第三节 金属切削参数的选择及优化

1、l切削加工性是指工件材料被切削加工的切削加工性是指工件材料被切削加工的难易程度难易程度l切削加工性的标志方法：考虑生产和刀具耐用度的标志方法考虑生产和刀具耐用度的标志方法考虑已加工表面质量的标志方法考虑已加工表面质量的标志方法考虑安全生产和工作稳定性的标志方法考虑安全生产和工作稳定性的标志方法通常用来衡量材料切削加工性通常用来衡量材料切削加工性的指标为一定耐用度下的切削的指标为一定耐用度下的切削速度速度vTl含义是：含义是：当刀具耐用度为当刀具耐用度为T时，时，切削某种材料所允许的切削速切削某种材料所允许的切削速度度vTl通常以强度通常以强度b0.637GPa的的45钢钢的的v60作为基准，写

2、作作为基准，写作(v60)j；而把；而把其它各种材料的其它各种材料的v60同它相比，这同它相比，这个比值个比值Kv称为相对加工性，即称为相对加工性，即Kvv60/(v60)jl当当Kv11时，表示该材料比时，表示该材料比4545钢易钢易切削切削 l当当Kv 1时，表示该材料比时，表示该材料比45钢难钢难切削切削l金属材料的物理力学性能硬度：常温硬度高、高温硬度高、硬质常温硬度高、高温硬度高、硬质点多，切削加工性差点多，切削加工性差强度：常温强度、高温强度越大，磨损常温强度、高温强度越大，磨损越快，切削加工性差越快，切削加工性差塑性、冲击韧性过大或过小，均使其切过大或过小，均使其切削加工性变差削

3、加工性变差导热系数大，切削加工性好，但加工尺大，切削加工性好，但加工尺寸精度会发生变化寸精度会发生变化l材料的化学成分Cr、Ni、V、Mo、W、Mn等提高钢的等提高钢的强度和硬度，使其强度和硬度，使其切削加工性差切削加工性差Si、Al与氧化合后使刀具磨损加快与氧化合后使刀具磨损加快合金元素合金元素降低导热系数降低导热系数Pb、P、S等降低塑性等降低塑性（发生热脆、冷（发生热脆、冷脆现象）脆现象）碳的石墨化碳的石墨化使使切削加工性变好切削加工性变好（硬度（硬度下降、润滑性变好）下降、润滑性变好）Fe4C3使硬度增加，磨损加快使硬度增加，磨损加快l金相组织钢的金相组织：钢的金相组织：铁素体、奥氏体

4、易粘铁素体、奥氏体易粘结；珠光体加工性好；索氏体、马氏结；珠光体加工性好；索氏体、马氏体硬度、强度高，加工性差体硬度、强度高，加工性差铸铁的金相组织：铸铁的金相组织：灰口铁、白口铁、灰口铁、白口铁、麻口铁、球墨铸铁性能各异麻口铁、球墨铸铁性能各异3改善难加工材料的切削加工性的途径调整材料的化学成分调整材料的化学成分合理选择材料的供应状态合理选择材料的供应状态通过适当热处理通过适当热处理选用易切削钢选用易切削钢合理选择刀具材料、刀具几何参数、合理选择刀具材料、刀具几何参数、切削用量切削用量采用新的切削加工技术采用新的切削加工技术冷却作用：通过传导、对流、汽化带走通过传导、对流、汽化带走热量热量润

5、滑作用：产生润滑膜，减小摩擦系数产生润滑膜，减小摩擦系数清洗作用：清除细碎切屑和磨粒等清除细碎切屑和磨粒等防锈作用：（依靠加入添加剂依靠加入添加剂）由此：改善切削条件、减少刀具磨损、改善切削条件、减少刀具磨损、提高切削速度、提高已加工表面质量、提高切削速度、提高已加工表面质量、改善切削加工性改善切削加工性l切削液的种类切削液切削液l水溶液水溶液l乳化剂乳化剂l切削油切削油固态润滑剂固态润滑剂（用于切削钛合金等）（用于切削钛合金等）l油性添加剂：油性添加剂：动植物脂、脂肪酸、胺动植物脂、脂肪酸、胺类、脂类、醇类类、脂类、醇类l极压添加剂：极压添加剂：含硫、磷、氯、硼等的含硫、磷、氯、硼等的化合物

