刀具切削部分几何参数的选择概要.pptx

项目七项目七 刀具选择刀具选择子项目子项目1 1 刀具角度选择刀具角度选择问题问题1 1：切削力的影响：切削力的影响问题问题2 2：切削温度的影响：切削温度的影响问题问题3 3：刀具寿命的影响：刀具寿命的影响为什么要选择刀具角度为什么要选择刀具角度因为它影响：切削加工生产率因为它影响：切削加工生产率 刀具耐用度刀具耐用度 加工质量加工质量 加工成本加工成本刀具角度选择的依据？刀具角度选择的依据？工件材料工件材料 刀具材料刀具材料 切削用量切削用量 工艺系统刚性工艺系统刚性 机床功率机床功率1 1 前角及前刀面形状的选择前角及前刀面形状的选择 前角决定前角决定切削刃的锋利程度切削刃的锋利程度强固程度强固程度直接影响切削过程直接影响切削过程 o1Pro2 正前角正前角：减小切屑被切下时的弹塑性变形：减小切屑被切下时的弹塑性变形 减小减小切屑流出时与前面的摩擦阻力，切屑流出时与前面的摩擦阻力，减小切削力和切削热，减小切削力和切削热，切削轻快，切削轻快，提高刀具寿命，提高刀具寿命，提高已加工表面质量。提高已加工表面质量。但但前角过大前角过大时，楔角过小，会削弱切削刃部的强度并降低时，楔角过小，会削弱切削刃部的强度并降低散热能力，反而会使刀具寿命降低。散热能力，反而会使刀具寿命降低。负前角负前角：改善刃部受力状况和散热条件，：改善刃部受力状况和散热条件，提高切削刃强度提高切削刃强度 提高提高耐冲击能力耐冲击能力 采用采用负前角：负前角：通常在用脆性刀具材料通常在用脆性刀具材料 加工高强度高硬度工件材料加工高强度高硬度工件材料 易产生崩刃易产生崩刃 选择时考虑：选择时考虑：刀具材料刀具材料高速钢高速钢的强度高，韧性好；的强度高，韧性好；硬质合金硬质合金脆性大，怕冲击，易崩刃。脆性大，怕冲击，易崩刃。高速钢刀具的前角高速钢刀具的前角 硬质合金刀具硬质合金刀具+5+5 1010。陶瓷刀具陶瓷刀具的脆性更大，故前角常取负值的脆性更大，故前角常取负值(多在多在4 4 1515 范范围围)以改善刀具受力时的应力状态，并选负的刃倾角以改善刀具受力时的应力状态，并选负的刃倾角(取取0 0 1010)与之配合以改善切入时承受冲击的能力。与之配合以改善切入时承受冲击的能力。立方氮化硼立方氮化硼(CBN)(CBN)由于脆性更大，都采用负前角高速切削。由于脆性更大，都采用负前角高速切削。选择时考虑：选择时考虑：工件材料工件材料塑性材料塑性材料:切屑呈带状，沿刀具前面流出时和前面接触长度较切屑呈带状，沿刀具前面流出时和前面接触长度较 长，摩擦较大，为减小变形和摩擦，一般都采用长，摩擦较大，为减小变形和摩擦，一般都采用正前角正前角。强度、硬度高强度、硬度高:单位切削力大，切削温度容易升高，单位切削力大，切削温度容易升高，前角宜取前角宜取小值小值。为了为了提高切削刃强度提高切削刃强度，增加刀头导热面积和容热体积，增加刀头导热面积和容热体积，脆性材料脆性材料时，塑性变形小，切屑呈崩碎状，切削力集中，易时，塑性变形小，切屑呈崩碎状，切削力集中，易崩刃，前角小一些。崩刃，前角小一些。如如加工灰铸铁取加工灰铸铁取o=5=5 1515。前角数值随脆性材料强度和硬度的增大而逐渐减小。前角数值随脆性材料强度和硬度的增大而逐渐减小。在加工淬火钢、冷硬铸铁等高硬度难加工材料时，宜取负在加工淬火钢、冷硬铸铁等高硬度难加工材料时，宜取负前角。前角。实验证明，用正前角硬质合金车刀加工高硬度淬火钢时，实验证明，用正前角硬质合金车刀加工高硬度淬火钢时，切削刃几乎一开始切削就会发生崩刃。切削刃几乎一开始切削就会发生崩刃。前角选择：前角选择：具体加工条件具体加工条件 粗加工时或断续切削粗加工时或断续切削时，切削力和冲击较大，为时，切削力和冲击较大，为使切削刃有足够强度，宜取使切削刃有足够强度，宜取较小前角较小前角；精加工精加工时，切削刃强度要求较低，为使刀具刀刃时，切削刃强度要求较低，为使刀具刀刃锋利，降低切削力，以减小工件变形和减小表面粗糙锋利，降低切削力，以减小工件变形和减小表面粗糙度值，宜取度值，宜取较大前角较大前角。工艺系统刚性较差工艺系统刚性较差时，宜取时，宜取较大前角较大前角，以减小切，以减小切削力和切削功率，减轻振动。削力和切削功率，减轻振动。