切削用量的选择.doc

制订切削用量，就是要在已经选择好刀具材料和几何角度的基础上，合理地确定切削深度ap、进给量f和切削速度υc。   
    所谓合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和机床性能，在保证加工质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。   
    不同的加工性质，对切削加工的要求是不一样的。因此，在选择切削用量时，考虑的侧重点也应有所区别。粗加工时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度，故一般优先选择尽可能大的切削深度ap，其次选择较大的进给量f，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度。精加工时，首先应保证工件的加工精度和表面质量要求，故一般选用较小的进给量f和切削深度ap，而尽可能选用较高的切削速度υc。   
    切削深度ap的选择   
    切削深度应根据工件的加工余量来确定。粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀应尽可能切除全部余量。当加工余量过大，工艺系统刚度较低，机床功率不足，刀具强度不够 或断续切削的冲击振动较大时，可分多次走刀。切削表面层有硬皮的铸锻件时，应尽量使ap大于硬皮层的厚度，以保护刀尖。   
    半精加工和精加工的加工余量一般较小时，可一次切除，但有时为了保证工件的加工精度和表面质量，也可采用二次走刀。   
    多次走刀时，应尽量将第一次走刀的切削深度取大些，一般为总加工余量的2/3~3/4。   
    在中等功率的机床上、粗加工时的切削深度可达8~10mm，半精加工（表面粗糙度为Ra6.3~3.2μm）时，切削深度取为0.5~2mm，精加工（表面粗糙度为Ra1.6~0.8μm）时，切削深度取为0.1~0.4mm。   
    进给量f的选择   
    切削深度选定后，接着就应尽可能选用较大的进给量f。粗加工时，由于作用在工艺系统上的切削力较大，进给量的选取受到下列因素限制；机床—刀具—工件系统的刚度，机床进给机构的强度，机床有效功率与转矩，以及断续切削时刀片的强度。   
    半精加工和精加工时，最大进给量主要受工件加工表面粗糙度的限制。   
    工厂中，进给量一般多根据经验按一定表格选取（详见车、钻、铣等各章有关表格），在有条件的情况下，可通过对切削数据库进行检索和优化。   
    切削速度υc的选择   
    在ap和f选定以后，可在保证刀具合理耐用度的条件下，用计算的方法或用查表法确定切削速度υc的值。在具体确定υc值时，一般应遵循下述原则：   
    1）粗车时，切削深度和进给量均较大，故选择较低的切削速度；精车时，则选择较高的切削速度。   
    2）工件材料的加工性较差时，应选较低的切削速度。故加工灰铸铁的切削速度应较加工中碳钢低，而加工铝合金和铜合金的切削速度则较加工钢高得多。   
    3）刀具材料的切削性能越好时，切削速度也可选得越高。因此，硬质合金刀具的切削速度可选得比高速钢高度好几倍，而涂层硬质合金、陶瓷、金刚石个立方氧化硼刀具的切削速度又可选得比硬质合金刀具高许多。   
    此外，在确定精加工、半精加工的切削速度时，应注意避开积屑瘤和鳞刺产生的区域；在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激震动的临界速度，在加工带硬皮的铸锻件时，加工大件、细长件和薄壁件时，以及断续切削时，应选用较低的切削速度。
1）切削深度ap
在工艺系统刚性和机床功率允许的条件下，尽可能选取较大的切削深度，以减少进给次数。当工件的精度要求较高时，则应考虑留有精加工余量，一般为0.1～0.5mm。
切削深度ap计算公式：ap=
式中：  dw—待加工表面外圆直径，单位mm
  dm—已加工表面外圆直径，单位mm.
2）切削速度Vc
① 车削光轴切削速度Vc  光车切削速度由工件材料、刀具的材料及加工性质等因素所确定，表1为硬质合金外圆车刀切削速度参考表。
切削速度Vc计算公式：　Vc=
式中：  d—工件或刀尖的回转直径，单位mm
        n—工件或刀具的转速，单位r/min
工件材料
热处理状态
ap=0.3~2mm
ap=2~6mm
ap=6~10mm
f=0.08~0.3mm/r
f=0.3~0.6mm/r
f=0.6~1mm/r
Vc/m·min-1
Vc/m·min-1
Vc/m·min-1
低碳钢 易切钢
热轧
140~180
100~120
70~90
中碳钢
热轧
130~160
90~110
60~80
调质
100~130
70~90
50~70
合金工具钢
热轧
100~130
70~90
50~70
调质
80~110
50~70
40~60
工具钢
退火
90~120
60~80
50~70
灰铸铁
HBS<190
90~120
60~80
50~70
HBS=190~225
80~110
50~70
40~60
高锰钢

