切削用量三要素課件

切削用量江蘇大學機電總廠2008年7月培訓(xùn)專用、請勿外傳1一.切削運動與切削用量二.切削用量與切削過程中的關(guān)系三.合理選擇切削用量的原則和方法四.切削用量制定的步驟五.提高切削用量的途徑切削用量及選擇本章內(nèi)容21.切削運動與切削用量如外圓車削時，工件做旋轉(zhuǎn)運動，刀具作縱向直線運動，形成了工件的外圓表面。在新的表面的形成過程中，工件上

有三個依次變化的表面（見下圖）：待加工表面：即將被切去金屬層的表面加工表面：切削刃正在切削著的表面已加工表面：已經(jīng)切去一部分金屬形成的新表面3切削用量及選擇1.1

切削運動金屬切削機床的基本運動有直線運動和回轉(zhuǎn)運動。但是，按切削時工件與刀具相對運動所起的作用來分，可分為主運動和進給運動。如上圖所示。（1）主運動主運動是切下金屬所必須的最主要的運動。通常它的速度最高，消耗機床功率最多。(2）進給運動使新的金屬不斷投入切削的運動。進給運動可以是連續(xù)運動，也可以是間歇運動。4切削用量及選擇（3）合成運動與合成切削速度當主運動與進給運動同時進行時，刀具切削刃上某一點相對工件的運動稱為合成切削運動，其大小與方向用合成速度向量ve表示。如下圖所示，合成速度向量等于主運動速度與進給運動速度的向量和。即:ve=vc+vf切削用量及選擇51.2

切削用量三要素vc、f、

ap

稱之為切削用量三要素。（1）切削速度

vc大多數(shù)切削加工的主運動采用回轉(zhuǎn)運動?；匦w（刀具或工件）上外圓或內(nèi)孔某一點的切削速度計算公式如下：切削用量及選擇6（2）進給量

f1、進給速度vf是單位時間的進給量，單位是mm/s2、進給量是工件或刀具每回轉(zhuǎn)一周時兩者沿進給運動方向的相對位移，單位是mm/r（毫米/轉(zhuǎn)）。對于銑刀、鉸刀、拉刀、齒輪滾刀等多刃切削工具，在它們進行工作時，還應(yīng)規(guī)定每一個刀齒的進給量fz，即后一個刀齒相對于前一個刀齒的進給量，單位是mm/z(毫米/齒)。vf=f·n=fz·z·n

mm/s或mm/min7切削用量及選擇（3）背吃刀量

ap對于車削和刨削加工來說，背吃刀量ap為工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距離，單位為mm。對于外圓車削的深度可用下式計算：ap=（dw-dm）/

2

mm對于鉆孔工作：

ap=dm/

2

mm上兩式中dw——待加工表面直徑（mm）dm——已加工表面直徑（mm）8切削用量及選擇切削用量及選擇9切削用量與切削過程的關(guān)系對勞動生產(chǎn)率的影響切削用量三要素vc、f、ap

雖然對加工質(zhì)量、刀具耐用度和生產(chǎn)效率均有直接的影響，但影響程度卻不同，且它們又是相互聯(lián)系，相互制約，不可能都選擇的很大，因此，就存在著一從不同角度出發(fā)，去優(yōu)先選擇三者之中的某一個切削要素。為提高生產(chǎn)效率，可以適當增加背吃刀量ap，減少走刀的數(shù)，但是當加工余量太大、加工余量不均勻或工藝系統(tǒng)剛性不足時，為避免振動可分兩次或多次走刀完成。提示：在刀具強度，機床剛性保證的情況下，盡可能增加背吃刀量ap、進給量f、適中的切削速度vc。切削用量及選擇102.2

對零件精度、表面粗糙度的影響對零件精度、表面粗糙度，從進給量

f

著手分析，在這三要素中，吃刀量

ap通常根據(jù)加工余量而確定，而進給量

f的提高，則主要受到表面粗糙度的制約，為提高零件的粗糙度，進給量必須選擇得當。在吃刀量和進給量確定后，在保證刀具的耐用度的前提下，確定合理的切削速度vc。切削用量及選擇11對刀具耐用度的影響刀具耐用度所謂刀具耐用度，是指一把新刀從開始切削直到磨損量達到磨損標準為止，在這期間所使用的總的切削時間，用T表示。切削速度vc與刀具耐用度的關(guān)系工件材料、刀具材料、幾何角度選定后，切削速度是影響