前角选择：前角选择：其他参数的选择其他参数的选择 前角的合理数值与前角的合理数值与刀面形状刀面形状及及刃区参数刃区参数以及其以及其他角度有关，特别是和他角度有关，特别是和刃倾角刃倾角有密切关系。有密切关系。带带负倒棱负倒棱的刀具允许采用较大前角；的刀具允许采用较大前角；大前角刀具常与负刃倾角相匹配大前角刀具常与负刃倾角相匹配来保证切削刃来保证切削刃强度和抗冲击能力。强度和抗冲击能力。许多先进刀具就是在针对某种加工条件，善于许多先进刀具就是在针对某种加工条件，善于灵活运用这些原则而产生的。灵活运用这些原则而产生的。2 2 刃区参数及前刀面形状的刃区参数及前刀面形状的选择选择（1 1）刃区参数）刃区参数刃区剖面型式有锋刃型、倒棱型和钝圆切削刃型三种。刃区剖面型式有锋刃型、倒棱型和钝圆切削刃型三种。锋刃型锋刃型倒棱型倒棱型钝圆型钝圆型常用的前刀面形状及刃区剖面参数常用的前刀面形状及刃区剖面参数切削刃口较锋利，但强度较差，切削刃口较锋利，但强度较差，0不能太大，不能太大，不易断屑。不易断屑。各种高速钢刃形复杂刀具及成形刀具，精加各种高速钢刃形复杂刀具及成形刀具，精加工铸铁、青铜等脆性材料的硬质合金刀具。工铸铁、青铜等脆性材料的硬质合金刀具。切削刃强度较好，但刀刃切削刃强度较好，但刀刃较钝，切削变形大。较钝，切削变形大。硬脆刀具材料、加工高强度、高硬度（如淬火钢）硬脆刀具材料、加工高强度、高硬度（如淬火钢）的车刀、铣刀、面铣刀等。的车刀、铣刀、面铣刀等。在在加加工工塑塑性性材材料料时时，为为使使切切屑屑卷卷成成螺螺旋旋形形或或折折断断成成C形形，使使之之易易于于排排出出和和清清理理，常常在在前前刀刀面面上上制制成成卷断屑槽。卷断屑槽。卷断屑槽可作成直线圆弧型、直线型和全圆弧型三种。卷断屑槽可作成直线圆弧型、直线型和全圆弧型三种。直线圆弧型和直线型断屑槽适用于切削碳素钢、合金结直线圆弧型和直线型断屑槽适用于切削碳素钢、合金结构钢、工具钢等，构钢、工具钢等，0515。全圆弧型适用于切削紫铜、不锈钢等高塑性材料，全圆弧型适用于切削紫铜、不锈钢等高塑性材料，0可增大至可增大至25 30。比平前刀面可取较大前角且改善了卷屑比平前刀面可取较大前角且改善了卷屑和断屑条件，但刃磨不如平前面简便。和断屑条件，但刃磨不如平前面简便。各种高速钢刀具，加工纯铜、铝合金等低各种高速钢刀具，加工纯铜、铝合金等低强度、低硬度的硬质合金刀具。强度、低硬度的硬质合金刀具。加工各种钢材等塑性材料的硬加工各种钢材等塑性材料的硬质合金车刀。质合金车刀。加工铸铁等脆性材料用的硬质加工铸铁等脆性材料用的硬质合金、陶瓷刀具。合金、陶瓷刀具。零度倒棱，适用于高速钢刀具。零度倒棱，适用于高速钢刀具。切削刃强度及抗冲击能力增加，切削刃强度及抗冲击能力增加，在同样条件下允许采用较大的在同样条件下允许采用较大的前角，提高了刀具寿命。前角，提高了刀具寿命。适用于陶瓷等脆性材料刀具。适用于陶瓷等脆性材料刀具。切削刃强度及抗冲击能力切削刃强度及抗冲击能力增加，且有一定的减压和增加，且有一定的减压和消振作用。消振作用。后角及后面形状的选择后角及后面形状的选择后角的作用主要后角的作用主要1)减小主后刀面与工件之间的摩擦，提高已加工表减小主后刀面与工件之间的摩擦，提高已加工表 面质量和延长刀具寿命；面质量和延长刀具寿命；2)配合前角调整切削刃和刀头部分锋利程度、强度和配合前角调整切削刃和刀头部分锋利程度、强度和散热条件；散热条件；3)小后角车刀在特定的条件下可抑制切削时的振动。小后角车刀在特定的条件下可抑制切削时的振动。影响影响刀具耐用度和加工表面质量刀具耐用度和加工表面质量。合理后角的选择合理后角的选择v当当hD(或或进进给给量量f)很很小小时时(精精加加工工)，磨磨损损主主要要发发生生在在后后刀刀面面上上，为为减减小小磨磨损损和和增增加加切切削削刃刃的的锋锋利利程程度度，宜取较大的后角。宜取较大的后角。v当切削厚度很大时，前刀面上月牙洼磨损显著，这当切削厚度很大时，前刀面上月牙洼磨损显著，这时取较小后角可以增强切削刃和加大散热体积。时取较小后角可以增强切削刃和加大散热体积。例例如如：高高速速钢钢立立铣铣刀刀，由由于于每每齿齿进进给给量量很很小小，后后角角取取到到1616，而而圆圆片片铣铣刀刀当当每每齿齿进进给给量量为为0.01mm0.01mm时时，后后角角取取3030。车车刀刀后后角角的的变变动动范范围围比比前前角角要要小小。