《切削用量及選擇》PPT課件.ppt

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1、切削用量的確定,切削用量是指切削速度 Vc 、進(jìn)給量 f （或進(jìn)給速度Vf ） 、背吃刀量 ap 三者的總稱。 切削用量的選擇就是確定工序的背吃刀量 ap，進(jìn)給量 f、切削速度 Vc，以及刀具耐用度。合理選擇切削用量，對(duì)充分發(fā)揮機(jī)床和刀具的性能，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本有很大的益處。,前 言,一、切削用量三要素,（1）切削用量及切削用量三要素 切削用量是指切削速度 Vc 、進(jìn)給量 f （或進(jìn)給速度Vf ）、背吃刀量ap三者的總稱，也稱為切削用量三要素。它是調(diào)整刀具與工件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和相對(duì)位置所需的工藝參數(shù)。在切削加工中，需要根據(jù)不同的工件材料、刀具材料和其他技術(shù)、經(jīng)濟(jì)要求來(lái)選擇適宜的切

2、削用量。,（2）切削速度Vc 金屬切削過(guò)程中，刀具相對(duì)于工件的瞬間移動(dòng)速度。通常以Vc表示。,（3）進(jìn)給量 f 工件或刀具每轉(zhuǎn)一周，刀具與工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移量。,（4）背吃刀量 ap 已加工表面與待加工表面間垂直距離。,（5）進(jìn)給速度Vf 進(jìn)給速度是指切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)工件進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的即時(shí)速度。,切削用量、切削用量三要素（vc，f，ap）,切削速度Vc,（1）切削速度 Vc,金屬切削過(guò)程中，刀具相對(duì)于工件的瞬間移動(dòng)速度。通常以Vc表示。 切削速度對(duì)刀具的使用壽命影響很大，隨著切削速度提高，切削溫度提高很快，摩擦加劇，使刀具迅速磨損。,切削速度Vc,Vc=*d*n 是圓周率，取3.14

3、 d 是工件直徑或刀具直徑，單位是：毫米 n是轉(zhuǎn)速，單位是：轉(zhuǎn)/分 一般Vc的單位用米/分，而d的單位一般用毫米，所以有時(shí)候也寫成： Vc=*d*n/1000 在加工中，切削線速度Vc和工件直徑d（或刀具直徑d）及轉(zhuǎn)速n成正比。所以在切削速度一定的情況下，工件或刀具直徑越大，在加工時(shí)通常要采用較低的轉(zhuǎn)速。,（2）切削速度 Vc 計(jì)算公式,（1）進(jìn)給量 f 進(jìn)給量是工件或刀具每轉(zhuǎn)一周時(shí)兩者沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移，單位是mm/r（毫米/轉(zhuǎn)）,進(jìn)給量 f,（2）進(jìn)給速度 Vf 進(jìn)給速度是單位時(shí)間的進(jìn)給量，單位是mm/min（毫米/分鐘）,Vf = fn = fzzn,進(jìn)給量 f,（3）每齒進(jìn)給量

4、fz 對(duì)于銑刀、鉸刀、拉刀、齒輪滾刀等多刃切削工具，在它們進(jìn)行工作時(shí)，還規(guī)定每一個(gè)刀 齒的進(jìn)給量fz，即后一個(gè)刀齒相對(duì)于前一個(gè)刀齒的進(jìn)給量，單位是mm/z(毫米/齒)。,（4）進(jìn)給速度 Vf 計(jì)算公式,背吃刀量 ap,外圓柱表面車削的背吃刀量：ap=（dw-dm)/2(mm) 鉆孔加工的背吃刀量為：ap=dm/2(mm) 其中：dm已加工表面直徑(mm) dw待加工表面直徑(mm),（1）背吃刀量,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.,（2）背吃刀量的計(jì)算方法,背吃刀量 ap,1、 切削用量對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率的影響,切削用量三要素vc、f 、ap 雖然對(duì)加工質(zhì)量、刀具