刀具耐用度的主要因素。其原因是當提高切削速度時，單位時

間的金屬去除率成正比例增加，刀具與工件及切屑間的摩擦加

劇，消耗于金屬變形和摩擦的無用功增加，因而產(chǎn)生大量的熱。因此，提高切削速度的結(jié)果：摩擦熱大量的積聚在切屑底層而

來不及傳導(dǎo)出去，從而使切削溫度升高。切削用量及選擇12進給量f與刀具耐用度的關(guān)系當增大進給量后，切屑厚度增大，由切屑帶著走的熱量增多，同時切屑與前刀面的接觸長度增加，散熱面積增大。通過測試得知，切削溫度隨進給量的增加而升高，但溫度的升高幅度不及切削速度顯著。背吃刀量ap與刀具耐用度的關(guān)系背吃刀量對切削溫度的影響很小。這是因為背吃刀量增大后，切削區(qū)產(chǎn)生的熱量雖然成正比增加，但因為切削刃參加切削工作的長度也成正比增加，從而改善了散熱條件，因此切削溫度上升甚微。綜上所述，凡是影響切削溫度的因素，都影響刀具磨損，因而也影響刀具耐用度。切削用量及選擇13合理選擇切削用量的原則與方法制訂切削用量的原則正確地選擇切削用量，對于保證加工質(zhì)量、降低加工成本和提高勞動生產(chǎn)率都具有重要意義。所謂合理的切削用量，是指充分利用刀具的切削性能和機床性能（功率、扭矩等），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。對于粗加工來說，要盡可能保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。提高切削速度，增大進給量和背吃刀量，都能提高金屬切除率。但在這三個因素中，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進給量，影響最小的是背吃刀量。所以，在選擇粗加工切削用量時，應(yīng)優(yōu)先考慮采用大的背吃刀量，其次考慮采用大的進給量，最后才能根據(jù)刀具耐用度的要求，選定合理的切削速度。切削用量及選擇14半精加工、精加工時首先要保證加工精度和表面質(zhì)量，同時應(yīng)兼顧必要的刀具耐用度和生產(chǎn)效率，此時的背吃刀量

根據(jù)粗加工留下的余量確定。為了減小工藝系統(tǒng)的彈性變形，減小已加工表面的殘留面積，半精加工尤其是精加工，一般

多采用較小的背吃刀量和進給量。為抑制積屑瘤和鱗制的產(chǎn)

生，用硬質(zhì)合金刀具進行精加工時一般多采用較高的切削速

度；高速鋼刀具則一般多采用較低的切削速度。由此可見，選擇切削用量的基本原則是首先選取盡可能大

的背吃刀量；其次要在機床動力和剛度允許的范圍內(nèi)，同時又滿足已加工表面粗糙度的要求的情況下，選取盡可能大的進給量，最后利用《切削用量手冊》選取或用公式計算確定最佳切削速度。切削用量及選擇153.2

切削用量三要素的確定背吃刀量的選擇背吃刀量根據(jù)加工余量確定。在粗加工時，一次走刀應(yīng)盡可能切去全部加工余量，在中等功率機床上，ap可達8～10mm.2)下列情況可分幾次走刀：①加工余量太大，一次走刀切削力太大，會產(chǎn)生機床功率不足或刀具強度不夠時；②工藝系統(tǒng)剛性不足，或加工余量極不均勻，以致引起很大振動時，如加工細長軸或薄壁工件；③斷續(xù)切削，刀具受到很大的沖擊而造成打刀時。在上述情況下，如分二次走刀，第一次的ap也應(yīng)比第二次大，第二次的ap可取加工余量的1/3～1/4左右。切削用量及選擇163）切削表層有硬皮的鑄鍛件或切削不銹鋼等冷硬較嚴重的材料時，應(yīng)盡量使背吃刀量超過硬皮或冷硬層厚度，以防刀刃過早磨損或破損。在半精加工時，ap=0.5～2

mm。在精加工時，ap=0.1～0.4

mm。（2）進給量的選擇粗加工時，對工件表面質(zhì)量沒有太高要求，這時切削力往往很大，合理的進給量應(yīng)是工藝系統(tǒng)所能承受的最大進給量。這一進給量要受

到下列一些因素的限制：機床進給機構(gòu)的強度、車刀刀桿的強度和剛

度、硬質(zhì)合金或陶瓷刀片的強度及工件的裝夾剛度等。切削用量及選擇17精加工時，最大進給量主要受加工精度和表面粗糙度的限制。工廠生產(chǎn)中，進給量常常根據(jù)經(jīng)驗選取。粗加工時，根據(jù)加工材料、車刀刀桿尺寸、工件直徑及已確定的背吃刀量從《切削用量手冊》中查

取進給量。在半精加工和精加工時，則按粗糙度要求，根據(jù)工件材料、刀尖圓弧半徑、切削速度從《切削用量手冊》中查得進給量。然而，按經(jīng)驗確定的粗車進給量在一些特殊情況下，如切削力很大、工件長徑比很大、刀桿伸出長度很大時，有時還需對選定的進給量校驗。（3）切削速度的確定根據(jù)已選定的背吃刀量ap、進給量f及刀具耐用度T，就可按公式計算切削速度Vc和機床轉(zhuǎn)速n。切削用量及選擇18①粗車時，ap

、f均較大，所以Vc較低，精加工時，ap

、f均較小，所以Vc較高。②工件材料強度、硬度較高時，應(yīng)選較低的Vc；反之，Vc較高。材料加工性越差，Vc較低。③刀具材料的切削性能愈好，Vc也選得愈高。此外，在選擇Vc時，還應(yīng)考慮以下幾點：①精加工時，應(yīng)盡量避免積屑瘤和鱗刺產(chǎn)生的區(qū)域。②斷續(xù)切削時，為減小沖擊和熱應(yīng)力，宜適當降低Vc。③在易發(fā)生振動情況下，Vc應(yīng)避開自激振動的臨界速度。④加工大件、細長件、薄壁件以及帶外皮的工件時，應(yīng)選