什么是合理的切削用量

1、什么是合理的切削用量？在粗精加工時(shí)如何制訂切削用量，及制訂依據(jù)切削用量的定義切削用量 定義 ：是指切削速度、進(jìn)給量和切削深度三者的總稱，這三者又稱切削用量三要素。 切削速度v： 在切削加工中，刀刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)速度。 v = dn / 1000 ( m / min ) 式中 d - 完成主運(yùn)動(dòng)的刀具或工件的最大直徑（mm） n - 主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速（r / min） 進(jìn)給量f：工件或刀具的主運(yùn)動(dòng)每轉(zhuǎn)或每雙行程時(shí)，工件和刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中的相對(duì)位移量。 vf = n * f （mm / min） 切削深度ap：等于工件已加工表面與待加工表面間的垂直距。 對(duì)于外圓車削 ap = （dw -

2、dm) / 2 (mm) 對(duì)于鉆孔 ap = dm / 2 (mm) 式中 dw - 工件加工前直徑(mm)； dm - 工件加工后直徑(mm)。影響數(shù)控加工切削用量主要有下列（1） 機(jī)床（2） 刀具（3） 工（4） 切削液合理的切削用量 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，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。 制訂切削用量，就是要在已經(jīng)選擇好刀具材料和幾何角度的基礎(chǔ)上，合理地確定切削深度ap、進(jìn)給量f和切削速度c。 切削用量三要素對(duì)刀具壽命影響的大小，按順序?yàn)関、f、ap。因此，從保證合理的刀具壽命出發(fā)，在確定切削用量時(shí)，首先應(yīng)采用盡可能大的背

3、吃刀量；然后再選用大的進(jìn)給量；最后求出切削速度。切削用量三要素對(duì)刀具壽命影響切削用量制定的步驟 背吃刀量的選擇(切削深度ap） 進(jìn)給量的選擇 (F=fnz) 切削速度的確定 (1000V=n3.14D)切削深度ap的選擇 切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量來確定。粗加工時(shí)，除留下精加工余量外，一次走刀應(yīng)盡可能切除全部余量。當(dāng)加工余量過大，工藝系統(tǒng)剛度較低，機(jī)床功率不足，刀具強(qiáng)度不夠 或斷續(xù)切削的沖擊振動(dòng)較大時(shí)，可分多次走刀。（切削表面層有硬皮的鑄鍛件時(shí)，應(yīng)盡量使ap大于硬皮層的厚度，以保護(hù)刀尖。） 半精加工和精加工的加工余量一般較小時(shí)，可一次切除，但有時(shí)為了保證工件的加工精度和表面質(zhì)量，也可采用二次

4、走刀。 進(jìn)給量f的選擇 切削深度選定后，接著就應(yīng)盡可能選用較大的進(jìn)給量f。粗加工時(shí)，由于作用在工藝系統(tǒng)上的切削力較大，進(jìn)給量的選取受到下列因素限制；機(jī)床刀具工件系統(tǒng)的剛度，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度，機(jī)床有效功率與轉(zhuǎn)矩，以及斷續(xù)切削時(shí)刀片的強(qiáng)度。 半精加工和精加工時(shí)，最大進(jìn)給量主要受工件加工表面粗糙度的限制 多次走刀時(shí)，應(yīng)盡量將第一次走刀的切削深度取大些，一般為總加工余量的2/33/4。 在中等功率的機(jī)床上、粗加工時(shí)的切削深度可達(dá)810mm，半徑加工（表面粗糙度為Ra6.33.2m）時(shí)，切削深度取為0.52mm，精加工（表面粗糙度為Ra1.60.8m）時(shí)，切削深度取為0.10.4mm。切削速度c的選擇

5、 在ap-和f選定以后，可在保證刀具合理耐用度的條件下，用計(jì)算的方法或用查表法確定切削速度c的值。在具體確定c值時(shí)，一般應(yīng)遵循下述原則： 1）粗車時(shí)，切削深度和進(jìn)給量均較大，故選擇較低的切削速度；精車時(shí)，則選擇較高的切削速度。 2）工件材料的加工性較差時(shí)，應(yīng)選較低的切削速度。故加工灰鑄鐵的切削速度應(yīng)較加工中碳鋼低，而加工鋁合金和銅合金的切削速度則較加工鋼高得多。 3）刀具材料的切削性能越好時(shí)，切削速度也可選得越高。因此，硬質(zhì)合金刀具的切削速度可選得比高速鋼高度好幾倍，而涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石個(gè)立方氧化硼刀具的切削速度又可選得比硬質(zhì)合金刀具高許多。 此外，在確定精加工、半精加工的切削速度時(shí)，

