《機(jī)械制造過(guò)程原理》課件2.8 切削用量的優(yōu)化選擇

1、 2.8 切削用量的優(yōu)化選擇一、優(yōu)選切削用量的意義 切削用量的制訂，對(duì)加工生產(chǎn)率、加工成本和加工質(zhì)量均有重要影響。 制訂切削用量就是要確定具體切削工序的背吃刀量、進(jìn)給量、切削速度。制訂切削用量時(shí)，要綜合考慮生產(chǎn)率、加工質(zhì)量和加工成本。 所謂“合理的”切削用量是指充分利用刀具的切削性能和機(jī)床性能(功率、扭矩)，在保證質(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。 切削用量三要素對(duì)切削加工生產(chǎn)率、刀具耐用度和加工質(zhì)量都有很大的影響： 1對(duì)切削加工生產(chǎn)率的影響 切削工時(shí)tm生產(chǎn)率P為: p=1/tm:總余量 切削用量三要素中的任何一個(gè)參數(shù)的增加，都可提高生產(chǎn)率。 2對(duì)刀具耐用度的影響 用YT

2、5硬質(zhì)合金車刀切削抗拉強(qiáng)度為0.637GPa的碳鋼時(shí)， (f0.70mmr)切削用量與刀具耐用度的關(guān)系為： 切削用量三要素中任何一項(xiàng)增大，都要使刀具耐用度下降。對(duì)刀具耐用度影響最大的是切削速度，其次是進(jìn)給量，影響最小的是背吃刀量。 切削用量對(duì)生產(chǎn)率的影響可用下例說(shuō)明： 用高速鋼車刀加工鋼，當(dāng)?shù)毒吣陀枚葹橐欢〞r(shí)，切削用量之間的關(guān)系大致可概括如下： 設(shè)f保持不變，背吃刀量由ap，增至3ap，時(shí)，則這時(shí)的生產(chǎn)率為即生產(chǎn)率可提高1倍。如果ap保持不變，進(jìn)給量由f增至3f時(shí)，則這時(shí)的生產(chǎn)率為 即生產(chǎn)率可提高0.5倍。 由上述計(jì)算可知，在刀具耐用度一定時(shí)，增加背吃刀量比增加進(jìn)給量對(duì)提高生產(chǎn)率有利得多。3對(duì)

3、加工質(zhì)量的影響 切削用量三要素中，ap增大，切削力Fz成比例增大，使工藝系統(tǒng)彈性變形增大，并可能引起振動(dòng)，因而會(huì)降低加工精度和增大表面粗糙度。 進(jìn)給量f增大，切削力也將增大，而且表面粗糙度會(huì)顯著增大。 切削速度v增大時(shí)，切屑變形和切削力有所減小，表面粗糙度也有所減小。 因此，在精加工和半精加工時(shí)，常常采用較小的背吃刀量和進(jìn)給量。為了避免或減小積屑瘤和鱗刺，提高表面質(zhì)量，硬質(zhì)合金車刀常采用較高的切削速度(一般80100mmin以上)，高速鋼車刀則采用較低的切削速度(如寬刃精車刀38mmin)二、切削用量三要素的確定 1、背吃刀量的選擇 背吃刀量根據(jù)加工余量確定。 切削加工一般分為粗加工、半精加工

4、和精加工。粗加工時(shí)，一次走刀應(yīng)盡可能切除全部余量，在中等功率機(jī)床上，背吃刀量可達(dá)810mm。半精加工時(shí)，背吃刀量取為0.52mm。精加工(表面粗糙度為Ra1.60.8um)時(shí)，背吃刀量取為0.10.4mm。 在下列情況下，粗車可能要分幾次走刀： (1)加工余量太大時(shí)，一次走刀會(huì)使切削力太大，會(huì)產(chǎn)生機(jī)床功率不足或刀具強(qiáng)度不夠； (2)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(zhǎng)軸和薄壁工件； (3)斷續(xù)切削，刀具會(huì)受到很大沖擊而造成打刀時(shí)。 用硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀、金剛石和立方氮化硼刀具精細(xì)車削和鏜孔時(shí)，切削用量可取為ap0.050.2mm，f=0.010.1mmr，v=

5、240900mmin；這時(shí)表面粗糙度可達(dá)Ra0.320.1um，精度達(dá)到或高于IT5(孔到IT6)，可代替磨削加工。 2、進(jìn)給量的選擇 粗加工時(shí)，對(duì)工件表面質(zhì)量沒(méi)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。這進(jìn)給量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)度和剛度，硬質(zhì)合金或陶瓷刀片的強(qiáng)度和工件的裝夾剛度等。 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，選擇進(jìn)給量。當(dāng)?shù)都鈭A弧半徑增大，切削速度提高時(shí)，可以選擇較大的進(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，工件長(zhǎng)徑比很大， 刀桿伸出長(zhǎng)度很大

6、時(shí)，有時(shí)還需對(duì)所選定的進(jìn)給量進(jìn)行校驗(yàn)(一項(xiàng)或幾項(xiàng))。 3、切削速度的確定 根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量、進(jìn)給量及刀具耐用度，就可按下述公式計(jì)算切削速度和機(jī)床轉(zhuǎn)速。 式中各值可參考表2-14至16。 三、提高切削用量的途徑 從提高加工生產(chǎn)率來(lái)考慮，我們要盡量提高切削用量。 提高切削用量的途徑，從切削原理這個(gè)角度來(lái)看，主要包括以下幾方面： 1采用切削性能更好的新型刀具材料 如采用超硬高速鋼、含有添加劑的新型硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金和涂層高速鋼、新型陶瓷及超硬材料等。采用耐熱性和耐磨性高的刀具材料是提高切削用量的主要途徑。例如TiN涂層高速鋼滾刀和插齒刀的耐用度可比未涂層刀具提高35倍，有的甚至10倍。 2改善工件材料的加工性 如采用添加硫、鉛的易切鋼；對(duì)鋼材進(jìn)行不同熱處理以便改善其金相顯微組織等。在車削175225HBS的中碳鋼時(shí)，用高速鋼和硬質(zhì)合金車刀車削時(shí)，適宜的切削速度分別為30和100mmin，而加工同樣硬度的易切鋼時(shí)，相應(yīng)的切削速度則為40和125mmin。 3改進(jìn)刀具結(jié)構(gòu)和選用合理刀具幾何參數(shù) 例如，采用可轉(zhuǎn)位刀片的車刀可比焊接式硬質(zhì)合金車刀提高切削速度15一30左右。采用良好的斷屑裝置也是提高切削效率的有效手段。 4提高刀具的刃磨及制造質(zhì)量 例如，采用金剛石砂輪代替碳化硅砂輪刃磨硬質(zhì)合金刀具，刃磨后不會(huì)出現(xiàn)裂紋和燒傷，刀具耐用度可提高50一100。用立