5、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，就存在著從不同角度出發(fā)，去優(yōu)先選擇三者之中的某一個(gè)切削要素。,為提高生產(chǎn)效率，可以適當(dāng)增加背吃刀量ap，減少走刀數(shù)，但是當(dāng)加工余量太大、加工余量不均勻或工藝系統(tǒng)剛性不足時(shí)，為避免振動(dòng)需要分兩次或多次走刀完成。,提示：在刀具強(qiáng)度，機(jī)床剛性保證的情況下，盡可能增加背吃刀量 ap、進(jìn)給量 f 、適中的切削速度vc。,二、切削用量的選擇,2、切削用量對(duì)零件精度、表面粗糙度的影響,對(duì)零件精度、表面粗糙度，首先從進(jìn)給量 f （進(jìn)給速度 Vf）著手分析，進(jìn)給量 f 的確定，主要受到表面粗糙度的制約，為提

6、高零件的粗糙度，進(jìn)給量必須選擇得當(dāng)。在三要素中，吃刀量 ap 通常根據(jù)加工余量確定，在吃刀量和進(jìn)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 。,3、 切削用量對(duì)刀具耐用度的影響,（1）刀具耐用度,所謂刀具耐用度，是指一把新刀從開(kāi)始切削直到磨損量達(dá)到磨損標(biāo)準(zhǔn)為止，在這期間所使用的總的切削時(shí)間，用T表示。,（2） 切削速度vc與刀具耐用度的關(guān)系,切削速度是影響刀具耐用度的主要因素，其原因是當(dāng)提高切削速度時(shí)，單位時(shí)間的金屬去除率會(huì)成正比例增加，刀具與工件間的摩擦加劇，消耗于金屬變形和摩擦的無(wú)用功增加，因而產(chǎn)生過(guò)多的熱量。因此，提高切削速度的結(jié)果是：摩擦熱大量的積聚在切屑底層而來(lái)

7、不及傳導(dǎo)出去，從而使切削溫度急劇升高，使刀具的耐用度大大降低。,3、切削用量對(duì)刀具耐用度的影響,（3） 進(jìn)給量f與刀具耐用度的關(guān)系,當(dāng)增大進(jìn)給量后，切屑厚度增大，由切屑帶著走的熱量增多，同時(shí)切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度增加，散熱面積增大。通過(guò)測(cè)試得知，切削溫度隨進(jìn)給量的增加而升高，但溫度的升高幅度不及切削速度顯著。,（4 ）背吃刀量ap與刀具耐用度的關(guān)系,背吃刀量對(duì)切削溫度的影響很小。這是因?yàn)楸吵缘读吭龃蠛?，切削區(qū)產(chǎn)生的熱量雖然成正比增加，但因?yàn)榍邢魅袇⒓忧邢鞴ぷ鞯拈L(zhǎng)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，凡是影響切削溫度因素，都影響刀具磨損，因而也影響刀具耐用度。,切

8、削用量的選擇：總的要求,保證安全，不致發(fā)生人身事故或設(shè)備事故；保證加工質(zhì)量。在上述 兩項(xiàng)要求的前提下充分發(fā)揮機(jī)床的潛力和刀具的切削性能，選用較大的切削用量以提高生產(chǎn)率；不應(yīng)超負(fù)荷工作，不能產(chǎn)生過(guò)大的變形和震動(dòng)。,,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(jī)床動(dòng)力和剛度允許的范圍內(nèi)，同時(shí)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(jìn)給量，最后利用切削用量手冊(cè)選取或用公式計(jì)算確定最佳切削速度。,切削用量的選擇：基本原則,切削用量的選擇：一般原則, 切削用量選擇的原則是提高生產(chǎn)率，即切削時(shí)間縮短。 對(duì)于粗加工來(lái)說(shuō)，要盡可能保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。 半精加工