6、應(yīng)注意避開積屑瘤和鱗刺產(chǎn)生的區(qū)域；在易發(fā)生振動(dòng)的情況下，切削速度應(yīng)避開自激震動(dòng)的臨界速度，在加工帶硬皮的鑄鍛件時(shí)，加工大件、細(xì)長(zhǎng)件和薄壁件時(shí)，以及斷續(xù)切削時(shí)，應(yīng)選用較低的切削速度。 在選擇切削用量時(shí)，考慮的側(cè)重點(diǎn)也應(yīng)有所區(qū)別。粗加工時(shí)，應(yīng)盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度，故一般優(yōu)先選擇盡可能大的切削深度ap，其次選擇較大的進(jìn)給量f，最后根據(jù)刀具耐用度要求，確定合適的切削速度。精加工時(shí)，首先應(yīng)保證工件的加工精度和表面質(zhì)量要求，故一般選用較小的進(jìn)給量f和切削深度ap，而盡可能選用較高的切削速度c。 刀具磨損的過程分為幾個(gè)階段？各階段的特點(diǎn)是什么？刀具磨損的過程刀具磨損形態(tài) （1）前刀面磨

7、損 （2）后刀面磨損 （3） 前刀面和后主刀面同時(shí)磨損（1）前刀面磨損前刀面磨損是指切屑沿前刀面流出時(shí)，在刀具前刀面上經(jīng)常會(huì)磨出一個(gè)月牙洼，如圖所示。前刀面磨損切削塑性材料時(shí)，當(dāng)切削速度較高，切削厚度較大時(shí)較容易產(chǎn)生前刀面的磨損。前刀面磨損量的大小，用月牙洼的寬度KB和深度KT來表示。前刀面磨損（2）后刀面磨損如圖所示，在切削刃參加切削工作的各點(diǎn)上，一般后刀面磨損是不均勻的。在后刀面磨損帶中間部位的B區(qū)上，磨損比較均勻，平均磨損帶寬度以VB表示，而最大磨損帶寬度以VBmax表示。加工脆性材料時(shí)，由于形成崩碎切屑，一般出現(xiàn)后刀面的磨損；切削塑性材料時(shí)，當(dāng)切削速度較低，切削厚度較薄時(shí)較容易產(chǎn)生后刀

8、面的磨損。后刀面磨損刀具磨損的過程各階段的特點(diǎn) 初期磨損階段： 新刀后刀面存在粗糙不平及微裂紋，氧化脫碳等缺陷，切屑刃鋒利，后刀面與加工表面接觸面積較小，壓應(yīng)力較大，后刀面的凸出部分很快被磨平，刀具磨損快。 正常磨損階段: 經(jīng)過初磨后，刀具粗糙表面已經(jīng)磨平，缺陷減少，進(jìn)入緩慢的正常磨損階段，后刀面的磨損量與切削時(shí)間近似成比例增加。 急劇磨損階段： 刀具磨損帶增加到一定限度后，切削力迅速增大，磨損速度急劇增加，應(yīng)及時(shí)換刀。 磨鈍標(biāo)準(zhǔn)：直觀（火花 振動(dòng) 嘯音 加工表面粗糙度惡化） ISO標(biāo)準(zhǔn) 1/2背吃刀量處的后刀面上測(cè)定的磨損帶寬度VB為刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。 1、刀具磨損過程 刀具的磨損形式雖然不同，

9、但磨損過程的規(guī)律性卻很相似，一般分為初期磨損、正常磨損、急劇磨損三個(gè)階段， 刀具的磨損過程分為初期磨損、正常磨損、急劇磨損三個(gè)階段 2、刀具耐用度 在正常磨損階段后期、急劇磨損階段之前換刀或重磨，既可保證加工質(zhì)量，又能充分利用刀具材料。衡量刀具的耐用度的指標(biāo)通常有三個(gè)：刀具磨損限度、刀具耐用度、刀具壽命。 3、影響刀具耐用度的因素 影響刀具耐用度的因素很多，主要有工件材料、刀具材料、刀具幾何角度、切削用量以及是否使用切削液等因素。切削用量中切削速度V對(duì)刀具耐用度的影響最大。所以為了保證各種刀具所規(guī)定的耐用度，必須合理地選擇切削速度。影響刀具磨損的幾種原因 1、刀具材料 刀具材料是決定刀具切削性

10、能的根本因素，對(duì)于加工效率、加工質(zhì)量、加工成本以及刀具耐用度影響很大。 2、刀具的幾何角度 （1）前角 （2）后角 3）螺旋角(刀具幾何參數(shù)對(duì)刀具耐用度影響最大的是前角 o 和主偏角Kr)磨損原因 機(jī)械磨損：工件材料中硬質(zhì)點(diǎn)的刻劃作用。 熱化學(xué)磨損：由粘結(jié)、擴(kuò)散、腐蝕等引起的 （積屑瘤）（Co C W等擴(kuò)散到切屑中被帶走）刀具磨損的分類刀具磨損分：磨料磨損、冷焊磨損、擴(kuò)散磨損、氧化磨損及熱電磨損五個(gè)方面一 磨料磨損 切屑、工件的硬度雖然低于刀具的硬度，但它們當(dāng)中經(jīng)常含有一些硬度極高的微小的硬質(zhì)點(diǎn)，可在刀具表面刻劃出溝紋，這就是磨料磨損。硬質(zhì)點(diǎn)有碳化物(如Fe3C、TiC、VC)、氮化物(如Ti

