1、第四章 切削基本理论的应用,第一节 切屑控制,一、切屑形状的分类,2.按工件材料、刀具几何形状和切削用量 常见切屑形状有带状屑、C形屑、崩碎屑、螺卷屑、长紧卷屑、发条状卷屑、宝塔状卷屑等。,带状屑连绵不断，易缠绕在工件或刀具上，造成划伤工件表面或打坏刀刃，甚至伤害操作人员。故一般应避免形成带状屑。但在某些情况下(如加工盲孔)，为了使切屑顺利地排出，希望形成带状屑或长紧卷屑。,C形屑是一种较好的屑形，不会伤工件表面或打刀刃，也不易伤人。多数是使它碰撞在刀具后刀面或工件表面上而折断，但这样会影响切削过程的平稳性，也会影响工件已加工表面粗糙度。因此，精加工时希望形成长螺卷屑。,在重型车床上，因切屑又
2、厚又宽，为安全起见，希望形成发条状屑，并使其在工件加工表面上顶断，靠自重坠落。,在自动机床或自动线上，排屑及清除对加工的连续性很重要，故希望形成不缠绕工件和刀具且易清除的宝塔状卷屑。,二、切屑的流向和折断1. 切屑的流向影响流向的主要参数：刃倾角、主偏角、前角,刃倾角控制切屑流向，影响加工质量,刃倾角小于0时,刃倾角大于0时,刃倾角等于0时,2. 切屑的折断,三、断屑措施为使切削过程正常进行和保证已加工表面质量，应使切屑卷曲和折断。 切屑的卷曲是切屑基本变形或经过卷屑槽使之产生附加变形的结果。断屑是对已变形的切屑再附加一次变形，常需有断屑装置,切屑的卷曲,断屑的产生,采取以下措施对切屑实施控制
3、。,1 .采用断屑槽 通过设置断屑槽对流动中的切屑施加一定的约束力，使切屑应变增大，切屑卷曲半径减小。,a）外倾式 b）平行式 c）内斜式,向刀杆外倾斜,（3. 改变刀具角度 增大刀具主偏角 ，切削厚度变大，有利于断屑。减小刀具前角 可使切屑变形加大，切屑易于折断。刃倾角 可以控制切屑的流向， 为正值时，切屑常卷曲后碰到后刀面折断形成C形屑或自然流出形成螺卷屑。 为负值时，切屑常卷曲后碰到已加工表面折断成C形屑或6字形屑。）,2. 调整切削用量 提高进给量 f使切削厚度增大，对断屑有利；但增大 f会增大加工表面粗糙度。适当地降低切削速度使切削变形增大，也有利于断屑，但这会降低材料切除效率。须根
4、据实际条件适当选择切削用量。,其它断屑方法（1）固定附加断屑挡块（2）采用间断切削（3）切削刃上开分屑槽,第二节 工件材料的切削加工性,材料的切削加工性是指在一定条件下对某种材料进行切削加工的难易程度。切削加工性的概念具有相对性。所谓某种材料切削加工性好坏，是相对于另一种材料而言的。一般在讨论钢料的切削加工性时，习惯地以碳素结构钢45为基准。如称高强度钢比较难加工，就是相对于45钢而言的。,根据不同的要求，可以用不同的指标来衡量材料的切削加工性。1. 加工材料的性能指标 P70 表4-3 工件材料切削加工性分级表2.相对加工性指标 以切削速度vT衡量加工性 在刀具使用寿命T相同的情况下，切削速
5、度vT较高的材料，则其加工性较好。如将寿命T定为60min，则vT可写作v60。一般以正火状态45钢的v60为基准，写作（v60）j，然后把其它各种材料的v60于之相比，这个比值Kr，称为相对加工性，即： KrV60(V60)j常用工件材料的相对加工性可分为八级 ，Kr大于1的材料，其加工性比45钢好；Kr小于1者，加工性比45钢差。vT和Kr是最常用的加工性衡量指标，在不同的加工条件下都使用。,一、切削加工性指标,3刀具寿命指标在相同切削条件下加工不同材料时，若在一定切削速度下刀具寿命T较长或一定寿命下所允许的切削速度vc较高的材料，则其加工性较好；反之，其加工性较差。 V60 V20,二、
