易振動(dòng)，易振動(dòng)RaRa，T T 在一定的條件下，存在一個(gè)合理值在一定的條件下，存在一個(gè)合理值2.2.合理主偏角的選擇原則合理主偏角的選擇原則主要看系統(tǒng)剛性。若剛性好，不易變形和振動(dòng)，主要看系統(tǒng)剛性。若剛性好，不易變形和振動(dòng)，r r取較取較 小值；若剛性差（細(xì)長(zhǎng)軸），小值；若剛性差（細(xì)長(zhǎng)軸），r r取較大值（

5、取較大值（9090）；）；考慮工件形狀、切屑控制、減小沖擊等，車臺(tái)階軸，取考慮工件形狀、切屑控制、減小沖擊等，車臺(tái)階軸，取 90 ；鏜盲孔；鏜盲孔90 ；r r小切屑成長(zhǎng)螺旋屑不易斷；小切屑成長(zhǎng)螺旋屑不易斷； 較小較小r r，改善刀具切入條件，不易造成刀尖沖擊。，改善刀具切入條件，不易造成刀尖沖擊。（四）副偏角的選擇（四）副偏角的選擇 副偏角的主要作用是形成已加工表面。副偏角的主要作用是形成已加工表面。 副偏角副偏角 RaRa刀尖強(qiáng)度刀尖強(qiáng)度散熱體積散熱體積 副刃工作長(zhǎng)度副刃工作長(zhǎng)度 摩擦摩擦F Fp p易振動(dòng)易振動(dòng)RaRa，T T 在一定條件下，存在一合理值。系統(tǒng)剛性好，取較小值；在一定條件

6、下，存在一合理值。系統(tǒng)剛性好，取較小值； 剛性差，取較大值剛性差，取較大值, ,參考表參考表2-132-13。（五）刃傾角的選擇（五）刃傾角的選擇 1.1.刃傾角的作用刃傾角的作用 影響刀刃鋒利性影響刀刃鋒利性. .s s0e 0e 、r rn n 鋒利性鋒利性 負(fù)刃傾角負(fù)刃傾角刀頭強(qiáng)度刀頭強(qiáng)度散熱體積散熱體積 負(fù)刃傾角負(fù)刃傾角 F Fp p變形變形，易振動(dòng)，易振動(dòng)RaRa 正正s s切屑流向待加工表面切屑流向待加工表面，負(fù)負(fù)s s切屑流向已加工表面切屑流向已加工表面 在一定條件下，在一定條件下， 存在一合理值存在一合理值2.2.刃傾角的選擇原則刃傾角的選擇原則粗加工、有沖擊、刀材脆、工材強(qiáng)度

7、硬度高，粗加工、有沖擊、刀材脆、工材強(qiáng)度硬度高，s s取負(fù)值；取負(fù)值；精加工、系統(tǒng)剛性差（細(xì)長(zhǎng)軸），精加工、系統(tǒng)剛性差（細(xì)長(zhǎng)軸），s s取正值；取正值；微量極薄切削，取大正微量極薄切削，取大正刃傾角。刃傾角。 二、刀具使用壽命的合理選擇二、刀具使用壽命的合理選擇 生產(chǎn)目標(biāo)：生產(chǎn)目標(biāo)：加工質(zhì)量、加工效率、經(jīng)濟(jì)性加工質(zhì)量、加工效率、經(jīng)濟(jì)性 優(yōu)化指標(biāo)：優(yōu)化指標(biāo)：?jiǎn)渭a(chǎn)時(shí)間、單件加工成本、利潤(rùn)率單件生產(chǎn)時(shí)間、單件加工成本、利潤(rùn)率 切削參數(shù)：切削參數(shù)：切削用量、刀具材料、幾何參數(shù)、機(jī)床等切削用量、刀具材料、幾何參數(shù)、機(jī)床等 常用常用T T 作中間控制因素把優(yōu)化指標(biāo)和切削參數(shù)聯(lián)系起來(lái)。作中間控制因素把優(yōu)

