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课 题： 切削用量的选择授 课 班 级： 12高13班 12高19教学目的及要求： 掌握背吃刀量ap、进给量f的确定教 学 重 点： 背吃刀量ap、进给量f的确定 难点： 背吃刀量ap、进给量f的确定教 学 课 时 4教 学 方 法： 讲授 项目教学教具准备：多媒体教学过程：课程引入 情景创造： 不要轻易按刀具样本的推荐值确定切削速度，那样刀具寿命很低。一般情况下，硬质合金刀片可按刀具样本推荐值的0.640.71倍选择切削速度。确定精加工和半精加工的进给量着眼于工件的表面粗糙度。它还和刀尖半径有关。文中列表表明三者对应关系，供选择进给量参考。条件允许时希望粗加工吃刀深尽量大。一方面有效提高生产率；一方面也为了消除表面硬皮.切除砂眼等缺陷，从而保护刀尖不与毛坯接触。精加工时也不希望吃刀深太小，以免产生刮擦对粗糙度不利。在售前服务编制加工工序卡以及调装设计中，都需要确定切削用量及计算节拍时间。本文就卧式数控车床如何合理选择切削用量进行探讨。一. 原始资料：无论编制加工工序卡即制定工艺方案还是调装设计都需要掌握以下资 料，做为刀具选择.卡具设计以及选择切削用量的依据。 .1 工件图：包括形状.尺寸.公差.形位公差.粗糙度和其他技术要求。特别强调的是本序 加工的部位必须明确，用于及可能影响装卡部位的形状要表示清楚。 2.毛坯图：毛坯形状.尺寸，加工余量，材料.硬度等。3.生产纲领：即年产量或单件时间，这对招标项目尤为重要。 4.验收要求：机床验收时对工件考核什麽项目，有无Cp值和其它要求。 5.用户对工件定位基准.卡紧面.辅助支承等要求，或指定参考的卡具样式。 6. 对刀具选择要求：用国产刀具或国外指定厂家的刀具，特殊刀具是否自备等。 7. 用户单位，件名.件号等也应标明，以便管理。 二 选择切削用量的原则： 1. 总的要求：保证安全，不致发生人身事故或设备事故；保证加工质量。在上述 两项要求的前提下充分发挥机床的潜力和刀具的切削性能，选用较大的切削用量以提高生产率；不应超负荷工作，不能产生过大的变形和震动。2. 一般原则：切削用量选择的原则是提高生产率，即切削时间缩短。切削时间可按下式计算： . （1）式中： L每次走刀的行程长度 （mm） 工件单边总余量 （mm） n主轴转数 （r/min） D工件直径 （mm） p吃刀深 （mm） f进给量 （mm/r） V切削速度 （m/ min） 从（1）式中可知要使切削时间最短，必须使 V，f, p 的乘积为最大。提高 V，f, p都能提高生产率，且影响程度都是一样的。但是对刀具耐用度的影响三者是不相同的。 切削用量与刀具耐用度的一般关系式为： T= （min）（2） 式中： CR刀具耐用度系数，与刀具. 工件材料和切削条件有关。X.Y.Z指数，分别表示各切削用量对刀具耐用度的影响程度。 用YT5硬质合金车刀切削b=0.637GP的低碳钢（f0.7mm/r）切削用量与刀具耐用度的关系为：T = （3）从（3）式中可以看出，切削速度V对刀具耐用度的影响最大，进给量f次之，吃刀深p影响最小。这与三者对切削温度的影响完全一致。反映出切削温度 对刀具耐用度有着很重要的影响。在优选切削用量以提高生产率时，其选择顺序应为：首先尽量选用最大吃刀深p然后根据加工条件选用最大的进给量f，最后才在刀具耐用度或机床功率所允许的情况下选取最大切削速度V。 三. 吃刀深p：一般情况下，机床工艺系统刚度允许时，粗车吃刀深在保留半精车. 精车余量后，尽量将粗车余量一次切除。如果总加工余量太大，一次切去所有加工余量会产生明显的振动，甚至刀具强度不允许. 机床功率不够，则可分成两次或几次粗车。但第一刀吃刀深应尽量大，以消除表面硬皮.切除沙眼气孔等缺陷，从而保护刀尖不与毛坯接触。半精车和精车加工，其吃刀深是根据加工精度和表面粗糙度要求，由粗车后留下余量确定的。最后一刀吃刀深不宜太小，否则会产生刮擦.对粗糙度不利。四. 进给量f：粗车时的进给量主要考虑进给伺服电机功率.刀杆尺寸.刀片厚度.工件的直径和长度等因素。在工艺系统刚度和强度 允许的情况下，可选用较大进给量.反之适当减少。如加工小孔.因刀杆直径小，应降低进给量。孔深. 刀杆悬伸长，则需进一步降低进给量。由于钻头横刃钻孔进给力较大，进给量往往受到Z向伺服电机力矩制约。半精加工和精加工的进给量受到工件加工精度和粗糙度限制，由于加工精度和粗糙度往往形成对应关系。半精加工和精加工进给量大小的确定着眼于表面粗糙度。