6、常用材料切削加工性简述,（一）铸铁铸铁中化学元素对切削加工性的影响，主要取决于这些元素对碳的石墨化作用。铸铁中的碳元素以两种： Fe3C与游离石墨形式存在。石墨具有润滑作用，铸铁中的石墨愈多，愈容易切削，因此，铸铁中如含有Si、Al、Ni、Cu、Ti等促进石墨化的因素，能改善其加工性；而含有Cr、Mn、V、Mo、Co、S、P等阻碍石墨化的元素，则会使切削加工性变差。Fe3C的存在会加快刀具的磨损。减小前角，降低切削速度。,（二）碳素结构钢对钢主要是通过对材料物理力学性能的影响来影响切削加工性。 碳对切削加工性的影响碳素钢的强度、硬度随含碳量的增加而提高，而塑性、韧性则随含碳量的增加而降低。低碳
7、钢的塑性、韧性较高，高碳钢的硬度及强度较高，这都给切削加工带来一定的困难。中碳钢的硬度、强度、塑性及韧性居于高碳钢与低碳钢之间，所以切削加工比较容易。（三）合金结构钢合金元素对切削加工性的影响 在金属中加入合金元素，一般将提高材料的力学性能，并改变材料的物理性能，从而提高了金属的反切削能力。故一般降低切削加工性，硅、铬、镍、钒、钼、钨、镉等合金元素的加入均会降低材料的可切削加工性。硫、硒、铅等合金元素的加入可改善材料的可切削加工性。,（四）难加工金属材料的切削加工性 难加工的原因一般是以下几个方面：高硬度；高强度；高塑性和高韧性；低塑性和高脆性；低导热性；有大量微观硬质点或硬夹杂物；化学性质活
8、泼。这些特性一般都能使切削过程中的切削力加大，切削温度升高，刀具磨损加剧，刀具使用寿命缩短；有时还将使已加工表面质量恶化，切屑难以控制；最终则使加工效率和加工质量降低，加工成本提高。,1.高强度、超高强度钢的切削加工性 高强度钢、超高强度钢的半精加工、精加工和部分粗加工常在调质或退火状态下进行。调质(淬火、中温回火)后的金相组织为索氏体或托氏体，硬度达HRC3555。一般，s1GPa或b1.1GPa的结构钢，称为高强度钢；s1.2GPa或b1.5GPa称为超高强度钢。,2.不锈钢不锈钢按金相组织分，有铁素体、马氏体、奥氏体三种。铁素体、马氏体不锈钢的成分以铬为主，经常在淬火回火或退火状态下使用
9、，综合机械性能适中，切削加工一般不太难。奥氏体不锈钢的成分以铬、镍等元素为主，淬火后呈奥氏体组织，切削加工性比较差。,3.高锰钢的切削加工性 高锰钢的典型牌号有Mnl3、40Mnl8Cr3、50Mnl8Cr4等。经过水韧处理，金相组织为均匀的奥氏体。它的原始硬度虽然不甚高，但其塑性和韧性特别高(分别为45钢的4倍和8倍)，加工硬化特别严重。,4.钛合金的切削加工性 钛合金的切削加工性也很差，刀具磨损快，刀具耐用度低，其原因为:(1)加工钛合金时，剪切角很大，刀屑接触长度短；(2)导热系数极小；(3)已加工表面经常出现硬而脆的外皮；（4)弹性模量小，已加工表面回弹量大，加剧了对后刀面的摩擦。,5
10、.其它难加工材料加工性特点简介高温合金中含有许多高熔点合金元素，如铁、钛、铬、钴、镍、钒、钨、钼等，它们与其他合金元素构成纯度高、组织致密的奥氏体合金。 (1)强度较高 (2)硬度较高 (3)导热系数小 (4)合金中的高硬度化合物构成硬质点 (5)在中、低切削速度下，易与刀具发生冷焊 。 淬火钢硬度60HRC 硬质合金70HRC 冷硬铸铁的硬度极高，是其难加工的主要原因。它的塑性很低，刀屑接触长度很小，切削力和切削热都集中在切削刃附近，因而切削刃很容易崩损。冷硬铸铁零件的结构尺寸和加工余量一般都较大，毛坯精度低，因而就进一步加大了加工难度。,三、改善材料切削加工性的途径（一） 调整化学成分材料
