切削用量及切削液的選擇實驗

關(guān)于切削用量及切削液的選擇實驗第1頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三

制訂切削用量的就是確定工序中的背吃刀量ap、進給量f、切削速度v以及刀具耐用度的大小。合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和機床性能（功率、扭矩），在保證質(zhì)量的前提下，使得切削效率最高和加工成本最低的切削用量。制訂合理的切削用量，要綜合考慮生產(chǎn)率、加工質(zhì)量和加工成本。一、制訂切削用量的原則

切削用量的選擇第2頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三二、背吃刀量的選擇

粗加工（Ra=12.5～50μm）時，應(yīng)盡量用一次走刀就切除全部加工余量。若加工余量太大、工藝系統(tǒng)剛性不足、或者加工余量極不均勻，可分幾次走刀，若二次走刀或多次走刀時，應(yīng)將第一次走刀的背吃刀量取大些，一般為總加工余量的2／3～3／4。而且最后一次走刀的背吃刀量取的要小一點。

在加工鑄、鍛件或蕭膛銹鋼等加工硬化嚴重的材料時，應(yīng)盡量使背吃刀量大于硬皮層或冷硬層的厚度，以保護刀尖，避免過早磨損。

精加工時，背吃刀量的選取應(yīng)該根據(jù)表面質(zhì)量的要求來選擇。背吃刀量根據(jù)加工余量確定第3頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三三、進給量的選擇

粗加工時，由于工件的表面質(zhì)量要求不高，合理的進給量應(yīng)該是工藝系統(tǒng)所能承受的最大進給量。在半精加工和精加工時，因背吃刀量較小，切削力不大，進給量的選擇主要考慮加工質(zhì)量和已加工表面粗糙度值，一般取的值較小。加工的性質(zhì)粗加工半精加工精加工光整加工主要是切除各表面上大部分余量完成次要表面的加工，并為主要表面的精加工作準備保證各主要表面達到圖樣要求保證高精度的尺寸及表面粗糙度要求第4頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三1.粗加工切削用量的選擇粗加工的切削用量，一般以提高生產(chǎn)效率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟性和加工成本。

選擇原則：切削用量對刀具耐用度Ｔ的影響規(guī)律：Vc影響最大、進給量f其次，ap影響最小切削效率可用單位時間內(nèi)切除的材料體積Q表示：Q=

apfVc切削效率與切削用量三要素ap、f、vc均保持線性關(guān)系，即其中任一參數(shù)增大一倍，都可使生產(chǎn)率提高一倍。首先選用較大的ap，其次選用較大的進給量f，根據(jù)刀具耐用度Ｔ確定合理的切削速度Vc第5頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三2.精加工切削用量的選擇半精加工和精加工的切削用量，應(yīng)以保證加工質(zhì)量為前提，并兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。選擇原則如果選大的ap、f則切削力大，容易引起變形和振動；增大f時，還會使已加工表面粗糙度增大，引起加工質(zhì)量下降；但ap、f也不能選得過小，否則反而不利于提高加工表面質(zhì)量。而vc增大不會增大切削力，且增大到一定值以后，就不會產(chǎn)生積屑瘤，有利于提高加工工件的質(zhì)量。采用較小的背吃刀量ap采用較小的進給量f在保證刀具耐用度的前提下，盡可能采用大的切削速度vc第6頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三制訂切削用量時考慮的因素

1．切削加工生產(chǎn)率

在切削加工中，金屬切除率與切削用量三要素ap、?、v均保持線性關(guān)系，即其中任一參數(shù)增大一倍，都可使生產(chǎn)率提高一倍。然而由于刀具壽命的制約，當(dāng)任一參數(shù)增大時，其它二參數(shù)必須減小。因此，在制訂切削用量時，三要素獲得最佳組合，此時的高生產(chǎn)率才是合理的。一般情況下盡量優(yōu)先增大ap，以求一次進刀全部切除加工余量。2．機床功率

背吃刀量ap和切削速度Vc增大時，均使對切削功率成正比增加。進給量?對切削功率影響較小。所以，粗加工時，應(yīng)盡量增大進給量。3．刀具壽命（刀具的耐用度T）切削用量三要素對刀具壽命影響的大小，按順序為Vc、?、ap。因此，從保證合理的刀具壽命出發(fā)，在確定切削用量時，首先應(yīng)采用盡可能大的背吃刀量ap；然后再選用大的進給量f；最后求出切削速度Vc。4．加工表面粗糙度

精加工時，增大進給量將增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工時抑制生產(chǎn)率提高的主要因素。在較理想的情況下，提高切削速度Vc，能降低表面粗糙度值；背吃刀量ap對表面粗糙度的影響較小。第7頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三

