切削用量三要素3

1、江蘇大學(xué)機(jī)電總廠江蘇大學(xué)機(jī)電總廠2008年年7月月培訓(xùn)專用、請(qǐng)勿外傳培訓(xùn)專用、請(qǐng)勿外傳1. 切削運(yùn)動(dòng)與切削用量切削運(yùn)動(dòng)與切削用量 如外圓車削時(shí)，工件做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，刀具作縱向直線運(yùn)動(dòng)，如外圓車削時(shí)，工件做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，刀具作縱向直線運(yùn)動(dòng)， 形成了工件的外圓表面。在新的表面的形成過程中，工件上形成了工件的外圓表面。在新的表面的形成過程中，工件上 有三個(gè)依次變化的表面（見下圖）：有三個(gè)依次變化的表面（見下圖）： 待加工表面：待加工表面：即將被切去金屬層的表面即將被切去金屬層的表面 加工加工 表表 面：面： 切削刃正在切削著的表面切削刃正在切削著的表面 已加工表面：已加工表面：已經(jīng)切去一部分金屬形已經(jīng)切去一

2、部分金屬形成成 的新表面的新表面 1.1 切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng) 金屬切削機(jī)床的基本運(yùn)動(dòng)有直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。金屬切削機(jī)床的基本運(yùn)動(dòng)有直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 但是，按切削時(shí)工件與刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)所起的作用來分，但是，按切削時(shí)工件與刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)所起的作用來分， 可分為可分為主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)和和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。如上圖所示。如上圖所示。 （1）主運(yùn)動(dòng)）主運(yùn)動(dòng) 主運(yùn)動(dòng)是切下金屬所必須的最主要的運(yùn)動(dòng)。通常它主運(yùn)動(dòng)是切下金屬所必須的最主要的運(yùn)動(dòng)。通常它 的速度最高，消耗機(jī)床功率最多。的速度最高，消耗機(jī)床功率最多。(2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)）進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 使新的金屬不斷投入切削的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以使新的金屬不斷投入切削的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可

3、以 是連續(xù)運(yùn)動(dòng)，也可以是間歇運(yùn)動(dòng)。是連續(xù)運(yùn)動(dòng)，也可以是間歇運(yùn)動(dòng)。（3）合成運(yùn)動(dòng)與合成切削速度）合成運(yùn)動(dòng)與合成切削速度 當(dāng)主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，刀具切削刃上某當(dāng)主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，刀具切削刃上某 一點(diǎn)一點(diǎn)相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)稱為合成切削運(yùn)動(dòng)，其大小與方向用合成速度相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)稱為合成切削運(yùn)動(dòng)，其大小與方向用合成速度向量向量ve表示。如下圖所示，合成速度向量等于主運(yùn)動(dòng)速度與進(jìn)表示。如下圖所示，合成速度向量等于主運(yùn)動(dòng)速度與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度的給運(yùn)動(dòng)速度的。即。即 :ve=vc+vf 1.2 切削用量三要素切削用量三要素 vc、f 、 ap 稱之為切削用量三要素。稱之為切削用量三要素。 （1）切削

4、速度）切削速度 vc 大多數(shù)切削加工的主運(yùn)動(dòng)采用回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。大多數(shù)切削加工的主運(yùn)動(dòng)采用回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?；匦w（刀具或工件）上外圓或內(nèi)孔某一點(diǎn)的回旋體（刀具或工件）上外圓或內(nèi)孔某一點(diǎn)的切削速度計(jì)算公式如下：切削速度計(jì)算公式如下： （2）進(jìn)給量進(jìn)給量 f1、進(jìn)給速度、進(jìn)給速度vf是單位時(shí)間的進(jìn)給量，單位是是單位時(shí)間的進(jìn)給量，單位是mm/s 2、進(jìn)給量進(jìn)給量是工件或刀具每回轉(zhuǎn)一周時(shí)兩者沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是工件或刀具每回轉(zhuǎn)一周時(shí)兩者沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 方向的相對(duì)位移，單位是方向的相對(duì)位移，單位是mm/r（毫米（毫米/轉(zhuǎn)）。轉(zhuǎn)）。 對(duì)于銑刀、鉸刀、拉刀、齒輪滾刀等多刃切削工具，對(duì)于銑刀、鉸刀、拉刀、齒輪滾刀等多刃切削工具，在它

