切削用量及选择

切削用量是指切削速度 Vc 、进给量 f （或进给速度Vf ）、背吃刀量 ap 三者的总称。前 言一、切削用量三要素 （1）切削用量及切削用量三要素切削用量是指切削速度 Vc 、进给量 f （或进给速度Vf ）、背吃刀量ap三者的总称，也称为切削用量三要素。它是调整刀具与工件间相对运动速度和相对位置所需的工艺参数。在切削加工中，需要根据不同的工件材料、刀具材料和其他技术、经济要求来选择适宜的切削用量。 （2）切削速度Vc 金属切削过程中，刀具相对于工件的瞬间移动速度。通常以Vc表示。（3）进给量 f 工件或刀具每转一周，刀具与工件在进给运动方向上的相对位移量。 （4）背吃刀量 ap 已加工表面与待加工表面间垂直距离。（5）进给速度Vf 进给速度是指切削刃上选定点相对工件进给运动的即时速度。切削用量、切削用量三要素（vc，f，ap） 切削速度Vc （1）切削速度 Vc 金属切削过程中，刀具相对于工件的瞬间移动速度。通常以Vc表示。切削速度对刀具的使用寿命影响很大，随着切削速度提高，切削温度提高很快，摩擦加剧，使刀具迅速磨损。切削速度Vc Vc=*d*n是圆周率，取3.14d 是工件直径或刀具直径，单位是：毫米n是转速，单位是：转/分一般Vc的单位用米/分，而d的单位一般用毫米，所以有时候也写成：Vc=*d*n/1000在加工中，切削线速度Vc和工件直径d（或刀具直径d）及转速n成正比。所以在切削速度一定的情况下，工件或刀具直径越大，在加工时通常要采用较低的转速。（2）切削速度 Vc 计算公式（1）进给量 f进给量是工件或刀具每转一周时两者沿进给运动方向的相对位移，单位是mm/r（毫米/转）进给量 f （2）进给速度 Vf进给速度是单位时间的进给量，单位是mm/min（毫米/分钟） Vf = fn = fzzn 进给量 f （3）每齿进给量 fz对于铣刀、铰刀、拉刀、齿轮滚刀等多刃切削工具，在它们进行工作时，还规定每一个刀齿的进给量fz，即后一个刀齿相对于前一个刀齿的进给量，单位是mm/z(毫米/齿)。 （4）进给速度 Vf 计算公式背吃刀量 ap 外圆柱表面车削的背吃刀量：ap=（dw-dm)/2(mm) 钻孔加工的背吃刀量为：ap=dm/2(mm) 其中：dm已加工表面直径(mm) dw待加工表面直径(mm)（1）背吃刀量背吃刀量ap为工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离，单位为mm.（2）背吃刀量的计算方法背吃刀量 ap 1、 切削用量对劳动生产率的影响切削用量三要素vc、f 、ap 虽然对加工质量、刀具耐用度和生产效率均有直接的影响，但影响程度却不同，且它们又是相互联系，相互制约，不可能都选择的很大，因此，就存在着从不同角度出发，去优先选择三者之中的某一个切削要素。为提高生产效率，可以适当增加背吃刀量ap，减少走刀数，但是当加工余量太大、加工余量不均匀或工艺系统刚性不足时，为避免振动需要分两次或多次走刀完成。提示：在刀具强度，机床刚性保证的情况下，尽可能增加背吃刀量 ap、进给量 f 、适中的切削速度vc。二、切削用量的选择 2、切削用量对零件精度、表面粗糙度的影响对零件精度、表面粗糙度，首先从进给量 f （进给速度 Vf）着手分析，进给量 f 的确定，主要受到表面粗糙度的制约，为提高零件的粗糙度，进给量必须选择得当。在三要素中，吃刀量 ap 通常根据加工余量确定，在吃刀量和进给量确定后，在保证刀具的耐用度的前提下，确定合理的切削速度 vc 。3、 切削用量对刀具耐用度的影响（1）刀具耐用度所谓刀具耐用度，是指一把新刀从开始切削直到磨损量达到磨损标准为止，在这期间所使用的总的切削时间，用T表示。