第一章金屬切削參數(shù)選擇及優(yōu)化

1、第三節(jié) 金屬切削參數(shù)的選擇及優(yōu)化 切削加工性的標(biāo)志方法： 保證高生產(chǎn)率的條件下，刀具壽命越高，材料切削加工性越好。 保證相同刀具壽命的條件下，允許的最大切削速度越高，材料切削加工性越好。 相同切削條件下，達(dá)到刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)時(shí)切除的金屬體積越大，材料切削加工性越好。 工件材料的切削加工性工件材料被切削加工的難易程度。 （1）考慮生產(chǎn)和刀具壽命的標(biāo)志方法 ；工件材料的切削加工性cvcvcvcvcv 在一定的條件下，以加工某種材料是否容易達(dá)到所要求的加工表面質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)來衡量。表面質(zhì)量主要指工件表面的表面粗糙度。 （2）考慮已加工表面質(zhì)量的標(biāo)志方法 ；（3）考慮安全生產(chǎn)和工作穩(wěn)定性的標(biāo)志方法； PF

2、 在相同的切削條件下，單位切削力較小的材料，其切削加工性較好。而在自動(dòng)化生產(chǎn)或深孔加工中，工件材料在切削加工中越容易斷屑，其切削加工性越好。 綜合三種標(biāo)志方法，切削某種材料時(shí)，刀具壽命長，允許的切削速度高，表面質(zhì)量容易保證，切削力小，易斷屑，則這種材料的切削加工性好。常用的衡量材料切削加工性的指標(biāo)：vT 材料的相對(duì)加工性衡量指標(biāo)：Kv 以強(qiáng)度b =0.637GPa的45鋼的v60作為基準(zhǔn)，寫作(v60 )j；而把其他各種材料的v60同它相比，這個(gè)比值Kv稱為材料的相對(duì)加工性，即：工件材料的切削加工性 vT 當(dāng)?shù)毒邏勖鼮門時(shí)，切削某種材料所允許的切削速度。T常取60min、30min、15min

3、，寫作v60、v30、v15。 jvvvK)/(6060 當(dāng)Kv1時(shí)，表示該材料比45鋼容易切削； 當(dāng)Kv3.0銅鋁合金、鋁鎂合金2容易切削材料易削鋼2.5-3.0退火15 Cr3較易削鋼1.6-2.5正火30鋼 4普通材料一般鋼及鑄鐵1.0-1.645鋼、灰鑄鐵、結(jié)構(gòu)鋼5稍難切削材料0.65-1.02Cr13調(diào)質(zhì)、85鋼軋制6難切削材料較難切削材料0.5-0.6545Cr調(diào)質(zhì)、60Mn調(diào)質(zhì)7難切削材料0.15-0.550CrV調(diào)質(zhì)、相鈦合金8很難切削材料0.15相鈦合金、鎳基高溫合金工件材料的切削加工性 影響材料切削加工性的因素： 改善材料切削加工性的途徑： （1）材料的硬度和強(qiáng)度； （2）

4、材料的塑性及韌性； 材料的塑性及韌性過大或過小，都將使材料的切削加工性能降低。 （3）材料的導(dǎo)熱性。 采用熱處理的方法改變材料的金相組織；調(diào)整材料的化學(xué)成分；選擇加工性好的材料狀態(tài)；采用合適的刀具材料；選擇合理的刀具幾何參數(shù)；制定合理的切削用量；選用恰當(dāng)?shù)那邢饕旱取?切削液 使用切削液的目的： 實(shí)現(xiàn)提高刀具壽命、加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本的目的： 改善刀具與工件及切屑間的摩擦狀況； 降低切削溫度和切削力； 減輕刀具磨損； 減小工件熱變形。 潤滑、冷卻、清洗、防銹。 切削液的作用： 切削液的潤滑機(jī)理： 通過在刀具與切屑、工件的接觸面之間形成吸附薄膜而實(shí)現(xiàn)潤滑。 切削液 切削液的種類： 水溶

5、液 在水中加入一定含量的油性、防銹等添加劑制成的透明液體。 乳化液 將乳化油用水稀釋而成，不透明呈乳白色。 （乳化油由礦物油、乳化劑、防銹劑、油性 劑、極壓劑、防腐劑等組成） 切削油 主要成分是礦物油，少數(shù)采用礦物油和動(dòng)、植物油的復(fù)合油。 切削液 切削液的合理選擇： 粗加工時(shí)，以冷卻為主。高速鋼刀具加工時(shí)，使用3%-5%的乳化液；硬質(zhì)合金、陶瓷刀具加工時(shí)，一般不用切削液（數(shù)控機(jī)床上加工時(shí)需要，選用高濃度乳化液）。 切削鋼料等塑性材料時(shí)，需要使用切削液。 切削鑄鐵等脆性材料時(shí)，一般不用切削液。 加工銅合金、鉛合金、鋁鎂合金各有規(guī)定。 磨削時(shí)，注重冷卻、清洗，選用普通乳化液。 鉆孔、攻螺紋、鉸孔、

6、拉削、齒輪加工時(shí)，選用極壓切削油。 精加工時(shí)，注重潤滑性能，選用極壓切削油或高濃度乳化液。刀具幾何參數(shù)的合理選擇 在保證刀具具有足夠強(qiáng)度和耐磨性的前提下，力求刀具鋒利；而在提高切削刃鋒利的同時(shí)，應(yīng)保護(hù)刀刃和刀尖。 主要考慮刀具切削角度（前角0、后角0、主偏角Kr 、副偏角Kr、刃傾角s的合理選擇。 前角0的選擇： 前角0的大小決定切削刃的鋒利程度和強(qiáng)固程度。前角應(yīng)有一個(gè)合理值，即存在一個(gè)合理前角opt，此時(shí)刀具耐用度T最大。硬質(zhì)合金的opt較小，而高速鋼的opt較大。 后角0的選擇： 后角 0增大，后刀面的磨損減小，刀具楔角減小，刀具變得鋒利。與前角一樣，存在一個(gè)合理后角opt。其選擇依據(jù)為切