5、們進(jìn)行工作時(shí)，還應(yīng)規(guī)定每一個(gè)刀齒的進(jìn)給量在它們進(jìn)行工作時(shí)，還應(yīng)規(guī)定每一個(gè)刀齒的進(jìn)給量fzfz，即后，即后一個(gè)刀齒相對(duì)于前一個(gè)刀齒的進(jìn)給量，單位是一個(gè)刀齒相對(duì)于前一個(gè)刀齒的進(jìn)給量，單位是mm/z(mm/z(毫米毫米/ /齒齒) )。 vf=fn=fzzn mm/s或mm/min （3）背吃刀量）背吃刀量 ap 對(duì)于車削和刨削加工來說，背吃刀量對(duì)于車削和刨削加工來說，背吃刀量a ap p為工件上為工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距離，單位為已加工表面和待加工表面間的垂直距離，單位為mmmm。 對(duì)于對(duì)于外圓車削外圓車削的深度可用下式計(jì)算的深度可用下式計(jì)算： ap=（dw-dm）/ 2 mm 對(duì)于

6、對(duì)于鉆孔鉆孔工作：工作： ap=dm/ 2 mm 上兩式中 dw 待加工表面直徑（待加工表面直徑（mm）dm已加工表面直徑（已加工表面直徑（mm） 2. 切削用量與切削過程的關(guān)系切削用量與切削過程的關(guān)系2.1 對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率的影響對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率的影響 切削用量三要素切削用量三要素vcvc、f f 、 a ap p 雖然對(duì)加工質(zhì)量、刀具耐用雖然對(duì)加工質(zhì)量、刀具耐用度和生產(chǎn)效率均有直接的影響，但影響程度卻不同，且它們又是相度和生產(chǎn)效率均有直接的影響，但影響程度卻不同，且它們又是相互聯(lián)系，相互制約，不可能都選擇的很大，因此，就存在著一從不互聯(lián)系，相互制約，不可能都選擇的很大，因此，就存在著一從不同角度出

7、發(fā)，去優(yōu)先選擇三者之中的某一個(gè)切削要素。同角度出發(fā)，去優(yōu)先選擇三者之中的某一個(gè)切削要素。 為提高生產(chǎn)效率，可以適當(dāng)增加為提高生產(chǎn)效率，可以適當(dāng)增加背吃刀量背吃刀量a ap p，減少走刀的數(shù)，減少走刀的數(shù)，但是當(dāng)加工余量太大、加工余量不均勻或工藝系統(tǒng)剛性不足時(shí)，為但是當(dāng)加工余量太大、加工余量不均勻或工藝系統(tǒng)剛性不足時(shí)，為避免振動(dòng)可分兩次或多次走刀完成。避免振動(dòng)可分兩次或多次走刀完成。 提示：提示：在刀具強(qiáng)度，機(jī)床剛性保證的情況下，在刀具強(qiáng)度，機(jī)床剛性保證的情況下，盡可能增加盡可能增加 背吃刀量背吃刀量 a ap p、進(jìn)給量、進(jìn)給量 f f 、適中的切削速度、適中的切削速度v vc c。2.2 對(duì)

8、零件精度、表面粗糙度的影響對(duì)零件精度、表面粗糙度的影響 對(duì)零件精度、表面粗糙度，從進(jìn)給量進(jìn)給量 f f 著手分析，在這三要素中，吃刀量吃刀量 a ap p通常根據(jù)加工余量而確定，而進(jìn)給量進(jìn)給量 f f 的提高，則主要受到表面粗糙度的制約，為提高零件的粗糙度，進(jìn)給量必須選擇得當(dāng)。在吃刀量吃刀量和進(jìn)給量進(jìn)給量確定后，在保證刀具的耐用度的前提下，確定合理的切削速度切削速度v vc c。2.3 對(duì)刀具耐用度的影響對(duì)刀具耐用度的影響2.3.1 刀具耐用度刀具耐用度 所謂刀具耐用度，是指一把新刀從開始切削直到磨損量達(dá)到磨損標(biāo)準(zhǔn)為止，在這期間所使用的總的切削時(shí)間，用T表示。2.3.2 切削速度切削速度vc與

9、與刀具耐用度的關(guān)系刀具耐用度的關(guān)系 工件材料、刀具材料、幾何角度選定后，切削速度切削速度是影響刀具耐用度的主要因素。其原因是當(dāng)提高提高切削速度時(shí)，單位時(shí)間的金屬去除率成正比例增加，刀具與工件及切屑間的摩擦加劇，消耗于金屬變形和摩擦的無用功增加，因而產(chǎn)生大量的熱產(chǎn)生大量的熱。因此，提高切削速度的結(jié)果：結(jié)果：摩擦熱大量的積聚在切屑底層而摩擦熱大量的積聚在切屑底層而來不及傳導(dǎo)出去，從而使切削溫度升高來不及傳導(dǎo)出去，從而使切削溫度升高。2.3.3 進(jìn)給量進(jìn)給量f與與刀具耐用度的關(guān)系刀具耐用度的關(guān)系 當(dāng)增大進(jìn)給量后，切屑厚度增大，由切屑帶著走的熱量增多，同時(shí)切屑與前刀面的接觸長度增加，散熱面積增大。通過