11、的化学成分对其力学性能和金相组织有重要影响。在满足要求的条件下，通过调整工件材料的化学成分，可使其切削加工性得以改善。目前，生产上使用的易切钢就是在钢中加入适量的易切削元素S、P、Pb、Ca等制成的。这些元素在钢中可起到一定的润滑作用并增加材料的热脆性。（二) 对工件材料进行适当的热处理 通过热处理工艺方法，改变钢铁材料中的金相组织是改善材料加工性的另一重要途径。 高碳钢和工具钢 球化退火 热轧状态的中碳钢 正火 低碳钢 冷拔或正火（三) 合理选用刀具材料（四) 其它措施,第四节 切削液的选用,一、切削液的作用（1）冷却作用 切削液的冷却作用主要靠热传导带走大量的热来降低切削温度，冷却性能取决
12、于它有导热系数、比热容、汽化热、汽化速度、流量、流速等。水溶液的冷却性能最好，切削油较差。（2）润滑作用 切削液的润滑作用是通过切削液的渗透作用到达切削区后，在刀具、工件、切屑界面上形成吸附膜实现的。金属切削时切屑、工件与刀具界面的摩擦可分为干摩擦、液体润滑摩擦和边界润滑摩擦三类。,加入切削液后，切屑、工件与刀面之间形成完全的润滑油膜，金属直接接触面积很小或近于零，形成液体润滑。但很多情况下，由于切屑、工件与刀具界面承受很大载荷、较高的温度，液体油膜大部分被破坏，造成部分金属直接接触，部分吸附膜仍存在润滑作用，这种状态称之为边界润滑摩擦。金属切削中的润滑大都属于边界润滑状态。（3）排屑和洗涤作
13、用 切削液具有冲刷切削中产生的碎屑（如磨削）的作用。清洗性能的好坏，与切削液的渗透性、流动性和使用的压力有关。（4）防锈作用 切削液应具有一定的防锈作用，以减少工件、机床、刀具的腐蚀。防锈作用的好坏，取决于切削液本身的性能和加入的防锈添加剂的性质。,2.切削液的种类及应用 常用的切削液可分为三大类：水溶性、油溶性、固体润滑剂。（一）水溶性切削液 1.水溶液 水溶液的主要成分是水，冷却性能好，配成液呈透明状，便于操作者观察。但单纯的水容易使金属生锈，且润滑性能欠佳。因此，经常在水溶液中加入一定的添加剂，使其既能保持冷却性能又有良好的防锈性能和一定的润滑性能。,2.乳化液 乳化液是将乳化油用水稀释
14、而成。乳化油是由矿物油、乳化剂及添加剂配成，用9598水稀释后即成为乳白色或半透明状的乳化液。乳化液具有良好的冷却作用，但因为含水量大，所以润滑、防锈性能均较差。为了提高其润滑性能和防锈性能，可再加入一定量的油性、极压添加剂和防锈添加剂，配制成极压乳化液或防锈乳化液。3.合成切削液,（二）油溶性切削液1.切削油 切削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的润滑膜，润滑效果一般。在实际使用中常常加入油性添加剂、极压添加剂和防锈添加剂以提高其润滑和防锈性能。动植物油有良好的油性，适于低速精加工，但是它们容易变质，因此最好不用或少用，而应尽量采用其他代用品，
15、如含硫、氯等极压添加剂的矿物油。2.极压切削油 （三）固体润滑剂 MoS2,切削液的选择和使用 高速钢刀具粗加工时，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；硬质合金刀具粗加工时可以不用切削液，必要时也可以来用低浓度的乳化液或水溶液，但必须连续地、充分地浇注。精加工切削时（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度的极压乳化液。硬质合金刀具精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，此时应尽可能采用极压切削油或极压乳化液。加工铜、铝及其合金不能用含硫的切