7、削厚度hD或進(jìn)給量f 的大小。刀具幾何參數(shù)的合理選擇 刀具合理前角opt的選擇原則： 工件材料的強(qiáng)度、硬度大時(shí)，選擇較小前角； 工件材料的塑性大時(shí)，選擇較大前角； 精加工時(shí)，選擇較大前角； 加工脆性材料時(shí)，選擇較小前角； 刀具材料的強(qiáng)度和韌性較高時(shí)，選擇較大前角； 粗加工時(shí)，選擇較小前角； 加工高強(qiáng)度鋼斷續(xù)切削時(shí)，為防止脆性刀具材料的破損，選擇負(fù)前角； 工藝系統(tǒng)剛性差，機(jī)床功率不足時(shí)，選擇較大前角。 刀具幾何參數(shù)的合理選擇 刀具合理后角opt的選擇原則： 工件材料較軟，塑性較大，已加工表面容易產(chǎn)生硬化時(shí)，選擇較大后角； 工件材料強(qiáng)度或硬度較高時(shí)，選擇較小后角； 精加工時(shí)，選擇較大后角； 工藝系

8、統(tǒng)剛度較差時(shí)，選擇較小后角； 徑向尺寸精度要求較高時(shí)，選擇較小后角； 粗加工或刀具承受沖擊載荷時(shí)，選擇較小后角 刀具材料的強(qiáng)度和韌性較高時(shí)，選擇較大后角。 刀具幾何參數(shù)的合理選擇 主偏角Kr的選擇 減小主偏角，將增加刀尖強(qiáng)度，減小工件表面殘留面積高度，使徑向切削分力增大，增加工件撓度，并影響斷屑效果。 粗加工、半精加工、工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)，選擇較大的主偏角 ； 工件材料很硬時(shí)，選擇較小的主偏角； 考慮到一刀多用，選擇通用性較好的車刀，如Kr =45或Kr =90等。 根據(jù)工件已加工表面形狀選擇主偏角; 如加工階梯軸時(shí)，選Kr =92；需45倒角時(shí)，選Kr=45。主偏角Kr的選擇原則：刀具幾何參

9、數(shù)的合理選擇 副偏角Kr的選擇： 粗加工時(shí)，一般選取Kr =5-10； 精加工時(shí)，一般選取Kr =10-15。 刃傾角s的選擇：刃傾角s =0時(shí)，切屑沿主剖面方向流出； 刃傾角s 0時(shí)，切屑流向待加工表面。 s =0 -s +s切削用量的合理選擇 “合理”的切削用量能夠充分發(fā)揮刀具和機(jī)床的性能，保證加工質(zhì)量、高生產(chǎn)率、低加工成本下的切削用量。 1、切削用量對(duì)生產(chǎn)率的影響 生產(chǎn)率P與背吃刀量ap、進(jìn)給量f、切削速度v的計(jì)算關(guān)系如下： P=A0apfv，公式中系數(shù)A0為一常數(shù)。 可知，ap、f、v增加一倍，生產(chǎn)率將增加一倍。 2、切削用量對(duì)刀具壽命T的影響 ap、f、v任一參數(shù)增大，刀具壽命T都將

10、下降，其中v影響最大，f次之，ap最小。 考慮T來選擇切削用量時(shí)，首先選擇較大的ap，其次選擇較大的f，最后，根據(jù)既定的T值確定合理的v。切削用量的合理選擇 3、切削用量對(duì)加工質(zhì)量的影響 ap增大，工件加工精度下降，表面粗糙度增大； f 增大，表面粗糙度增大； v增大，切削變形、切削力、表面粗糙度均減小。 因此，精加工應(yīng)采用小的ap、 f 。為避免積屑瘤的影響，可采用硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行高速切削（v80m/min），或采用高速鋼刀具進(jìn)行低速切削（v=3-8m/min）。切削用量的合理選擇（1）背吃刀量ap的合理選擇 一般根據(jù)加工余量來確定背吃刀量ap 。 半精加工（Ra6.3-3.2m ）時(shí)，ap

11、 = 0.52mm。 精加工（Ra1.6-0.8m ）時(shí)，ap = 0.10.4mm。 粗加工（表面粗糙度Ra50-12.5m ）時(shí)，一次走刀盡可能切除全部余量。在中等功率機(jī)床上，ap =810mm。如果余量太大或不均勻、工藝系統(tǒng)剛性不足、斷續(xù)切削時(shí)，可分幾次走刀。 4、切削用量的確定 切削用量的合理選擇 （2）進(jìn)給量f 的合理選擇 粗加工時(shí)，合理的進(jìn)給量為工藝系統(tǒng)所能承受的最大進(jìn)給量。 精加工時(shí)，進(jìn)給量主要受加工表面粗糙度限制，一般取較小值。但不宜過小，因切削深度過薄，刀尖處應(yīng)力集中，散熱不良，使刀具磨損加快，反而使表面粗糙度增大。 （3）切削速度v的合理選擇 粗車時(shí)，ap、f 均較大，故v較小； 精車時(shí)，ap、f 均較小，故v較大； 工件材料強(qiáng)度、硬度較高時(shí)，v較小，反之，選較高的v； 刀具材料的性能越好，v越高。 切削用量的確定、切削用量的優(yōu)化 優(yōu)化在一定的預(yù)定目標(biāo)及約束條