粗粗车车时时，因因hD较较大大，为为保保证证切切削削刃刃强强度度取取较较小小后后角角(4(4 8 8)；而而精精车车时时，hD较较小小为为保保证证已已加加工工表表面面质质量量，取取较较大大后后角角8 8 1212。切切断断刀刀的的进进给给量量较较小小，且考虑进给运动对工作后角的影响宜取较大后角且考虑进给运动对工作后角的影响宜取较大后角1010 1212。刀具后角：切削条件刀具后角：切削条件v工工件件材材料料的的强强度度、硬硬度度较较高高时时，为为加加强强切切削削刃刃，宜宜取较小后角取较小后角(0 0=5=5 7 7)。v工工件件材材料料塑塑性性较较大大，加加工工硬硬化化严严重重时时，为为减减小小后后刀刀面摩擦，应取较大后角面摩擦，应取较大后角(10(10 1212)。v当当采采用用负负前前角角刀刀具具加加工工高高硬硬度度高高强强度度材材料料时时，宜宜采采用较大后角用较大后角(12(12 1515)，v工工艺艺系系统统刚刚性性较较差差时时，为为避避免免振振动动，应应适适当当减减小小后后角。角。后角归纳为后角归纳为 尽量小尽量小 粗加工：粗加工：o,精加工：精加工：o 塑性材料塑性材料:o 脆性材料脆性材料:o,硬度高硬度高:o,强度高强度高o 工艺系统：刚度高工艺系统：刚度高o 归纳总结归纳总结车车刀刀的的副副后后角角一一般般取取其其等等于于主后角。主后角。切切断断刀刀及及切切槽槽刀刀的的副副后后角角，由由于于受受其其结结构构强强度度的的限限制制，只只能能取取得得很很小小，0 0=1=1 2 2。车刀的副后角车刀的副后角 二二、后刀面形状及选择后刀面形状及选择 为减少刃磨后面的劳动量，提高刃磨质量，为减少刃磨后面的劳动量，提高刃磨质量，常把后面作成常把后面作成双重后面双重后面，b1取取l3mm。它可以增加后刀面与加工表面的接触面积，在切它可以增加后刀面与加工表面的接触面积，在切削时能产生同振动位移方向相反的摩擦阻力，不仅可削时能产生同振动位移方向相反的摩擦阻力，不仅可以减小振动，也可对工件表面起一定的熨压作用，从以减小振动，也可对工件表面起一定的熨压作用，从而提高加工表面质量。而提高加工表面质量。沿着后刀面磨出负后角倒棱面，倒棱角沿着后刀面磨出负后角倒棱面，倒棱角01=-5-10，倒棱面宽倒棱面宽b10.10.3mm。消振棱消振棱这是车削细长轴和镗孔时常采取的消振措施之一。这是车削细长轴和镗孔时常采取的消振措施之一。主偏角的功用主偏角的功用 影响已加工表面残留面积的高度影响已加工表面残留面积的高度 影响各切削分力的比例影响各切削分力的比例影响刀尖的强度和刀具耐用度影响刀尖的强度和刀具耐用度影响断屑影响断屑主、副偏角及刀尖形状的选择主、副偏角及刀尖形状的选择主、副偏角及刀尖形状的选择主、副偏角及刀尖形状的选择 一、一、主偏角对切削加工的影响主偏角对切削加工的影响1.1.对刀具耐用度影响很大。随着主偏角减小，刀具耐对刀具耐用度影响很大。随着主偏角减小，刀具耐用度提高。这是因为：用度提高。这是因为：v当背吃刀量当背吃刀量a ap p和进给量和进给量f f相同时，主偏角的相同时，主偏角的变化将改变切削层形状，使切削层参数发变化将改变切削层形状，使切削层参数发生变化，从而影响切削刃上的负荷。生变化，从而影响切削刃上的负荷。当主偏角当主偏角KrKr减小时，由于切削层公称宽度减小时，由于切削层公称宽度b bD D(a ap p/sinKr)/sinKr)增加，切削层公称厚度增加，切削层公称厚度h hD D(=fsinKr)(=fsinKr)减小，使作用在主切削刃单位减小，使作用在主切削刃单位长度上的负荷减轻。长度上的负荷减轻。v主偏角减小，则刀尖角主偏角减小，则刀尖角 r r增大，增大，使刀尖强度提高，散热体积增大。使刀尖强度提高，散热体积增大。v主主偏偏角角较较小小的的刀刀具具在在切切入入时时，最最先先与与工工件件接接触触处处是是远远离离刀刀尖尖的的地地方方，因因而而可可减减少少因因切切入入冲冲击击造造成成的刀尖损坏。的刀尖损坏。Kr1KrKr2FpFf2 2影响切削分力比值及切削层单位面积切削力影响切削分力比值及切削层单位面积切削力 当当Kr减小时，由于减小时，由于hD减小，变形系数减小，变形系数增大，使增大，使切削层单位面积切削力有切削层单位面积切削力有所增大；在所增大；在ap和和f相同时，相同时，使切削功率有所增加。