16、削液。,已加工表面质量的标志工件经过切削加工后，已加工表面质量的主要标志是：表面的粗糙度、表面层冷作硬化程度、表面层残余应力的性质其大小、表面层微裂纹、及表面层金相组织变化。已加工表面质量对工件成为机器零件后的使用性能有很大的影响。,第四节 已加工表面质量,一、已加工表面层质量简介,1. 冷作硬化2.表面层残余应力 冷塑性变形产生压应力车 铣 铇 热塑性变形产生拉应力磨3.表面层微裂纹4.表面层金相组织变化 回火烧伤 磨削烧伤 淬火烧伤 退火烧伤,1.理论粗糙度 切削刃相对于工件运动，能够形成已加工表面。如果把切削刃看作几何学的线，由相对于工件运动时，应该形成的已加工表面的粗糙度，称为理论粗糙
17、度。它的数值决定于残留面积的高度。,二、表面粗糙度的形成,2.实际粗糙度,实际上，只有切削脆性材料或高速切削塑性材料时，已加工表面的粗糙度才比较接近理论粗糙度，因为除此之外，还有许多其他因素，诸如鳞刺、积屑瘤、振动、切削刃不平整、工件材料组织的缺陷等等的影响，使已加工表面难以接近理论粗糙度。,（1）鳞刺及积屑瘤其对已加工表面粗糙度的影响 鳞刺就是已加工表面上的鳞片状毛刺。生产实践及科学实验表明，在较低的的切削速度及较大的进给量时，用高速钢、硬质合金或陶瓷刀具，切削一些常用的塑性金属，如低碳钢、中碳钢、铬钢(40Cr、20Cr)、不锈钢、铝合金、紫铜等，在车、刨、插、钻、拉、滚齿、螺纹车削、板牙
18、铰螺纹等工序中，都可能出现鳞刺。鳞刺的产生是切削加工中获得较小粗糙度的表面的一大障碍。,a）鳞刺分布,b）鳞刺突起的形态,图4-9,积屑瘤自身能增大已加工表面粗糙度之外，它还在已加工表面上导致鳞刺的形成，进一步增大粗糙度。（2)刀具磨损影响（3）振动影响,a）不存在积屑瘤,b）积屑瘤切入 工件表面,c）积屑瘤对粗 糙度的影响,图4-8,图4-10,b）崩刃复映对粗 糙度的影响,a）刀具后面磨损对粗 糙度的影响,三、影响表面粗糙度的因素,（一）切削用量1.切削速度Vc 低速，变形大，容易形成积削瘤和鳞刺 Vc越高，表面粗糙度越小,（二）刀具几何参数的影响,1) 前角o增大前角o，表面粗糙度降低。
19、 2) 后角后角大，摩擦小，表面粗糙度降低，精加工后角适当大。零后角挤压光整加工。,主偏角、副偏角和刀尖圆弧半径 减小主副偏角、增大刀尖圆弧半径，表面粗糙度降低,2.进给量的影响进给量f越小，表面粗糙度越低。太小，硬化严重,（三）刀具材料的影响刀具材料各有特点 （四）切削液影响,第五节 刀具几何参数的合理选择,一、前角o的选择二、后角o的选择三、副后角o 的选择四、主偏角r的选择五、副偏角r 的选择六、刃倾角s的选择,七、刀尖修磨形式八、刃口修磨形式,第五节 刀具几何参数的合理选择,一、前角o的选择 1.前角的主要功用 1）增大前角能减小切屑的变形，减少切削力，降低切削温度和动力消耗。2）增大
20、前角能改善切屑对前刀面的摩擦，减少刀具磨损，提高刀具耐用度。3）增大前角能改善加工表面质量，抑制积屑瘤与鳞刺的产生，减少切削振动。4）前角过大，将削弱刃口强度，减少散热体积，影响刀片受力情况，容易造成崩刀。2.选择原则 前角既不能太大，也不宜太小，合理前角o合理前角取决于工件材料、刀具材料及加工性质。,（1）刀具材料的抗弯强度较大、韧性较好时，应选用较大的前角，如高速钢刀具比硬质合金刀具，允许选用较大的前角(约可增大510)。 （2）工件材料的强度、硬度低，可以取较大的甚至很大的前角；工件材料强度、硬度高，应取较小的前角；加工特别硬的工件(如淬硬钢)时，前角很小甚至取负值。 工件材料的塑性越大
21、时，合理前角的数值越大。塑性越小前角的合理数值就越小，这是因为切削塑性大的材料时，增大前角能显著减少切屑的变形，减少切削力与切削热。加工脆性材料，为提高刀具刃口强度，合理前角要小一些。,（3）具体加工条件粗加工时，切削深度、进给量比较大，为了减少切屑的变形，提高刀具耐用度，希望选取较大的前角，但考虑到毛坯形状不规则，可能有表层硬皮，加工余量不均匀，为保证切削刃有足够的强度，前角就要选得小些。精加工时，进给量小，为使刃口锋利，以提高加工表面质量，应取较大的前角。机床、工件、刀具的系统刚度也对选取前角有一定的影响，刚度差时为减小切削力，一般应选取较大的前角。在自动线上为了减小加工尺寸变化，使线上工