（2） 切削速度vc与刀具耐用度的关系切削速度是影响刀具耐用度的主要因素，其原因是当提高切削速度时，单位时间的金属去除率会成正比例增加，刀具与工件间的摩擦加剧，消耗于金属变形和摩擦的无用功增加，因而产生过多的热量。因此，提高切削速度的结果是：摩擦热大量的积聚在切屑底层而来不及传导出去，从而使切削温度急剧升高，使刀具的耐用度大大降低。3、切削用量对刀具耐用度的影响（3） 进给量f与刀具耐用度的关系当增大进给量后，切屑厚度增大，由切屑带着走的热量增多，同时切屑与前刀面的接触长度增加，散热面积增大。通过测试得知，切削温度随进给量的增加而升高，但温度的升高幅度不及切削速度显著。（4 ）背吃刀量ap与刀具耐用度的关系背吃刀量对切削温度的影响很小。这是因为背吃刀量增大后，切削区产生的热量虽然成正比增加，但因为切削刃参加切削工作的长度也成正比增加，从而改善了散热条件，因此切削温度上升甚微。综上所述，凡是影响切削温度因素，都影响刀具磨损，因而也影响刀具耐用度。切削用量的选择：总的要求保证安全，不致发生人身事故或设备事故；保证加工质量。在上述 两项要求的前提下充分发挥机床的潜力和刀具的切削性能，选用较大的切削用量以提高生产率；不应超负荷工作，不能产生过大的变形和震动。 选择切削用量的基本原则是首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要在机床动力和刚度允许的范围内，同时又满足已加工表面粗糙度的要求的情况下，选取尽可能大的进给量，最后利用切削用量手册选取或用公式计算确定最佳切削速度。 切削用量的选择：基本原则切削用量的选择：一般原则 切削用量选择的原则是提高生产率，即切削时间缩短。 对于粗加工来说，要尽可能保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。 半精加工、精加工时首先要保证加工精度和表面质量，同时应兼顾必要的刀具耐用度和生产效率，此时的背吃刀量根据粗加工留下的余量确定。为了减小工艺系统的弹性变形，减小已加工表面的残留面积，半精加工尤其是精加工，一般多采用较小的背吃刀量和进给量。为抑制积屑瘤和鳞制的产生，用硬质合金刀具进行精加工时一般多采用较高的切削速度；高速钢刀具则一般多采用较低的切削速度。背吃刀量根据加工余量确定。 在粗加工时，一次走刀应尽可能切去全部加工余量。 下列情况可分几次走刀： 加工余量太大，一次走刀切削力太大，会产生机床功率不足或刀具强度不够时； 工艺系统刚性不足，或加工余量极不均匀，以致引起很大振动时，如加工细长轴或薄壁工件； 断续切削，刀具受到很大的冲击而造成打刀时。 分二次走刀，第一次的ap应比第二次大，第二次的ap可取加工余量的1/31/4左右。 切削表层有硬皮的铸锻件或切削不锈钢等冷硬较严重的材料时，应尽量使背吃刀量超过硬皮或冷硬层厚度，以防刀刃过早磨损或破损。在半精加工时，ap=0.52 mm 。在精加工时，ap=0.10.4 mm 。切削用量的选择：吃刀量的选择 粗加工时，对工件表面质量没有太高要求，这时切削力往往很大，合理的进给量应是工艺系统所能承受的最大进给量。这一进给量要受到下列一些因素的限制：机床进给机构的强度、刀具的强度和刚度、硬质合金或陶瓷刀片的强度及工件的装夹刚度等。 切削用量的选择：进给量的选择精加工时，最大进给量主要受加工精度和表面粗糙度的限制。 实际生产中，进给量常常根据经验选取。然而，按经验确定的粗加工进给量在一些特殊情况下，如切削力很大、工件长径比很大、刀杆伸出长度很大时，有时还需对选定的进给量进行修正。 根据已选定的背吃刀量 ap、进给量 f，查切削手册可得切削速度 Vc 切削速度的选择 粗加工时，ap 、f 较大，所以Vc较低，精加工时，ap 、f较小，所以Vc较高。 工件材料强度、硬度较高时，应选较低的Vc；反之，Vc较高。 刀具材料的切削性能愈好，Vc也选得愈高。