10~20

铜及铜合金

200~250
120~180
90~120
铝及铝合金

300~600
200~400
150~200
铸铝合金

100~180
80~150
60~100
表1 硬质合金外圆车刀切削速度参考表
注：表中刀具材料切削钢及灰铸铁时耐用度约为60min。
② 车削螺纹主轴转速n  切削螺纹时，车床的主轴转速受加工工件的螺距（或导程）大小、驱动电动机升降特性及螺纹插补运算速度等多种因素影响，因此对于不同的数控系统，选择车削螺纹主轴转速n存在一定的差异。下列为一般数控车床车螺纹时主轴转速计算公式：
n≤–k
式中：  p—工件螺纹的螺距或导程, 单位mm。
　　　　k—保险系数，一般为80。
3）进给速度
进给速度是指单位时间内，刀具沿进给方向移动的距离，单位为mm/min，也可表示为主轴旋转一周刀具的进给量，单位为mm/r。
⑴确定进给速度的原则
①当工件的加工质量能得到保证时，为提高生产率可选择较高的进给速度。
②切断、车削深孔或精车时，选择较低的进给速度。
③刀具空行程尽量选用高的进给速度。
④进给速度应与主轴转速和切削深度相适应。
⑵进给速度Vf的计算
Vf = n f
式中： n—车床主轴的转速，单位r/min 。
　　　　　 f—刀具的进给量，单位mm/r 。
表2为硬质合金车刀车粗车外圆和端面进给量参考表，表3为按表面粗糙度选择进给量参考表。
表2  硬质合金车刀粗车外圆及端面进给量参考表
工件材料
刀杆尺寸
BXH 
（mm2）
工 件
直径d(mm)
切　削　深　度a p（mm）
≤3
>3~5
>5~8
>8~12
>12
进给量f(mm/r)
碳素结构钢
合金结构钢
耐热钢
16X25
20
0.3~0.4
----
-----
-----
-----
40
0.4~0.5
0.3~0.4
----
-----
-----
60
0.5~0.7
0.4~0.6
0.3~0.5
----
----
100
0.6~0.9
0.5~0.7
0.5~0.6
0.4~0.5
----
400
0.8~1.2
0.7~1.0
0.6~0.8
0.5~0.6
----
20X30
25X25
20
0.3~0.4
----
----
----
----
40
0.4~0.5
0.3~0.4
----
----
----
60
0.5~0.7
0.5~0.7
0.4~0.6
----
----
100
0.8~1.0
0.7~0.9
0.5~0.7
0.4~0.7
-----
400
1.2~1.4
1.0~1.2
0.8~1.0
0.6~0.9
0.4~0.6
铸铁
铜合金
16X25
40
0.4~0.5
----
----
----
----
60
0.5~0.8
0.5~0.8
0.4~0.6
----
----
100
0.8~1.2
0.7~1.0
0.6~0.8
0.5~0.7
----
400
1.0~1.4
1.0~1.2
0.8~1.0
0.6~0.8
----
20X30
25X25
40
0.4~0.5
----
----
----
----
60
0.5~0.9
0.5~0.8
0.4~0.7
----
----
100
0.9~1.3
0.8~1.2
0.7~1.0
0.5~0.8
----
400
1.2~1.8
1.2~1.6
1.0~1.3
0.9~1.1
0.7~0.9
注：1）断续加工和加工有冲击的工件，表内进给量应乘系数k=0.75~0.85；
    2）加工无外皮工件，表内进给量应乘系数k=1.1；
    3) 加工耐热钢及其合金，进给量不大于1mm/r；
  4) 加工淬硬钢，应减少进给量。当钢的硬度为44~56HRC，应乘系数k=0.8；当钢的硬度为57~62 HRC时，应乘系数k=0.5。
表3  按表面粗糙度选择进给量参考表
工件材料
表面粗糙度
Ra(µm)
切削速度范围
V c (m/min)
刀尖圆弧半径rε(mm)
0.5
1.0
2.0
进给量f(mm/r)
铸铁
青铜
铝合金
>5~10
不限
0.25~0.40
0.40~0.50
0.50~0.60
>2.5~5
0.15~0.25
0.25~0.40
0.40~0.60
>1.25~2.5
0.10~0.15
0.15~0.20
0.20~0.35
碳钢
合金钢
>5~10
<50
0.30~0.50
0.45~0.60
0.55~0.70
>50
0.40~0.55
0.55~0.65
0.65~0.70
>2.5~5
<50
0.18~0.25
0.25~0.30
0.30~0.40
>50
0.25~0.30
0.30~0.35
0.30~0.50
>1.25~2.5
<50
0.10
0.11~0.15
0.15~0.22
50~100
0.11~0.16
0.16~0.25
0.25~0.35
>100
0.16~0.20
0.20~0.25
0.25~0.35
      注：rε=0.5mm，一般选择刀杆截面为12X12 mm2 ；
　　　　 　rε=1mm，一般选择刀杆截面为30X30 mm2；
　　　　　 rε=2mm, 一般选择刀杆截面为30X45 mm2。