11、N、Si3N4)、氧化物(如SiO2、Al2O3)和金屬間化合物等。切削中的Ti(N、C)顆粒在刀具上起了耕犁作用。除了前刀面會(huì)有磨料磨損的現(xiàn)象，在后刀面上，同樣可以發(fā)現(xiàn)有由于磨料磨損而產(chǎn)生的的溝紋。磨料磨損在各種切削速度下都存在，但對(duì)低速切削的刀具(如拉刀、扳牙等)，磨料是磨損的主要原因。這是由于低速切削時(shí)，切削溫度比較低，其他原因產(chǎn)生的磨損并不顯著，因而不是主要的。高速鋼刀具的硬度和耐磨度低于硬質(zhì)合金、陶瓷等，故其磨料磨損所占的比重較大。二 冷焊磨損切削時(shí)，切屑、工件與前、后刀面之間，存在很大的壓力和強(qiáng)烈的摩擦，因而它們之間會(huì)發(fā)生冷焊。由于摩擦面之間有相對(duì)的運(yùn)動(dòng)，冷焊結(jié)將產(chǎn)生破裂被一方帶走

12、，從而造成冷焊磨損。一般來說，工件材料或切屑的硬度較刀具材料的硬度低，冷焊結(jié)的破裂往往發(fā)生在工件或切屑這方。但由于交變能力、接觸疲勞、熱應(yīng)力以及刀具表層結(jié)構(gòu)缺陷等原因，冷焊結(jié)的破裂也可能發(fā)生在刀具這一方，刀具材料的顆粒被切屑或工件帶走，從而造成刀具磨損。 冷焊磨損一般在中等偏低的切削速度下比較嚴(yán)重。研究表明：脆性金屬比塑性金屬的抗冷焊能力強(qiáng)；相同的金屬或晶格類型、晶格間距、電子密度、電化學(xué)性質(zhì)相近的金屬冷焊傾向?。唤饘倩衔锉葐蜗喙倘垠w冷焊傾向?。换瘜W(xué)元素周期表中B族元素比鐵的冷焊傾向小。 在高速鋼刀具的正常工作速度和硬質(zhì)合金刀具偏低的工作速度下，正能滿足產(chǎn)生冷焊的條件，故此時(shí)冷焊磨損所占的比

13、重較大。提高切削速度后，硬質(zhì)合金刀具冷焊磨損減輕。三、擴(kuò)散磨損擴(kuò)散磨損在高溫下產(chǎn)生。切削金屬時(shí)，切屑、工件與刀具接觸過程中，雙方的化學(xué)元素在固態(tài)下相互擴(kuò)散，改變了原來材料的成分與結(jié)構(gòu)，使刀具材料變得脆弱，從而加劇了刀具的磨損。例如硬質(zhì)合金切鋼時(shí)，從800開始，硬質(zhì)合金中的化學(xué)元素迅速地?cái)U(kuò)散到切屑、工件中去，WC分解為W和C后擴(kuò)散到鋼中。因切屑、工件都在高速運(yùn)動(dòng)，刀具表面和它們的表面在接觸區(qū)保持著擴(kuò)散元素的濃度梯度，從而使擴(kuò)散現(xiàn)象持續(xù)進(jìn)行。于是，硬質(zhì)合金表面發(fā)生貧碳、貧鎢現(xiàn)象。粘結(jié)相CO減少，又使硬質(zhì)合金中硬質(zhì)相(WC，TiC)的粘結(jié)強(qiáng)度降低。切屑、工件中的Fe則向硬質(zhì)合金中擴(kuò)散，擴(kuò)散到硬質(zhì)合金

14、中的Fe，將形成新的硬度、高脆性的復(fù)合碳化物。所有這些，都使刀具磨損加劇。除刀具、工件材料自身的性質(zhì)以外，溫度是影響擴(kuò)散磨損的最主要因素。擴(kuò)散磨損往往與冷焊磨損、磨料磨損同時(shí)產(chǎn)生，此時(shí)磨損率很高。高速鋼刀具的工作溫度較低，與切屑、工件之間的擴(kuò)散作用進(jìn)行得比較緩慢，故其擴(kuò)散磨損所占的比重遠(yuǎn)小于硬質(zhì)合金刀具。四、氧化磨損 當(dāng)?shù)断鳒囟冗_(dá)700800時(shí)，空氣中的氧便與硬質(zhì)合金中的鈷及碳化鎢、碳化鈦等發(fā)生氧化作用，產(chǎn)生較軟的氧化物(如Co3O4、CoO、WO3、TiO2等)被切屑或工件擦掉而形成磨損，這稱為氧化磨損。氧化磨損與氧化膜的粘附強(qiáng)度有關(guān)，粘附強(qiáng)度越低，則磨損越快；反之則可減輕這種磨損。一般，空