但使切削功率有所增加。但更主要的是会使背向力更主要的是会使背向力Fp增大，容易引起工艺系统增大，容易引起工艺系统振动。当工艺系统刚度不振动。当工艺系统刚度不足时，会使刀具寿命降低。足时，会使刀具寿命降低。3 3影响已加工表面质量影响已加工表面质量 减小减小Kr进可以使工件表面残留面积高度减小，进可以使工件表面残留面积高度减小，从而使已加工表面粗糙度值减小。从而使已加工表面粗糙度值减小。4 4影响断屑效果、排屑方向影响断屑效果、排屑方向 增大增大Kr会使会使hD增厚，增厚，bD减小，有利于切屑折断，减小，有利于切屑折断，有利于孔加工刀具使切屑沿轴向顺利流出。有利于孔加工刀具使切屑沿轴向顺利流出。v 硬质合金车刀一般选用较大的硬质合金车刀一般选用较大的主偏角主偏角(Kr(Kr6060 7575)，以利于减少振，以利于减少振动、断屑和采用较大的切削深度。动、断屑和采用较大的切削深度。v加工硬度高的材料，如冷硬铸铁和淬硬钢加工硬度高的材料，如冷硬铸铁和淬硬钢时，在系统刚性好，切削深度不大时取时，在系统刚性好，切削深度不大时取较小的主偏角较小的主偏角(Kr(Kr1010 3030)，以利于，以利于提高刀具耐用度。提高刀具耐用度。二二、合理主偏角的选择原则合理主偏角的选择原则粗加工时，粗加工时，v工艺系统刚性较好时，取较小的主偏角可工艺系统刚性较好时，取较小的主偏角可提高刀具耐用度；刚性不足，加车削细长提高刀具耐用度；刚性不足，加车削细长轴时，应取大的主偏角，可取轴时，应取大的主偏角，可取KrKr9090 9393，以减小背向力，以减小背向力a ap p，减少振动。，减少振动。v需要从中间切入及仿形加工的车刀，应取需要从中间切入及仿形加工的车刀，应取较大主偏角；较大主偏角；v车阶梯轴则需用车阶梯轴则需用KrKr9090 的偏刀；的偏刀；v要用一把刀加工外圆、端面和倒角时可取要用一把刀加工外圆、端面和倒角时可取KrKr4545。主偏角选择总结主偏角选择总结 系统刚度：刚度好，系统刚度：刚度好，Kr取小值，刚度取小值，刚度差，差，Kr取大值取大值 工件形状：工件形状：Kr按工件阶梯的角度选按工件阶梯的角度选 工件材料：工件很硬时，工件材料：工件很硬时，Kr取小值取小值 散热条件：需要时加强散热时，散热条件：需要时加强散热时，Kr取取小值小值 产量条件：需要刀具通用性好时，取产量条件：需要刀具通用性好时，取Kr90、Kr45 副副偏偏角角K K r r的的大大小小主主要要影影响响刀刀具具耐耐用用度度和和已已加工表面质量。加工表面质量。三三、副偏角的、副偏角的作用作用及选择及选择 1.1.副偏角副偏角K K r r的作用的作用减小副切削刃及副后面与已加工表面之间的摩擦。减小副切削刃及副后面与已加工表面之间的摩擦。副偏角太小或太大刀具耐用度副偏角太小或太大刀具耐用度都不高，其存在着一个合理值都不高，其存在着一个合理值K K r r 对刀具耐用度的影对刀具耐用度的影响响这是因为：这是因为：副偏角过小会增加参加切削工作的刀刃长副偏角过小会增加参加切削工作的刀刃长度，增大副后刀面与已加工表面间的摩擦，同度，增大副后刀面与已加工表面间的摩擦，同时也易引起振动；时也易引起振动；而副偏角过大致使刀尖强度降低和散热条而副偏角过大致使刀尖强度降低和散热条件恶化，结果会使刀具耐用度降低。件恶化，结果会使刀具耐用度降低。在副偏角较小时，加工表面粗糙在副偏角较小时，加工表面粗糙度值较小。度值较小。K K r r 对对加工表面质量的影响加工表面质量的影响 这是因为：这是因为：减小副偏角可减小残留面积高度，减小副偏角可减小残留面积高度，降低理论表面粗糙度值。降低理论表面粗糙度值。2.2.合理副偏角合理副偏角K K r r的选择的选择v一般刀具的副偏角，在工艺系统刚性较好，不产一般刀具的副偏角，在工艺系统刚性较好，不产生振动的情况下，可选取较小的数值，如取生振动的情况下，可选取较小的数值，如取Kr=510。v精加工刀具的副偏角应取得更小一精加工刀具的副偏角应取得更小一点，必要时，可磨出一段点，必要时，可磨出一段Kr=0的修光刃，车刀的修光刃长度取为的修光刃，车刀的修光刃长度取为b(1.21.3)f，硬质合金端铣刀，硬质合金端铣刀的的b(46)f。