表1为加工精度和粗糙度对照表，当用户图纸标注不全时可以参考。 与配合精度相适应的表面粗糙度 表1 配和精度等级孔轴公称尺寸表面粗糙度Ra公称尺寸表面粗糙度RaIT6110 10120120500 0.160.32 0.321.60.631.61333030180180500 0.160.8 0.321.6 0.631.6 1.251.6IT7110 101801805000.321.60.632.51.252.5110 1080 80260 2605000.321.60.631.6 0.632.5 1.252.5IT8130 30260 2605000.632.5 1.255 1.255118 18120 1205000.321.6 0.632.5 1.252.5IT9118 18120 1205000.632.5 1.252.5 1.255180802602605000.632.5 1.252.5 1.255IT10118 18120 1205001.255 2.55 51018080260260500 1.252.5 2.55 510IT111120 1205002.55 51013030500 1.252.5 2.55IT12118185002.55 510180 805002.55 510表面粗糙度理论值R 计算公式：R =（）（4） 式中： R 残留表面高度 见图1 re 刀尖半径 （mm）图1SANDVIK公司提供车削黑色金属外圆时标准刀尖半径与表面粗糙度关系（表），KENNAMETAL提供同样的内容（表3），可做选择进给量时参考。 SANDVIK 推荐值 表2表面粗糙度Ra刀尖半径（mm）0.20.40.81.21.6进给量f（mm/r）0.60.050.070.100.120.141.00.080.110.150.190.223.20.100.170.240.290.346.30.130.220.300.370.43KENNAMETAL推荐值 表3表面粗糙度刀尖半径（mm）0.40.81.21.6进给量f（mm/r）精加工 0.10.160.25-半精加工 0.160.250.40.63粗加工 -0.40.630.75如果采用修光刃刀片（Wiper），获得同样粗糙度时，进给量大体可提高一倍。加工铝合金.黄铜等材料时，进给量也可提高，而加工细长孔时，进给量则需适度降低。五. 切削速度V：切削速度对刀具耐用度的影响最大，应该说要求刀具耐用度达到多长时间是确定切削速度的前提。 切削速度与刀具耐用度的关系式为：V Tm = Co （5） 式中： T 刀具耐用度 （min） m 指数，表示V 对 T的影响程度Co 系数，与刀具.工件材料和切削条件有关 上式为重要的刀具耐用度方程式，指数m表示V 对 T的影响程度，耐热性愈差的刀具材料其m值愈小.则切削速度V 对刀具耐用度T的影响就愈大。对 高速钢 刀具m=0.10.125；硬质合金刀 具m=0.20.4；陶瓷刀具m约为0.4。在常用的切削速度范围内公式（5）完全可以适用，但在较宽的切削速度范围内实验就不完全适用了。刀具耐用度优化指标有三种：一是经济耐用度（最低成本耐用度），采用此种耐用度成本低有利于市场竞争，在产品初创阶段.不太畅销阶段最为适宜。二是最大利润耐用度，宜用于产品销路畅通.供不应求时以获最大利润。三是最大生产率耐用度，是在产品急需情况下如战时.救灾等不计成本时采用。常规生产理应采用最大利润耐用度，但在实际应用中生产厂家往往没有明确的刀具耐用度优化指标，按班次.或观察磨损情况换刀。一般对制造刃磨都比较简单. 成本不高的刀具耐用度可低一些，反之则高一些。在通用机床上，资料推荐以及从用户使用情况分析，硬质合金车刀耐用度大致为6090 min，钻头耐用度大致为80120 min，硬质合金端铣刀耐用度大致为90180 min。对于装卡调正比较复杂的刀具其耐用度要高，如组合机床刀具其耐用度常为通用机床的39倍。加工大型工件时，如车削很长的轴.为避免中途换刀，刀具耐用度也要高一些，可相当于中小件加工刀具其耐用度的23倍。知名刀具厂商的样本对每种刀具及加工相应材料都推荐了切削速度，实用中我们根本达不到其推荐值，这是因为其所取刀具耐用度较低。