此外，在选择Vc时，还应考虑以下几点： 精加工时，应尽量避免积屑瘤和鳞刺产生的区域。 断续切削时，为减小冲击和热应力，宜适当降低Vc。 在易发生振动情况下，Vc应避开自激振动的临界速度。 加工大件、细长件、薄壁件以及带外皮的工件时，应选用较低的Vc。切削速度参数表 粗车进给量参数表精车进给量参数表铣削钢的进给量参数表 切削参数表 切削参数表 实例 例1：计算切削速度Vc已知： d=20 mm， n=1500r/min， 求Vc 例2：求转速n已知：Vc=180 m/min d=30mm 求：转速n解：Vc= dn/1000=3.14*20*1500/1000=94.2(m/min) 解：由Vc=dn/1000 得 n=1000Vc/d n=1000Vc/d=1000*180/(3.14*30)=1910r/min 例3：求进给量 fz 及 Vc已知：20 高速钢立铣刀，转速n=200r/min，F=25mm/min，加工材料：40Cr 求： 每齿进给量 fz ，切削速度 Vc 解：由 Vf=fn=fzzn 得 fz=Vf/Zn,Vf=F fz=Vf/Zn=25/(3*200)=0.0416 mm/r Vc= dn/1000=3.14*20*200/1000=12.566(m/min) 例4：求进给量 F及 转速 n已知：20，2刃硬质合金立铣刀，加工材料：40Cr 求： 进给量F及转速n 解：查表得：VC = 55 m/min , fz = 0.1 mm/min 由Vc =dn/1000 得 n = 1000 Vc/d n = 1000Vc /d = 1000*55/(3.14*20)= 875 r/min Vf=fn=fzzn=0.1*2*875=175mm/min三、螺纹车削切削用量的确定 1主轴转速 因数控机床系统和结构等原因，车削螺纹时主轴的转速有一定的限制，该限制因机床的种类而异。大多数经济型数控车床的数控系统，推荐切削螺纹时的主轴转速为： 2螺纹牙型高度（螺纹总切深） 螺纹牙型高度是指在螺纹牙型上，牙顶到牙底之间垂直于螺纹轴线的距离。螺纹实际牙型高度可按下式计算： h=0.6495P螺纹牙型高度示意图 第三节 数控车削切削用量的确定 3径向起点和终点的确定 对于外螺纹加工中，径向起点(编程大径)的确定决定于螺纹大径；径向终点(编程小径)的确定决定于螺纹小径。 对于普通螺纹可用粗略算法来编制程序。通常螺纹大径D比公称尺寸减小0.12P，螺纹小径的确定根据下式来确定。d1=M-2h 4分段切削背吃刀量 如果牙型较深，螺距较大，可分几次进给。每次进给背吃刀量用螺纹深度减精加工背吃刀量所得的差按递减规律分配。常用螺纹切削进给次数与背吃刀量可参考表3-7表3-9螺纹分段切削示意图 1. 切削用量确定的步骤 背吃刀量的选择 进给量的选择切削速度的确定校验2. 提高切削用量的途径 采用切削性能更好的新型刀具材料； 在保证工件机械性能的前提下，改善工件材料加工性； 改善冷却润滑条件； 改进刀具结构，提高刀具制造质量。 总结1.什么是切削三要素？如何确定？2.已知：外圆车削，切削前工件直径dw=80mm，要求切削后工件直径dm=78 mm，一次切除余量，假定工件转速n=300 r/min，刀具进给速度Vf=60mm/min，求：切削用量三要素。作业 1. 切削速度，背吃刀量，进给量2.解： （1）已知dw=80mm，n=300r/min则Vc= dwn/1000=（3.1480300）/1000=75.36（m/min）（2）已知Vf=60mm/min则fz=vf/n=60300=0.2（mm/r）（3）已知dw=80mm，dm=78mm，则ap=1/2（dw-dm）=1/2(80-78)=1(mm)5.作业答案 THE END2013.8谢谢大家！