考虑对Ra的影响一般尽量取小值 v切断刀和切槽刀由于切断刀和切槽刀由于结构强度的限制，只结构强度的限制，只能取很小的副偏角，能取很小的副偏角，K K r r=1=1 3 3。刃倾角的功用刃倾角的功用 1.1.控制切屑流出方向。控制切屑流出方向。外圆车刀刃倾角外圆车刀刃倾角s对排屑方向的影响对排屑方向的影响可见，在精车时，希望取正刃倾角可见，在精车时，希望取正刃倾角(+s)，以使切，以使切屑流向待加工表面，防止缠绕和划伤已加工表面。屑流向待加工表面，防止缠绕和划伤已加工表面。刃倾角小于0时刃倾角等于0时刃倾角大于0时2.2.影响切削刃的锋利程度。影响切削刃的锋利程度。当当s0的斜角切削时，由于切屑在前刀面的斜角切削时，由于切屑在前刀面上流向的改变，使实际前角增大；同时，刃倾角上流向的改变，使实际前角增大；同时，刃倾角增大还可减小刀刃的钝圆半径，使切削刃变得锋增大还可减小刀刃的钝圆半径，使切削刃变得锋利。如利。如切下极薄切屑的精车刀、精刨刀多采用切下极薄切屑的精车刀、精刨刀多采用4575的大刃倾角。的大刃倾角。3.3.影响切削分力的大小。影响切削分力的大小。当负刃倾角绝对值增大时，背向力当负刃倾角绝对值增大时，背向力Fp显著增显著增大，将导致工件变形及引起振动。大，将导致工件变形及引起振动。刃倾角对刀具耐用度的影响如下图所示。刃倾角对刀具耐用度的影响如下图所示。在不同的加工条件下，也存在着一个合理数值。在不同的加工条件下，也存在着一个合理数值。二二、合理刃倾角的选择原则、合理刃倾角的选择原则 1.1.加工一般钢料和灰铸铁，粗车取加工一般钢料和灰铸铁，粗车取s05，精车时取，精车时取s=0+5；有冲击负荷时，；有冲击负荷时，s=-5-15；当冲击特别大时，可取；当冲击特别大时，可取 s=-30-45。2.2.加工高强度钢、高锰钢、淬硬钢时，可取加工高强度钢、高锰钢、淬硬钢时，可取 s=-5-15或负数的绝对值更大一些。或负数的绝对值更大一些。3.3.工艺系统刚性不足时，尽量不采用负刃倾角。工艺系统刚性不足时，尽量不采用负刃倾角。1）粗加工）粗加工S 0 （使（使FP小些）小些）2）断续切削：）断续切削：S 0（保护刀尖）（保护刀尖）3）工件）工件b、HB大：大：S 0（使（使FP小些）小些）5）微量切削：）微量切削：S取大值取大值(使刀具实际刃口使刀具实际刃口 半半径径)注意：刀具各角度之间是互相联系互相影响的。注意：刀具各角度之间是互相联系互相影响的。孤立地选择某一角度并不能得到所希望的合理值。孤立地选择某一角度并不能得到所希望的合理值。例如：改变前角将使刀具的合理后角发生变化。例如：改变前角将使刀具的合理后角发生变化。在加工硬度较高的材料时，为增加刀刃强度，在加工硬度较高的材料时，为增加刀刃强度，一般取较小的后角。一般取较小的后角。但在加工特别硬的材料，如淬硬钢时，通常采用负但在加工特别硬的材料，如淬硬钢时，通常采用负前角，这时楔角已较大，如适当增加后角，不仅使前角，这时楔角已较大，如适当增加后角，不仅使切削刃易于切入工件，而且还可提高刀具耐用度。切削刃易于切入工件，而且还可提高刀具耐用度。刀具前角和刃倾角的选择也常常是互相影响的。刀具前角和刃倾角的选择也常常是互相影响的。强力切削时，切削面积大，切削力也大，为强化刀刃，强力切削时，切削面积大，切削力也大，为强化刀刃，前角适宜取小一些。但此时如采用太小前角会导致切前角适宜取小一些。但此时如采用太小前角会导致切屑变形太大。可以采用较大前角，而同时采用负的刃屑变形太大。可以采用较大前角，而同时采用负的刃倾角及负倒棱来强固刀刃；采用过渡刃来强化刀尖，倾角及负倒棱来强固刀刃；采用过渡刃来强化刀尖，从而达到满意的效果。从而达到满意的效果。由此可见，任何一个刀具合理几何参数，都应该在由此可见，任何一个刀具合理几何参数，都应该在多因素的相互联系中确定。多因素的相互联系中确定。硬质合金车刀合理前角参考值硬质合金车刀合理前角参考值Answer应选择负前角，以使合金刀片受压而应选择负前角，以使合金刀片受压而不受弯，选较小的后角（即选取楔角不受弯，选较小的后角（即选取楔角大一些），以使刀头刚性好，散热好，大一些），以使刀头刚性好，散热好，切削刃强度好，不易崩刀。切削刃强度好，不易崩刀。子项目子项目2 2 切削用量选择切削用量选择7.10.2 选择刀具耐用度(1)根据刀具的复杂程度和制造、重磨的费用来选择。