精加工時的切削用量選擇的基本原則首先保證加工精度和表面質(zhì)量，同時兼顧必要的使用壽命和生產(chǎn)效率。先選取較小的ap和f，其中：

ap根據(jù)加工余量來定；

f根據(jù)表面粗糙度來定；最后利用切削用量手冊選取或者用公式計算確定vc。第8頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三合理切削用量的選擇方法1.背吃刀量ap的確定一般根據(jù)加工性質(zhì)與加工余量確定ap。切削加工一般分為粗加工、半精加工和精加工。粗加工(表面粗糙度Ra50～12.5mm)時，在機床功率和刀具強度允許情況下，一次走刀應(yīng)盡可能切除全部余量。在中等功率機床上，背吃刀量可達2～6mm。半精加工(表面粗糙度Ra6.3～3.2mm)時，背吃刀量取為0.3～2mm。精加工(表面粗糙度Ra1.6～0.8mm)時。背吃刀量取為0.1～0.3mm。合理選用切削用量。選用較小的切削深度ap和進給量f,可減小殘留面積，使Ra值減小。第9頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三2.確定進給量f粗加工時，工件表面質(zhì)量要求不高，但切削力往往很大，合理進給量的大小主要受機床進給機構(gòu)強度、刀具的強度與剛性、工件的裝夾剛度等因素的限制。粗車時工件材料，刀桿尺寸，工件直徑與選定的切削深度進行選擇，一般f=0.3~0.6mm/r。半精加工和精加工時，合理進給量的大小則主要受工件加工精度和表面粗糙度的限制。根據(jù)預(yù)先估計的切削速度與刀尖圓弧半徑進行選擇，常取f=0.08~0.3mm/r。此外，還需要考慮到所選的進給量能滿足加工精度，甚至卷屑、斷屑的要求。生產(chǎn)實際中多采用查表法確定進給量。第10頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三粗加工時，根據(jù)工件材料，車刀刀桿直徑，以及被吃刀量查表；半精加工以及精加工時，根據(jù)粗糙度工件材料，估計的切削速度以及刀尖圓弧半徑來查。第11頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三3.切削速度vc的選擇在ap、f值選定后，一般根據(jù)合理的刀具壽命計算或用查表來選定切削速度。

式中Kvc：切削速度修正系數(shù)，Kvc的大小受工件材料、毛坯表面狀態(tài)、刀具幾何參數(shù)等切削條件的影響。Cv

、xv、yv、m及Kvc值可查閱《機械加工工藝手冊》。根據(jù)工件尺寸計算工件轉(zhuǎn)數(shù)n:根據(jù)機床說明書取較低而相近的機床主軸轉(zhuǎn)數(shù)n，計算實際切削速度。N=1000vc/πdw第12頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三在生產(chǎn)中選擇切削速度的一般原則是：(1)粗車時，ap和f