8、化指標(biāo)和切削參數(shù)聯(lián)系起來(lái)。1. 最大生產(chǎn)率刀具使用壽命最大生產(chǎn)率刀具使用壽命Tp 根據(jù)單件工時(shí)最短的原則確定的刀具使用壽命。根據(jù)單件工時(shí)最短的原則確定的刀具使用壽命。 單件工時(shí)單件工時(shí) tw= tm+tct tm/T+ta tm為切削時(shí)間；為切削時(shí)間； tct為換一次刀時(shí)間；為換一次刀時(shí)間；ta為輔助時(shí)間為輔助時(shí)間 tm=l./(n f ap)= l.d/(1000v f ap) = l.d Tm/(1000C0 f ap)=K Tm tw= K Tm+ tctK Tm-1+tot 取取d tw/dT = 0 T=(1-m) tct/m=Tp （2-2） 與此與此 相應(yīng)的速度為相應(yīng)的速度為 v

9、p =C0 / Tp m 分析式（分析式（2-2）知：）知： tct Tp，即換刀時(shí)間長(zhǎng)，即換刀時(shí)間長(zhǎng)， Tp應(yīng)取大值，切削應(yīng)取大值，切削 速度應(yīng)取速度應(yīng)取 較小值；較小值； m Tp，即刀材性能較好，速度變化對(duì)刀具即刀材性能較好，速度變化對(duì)刀具 使用壽命影響小，使用壽命影響小， Tp應(yīng)取小值，切削速度取應(yīng)取小值，切削速度取 較大值較大值2. 最低成本使用壽命最低成本使用壽命Tc 根據(jù)單件成本最低的原則確定的刀具使用壽命。根據(jù)單件成本最低的原則確定的刀具使用壽命。 單件成本單件成本 C= tmM+tct (tm/T)M+ (tm/T) Ct+totM M 為工時(shí)費(fèi)用率；為工時(shí)費(fèi)用率； Ct為刀

10、具每用一次分?jǐn)偟某杀?，刀具總成本為刀具每用一次分?jǐn)偟某杀荆毒呖偝杀?刃磨次數(shù)；刃磨次數(shù)； 將將tm=K Tm代入上式，代入上式， 令令d C /dT = 0 得得 T=(1-m)( tct+ Ct /M)/m=Tc （2-3） 與此與此 相應(yīng)的速度為相應(yīng)的速度為 vc= C0 / Tc m 分析式（分析式（2-2）知：）知： tct Tc； m Tc； M Tc；即即Tc應(yīng)取小值，應(yīng)取小值，vc取大值以降低成本；取大值以降低成本； Ct Tc；即刀具成本高，即刀具成本高，Tc應(yīng)取大值，應(yīng)取大值， vc取小值取小值3. 最大利潤(rùn)使用壽命最大利潤(rùn)使用壽命Tpr 根據(jù)單件利潤(rùn)最高的原則確定的刀具使

11、用壽命。根據(jù)單件利潤(rùn)最高的原則確定的刀具使用壽命。 單件利潤(rùn)率單件利潤(rùn)率 pr= (S C) / tw S 為單件創(chuàng)造的產(chǎn)值為單件創(chuàng)造的產(chǎn)值 將將C 、tw代入上式，代入上式， 令令d pr /dT = 0 得得 Tpr=(1-m)( tct+ta Ct /S)/m+ Ct K Tpr m/mS （2-4） 與此與此 相應(yīng)的速度為相應(yīng)的速度為 vpr= C0 / Tpr m當(dāng)銷售價(jià)當(dāng)銷售價(jià)生產(chǎn)成本時(shí)，生產(chǎn)成本時(shí)，有如下關(guān)系：有如下關(guān)系： Tc Tpr Tp 通常根據(jù)優(yōu)化指標(biāo)來(lái)通常根據(jù)優(yōu)化指標(biāo)來(lái)選擇刀具使用壽命：選擇刀具使用壽命：1.產(chǎn)品銷路不暢或產(chǎn)品初創(chuàng)階段，宜采用經(jīng)濟(jì)使用壽命產(chǎn)品銷路不暢或產(chǎn)