22、作稳定，合理前角应小一些。3.采用负倒棱强化切削刃,二、后角o的选择1.后角的功用 后角的主要功用是减小后刀面与加工表面之间的摩擦。 （1）由于切屑形成过程中的弹性、塑性变形和切削刃钝圆半径r的作用，在过渡表面上有一个弹性恢复层。后角越大，弹性恢复层同后刀面的摩擦接触长度越小，增大后角能减小摩擦，可以提高已加工表面质量和刀具使用寿命。 （2）后角越大，切削刃钝圆半径r 值越小，切削刃越锋利。,（3）在同样的磨钝标准VB下，后角大的刀具由新用到磨钝，所磨去的金属体积较大，这也是增大后角可以延长刀具使用寿命的原因之一。但后角过大，楔角减小，将削弱刃口强度，减少散热体积，磨损反而加剧，导致刀具寿命下
23、降，且易发生颤振 。2.选择原则 刀具使用寿命最长的后角值为合理后角opt合理后角取决于加工性质及加工条件。（1）加工性质 粗加工为了提高刀具的强度合理后角应小一些，而精加工要减小刀具与工件的摩擦，合理后角要大一些；（2）工件材料 切削脆性材料为增加刃口抗冲击力，合理后角要小一些；切削塑性材料宜取较大的合理后角。（3）工艺系统刚度差，为减小系统的振动，合理后角应小一些； （4）有尺寸要求的刀具，重磨后要保证尺寸基本不变，合理后角应选小一些。,三、副后角o 的选择副后角o的选择，一般=，切断刀、切槽刀等例外,四、主偏角r的选择,1.主偏角的功用（1）影响残留面积的高度。当主切削刃的直线部分参与形
24、成残留面积时，减小r，可提高加工表面光洁度。（2）影响切削层的尺寸和刀尖强度、断屑的效果。在切削深度和进给量一定的情况下，随着r角的减小，切削厚度将减小，切削宽度增加，切削刃参加工件的长度增加，切削刃单位长度的负荷减轻，刀尖角增大，这就会提高刀尖强度，改善散热条件，可提高刀具使用寿命。r越大时，切削厚度越大，切削宽度越小，越容易断屑。（3）影响各切削分力的比值。减小主偏角r，则背向力增大，进给力减小。,2.主偏角的选择原则根据工艺系统刚度、工件材料硬度和形状（1 ）在机床工艺系统刚度足够的情况下，选用较小的主偏角，系统刚性不足时，为减小切削的振动，应选大一些的主偏角；（2）加工强度大、硬度高的
25、材料时，为求减小切削刃上的单位负荷、改善切削刃区的散热条件，应选小一些的主偏角；（3）加工条件 粗、半精加工的刀具，因为其切削力大、振动大，对于抗冲击性差的刀具材料（如硬质合金），应选大的主偏角以减小振动；对用于单件小批量生产的刀具，为求一刀多用，一般r=45或90。,副偏角的功用 ：形成已加工表面选择原则：（1）减小副偏角r ，则可以显著减少切削后的残留面积，提高表面光洁度。且可增强刀尖强度。（2）精加工的副偏角r要比粗加工小，可以采用修光刃。（3）加工硬度、强度高的材料时，为提高刀尖强度，可以减小副偏角r。但r 太小就会增加副后刀面同已加工表面之间的摩擦，从而可能引起振动。副偏角r 的合理
26、数值。主要是根据工件加工表面光洁度和具体的加工情况而定的。一般取r = 46。（4）切断刀、槽铣刀等为了保证刀头强度和重磨后宽度变化较小，只能取很小的副偏角r =12。,五、副偏角r的选择,六、刃倾角s的选择,1.斜角切削斜角切削：切削加工时，刀具主切削刃的切线与合成切削速度方向不垂直的切削，则称之为斜角切削。反之则称为直角切削。 特点：(1)斜角切削的速度分解斜角切削的速度可分解为垂直于切削刃的速度分量vn和平行于切削刃的速度分量vT。即 vn=vccoss vT=vcsins,七、刀尖修磨形式,1.修圆刀尖2.倒角刀尖3.倒角带修光刃,修圆刀尖,倒角刀尖,倒角带修光刃,八、刃口修磨形式,a