9、、精加工時(shí)首先要保證加工精度和表面質(zhì)量，同時(shí)應(yīng)兼顧必要的刀具耐用度和生產(chǎn)效率，此時(shí)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(jìn)給量。為抑制積屑瘤和鱗制的產(chǎn)生，用硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行精加工時(shí)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。,背吃刀量根據(jù)加工余量確定。, 在粗加工時(shí)，一次走刀應(yīng)盡可能切去全部加工余量。,下列情況可分幾次走刀： 加工余量太大，一次走刀切削力太大，會(huì)產(chǎn)生機(jī)床功率不足或刀具強(qiáng)度不夠時(shí)； 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(dòng)時(shí)，如加工細(xì)長(zhǎng)軸或薄壁

10、工件； 斷續(xù)切削，刀具受到很大的沖擊而造成打刀時(shí)。, 分二次走刀，第一次的ap應(yīng)比第二次大，第二次的ap可取加工余量的1/31/4左右。 切削表層有硬皮的鑄鍛件或切削不銹鋼等冷硬較嚴(yán)重的材料時(shí)，應(yīng)盡量使背吃刀量超過(guò)硬皮或冷硬層厚度，以防刀刃過(guò)早磨損或破損。 在半精加工時(shí)，ap=0.52 mm 。 在精加工時(shí)，ap=0.10.4 mm 。,切削用量的選擇：吃刀量的選擇,,,,,粗加工時(shí)，對(duì)工件表面質(zhì)量沒(méi)有太高要求，這時(shí)切削力往往很大，合理的進(jìn)給量應(yīng)是工藝系統(tǒng)所能承受的最大進(jìn)給量。這一進(jìn)給量要受到下列一些因素的限制：機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、刀具的強(qiáng)度和剛度、硬質(zhì)合金或陶瓷刀片的強(qiáng)度及工件的裝夾剛度等

11、。,切削用量的選擇：進(jìn)給量的選擇,精加工時(shí)，最大進(jìn)給量主要受加工精度和表面粗糙度的限制。,實(shí)際生產(chǎn)中，進(jìn)給量常常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取。然而，按經(jīng)驗(yàn)確定的粗加工進(jìn)給量在一些特殊情況下，如切削力很大、工件長(zhǎng)徑比很大、刀桿伸出長(zhǎng)度很大時(shí)，有時(shí)還需對(duì)選定的進(jìn)給量進(jìn)行修正。,根據(jù)已選定的背吃刀量 ap、進(jìn)給量 f，查切削手冊(cè)可得切削速度 Vc,切削速度的選擇, 粗加工時(shí)，ap 、f 較大，所以Vc較低，精加工時(shí)，ap 、f較小，所以Vc較高。 工件材料強(qiáng)度、硬度較高時(shí)，應(yīng)選較低的Vc；反之，Vc較高。 刀具材料的切削性能愈好，Vc也選得愈高。 此外，在選擇Vc時(shí)，還應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 精加工時(shí)，應(yīng)盡量避免積屑瘤和

12、鱗刺產(chǎn)生的區(qū)域。 斷續(xù)切削時(shí)，為減小沖擊和熱應(yīng)力，宜適當(dāng)降低Vc。 在易發(fā)生振動(dòng)情況下，Vc應(yīng)避開(kāi)自激振動(dòng)的臨界速度。 加工大件、細(xì)長(zhǎng)件、薄壁件以及帶外皮的工件時(shí)，應(yīng)選用較低的Vc。,切削速度參數(shù)表,,,粗車進(jìn)給量參數(shù)表,,精車進(jìn)給量參數(shù)表,銑削鋼的進(jìn)給量參數(shù)表,切削參數(shù)表,切削參數(shù)表,實(shí)例,例1：計(jì)算切削速度Vc 已知： d=20 mm， n=1500r/min， 求Vc,例2：求轉(zhuǎn)速n 已知：Vc=180 m/min d=30mm 求：轉(zhuǎn)速n,解：Vc= dn/1000=3.14*20*1500/1000=94.2(m/min),解：由Vc=dn/1000 得 n=1000Vc/d n