根据刀具的复杂程度和制造、重磨的费用来选择。结构简单、成本不高的刀具，刀具耐用度应选得低些，结构复杂和精度高的刀具应选得高些。(2)对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具耐用度应选得高些，尤应保证刀具的可靠性。一般为通用机床上同类刀具的24 倍。(3)对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具耐用度可选得低些，大致为30min。(4)若某工序的生产率限制了整个车间生产率生产率的提高，该工序的刀具耐用度要选得低些；若某工序单位时间内所分担到的全厂开支较大，刀具耐用度也应选得低些。(5)大件精加工时，为避免切削时中途换刀，刀具耐用度应按零件精度和表面粗糙度来确定，一般为中小件加工时的23 倍。7.10.3 切削用量的选择切削用量的选择要提高生产率，必须取尽可能大的要提高生产率，必须取尽可能大的 ap、f 和和Vc.事实上事实上ap、f 和和Vc 的提高受到来自机的提高受到来自机床、工艺系统、刀具和加工质量要求等诸床、工艺系统、刀具和加工质量要求等诸多因素的限制。因此，应重点考虑以下限多因素的限制。因此，应重点考虑以下限制因素来选择切削用量。制因素来选择切削用量。制定合理的切削用量，要综合考虑生制定合理的切削用量，要综合考虑生产率、加工质量和加工成本产率、加工质量和加工成本(1)切削用量对生产率的影响。切削用量对生产率的影响。在粗加工时，毛坯的余量较在粗加工时，毛坯的余量较大，加工精度和表面粗糙度值要求均不高，在制定切削用量大，加工精度和表面粗糙度值要求均不高，在制定切削用量时，时，要在保证刀具耐用度的前提下，尽可能地以提高生产率要在保证刀具耐用度的前提下，尽可能地以提高生产率和降低加工成本为目标和降低加工成本为目标。(2)切削用量对刀具耐用度的影响。切削用量对刀具耐用度的影响。在切削用量三要素中，在切削用量三要素中，vc对刀具耐用度的影响最大，f 的影响次之，ap影响最小。因此，从保证合理的刀具耐用度来考虑时，应首先选择尽可因此，从保证合理的刀具耐用度来考虑时，应首先选择尽可能大的能大的ap；其次按工艺和技术条件的要求选择较大的；其次按工艺和技术条件的要求选择较大的f；最；最后根据合理的刀具耐用度，用计算法或查表法确定后根据合理的刀具耐用度，用计算法或查表法确定v。(3)切削用量对加工质量的影响在切削用量三要素中，切削速度在切削用量三要素中，切削速度v v 增大时，切屑变形增大时，切屑变形和切削力有所减小，已加工表面粗糙度值减小；进给和切削力有所减小，已加工表面粗糙度值减小；进给量量f f 增大，切削力将增大，且表面粗糙度值会显著增增大，切削力将增大，且表面粗糙度值会显著增大；大；a ap p增大，切削力增大，切削力F Fz z成比例增大，使工艺系统弹性成比例增大，使工艺系统弹性变形增大，并可能引起振动，因而会降低加工精度，变形增大，并可能引起振动，因而会降低加工精度，使已加工表面粗糙度值增大。使已加工表面粗糙度值增大。因此，在精加工和半精加工时，常常采用较小的背吃因此，在精加工和半精加工时，常常采用较小的背吃刀量刀量a ap p和进给量和进给量f f。为了提高表面质量，硬质合金车。为了提高表面质量，硬质合金车刀常采用较高的切削速度刀常采用较高的切削速度(一般一般 v v=80 m/min=80 m/min100 100 m/min)m/min)，高速钢车刀则采用较低的切削速度，高速钢车刀则采用较低的切削速度(如宽刃如宽刃精车刀精车刀 v v=3m/min=3m/min8m/min)8m/min)。选择原则选择原则粗加工，以提高生产率为主，兼顾加工成本，粗加工，以提高生产率为主，兼顾加工成本，应选应选ap尽量大，尽量大，较大较大f，最后在刀具耐用度和，最后在刀具耐用度和机床功率允许的条件下选择合理机床功率允许的条件下选择合理。精加工时，以提高加工质量为主，兼顾生产精加工时，以提高加工质量为主，兼顾生产率和生产成本。故按加工余量，按表面质量率和生产成本。故按加工余量，按表面质量要求选择合理的要求选择合理的ap、f，在保证刀具耐用度和，在保证刀具耐用度和加工质量的前提下选择尽量大的加工质量的前提下选择尽量大的。