27、）锋刃 b）刃口修圆 c）刃口负倒棱 d）刃口平棱 e）负后角倒棱,切削层内金属剪切面方向和流屑方向的改变，使切削层内金属的剪切和滑移方向发生改变。斜角切削时剪切角将由直角切削时的剪切角偏斜为角，从而导致切削过程中有关物理现象的变化，切屑流出方向也相对于切削刃的法向偏斜一个角度，该角度称为流屑角。记为 。一般情况下与s 的差值不超过6o8，在s45；ac0.3mm的情况下s 。流屑方向与切削速度所决定的平面称为流屑剖面 。刀具工作角度：oe，oe（2）工作前角增大，工作后角减小Sin oe= Sin s Sin +cos s cos SinnSin oe= Sin2 s +cos 2s Sin
28、n若s增大，则oe也将增大，且n较小时，增大的速度较快.cos oe= Sin2 s +cos 2s cosn,(3) 在法剖面内切削刃的钝圆半径为rn，是切削刃的圆柱端截面的半径。而切削刃实际钝圆半径re是在流屑剖面内切削刃圆柱斜剖所得椭圆长轴处的曲率半径，则有re=rncos ss增大，可减小切削刃的实际钝圆半径，使切削刃变得比较锋利。斜角切削可在刀具前角不变的情况下，加大工作前角，减小切削刃钝圆半径，从而使切削变形减小。2.刃倾角的功用及其选择 （1）功用1）影响切屑的卷曲和流出的方向当s为负值时，切屑流向已加工表面，容易将已加工表面划伤；当s为正值时，切屑则朝着待加工表面流出。,2）影
29、响刀尖强度负的刃倾角使刀尖位于切削刃的最低点，切入工件时，首先是切削刃上离刀尖较远的部分先接触工件，这样就可以起到保护刀尖的作用，增强了刃口的强度，有利于承受冲击载荷。3）影响切削刃的锋利性 4）影响各切削分力的比值负值s越大，背向力Fp越大，当工艺系统刚度较差时，容易引起振动。这是非自由切削刀具，限制选取过大s的主要原因。5）影响切削过程的平稳性在断续切削情况下，当刃倾角s=0时，整个切削刃上各点同时切入和切出，冲击大；当刃倾角s 0时，切削刃逐渐切入工件，冲击小，使切入切出平稳。且刃倾角s越大，切削刃越长，切削过程越平稳。,（2）刃倾角的选择刃倾角s的合理数值及其正负，主要是根据加工性质来
30、选取的。1）一般钢材和灰铸铁，粗加工时为提高刀具强度和寿命，常取s=0-5；精加工时，为避免切屑流向已加工表面，一般取s= 05。加工有色金属，为提高刀具的锋利度，一般取s= 510。对有冲击载荷的加工，为避免刀尖受到冲击，一般s= -5-15。2）当系统刚度不足时，为减小切削力尽量不用负刃倾角。3）金刚石和立方氮化硼刀具，为提高抗冲击能力，一般取s= 0-5。4）加工淬硬钢，为提高刀尖的强度，一般取s= -5-12。,七、刀尖修磨形式,1.修圆刀尖2.倒角刀尖3.倒角带修光刃,修圆刀尖,倒角刀尖,倒角带修光刃,八、刃口修磨形式,a）锋刃 b）刃口修圆 c）刃口负倒棱 d）刃口平棱 e）负后角
31、倒棱,第六节 切削用量的合理选择,合理的切削用量是指在保证加工质量的前提下，充分利用刀具切削性能和机床性能，获得高生产率和低加工成本的切削用量。 切削用量三要素对刀具寿命的影响程度不同，由大到小影响次序是：Vc、f、ap。选择切削用量的步骤： 先定ap ，再选f，最后确定 Vc,表4-5 常用刀具合理耐用度参考值,1.背吃力量的选择,切削加工一般分为粗加工、半精加工和精加工。粗加工（Ra=12.550m）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，背吃刀量可达810mm。半精加工（Ra=3.26.3），背吃刀量取为0.52mm。精加工（Ra=0.81.6），背吃刀量取为0.10.