刀具厂商所取刀具耐用度大体属最大生产率耐用度，而正常生产取耐用度时间要高得多，以SANDVIK硬质合金刀片为例，该公司是以刀具耐用度15 min为准给定的切削速度，（ISCAR,株州刀具公司也是15 min，其它公司未明确）其指数m按样本数据推算该公司取m=0.25，故公式（5）表达为：V 15 0.25 = C 0 （6）刀具耐用度在不是15 min情况下使用，切削速度就要乘上修正系数如表4： SANDVIK硬质合金刀片切削速度修正系数 表4刀具耐用度T（min）Tm切削速度修正系数10100.25=1.7781.968/1.778=1.1115150.25=1.9681.968/1.968=130300.25=2.341.968/2.34=0.8445450.25=2.591.968/2.59=0.7560600.25=2.7831.968/2.783=0.7175750.25=2.941.968/2.94=0.6790900.25=3.081.968/3.08=0.641201200.25=3.311.968/3.31=0.591501500.25=3.501.968/3.50=0.561801800.25=3.661.968/3.66=0.53例如车削45#钢：刀片材料GC4025，进给量f=0.4 mm/ r，SANDVIK样本推荐切削速度为290m/ min。为一般用户做工艺方案时，选定刀具耐用度90 min，则V90 = 290 0.64 = 185 m/ min对大量生产.用户要求较高生产率的，选定刀具耐用度60 min，则V60 = 290 0.71 = 205 m/ min一般情况下先确定切削速度.再根据工件直径计算机床转数。某些情况下切削速度反过来是根据机床转数确定的。如受到机床最高转数. 最低转数.分档转数限制；卡具.中心架允许最高转数限制；以及由于工件刚度不足.尺寸过大限制了转数等。另需强调一点，精加工和半精加工为了抑制积屑瘤的产生.提高表面加工质量，黑色金属应采用较高的切削速度（80100 m/ min）。精车时车刀的磨损往往是影响加工精度的重要因素，因此除选用耐磨性较好的刀片外，还应尽可能使车刀在最佳切削速度范围工作。六. 切削用量推荐值：前述像SANDVIK等著名刀具厂商.对应各种材料，各种加工方式的刀片种类齐全，样本中有条件列出各种情况的切削用量推荐值，可参考选用或按确定的刀具耐用度折算选用。但有的刀具厂商刀具品种不全，针对性不强，也没有完整的切削用量推荐值。可参考下列各表选用。 硬质合金涂层刀片车削外圆端面切削用量推荐值 表5 工件材料切深mm进给量mm/ r切削液切削速度m/ min 软钢.碳素钢.合金钢HB180精加工10.3干式200（100250）粗.半精加工160.4（0.20.6）干式250（200300）重切490.6（0.50.8）干式200（150250）HB180280精加工10.3干式150（100200）粗.半精加工160.4（0.20.6）干式200（150250）重切490.6（0.50.8）干式150（100200）HB280350精加工10.3水溶液100（50150）粗.半精加工140.3（0.20.4）水溶液80（40120）奥氏体不锈钢HB200精加工10.2干式100（80120）粗.半精加工140.3（0.20.4）干式80（40120）高锰钢HB200140.2（0.10.4）干式80（60100）钛合金HB350150.2（0.10.3）水溶液40（2060）灰铸铁350N/mm2160.4（0.20.6）水溶液250（150300）高强铸铁4时，要用硬质合金刀杆代替钢制刀杆。L/D6时则应用防振刀杆。硬质合金涂层刀片车削内孔内端面切削用量推荐值 表6工件材料硬度加工种类L/D3L/D=34L/D=45L/D=67吃刀深进给量切削速度吃刀深进给量切削速度吃刀深进给量切削速度吃刀深进给量切削速度mmmm/ rm/ minmmmm/ rm/ minmmmm/ rm/ minmmmm/ rm/ min碳素钢合金钢HB180280精加工0.20.1（0.050.15）130（90160）0.20.1（0.050.15）120（80150）0.20.1（0.050.15）90（60120）0.20.1（0.050.15）140（100180）中切削30.25（0.150.35）90（60120）20.2（0.150.25）80（50110）1.50.2（0.150.25）60（4090）20.25（0.150.35）110（80140）不锈钢HB200精加工0.20.1（0.050.15）140（100180）0.20.1（0.050.15）140（100180）0.20.1（0.050.15）120（80150）0.20.