15、氣不易進(jìn)入刀屑接觸區(qū)，氧化磨損最容易在主副刀削刃的工作邊界處形成。五、熱電磨損 工件、切屑與刀具由于材料不同，切削時(shí)在接觸區(qū)將產(chǎn)生熱電勢(shì)，這種熱電勢(shì)有促進(jìn)擴(kuò)散的作用而加速刀具磨損。這種在熱電勢(shì)的作用下產(chǎn)生的擴(kuò)散磨損，稱為“熱電磨損”。試驗(yàn)證明，若在工件、刀具接觸處通以與熱電勢(shì)相反的電動(dòng)勢(shì)，可減少熱電磨損。 總之，在不同的工件材料、刀具材料和切削條件下，磨損原因和磨損強(qiáng)度是不同的。對(duì)于一定的刀具和工件材料，切削溫度對(duì)刀具磨損具有決定性的影響。切削溫度的高低取決于熱的產(chǎn)生和傳出情況，它受切削用量、工件材料、刀具材料及幾何開頭等影響。因此，通過合理選擇切削用量、刀具材料及角度，可以減少切削熱的產(chǎn)生和

16、增加熱的傳出。有效地降低切削區(qū)溫度是減少刀具磨損的重要途徑。由于刀具磨損到一定程度，將降低工件的尺寸精度和加工表面質(zhì)量，同時(shí)也將增加加工成本和刀具的消耗，因此，減少刀具磨損具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 刀具壽命的選擇原則切削用量與刀具壽命有密切關(guān)系。在制定切削用量時(shí)，應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時(shí)最少的目標(biāo)確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標(biāo)確定。選擇刀具壽命時(shí)可考慮如下幾點(diǎn)-根據(jù)刀具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選得比單刃刀具高些。對(duì)于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換刀時(shí)間短，為了充分

17、發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選得低些，一般取15-30min。對(duì)于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合機(jī)床與自動(dòng)化加工刀具，刀具壽命應(yīng)選得高些，尤應(yīng)保證刀具可靠性。車間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制了整個(gè)車間的生產(chǎn)率的提高時(shí)，該工序的刀具壽命要選得低些；當(dāng)某工序單位時(shí)間內(nèi)所分擔(dān)到的全廠開支M較大時(shí)，刀具壽命也應(yīng)選得低些。大件精加工時(shí)，為保證至少完成一次走刀，避免切削時(shí)中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度和表面粗糙度來確定。接觸表面的溫度很高，對(duì)于硬質(zhì)合金刀具可達(dá)8001000，對(duì)于高速刀具可達(dá)300600。影響刀具磨損的幾種原因 1、刀具材料 刀具材料是決定刀具切削性能的根本因素，對(duì)于加工效

18、率、加工質(zhì)量、加工成本以及刀具耐用度影響很大。 刀具材料越硬，其耐磨性越好，硬度越高，沖擊韌性越低，材料越脆。硬度和韌性是一對(duì)矛盾，也是刀具材料所應(yīng)克服的一個(gè)關(guān)鍵。對(duì)于石墨刀具，普通的tialn涂層可在選材上適當(dāng)選擇韌性相對(duì)較好一點(diǎn)的，也就是鈷含量稍高一點(diǎn)的；對(duì)于金剛石涂層石墨刀具，可在選材上適當(dāng)選擇硬度相對(duì)較好一點(diǎn)的，也就是鈷含量稍低一點(diǎn)的；2、刀具的幾何角度石墨刀具選擇合適的幾何角度，有助于減小刀具的振動(dòng)，反過來，石墨工件也不容易崩缺；（1）前角，采用負(fù)前角加工石墨時(shí)，刀具刃口強(qiáng)度較好，耐沖擊和摩擦的性能好，隨著負(fù)前角絕對(duì)值的減小，后刀面磨損面積變化不大，但總體呈減小趨勢(shì)，采用正前角加工時(shí)，隨著前角的增大，刀具刃口強(qiáng)度被削弱，反而導(dǎo)致后刀面磨損加劇。負(fù)前角加工時(shí)，切削阻力大，增大了切削振動(dòng)，采用大正前角加工時(shí)，刀具磨損嚴(yán)重，切削振動(dòng)也較大。（2）后角，如果后角的增大，則刀具刃口