10、測試得知通過測試得知，切削溫度隨進(jìn)給量的增加而升高，但切削溫度隨進(jìn)給量的增加而升高，但溫度的升高幅度不及切削速度顯著溫度的升高幅度不及切削速度顯著。2.3.4 背吃刀量背吃刀量ap與與刀具耐用度的關(guān)系刀具耐用度的關(guān)系 背吃刀量對(duì)切削溫度的影響很小。這是因?yàn)楸吵缘读吭龃蠛螅邢鲄^(qū)產(chǎn)生的熱量雖然成正比增加，但因?yàn)榍邢魅袇⒓忧邢鞴ぷ鞯拈L度也成正比增加，從而改善了散熱條件，因此切削溫度上升甚微。 綜上所述，凡是影響切削溫度的因素，都影響刀綜上所述，凡是影響切削溫度的因素，都影響刀具磨損，因而也影響刀具耐用度。具磨損，因而也影響刀具耐用度。3. 合理選擇切削用量的原則與方法合理選擇切削用量的原則與方法3

11、.1制訂切削用量的原則制訂切削用量的原則 正確地選擇切削用量，對(duì)于保證加工質(zhì)量、降低加工成本和正確地選擇切削用量，對(duì)于保證加工質(zhì)量、降低加工成本和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率都具有重要意義。所謂提高勞動(dòng)生產(chǎn)率都具有重要意義。所謂合理的切削用量合理的切削用量，是，是指充分利用刀具的切削性能和機(jī)床性能（功率、扭矩等），指充分利用刀具的切削性能和機(jī)床性能（功率、扭矩等），在保證加工質(zhì)量的前提下，獲得高的生產(chǎn)率和低的加工成本在保證加工質(zhì)量的前提下，獲得高的生產(chǎn)率和低的加工成本的切削用量的切削用量。 對(duì)于粗加工來說，要盡可能保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。 提高切削速度，增大進(jìn)給量和背吃刀量，提高切削速度，增

12、大進(jìn)給量和背吃刀量，都能提高金屬切除率都能提高金屬切除率。但。但在這三個(gè)因素中，影響刀具耐用度在這三個(gè)因素中，影響刀具耐用度最大最大的是的是切削速度切削速度，其次其次是是進(jìn)給量進(jìn)給量，影響影響最小最小的是的是背吃刀量背吃刀量。所以，在選擇粗加工切削用量時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮。所以，在選擇粗加工切削用量時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮采用大的背吃刀量，其次考慮采用大的進(jìn)給量，最后才能根據(jù)刀具耐用采用大的背吃刀量，其次考慮采用大的進(jìn)給量，最后才能根據(jù)刀具耐用度的要求，選定合理的切削速度。度的要求，選定合理的切削速度。 半精加工、精加工半精加工、精加工時(shí)首先要保證加工精度和表面質(zhì)量，同時(shí)應(yīng)兼顧必要的刀具耐用度和生產(chǎn)效率，此時(shí)

13、的背吃刀量背吃刀量根據(jù)粗加工留下的余量確定粗加工留下的余量確定。為了減小工藝系統(tǒng)的彈性變形，減小已加工表面的殘留面積，半精加工半精加工尤其是尤其是精加工，一般精加工，一般多采用多采用較小較小的的背吃刀量背吃刀量和和進(jìn)給量進(jìn)給量。為抑制積屑瘤和鱗制的產(chǎn)生，用硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行精加工時(shí)一般多采用較高高的切削速度；高速鋼高速鋼刀具則一般多采用較低低的切削速度。 由此可見，選擇切削用量的基本原則基本原則是首先首先選取盡可能大的背吃刀量背吃刀量；其次其次要在機(jī)床動(dòng)力和剛度允許的范圍內(nèi)，同時(shí)又滿足已加工表面粗糙度的要求的情況下，選取盡可能大的進(jìn)給量大的進(jìn)給量，最后最后利用切削用量手冊(cè)選取或用公式計(jì)算

14、確定最佳切削速度最佳切削速度。 3.2 切削用量三要素的確定切削用量三要素的確定 （1）背吃刀量的選擇）背吃刀量的選擇 背吃刀量根據(jù)加工余量確定背吃刀量根據(jù)加工余量確定。 1)1) 在粗加工時(shí)，一次走刀應(yīng)盡可能切去全部加工余量，在中等功率機(jī)床上，在粗加工時(shí)，一次走刀應(yīng)盡可能切去全部加工余量，在中等功率機(jī)床上， ap ap可達(dá)可達(dá)8 810mm10mm. 2) 下列情況可分幾次走刀：下列情況可分幾次走刀： 加工余量太大，一次走刀切削力太大，會(huì)產(chǎn)生機(jī)床功率不足或加工余量太大，一次走刀切削力太大，會(huì)產(chǎn)生機(jī)床功率不足或 刀具刀具 強(qiáng)度不夠時(shí)；強(qiáng)度不夠時(shí)； 工藝系統(tǒng)剛性不足，或加工余量極不均勻，以致引起