12、品初創(chuàng)階段，宜采用經(jīng)濟(jì)使用壽命Tc；2.產(chǎn)品銷路通暢甚至供不應(yīng)求情況下，宜采用最大利潤(rùn)率使產(chǎn)品銷路通暢甚至供不應(yīng)求情況下，宜采用最大利潤(rùn)率使 用壽命用壽命Tpr ；3.產(chǎn)品急需的情況下（如戰(zhàn)時(shí)或救災(zāi)），宜采用最大生產(chǎn)率產(chǎn)品急需的情況下（如戰(zhàn)時(shí)或救災(zāi)），宜采用最大生產(chǎn)率 使用壽命使用壽命Tp 。刀具使用壽命刀具使用壽命 T選擇刀具使用壽命應(yīng)從以下幾方面考慮：選擇刀具使用壽命應(yīng)從以下幾方面考慮： 1. 制造和刃磨較簡(jiǎn)單、成本不高的刀具，使用壽命選得低制造和刃磨較簡(jiǎn)單、成本不高的刀具，使用壽命選得低 些，反之高些。些，反之高些。 硬合金車刀硬合金車刀T為為6090min，鉆頭，鉆頭T為為80120m

13、in，硬質(zhì)，硬質(zhì) 合金端銑刀合金端銑刀T為為90180min，齒輪刀具為，齒輪刀具為200300min。2. 裝卡調(diào)整復(fù)雜的刀具，使用壽命選得高些，仿形車床、組裝卡調(diào)整復(fù)雜的刀具，使用壽命選得高些，仿形車床、組 合鉆床上刀具為通用機(jī)床上的合鉆床上刀具為通用機(jī)床上的200400%。3. 切削大型工件為避免中途換刀，使用壽命選得高些，一般切削大型工件為避免中途換刀，使用壽命選得高些，一般 為中小件加工時(shí)的為中小件加工時(shí)的200300%。三、切削用量的合理選擇三、切削用量的合理選擇 1.1.切削用量的選擇原則切削用量的選擇原則 粗加工時(shí)，應(yīng)在保證必要的刀具使用壽命的前提下，以粗加工時(shí)，應(yīng)在保證必要的

14、刀具使用壽命的前提下，以 盡可能提高生產(chǎn)率和降低成本為目的。根據(jù)刀具使用壽盡可能提高生產(chǎn)率和降低成本為目的。根據(jù)刀具使用壽 命與切削用量的關(guān)系式，命與切削用量的關(guān)系式，切削用量切削用量， T ，其中速度，其中速度 v 對(duì)對(duì)T 影響最大，進(jìn)給量影響最大，進(jìn)給量f 次之，背吃刀量次之，背吃刀量ap影響最小。影響最小。粗加工粗加工中選擇切削用量時(shí)，應(yīng)首先選擇盡可能大的背吃刀中選擇切削用量時(shí)，應(yīng)首先選擇盡可能大的背吃刀 量量ap，其次在工藝條件允許下選擇較大的進(jìn)給量，其次在工藝條件允許下選擇較大的進(jìn)給量f ，最后，最后 根據(jù)合理的刀具使用壽命，用計(jì)算法或查表法確定切削速根據(jù)合理的刀具使用壽命，用計(jì)算法

15、或查表法確定切削速 度度v 。這樣使。這樣使v、f 、ap 的乘積最大，以獲得最大的生產(chǎn)率的乘積最大，以獲得最大的生產(chǎn)率精加工精加工時(shí)則主要按表面粗糙度和加工精度要求確定切削用量。時(shí)則主要按表面粗糙度和加工精度要求確定切削用量。 2.2.切削用量制訂的步驟切削用量制訂的步驟（以車削為例）（以車削為例） （1 1）背吃刀量）背吃刀量ap的選擇的選擇粗加工時(shí)，粗加工時(shí)， ap由加工余量和工藝系統(tǒng)的剛度決定，盡可由加工余量和工藝系統(tǒng)的剛度決定，盡可能一次走刀切除全部加工余量能一次走刀切除全部加工余量。半精加工時(shí)，半精加工時(shí)， ap可取可取0.50.52 2 mmmm。精加工時(shí)，精加工時(shí)， ap取為取

16、為0.10.10.40.4 mmmm。在加工余量過大或系統(tǒng)剛性不足情況下，粗加工可分幾次在加工余量過大或系統(tǒng)剛性不足情況下，粗加工可分幾次走刀。若分兩次走刀，第一次走刀的走刀。若分兩次走刀，第一次走刀的ap取大些，可占全部取大些，可占全部余量的余量的2/32/33/43/4，而第二次走刀的，而第二次走刀的ap取小些，以使精加工取小些，以使精加工工序具有較高的刀具壽命和加工質(zhì)量。工序具有較高的刀具壽命和加工質(zhì)量。切削有硬皮的鑄、鍛件或不銹鋼等加工硬化嚴(yán)重的材料時(shí)，切削有硬皮的鑄、鍛件或不銹鋼等加工硬化嚴(yán)重的材料時(shí)，應(yīng)盡量使應(yīng)盡量使ap超過硬皮或冷硬層厚度，以避免刀尖過早磨損。超過硬皮或冷硬層厚度