1（0.050.15）140（100180）中切削20.2（0.150.35）70（5090）1.50.2（0.150.25）60（4080）1.00.2（0.150.25）60（4080）1.50.2（0.150.25）100（70130）铝合金精加工0.20.1（0.050.15）300（200400）0.20.1（0.050.15）300（200400）0.20.1（0.050.15）250（200300）0.20.1（0.050.15）300（200400）中切削20.1（0.050.15）200（150250）1.50.1（0.050.15）200（150250）10.1（0.050.15）200（150250）1.50.1（0.050.15）200（150250）钻孔采用高速钢钻头时，一般用外部冷却。其切削用量与钻头直径有关.与长径比L/D有关。在L/D3，外部冷却时，推荐值如表7。高速钢钻头L/D3钻孔切削用量推荐值 表7工件材料硬度钻头直径25钻头直径510钻头直径1015钻头直径1520切削速度 m/ min进给量mm/ r切削速度 m/ min进给量mm/ r切削速度 m/ min进给量mm/ r切削速度 m/ min进给量mm/ r软钢HB 18035（1550）0.15（0.10.2）50（2560）0.25（0.150.30）60（3570）0.30（0.20.35）65（4075）0.35（0.200.40）碳素钢HB =18028030（1540）0.15（0.10.2）45（2055）0.25（0.150.30）55（2565）0.25（0.150.30）60（2570）0.30（0.20.35）合金钢HB =28035030（1540）0.12（0.10.15）40（2060）0.2（0.10.25）50（2060）0.25（0.150.30）55（2565）0.30（0.20.35）不锈钢HB 20015（1030）0.08（0.050.15）20（1530）0.12（0.050.15）25（1530）0.15（0.10.2）25（1530）0.2（0.10.25）高硬度钢HRC=406015（1025）0.05（0.030.12）20（1530）0.12（0.050.15）25（1530）0.15（0.10.2）25（1530）0.2（0.10.25）普通铸铁抗拉强度350N/mm240（1555）0.2（0.10.25）55（2565）0.30（0.20.35）60（3070）0.35（0.20.4）65（3575）0.4（0.30.45）高强度铸铁抗拉强度450N/mm225（1540）0.15（0.10.2）35（2545）0.25（0.150.3）35（2545）0.30（0.20.35）40（3050）0.35（0.20.4）钻孔采用硬质合金钻头时，其切削用量推荐值如表8，9。 硬质合金钻头L/D3钻孔（外部冷却）切削用量推荐值 表8工件材料硬度钻头直径 36钻头直径 610钻头直径 1014钻头直径 1420切削速度 m/ min进给量mm/ r切削速度 m/ min进给量mm/ r切削速度 m/ min进给量mm/ r切削速度 m/ min进给量mm/ r软钢HB18085（35100）0.20（0.150.30）85（45120）0.25（0.150.30）90（55120）0.30（0.200.35）100（60130）0.35（0.20.4）碳素钢HB=18028080（4095）0.20（0.150.30）90（50120）0.25（0.150.30）90（60130）0.30（0.150.35）90（60130）0.35（0.20.4）合金钢HB=28035075（3580）0.15（0.150.2）80（45115）0.15（0.150.25）85（55115）0.25（0.150.30）85（55115）0.30（0.200.35）高硬度钢HRC=406020（1525）0.10（0.050.15）25（1530）0.12（0.050.15）25（1530）0.15（0.100.20）25（1530）0.20（0.100.25）不锈钢HB20020（1530）0.10（0.050.15）25（1530）0.12（0.050.15）25（1530）0.15（0.100.20）25（1530）0.20（0.100.25）普通铸铁抗拉强度350N/mm270（4085）0.25（0.150.30