32、4mm 。,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，可分两次走刀，将第一次走刀的背吃刀量取大些，一般为总加工余量的2334。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，切削用量可取为ap=0.050.2mm，f=0.010.1mm，v=240900m/min，这时表面粗糙度值可以达到Ra=0.320.1m，精度达到或高于IT5(孔达到IT6)，可以代替磨削加工
33、。,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、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。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查表法确定。粗加工时，根据加工材料、车刀刀杆尺寸、工件直径及已确定的背吃刀量按表4-8来选择进给量。在半精加工和精加工时，则根据表面粗糙度值的要求，按工件材料，刀尖圆弧半径，切削速度的大
34、小不同由表4-7来选择进给量。,2. 进给量的选择, 加工耐热钢及其合金时，不采用大于1.0mm/r的进给量；,3. 选择切削速度Vc,在实际生产中，选择切削速度的一般原则是：,(1) 粗车时，背吃刀量ap和进给量f均较大，故选择较低的切削速度；精加工时，背吃刀量ap和进给量f均较小，故选择较高的切削速度，同时应尽量避开积屑瘤和鳞刺产生的区域。 (2) 加工材料的强度及硬度较高时，应选较低的切削速度；反之则选较高的切削速度。材料的加工性越差，例如加工奥氏体不锈钢、钛合金和高温合金时，则切削速度也选得越低。易切碳钢的切削速度则较同硬度的普通碳钢为高。加工灰铸铁的切削速度较中碳钢为低。而加工铝合金
35、和铜合金的切削速度则较加工钢的高得多。 (3) 刀具材料的切削性能愈好时，切削速度也选得愈高。(4) 在断续切削或者是加工带有锻、铸件等带有硬皮的工件时，为了冲击和热应力，要适当降低切削速度。(5) 加工大件、细长轴和薄壁工件时，要选用较低的切削速度；在工艺系统刚度较差的情况下，切削速度就避开产生自激振动的临界速度。,4. 机床功率检验,Pc PE（0.90.75）,注：切削钢及灰铸铁时刀具耐用度约为6090min,4. 切削用量选择实例,表3-9 车削加工的切削速度参考值,车削加工的切削速度参考值,切削速度Vc参考数值,半精车：ap=1,f=0.18时,例 工件在CA6140型车床上车外圆，
36、如图所示。已知：毛坯：直径为d=50mm，材料为45钢，=0.637GPa；加工要求：车外圆至44 （IT9），表面粗糙度为Ra3.2m；试选刀具材料，几何参数，求该车削工序的切削用量。,图 工序草图,加工路线：粗车、半精车 粗车ap=2.5，半精车ap=0.5,解：一、刀具材料及尺寸： 焊接式硬质合金外圆车刀，刀片材料为YT15，刀杆截面尺寸为16mm25mm；,二、车刀切削部分几何参数： 前角 P79 0 =15 后角 o=8 ， 副后角 o=8 主偏角 Kr=75 副偏角 Kr=10 刃倾角 s=0 刀尖圆弧半径 r=1mm,三、切削用量加工路线：粗车、半精车粗车ap=2.5，半精车ap
37、=0.5 1.粗车1）被吃刀量 ap=2.52）进给量P84 f=0.40.5，取0.483）切削速度 Vc 可计算，可查表（1）查表法 P85 Vc=90m/min由此可推算出机床主轴转速为 n = = =573r/min （ Vc=100， n = 637）实际机床主轴转速n=560r/min（2）计算法求Vc 取刀具寿命为60min则,=,10.861,=103.4m/min,4）校核机床功率 由有关手册查出相关系数和计算公式，先计算出主切削力（Fc），再将主切削力代入公式计算出切削功率。 = 27952.50.480.7587.9-0.15 （637/650）0.750.950.92 = 1772 N Pc=FcVc= 177287.9=2.6kw Pc PE=7.50.75=5.6kw 机床功率足够,2.半精车1）被吃刀量 ap=0.52）进给量P85表面粗糙度为Ra3.2m刀尖圆弧半径 r=1mm f=0.3，取0.33）切削速度 可计算，可查表查表Vc=130m/min，d=50-5=45mm n= =920r/min实际n= 900r/min，则实际Vc= =127m/min,作业,4-24-64-84-144-15,