較大，故選擇較低的vc；反之精車時選擇較高的vc。(2)工件材料強度、硬度高時，應(yīng)選較低的vc。(3)切削合金鋼比切削中碳鋼切削速度降低20%～30%；切削調(diào)質(zhì)狀態(tài)的鋼比切削正火、退火狀態(tài)鋼要降低切削速度20%～30%；切削有色金屬比切削中碳鋼的切削速度可提高100%～300%。(4)刀具材料的切削性能愈好，切削速度也選得愈高，如硬質(zhì)合金鋼的切削速度比高速鋼刀具可高幾倍，涂層刀具的切削速度比未涂層刀具要高，陶瓷、金剛石和CBN刀具可采用更高的切削速度。第13頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三(5)精加工時，應(yīng)盡量避開積屑瘤和鱗刺產(chǎn)生的區(qū)域。(6)斷續(xù)切削時，為減少沖擊和熱應(yīng)力，宜適當(dāng)降低切削速度。(7)在易發(fā)生振動情況下，切削速度應(yīng)避開自激振動的臨界速度。(8)加工大型工件、細長件和薄壁工件或帶外皮的工件，應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。第14頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三切削液的合理選擇一、切削液的分類第15頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三二、切削液的功用1．切削液的功用（1）冷卻作用通過切削液的對流和汽化作用把因切削而發(fā)熱的刀具（或砂輪）、切屑和工件間的把切削熱從刀具和工件處帶走，從而有效地降低切削溫度，減少工件和刀具的熱變形，提高加工精度和刀具耐用度。在切削速度高、刀具、工件材料導(dǎo)熱性差、熱膨脹系數(shù)較大的情況下，切削液的冷卻作用龍顯重要。（2）潤滑作用切削液能滲入到刀具與切屑、加工表面之間形成潤滑膜或吸附膜，可以減小前刀面與切屑，后刀面與已加工表面間的摩擦，從而減小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具與工件坯料摩擦部位的表面溫度和刀具磨損，改善工件材料的切削加工性能，減小摩擦。第16頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三（3）清洗作用在金屬切削過程中，切削液可以沖走切削區(qū)域和機床上的細碎切屑、脫落的磨粒和油污，防止劃傷已加工表面和導(dǎo)軌，使刀具或砂輪的切削刃口保持鋒利，不致影響切削效果。（4）防銹作用在切削液中加入防銹劑，可在金屬表面形成一層保護膜，起到防銹作用。防銹作用的強弱，取決于切削液本身的成分和添加劑的作用。（5）其它作用除了以上四種作用外，切削液應(yīng)具備良好的穩(wěn)定性，在貯存和使用中不產(chǎn)生沉淀或分層、析油、析皂和老化等現(xiàn)象。對細菌和霉菌有一定抵抗能力，不易長霉及生物降解而導(dǎo)致發(fā)臭、變質(zhì)。第17頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三三、切削液的選擇和應(yīng)用1.從工件材料方面考慮切削普通結(jié)構(gòu)鋼等塑性材料時，要采用切削液，加工鑄鐵等脆性材料時，可以不用切削液。切削材料中含有鉻、鎳、鉬、錳、鈦、釩、鋁、妮、鎢等元素時，應(yīng)盡可能采用極壓切削油或極壓乳化液。加工銅、鋁及其合金不能用含硫的切削液。精加工銅及其合金、鋁及其合金或鑄鐵時，可選用離子型切削液或10%～12%乳化液。2.從刀具材料方面考慮高速鋼刀具粗加工時，應(yīng)選用以冷卻作用為主的切削液，主要目的是降低切削溫度；硬質(zhì)合金刀具粗加工時，可以不用切削液，必要時也可以來用低濃度的乳化液或水溶液，但必須連續(xù)地、充分地澆注，否則刀片會因冷熱不均而產(chǎn)生裂紋。第18頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三3.從加工要求方面考慮粗加工時，要求降低切削溫度，應(yīng)選用冷卻性能為主的切削液，如離子型切削液或3%～5%乳化液。低速切削時，刀具以機械磨損為主，宜選用以潤滑性能為主的切削油；在較高速度切削時，刀具主要是熱磨損，要求切削液有良好的冷卻性能，宜選用離子型切削液和乳化液。精加工時，切削液的主要作用是減小工件表面粗糙度和提高加工精度。對一般鋼件加工時，切削液應(yīng)具有良好的滲透性、潤滑性和一定的冷卻性。在較低速度(6.0～30m/min）時，為減小刀具與工件間的摩擦和粘結(jié)，抑制積屑瘤，以減小加工粗糙度，宜選用極壓切削油或10%～12%極壓乳化液或離子型切削液。第19頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三4.從加工方法方面考慮

鉆孔、攻絲、鉸孔、拉削等，排屑方式為半封閉、封閉狀態(tài)，導(dǎo)向部、校正部與已加工表面的摩擦也嚴重，對硬度高、強度大、韌性大、冷硬嚴重的難切削材料尤為突出，宜用乳化液、極壓乳化液和極壓切削油；

成形刀具、齒輪刀具等，要求保持形狀、尺寸精度等，也應(yīng)采用潤滑性好的極壓切削油或高濃度極壓切削液；

磨削加工溫度很高，且細小的磨屑會破壞工件表面質(zhì)量，要求切削液具有較好的冷卻性能和清洗性能，常用半透明的水溶液和普通乳化液；磨削不銹鋼、高溫合金宜用潤滑性能較好的水溶液和極壓乳化液。

第20頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三加工時切削液的選擇第21頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三切削液的選擇加工一般鋼材，選用乳化液或硫化切削油。加工銅合金和有色金屬時，不宜采用含硫化油的切削液，以免腐蝕工件。加工鑄鐵、青銅、黃銅等脆性材料時，為避免崩碎切屑進入機床運動部件，一般不用切削液，但在低速精加工中，為提高表面質(zhì)量，可用煤油作為切削液。高速鋼刀具耐熱性差，為了提高刀具耐用度，一般要根據(jù)具體切削條件選擇合適的切削液。硬質(zhì)合金刀具由于耐熱性、耐磨性較好，一般情況下不用切削液。如果要用，必須連續(xù)、充分地加切削液，以免硬質(zhì)合金刀片因驟冷驟熱而開裂

切削液應(yīng)根據(jù)加工性質(zhì)、工件材料、刀具材料等具體情況合理選用第22頁，共27頁，2023年，2月20日，星期三

切削液不僅要選擇得合理，而且要正確地使用，才能取得更好的效果。1、澆注法

澆注法如圖所示，這是最普通