6、化合物l乳化剂：乳化剂：矿物油和水乳化形成稳定乳矿物油和水乳化形成稳定乳化液的物质化液的物质l切削液的合理选择根据工件材料、工艺要求、工种特点根据工件材料、工艺要求、工种特点等通过查工艺手册合理选用等通过查工艺手册合理选用 特别应注意：硬质合金、陶瓷刀具，切削铸铁、青铜硬质合金、陶瓷刀具，切削铸铁、青铜一般不用切削液；一般不用切削液；切削镁、铝、铝合金不用水溶液；切削镁、铝、铝合金不用水溶液；切削铅，切削液不能含氯；精密机床不切削铅，切削液不能含氯；精密机床不能使用含硫的切削液等。能使用含硫的切削液等。普遍使用浇注普遍使用浇注高压冷却高压冷却喷雾冷却喷雾冷却喷雾冷却法喷雾冷却法 刀具的刀具的“

7、合理合理”几何参数，几何参数，是指在保证加工质量的前提下，是指在保证加工质量的前提下，能够获得最高刀具耐用度，从能够获得最高刀具耐用度，从而能够达到提高切削效率、降而能够达到提高切削效率、降低生产成本的目的的刀具几何低生产成本的目的的刀具几何参数参数三、刀具几何参数的合理选择三、刀具几何参数的合理选择l前角的功用影响切削力和影响切削力和切削功率切削功率影响加工表面影响加工表面质量质量影响刀具耐用影响刀具耐用度度影响断屑效果影响断屑效果l合理选择前角材料强度、硬度较材料强度、硬度较低时，低时，o o宜大宜大塑性材料塑性材料o o宜大；宜大；脆性材料脆性材料o o宜小宜小粗加工、断续切削、粗加工、

8、断续切削、加工铸锻件，加工铸锻件，o o宜宜小小刀具韧性好时刀具韧性好时o o宜宜大大特定要求选择前角：特定要求选择前角：l成形刀具、展成刀具成形刀具、展成刀具o o宜小宜小l工艺系统刚性差、机床功率不工艺系统刚性差、机床功率不足时足时o o宜大宜大l自动化机床、数控机床自动化机床、数控机床o宜小宜小l后角的功用减少后刀面与工件表面的摩擦减少后刀面与工件表面的摩擦o 刃口锋利，刃口锋利，T ； 但但o 楔角楔角 ，刃口强度，刃口强度 ， 散热体积散热体积 ，T l合理选择后角材料强度、硬度较高时，材料强度、硬度较高时，o o宜小宜小塑性材料塑性材料o o宜大；脆性材料宜大；脆性材料o o宜小宜

9、小粗加工、断续切削、加工铸锻件，粗加工、断续切削、加工铸锻件，o o宜小；精加工、连续切削宜小；精加工、连续切削o o宜大宜大工艺系统刚性差工艺系统刚性差o o宜小宜小定尺寸刀具定尺寸刀具o宜小宜小通常通常o o = o o需加强刀头强度时则需加强刀头强度时则o = 12l主偏角及副偏角的功用影响表面粗糙度影响表面粗糙度 影响刀具耐用度：影响刀具耐用度：kr、kr小，则切削小，则切削刃增长，散热好，刃增长，散热好，T影 响 切 削 分 力 比 例 ：影 响 切 削 分 力 比 例 ： kr Ff , ,Fp影响排屑、断屑效果影响排屑、断屑效果maxrrCtgkCtgkfRl合理选择主、副偏角材

10、料强度、硬度高时，材料强度、硬度高时，kr宜小宜小工艺系统刚性好，工艺系统刚性好，kr、kr宜小；工艺宜小；工艺系统差时，系统差时，kr 90粗加工、半精加工，粗加工、半精加工，kr宜大宜大精加工精加工kr宜小，且需宜小，且需kr= 0 的修光刃的修光刃l刃倾角的功用影响切屑流向影响切屑流向增大刀具的实际前角增大刀具的实际前角nssoesincossinsin22影响刀具锋利性影响刀具锋利性保护刀尖保护刀尖（取负刃倾角时）（取负刃倾角时）使切削平衡使切削平衡（常用负刃倾角）（常用负刃倾角）影响切削分力的比例影响切削分力的比例l合理选择刃倾角粗加工、有冲击载荷、断续切削时，粗加工、有冲击载荷、断