（一）粗加工切削用量的选择方法（一）粗加工切削用量的选择方法1、在保留半精加工余量的前提下，尽量将粗加工余、在保留半精加工余量的前提下，尽量将粗加工余量一次切削完。若余量过大或工艺系统刚性过差时，量一次切削完。若余量过大或工艺系统刚性过差时，可分二次切除余量（一般最多分成二次切除）可分二次切除余量（一般最多分成二次切除）2、综合考虑机床进给机构强度、加工工件刚度和刀、综合考虑机床进给机构强度、加工工件刚度和刀片强度等情况下，选取一个最大的进给量。片强度等情况下，选取一个最大的进给量。3、根据规定达到的刀具耐用度、根据规定达到的刀具耐用度T，确定切削速度，确定切削速度，4、校验机床功率、校验机床功率1.背吃刀量的选择切削加工一般分为粗加工、半精加工和精加工。切削加工一般分为粗加工、半精加工和精加工。粗加工粗加工(Ra=12.5 m50 m)时，应尽量用一次时，应尽量用一次走刀就切除全部加工余量。在中等功率机床上，走刀就切除全部加工余量。在中等功率机床上，ap 8 mm10 mm。半精加工半精加工(Ra=3.2m6.3 m)时，时，ap0.5 mm2mm。精加工精加工(Ra=0.8 m1.6 m)时，时，ap 0.1 mm0.4 mm。粗加工时，当加工余量太大、工艺系统刚性不足、或粗加工时，当加工余量太大、工艺系统刚性不足、或者加工余量极不均匀，以致引起很大振动时，可分几者加工余量极不均匀，以致引起很大振动时，可分几次走刀，若二次走刀或多次走刀时，应将第一次走刀次走刀，若二次走刀或多次走刀时，应将第一次走刀的背吃刀量取大些，一般为总加工余量的的背吃刀量取大些，一般为总加工余量的2/32/33/43/4。而且最后一次走刀的背吃刀量取的要小一点。而且最后一次走刀的背吃刀量取的要小一点。在加工铸、锻件或不锈钢等加工硬化严重的材料时，在加工铸、锻件或不锈钢等加工硬化严重的材料时，应尽量使背吃刀量大于硬皮层或冷硬层的厚度，以保应尽量使背吃刀量大于硬皮层或冷硬层的厚度，以保护刀尖，避免过早磨损。护刀尖，避免过早磨损。精加工时，背吃刀量的选取应该根据表面质量的要求精加工时，背吃刀量的选取应该根据表面质量的要求来选择。在用硬质合金刀具、陶瓷刀具、金刚石和立来选择。在用硬质合金刀具、陶瓷刀具、金刚石和立方氮化硼刀具精细车削和镗孔时，背吃刀量可取为方氮化硼刀具精细车削和镗孔时，背吃刀量可取为 a p=0.05 mm0.2 mm，f=0.01 mm0.1 mm，v=240 m/min900 m/min2.进给量的选择进给量的选择粗加工时，由于工件的表面质量要求不高，进给量的粗加工时，由于工件的表面质量要求不高，进给量的选择主要受切削力的限制。在机床进给机构的强度、选择主要受切削力的限制。在机床进给机构的强度、车刀刀杆的强度和刚度以及工件的装夹刚度等工艺系车刀刀杆的强度和刚度以及工件的装夹刚度等工艺系统强度良好，硬质合金或陶瓷刀片等刀具的强度较大统强度良好，硬质合金或陶瓷刀片等刀具的强度较大的情况下，可选用较大的进给量值。当断续切削时，的情况下，可选用较大的进给量值。当断续切削时，为减小冲击，要适当减小进给量。为减小冲击，要适当减小进给量。在半精加工和精加工时，因背吃刀量较小，切削力不在半精加工和精加工时，因背吃刀量较小，切削力不大，进给量的选择主要考虑加工质量和已加工表面粗大，进给量的选择主要考虑加工质量和已加工表面粗糙度值，一般取的值较小。糙度值，一般取的值较小。在实际生产中，进给量常常根据经验或在实际生产中，进给量常常根据经验或查表法查表法确定。确定。3.切削速度的选择(1)(1)粗加工时，粗加工时，a ap p和和f f 均较大，故选择较低的均较大，故选择较低的c c ssss精加工时，精加工时，a ap p和和f f 均较小，故选择较高的均较小，故选择较高的c c(2)(2)加工材料的强度及硬度较高时，材料的加工加工材料的强度及硬度较高时，材料的加工性越差时应选较低的性越差时应选较低的c c 。(3)(3)在断续切削或者是加工锻、铸件等带有硬皮在断续切削或者是加工锻、铸件等带有硬皮的工件时，为了减小冲击和热应力，要适当降的工件时，为了减小冲击和热应力，要适当降低低c c 。(4)(4)加工大件、细长轴和薄壁工件时，要选用较加工大件、细长轴和薄壁工件时，要选用较低的切削速度。低的切削速度。