15、很大振動(dòng)時(shí)，工藝系統(tǒng)剛性不足，或加工余量極不均勻，以致引起很大振動(dòng)時(shí)， 如加工細(xì)長軸或薄壁工件；如加工細(xì)長軸或薄壁工件； 斷續(xù)切削，刀具受到很大的沖擊而造成打刀時(shí)。斷續(xù)切削，刀具受到很大的沖擊而造成打刀時(shí)。 在上述情況下，如分二次走刀，第一次的在上述情況下，如分二次走刀，第一次的ap也應(yīng)比第二次大，也應(yīng)比第二次大，第二次的第二次的ap可取加工余量的可取加工余量的1/31/4左右。左右。 3 ）切削表層有硬皮的鑄鍛件或切削不銹鋼等冷硬較嚴(yán)重的材料時(shí)，）切削表層有硬皮的鑄鍛件或切削不銹鋼等冷硬較嚴(yán)重的材料時(shí)， 應(yīng)盡量使背吃刀量超過硬皮或冷硬層厚度，以防刀刃過早磨損或破損。應(yīng)盡量使背吃刀量超過硬皮或

16、冷硬層厚度，以防刀刃過早磨損或破損。 4）在半精加工時(shí)，）在半精加工時(shí)，ap=0.52 mm 。 5）在精加工時(shí)，）在精加工時(shí)，ap=0.10.4 mm 。（2）進(jìn)給量的選擇）進(jìn)給量的選擇 粗加工時(shí)粗加工時(shí)，對(duì)工件表面質(zhì)量沒有太高要求，這時(shí)切削力往往很大，對(duì)工件表面質(zhì)量沒有太高要求，這時(shí)切削力往往很大， 合理的進(jìn)給量應(yīng)是工藝系統(tǒng)所能承受的最大進(jìn)給量。這一進(jìn)給量要受合理的進(jìn)給量應(yīng)是工藝系統(tǒng)所能承受的最大進(jìn)給量。這一進(jìn)給量要受 到下列一些因素的限制：機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、車刀刀桿的強(qiáng)度和剛到下列一些因素的限制：機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、車刀刀桿的強(qiáng)度和剛 度度、硬質(zhì)合金或陶瓷刀片的強(qiáng)度及工件的裝夾剛度等。

17、硬質(zhì)合金或陶瓷刀片的強(qiáng)度及工件的裝夾剛度等。 精加工時(shí)，精加工時(shí)，最大進(jìn)給量主要受加工精度和表面粗糙度的限制。最大進(jìn)給量主要受加工精度和表面粗糙度的限制。 工廠生產(chǎn)中，進(jìn)給量常常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取。粗加工時(shí)，根據(jù)加工材料、工廠生產(chǎn)中，進(jìn)給量常常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取。粗加工時(shí)，根據(jù)加工材料、車刀刀桿尺寸、工件直徑及已確定的背吃刀量從車刀刀桿尺寸、工件直徑及已確定的背吃刀量從切削用量手冊(cè)切削用量手冊(cè)中查中查取進(jìn)給量。取進(jìn)給量。 在半精加工和精加工時(shí)，則按粗糙度要求，根據(jù)工件材料、刀尖圓弧在半精加工和精加工時(shí)，則按粗糙度要求，根據(jù)工件材料、刀尖圓弧半徑、切削速度從半徑、切削速度從切削用量手冊(cè)切削用量手冊(cè)中查得進(jìn)給

18、量。中查得進(jìn)給量。 然而，按經(jīng)驗(yàn)確定的粗車進(jìn)給量在一些特殊情況下，如切削力很大、然而，按經(jīng)驗(yàn)確定的粗車進(jìn)給量在一些特殊情況下，如切削力很大、工件長徑比很大、刀桿伸出長度很大時(shí)，有時(shí)還需對(duì)選定的進(jìn)給量校驗(yàn)。工件長徑比很大、刀桿伸出長度很大時(shí)，有時(shí)還需對(duì)選定的進(jìn)給量校驗(yàn)。 （3）切削速度的確定）切削速度的確定 根據(jù)已選定的背吃刀量根據(jù)已選定的背吃刀量apap、進(jìn)給量進(jìn)給量f f及刀具耐用度及刀具耐用度T T，就可，就可按公式計(jì)算切削速度按公式計(jì)算切削速度VcVc和機(jī)床轉(zhuǎn)速和機(jī)床轉(zhuǎn)速n n。 粗車時(shí)，粗車時(shí)，ap 、f均較大，所以均較大，所以Vc較低，精加工時(shí)，較低，精加工時(shí)，ap 、f均較小，均較小， 所以所以Vc較高。較高。 工件材