）75（5090）0.30（0.200.35）80（5095）0.35（0.20.4）85（5095）0.40（0.300.45）高强度铸铁抗拉强度450N/mm265（3580）0.20（0.150.25）70（4585）0.25（0.150.30）75（4590）0.30（0.200.35）80（5090）0.35（0.20.4）铝合金80（7090）0.20（0.150.25）90（80100）0.25（0.150.30）100（90110）0.30（0.200.35）110（100120）0.35（0.20.4）耐热合金20（1025）0.10（0.050.15）25（1530）0.12（0.050.15）25（1530）0.15（0.100.20）30 （2535）0.20（0.100.25）用内冷却硬质合金钻头时，可提高切削速度其切削用量推荐值如表9。硬质合金钻头L/D3钻孔（内部冷却）切削用量推荐值 表9工件材料硬度钻头直径36钻头直径610钻头直径1014钻头直径1420切削速度 m/ min进给量mm/ r切削速度 m/ min进给量mm/ r切削速度 m/ min进给量mm/ r切削速度 m/ min进给量mm/ r软钢HB 180110（50120）0.20（0.150.30）130（80140）0.25（0.200.35）150（90170）0.30（0.200.40）160（100180）0.35（0.20.4）碳素钢HB= 18028090（50100）0.20（0.150.25）110（70120）0.25（0.200.30）130（80140）0.25（0.200.40）140（100150）0.30（0.20.4）合金钢HB= 28035080（4090）0.20（0.150.30）90（60110）0.25（0.150.30）110（70130）0.25（0.150.40）120（90140）0.30（0.200.40）不锈钢HB 20060（20100）0.10（0.050.15）80（40120）0.20（0.100.25）90（50120）0.25（0.150.30）100（60120）0.25（0.150.30）普通铸铁抗拉强度350N/mm2100（70120）0.25（0.150.30）130（100140）0.30（0.200.35）150（110160）0.35（0.250.4）160（120170）0.35（0.250.40）高强度铸铁抗拉强度450N/mm260（3080）0.20（0.150.25）70（4090）0.20（0.150.30）90（50110）0.25（0.200.40）100（60110）0.30（0.20.4）铝合金120（80150）0.25（0.200.35）150（100170）0.30（0.200.50）160（100170）0.40（0.200.80）170（100180）0.50（0.21.00）耐热合金20（1025）0.10（0.050.15）25（1530）0.12（0.050.15）25（1530）0.15（0.100.20）30 （2535）0.20（0.100.25）当采用硬质合金可换刀片钻头其切削速度更高，但进给量有所减小。见各厂商刀具样本。经镗孔或扩孔后铰孔，其加工余量不能太大：2p =0.060.30mm切削速度要低，进给量要大。加工钢件切削速度V=1.55 m/ min，进给量f=0.32.0mm；加工铸件切削速度V=810 m/ min，进给量f=0.51.0mm。三角形刀片车螺纹.切尖槽时切削用量推荐值见表10。机卡.切槽刀片切宽槽切削用量推荐值见表11。三角形刀片车螺纹.切尖槽切削用量推荐值 表10工件材料硬度切削速度 m/ min进给量mm/ r碳素钢合金钢HB180280130（100160）0.07（0.030.1）不锈钢HB200130（100160）0.1（0.050.15）铸铁抗拉强度350N/mm2100（80120）0.1（0.050.15）铝合金350（300400）0.1（0.050.15）铜合金250（200300）0.1（0.030.15）聚脂材料250（200300）0.1（0.030.15）机卡.切槽刀片切宽槽切削用量推荐值 表11工件材料硬度切削速度 m/ min进给量mm/ r槽宽3 mm槽宽4mm槽宽5mm软钢HB180120（100150）0.08（0.050.1）0.1（0.080.15）0.15