13、=1000Vc/d=1000*180/(3.14*30)=1910r/min,例3：求進(jìn)給量 fz 及 Vc 已知：20 高速鋼立銑刀，轉(zhuǎn)速n=200r/min，F(xiàn)=25mm/min，加工材料：40Cr,求： 每齒進(jìn)給量 fz ，切削速度 Vc 解：由 Vf=fn=fzzn 得 fz=Vf/Zn,Vf=F fz=Vf/Zn=25/(3*200)=0.0416 mm/r Vc= dn/1000=3.14*20*200/1000=12.566(m/min),例4：求進(jìn)給量 F及 轉(zhuǎn)速 n 已知：20，2刃硬質(zhì)合金立銑刀，加工材料：40Cr 求： 進(jìn)給量F及轉(zhuǎn)速n,解：查表得：VC = 55

14、m/min , fz = 0.1 mm/min 由Vc =dn/1000 得 n = 1000 Vc/d n = 1000Vc /d = 1000*55/(3.14*20)= 875 r/min Vf=fn=fzzn=0.1*2*875=175mm/min,,三、螺紋車削切削用量的確定,1主軸轉(zhuǎn)速 因數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)等原因，車削螺紋時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速有一定的限制，該限制因機(jī)床的種類而異。大多數(shù)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)，推薦切削螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速為：,2螺紋牙型高度（螺紋總切深） 螺紋牙型高度是指在螺紋牙型上，牙頂?shù)窖赖字g垂直于螺紋軸線的距離。螺紋實(shí)際牙型高度可按下式計(jì)算：

15、 h=0.6495P,螺紋牙型高度示意圖,,第三節(jié) 數(shù)控車削切削用量的確定,3徑向起點(diǎn)和終點(diǎn)的確定 對(duì)于外螺紋加工中，徑向起點(diǎn)(編程大徑)的確定決定于螺紋大徑；徑向終點(diǎn)(編程小徑)的確定決定于螺紋小徑。 對(duì)于普通螺紋可用粗略算法來(lái)編制程序。通常螺紋大徑D比公稱尺寸減小0.12P，螺紋小徑的確定根據(jù)下式來(lái)確定。 d1=M-2h,4分段切削背吃刀量 如果牙型較深，螺距較大，可分幾次進(jìn)給。每次進(jìn)給背吃刀量用螺紋深度減精加工背吃刀量所得的差按遞減規(guī)律分配。,常用螺紋切削進(jìn)給次數(shù)與背吃刀量可參考表3-7表3-9,螺紋分段切削示意圖,1. 切削用量確定的步驟,背吃刀量的選擇 進(jìn)給量

16、的選擇切削速度的確定校驗(yàn),2. 提高切削用量的途徑, 采用切削性能更好的新型刀具材料； 在保證工件機(jī)械性能的前提下，改善工件材料加工性； 改善冷卻潤(rùn)滑條件； 改進(jìn)刀具結(jié)構(gòu)，提高刀具制造質(zhì)量。,總結(jié),1.什么是切削三要素？如何確定？ 2.已知：外圓車削，切削前工件直徑dw=80mm，要求切削后工件直徑dm=78 mm，一次切除余量，假定工件轉(zhuǎn)速n=300 r/min，刀具進(jìn)給速度Vf=60mm/min，求：切削用量三要素。,作業(yè),1. 切削速度，背吃刀量，進(jìn)給量 2.解： （1）已知dw=80mm，n=300r/min 則Vc= dwn/1000=（3.1480300）/1000=75.36（m/min） （2）已知Vf=60mm/min 則fz=vf/n=60300=0.2（mm/r） （3）已知dw=80mm，dm=78mm， 則ap=1/2（dw-dm）=1/2(80-78)=1(mm),5.作業(yè)答案,THE END,2013.8,謝謝大家！,