11、续切削时， 取取s 0（防切屑划伤已加工表面）（防切屑划伤已加工表面）材料强度、硬度高时，取材料强度、硬度高时，取s 0微量精车时，微量精车时，s 0金刚石、立方氮化硼车刀，取金刚石、立方氮化硼车刀，取s80m/min；使用高速钢刀具；使用高速钢刀具时，宜用低速切削，时，宜用低速切削，v=38m/min）。l通常根据工件材料、刀具材料、技通常根据工件材料、刀具材料、技术要求、工艺过程、工艺系统状态术要求、工艺过程、工艺系统状态等，通过查工艺手册，或根据实际等，通过查工艺手册，或根据实际情况和实践经验予以确定情况和实践经验予以确定根据零件加工余量和粗、精加工要求，根据零件加工余量和粗、精加工要求

12、，选定背吃刀量选定背吃刀量ap根据加工工艺系统允许的切削力，其中根据加工工艺系统允许的切削力，其中包括机床进给系统、工件刚度以及精加包括机床进给系统、工件刚度以及精加工时表面粗糙度要求，确定进给量工时表面粗糙度要求，确定进给量根据刀具寿命，确定切削速度根据刀具寿命，确定切削速度vc所选定的用量应该是机床功率允许的所选定的用量应该是机床功率允许的一组切削用量必须考虑到加工余量、刀一组切削用量必须考虑到加工余量、刀具寿命、机床功率、表面粗糙度和工艺具寿命、机床功率、表面粗糙度和工艺系统的刚度等因素系统的刚度等因素 l背吃刀量背吃刀量ap的合理选择的合理选择背吃刀量背吃刀量ap一般是根据加工余量来确

13、定一般是根据加工余量来确定粗加工粗加工（表面粗糙度（表面粗糙度Ra5012.5m）时，时，尽可能一次走刀即切除全部余量，可尽可能一次走刀即切除全部余量，可取取ap810mm半精加工（半精加工（Ra6.33.2m）时，取）时，取ap0.52mm精加工（精加工（Ra1.60.8m）时，取）时，取ap0.10.4mm l进给量进给量 的合理选择的合理选择粗加工时，对表面质量没有太高的要求，粗加工时，对表面质量没有太高的要求，而切削力往往较大，合理的而切削力往往较大，合理的 应是工艺应是工艺系统刚度所能承受的最大进给量系统刚度所能承受的最大进给量精加工时，进给量主要受加工表面粗糙精加工时，进给量主要受

14、加工表面粗糙度限制，一般取较小值度限制，一般取较小值 l切削速度切削速度的合理选择的合理选择（一般原则是一般原则是）粗车时，粗车时，ap、 均较大，故均较大，故v宜取较小值；宜取较小值；精车时精车时ap、 均较小，所以均较小，所以v宜取较大值宜取较大值工件材料强度、硬度较高时，应选较小的工件材料强度、硬度较高时，应选较小的v值；反之，宜选较大的值；反之，宜选较大的v值。材料加工性值。材料加工性较差时，选较小的较差时，选较小的v值；反之，选较大的值；反之，选较大的v值。在同等条件下，易切钢的值。在同等条件下，易切钢的v高于普通高于普通碳钢的碳钢的v ；加工灰铸铁的；加工灰铸铁的v低于碳钢的低于碳钢的v ；加工铝铜合金的加工铝铜合金的v高于加工钢的高于加工钢的v 刀具材料的性能越好，刀具材料的性能越好，v也选得越高也选得越高l在选择在选择v时，还应注意以下几点：时，还应注意以下几点：精加工时，应尽量避开容易产生积屑瘤和精加工时，应尽量避开容易产生积屑瘤和鳞刺的速度值域鳞刺的速度值域断续切削时，为减小冲击和热应力，应适断续切削时，为减小冲击和热应力，应适当降低当降低v 在易发生振动的工艺状况下，在易发生振动的工艺状况下， v应避