17、，以避免刀尖過早磨損。 （2 2）進(jìn)給量）進(jìn)給量f 的選擇的選擇 粗加工時(shí)，粗加工時(shí)，f 的大小主要受機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度、刀具的強(qiáng)度的大小主要受機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度、刀具的強(qiáng)度與剛性、工件的裝夾剛度等因素的限制。與剛性、工件的裝夾剛度等因素的限制。精加工時(shí)，精加工時(shí)，f 的大小主要受加工精度和表面粗糙度的限制。的大小主要受加工精度和表面粗糙度的限制。生產(chǎn)實(shí)際中常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或查表法確定生產(chǎn)實(shí)際中常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或查表法確定f 。粗加工時(shí)根據(jù)工件材料、車刀刀桿尺寸、工件直徑及以確定粗加工時(shí)根據(jù)工件材料、車刀刀桿尺寸、工件直徑及以確定的背吃刀量按表的背吃刀量按表3-63-6來(lái)選擇來(lái)選擇f 。在半精加工和精加工時(shí)，

18、則按加工表面粗糙度要求，根據(jù)工在半精加工和精加工時(shí)，則按加工表面粗糙度要求，根據(jù)工件材料、刀尖圓弧半徑、切削速度按表件材料、刀尖圓弧半徑、切削速度按表3-73-7來(lái)選擇來(lái)選擇f 。（3 3）切削速度的確定）切削速度的確定 根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量ap 、進(jìn)給量、進(jìn)給量f及刀具使用壽命及刀具使用壽命T，切削速度切削速度v可按下式計(jì)算求得可按下式計(jì)算求得 (3-36)(3-36) 式中各系數(shù)和指數(shù)可查閱切削用量手冊(cè)。式中各系數(shù)和指數(shù)可查閱切削用量手冊(cè)。 切削速度值也可查表切削速度值也可查表3-83-8來(lái)選定。來(lái)選定。v = Cv T m apxv f yv Kv生產(chǎn)中選擇切削速

19、度的一般原則是：生產(chǎn)中選擇切削速度的一般原則是：1 1）粗車時(shí)，）粗車時(shí)， ap和和f 均較大，故選擇較低的切削速度均較大，故選擇較低的切削速度v ； 精車時(shí)，精車時(shí)， ap和和f 均較小，故選擇較高的切削速度均較小，故選擇較高的切削速度v 。2 2）工件材料強(qiáng)度、硬度高時(shí)，應(yīng)選較低的切削速度）工件材料強(qiáng)度、硬度高時(shí)，應(yīng)選較低的切削速度v ； 反之，選較高的切削速度反之，選較高的切削速度v 。3 3）刀具材料性能越好，切削速度）刀具材料性能越好，切削速度v選得越高。選得越高。4 4）精加工時(shí)應(yīng)盡量避免積屑瘤和鱗刺產(chǎn)生的區(qū)域；）精加工時(shí)應(yīng)盡量避免積屑瘤和鱗刺產(chǎn)生的區(qū)域；5 5）斷續(xù)切削時(shí)為減小沖擊和熱應(yīng)力，宜適當(dāng)降低斷續(xù)切削時(shí)為減小沖擊和熱應(yīng)力，宜適當(dāng)降低v ；6 6）在易發(fā)生振動(dòng)的情況下，在易發(fā)生振動(dòng)的情況下，v應(yīng)避開自激振動(dòng)的臨界速度；應(yīng)避開自激振動(dòng)的臨界速度；7 7）加工大件、細(xì)長(zhǎng)件和薄壁件或加工帶外皮的工件時(shí)，應(yīng)加工大件、細(xì)長(zhǎng)件和薄壁件或加工帶外皮的工件時(shí)，應(yīng) 適當(dāng)較低適當(dāng)較低v 。 切削用量三要素選定之后，還應(yīng)校核機(jī)床功率。切削用量三要素選定之后，還應(yīng)校核機(jī)床功率。 四、切削液的合理選用四、切削液的合理選用 1.1.切削液的分類切削液的分類 水溶液水溶液 水添加劑水