切削用量选择实例已知已知：工件材料：工件材料 45 钢，钢，b=0.598GPa锻件。锻件。加工要求加工要求:车外圆至车外圆至 48mm，表面粗糙度值，表面粗糙度值Ra=3.2 m，尺寸精度，尺寸精度IT8。机机 床床:CA 6140D型卧式车床。型卧式车床。刀刀 具具:焊接式焊接式YT 15 硬质合金外圆车刀，刀杆尺寸为硬质合金外圆车刀，刀杆尺寸为16mm25mm150mm，几何参数为，几何参数为o=15,o=7,r=75,r=15,s=0求：车削外圆的切削用量。求：车削外圆的切削用量。解：由于被加工表面有一定的粗糙度值和尺寸精解：由于被加工表面有一定的粗糙度值和尺寸精度要求，所以分粗车和半精车两道工序完成。度要求，所以分粗车和半精车两道工序完成。1.粗车粗车(1)确定背吃刀量确定背吃刀量 a p。由图知，单边余量为。由图知，单边余量为3.5mm。根据前面所讲的选取原则，粗车取。根据前面所讲的选取原则，粗车取 a p=3mm，半精车时取，半精车时取0.5mm。(2)确定进给量确定进给量f。工件的材料为。工件的材料为45 钢锻件，加工钢锻件，加工直径为直径为55mm，刀杆尺寸为，刀杆尺寸为 16mm25mm，确，确定的背吃刀量定的背吃刀量ap=3mm。由表查得。由表查得f=0.5mm/r0.7mm/r。按机床的实际进给量，取。按机床的实际进给量，取f=0.61mm/r。确定切削速度确定切削速度v。现由表查得。现由表查得v=1.5m/s1.83m/s(90m/min110m/min)，然后求出机，然后求出机床主轴转速为床主轴转速为 (r/min)根据选择切削速度的原则及根据选择切削速度的原则及CA 6140型车床型车床的实际，取主轴转速的实际，取主轴转速500 r/min，故实际切，故实际切削速度为削速度为(4)校验机床功率。校验机床功率。切削液的分类切削液的分类水溶液水溶液的主要成分是水，它的冷却性能好，若配的主要成分是水，它的冷却性能好，若配成液呈透明状，则便于操作者观察。成液呈透明状，则便于操作者观察。乳化液乳化液是将乳化油用水稀释而成。乳化油是由矿是将乳化油用水稀释而成。乳化油是由矿物油、乳化剂及添加剂配成，用物油、乳化剂及添加剂配成，用95959898水稀释水稀释后即成为乳白色或半透明状的乳化液。它具有良后即成为乳白色或半透明状的乳化液。它具有良好的冷却作用，但因为含水量大，所以润滑、防好的冷却作用，但因为含水量大，所以润滑、防锈性能均较差。锈性能均较差。切削油切削油的主要成分是矿物油，少数采用动植物油的主要成分是矿物油，少数采用动植物油或复合油。纯矿物油不能在摩擦界面上形成坚固或复合油。纯矿物油不能在摩擦界面上形成坚固的润滑膜，润滑效果一般。的润滑膜，润滑效果一般。切削液的作用切削液的作用切削液的冷却作用切削液的冷却作用 切削液的润滑作用切削液的润滑作用 切削液的清洗作用切削液的清洗作用 切削液的防锈作用切削液的防锈作用 切削液的添加剂 油性添加剂和极压添加剂油性添加剂和极压添加剂 防锈添加剂防锈添加剂 防霉添加剂防霉添加剂抗泡沫添加剂抗泡沫添加剂 乳乳 化化 剂剂 切削液的选择和使用切削液的选择和使用 高速钢刀具粗加工时高速钢刀具粗加工时，应选用以冷却作用为主的，应选用以冷却作用为主的切削液，主要目的是降低切削温度；切削液，主要目的是降低切削温度；硬质合金刀具粗加工时硬质合金刀具粗加工时可以不用切削液，必要时可以不用切削液，必要时也可以来用低浓度的乳化液或水溶液，但必须连也可以来用低浓度的乳化液或水溶液，但必须连续地、充分地浇注。续地、充分地浇注。精加工切削时精加工切削时（包括铰削、拉削、螺纹加工、剃（包括铰削、拉削、螺纹加工、剃齿等），应选用润滑性能好的极压切削油或高浓齿等），应选用润滑性能好的极压切削油或高浓度的极压乳化液。度的极压乳化液。硬质合金刀具精加工时硬质合金刀具精加工时采用的切削液与粗加工时采用的切削液与粗加工时基本相同，但应适当注意提高其润滑性能。切削基本相同，但应适当注意提高其润滑性能。切削高强度钢和高温合金等难加工材料，对切削液的高强度钢和高温合金等难加工材料，对切削液的冷却、润滑作用都有较高的要求，此时应尽可能冷却、润滑作用都有较高的要求，此时应尽可能采用极压切削油或极压乳化液。采用极压切削油或极压乳化液。加工铜、铝及其合金加工铜、铝及其合金不能用含硫的切削液。不能用含硫的切削液。