金属切削条件的选择

1、郭德伟1郭德伟2是指在一定的切削条件下，工件材料切削加工的难易程度。（是个相对的概念，由于不同加工情况和不同的加工要求，其难易程度的衡量指标也不同。）工件材料的切削加工性衡量指标：刀具使用寿命在相同切削条件下，刀具使用寿命高，切削加工性好。切削力和切削温度在相同切削条件下，切削力大或切削温度高，则切削加工性差。机床动力不足时，常用此指标。 加工表面质量易获得好的加工表面质量，则切削加工性好。精加工时常用此指标。断屑性能在相同切削条件下，以所形成的切屑是否便于清除作为一项指标。对于自动机床、数控机床和自动化程度较高的生产线上常用此指标。郭德伟3切削加工性易切削较易切削较难切削难切削等级代号012

2、34567899a9b硬度HB5050100100150150200200250300350350400350400400480480635635HRC1424.824.832.332.338.138.1434350506060抗拉强度b（GPa）0.1960.1960.4410.4410.5880.5880.7840.7840.980.981.1761.1761.3721.3721.5861.5861.7641.7641.961.962.452.45延伸率（）101015102020252530303535404050506060100100冲击值ak（kj/m）19619639239258

3、858878478498098013721372176417641962196224502450294029403920导热系数k（W/m.）481.68293.08293.08167.27167.2783.7483.7462.8062.8041.8741.8733.533.525.1225.1216.75163758.37355881212以上走刀量f（mm）碳素结构钢和合金结构钢16X252040601004000.30.40.40.50.50.60.60.90.81.2-0.40.50.50.70.60.90.81.2-0.30.50.50.60.60.8-0.40.50.50.6-20

4、3025X252040601006000.30.40.40.50.60.70.81.01.21.4-0.30.40.50.70.70.91.01.2-0.40.60.50.70.81.0-0.40.70.60.9-0.40.6注：有冲击时，进给量应减小注：有冲击时，进给量应减小20。郭德伟21p 切削速度的选择可以先按刀具使用寿命来求出切削速度： 查切削用量手册确定各参数。 在选择切削速度时，并应考虑以下几点：精加工时，应尽量避开积屑瘤易于产生的速度范围。粗加工时，需对机床功率进行校验。断续切削时，宜适当降低切削速度，以减少冲击和热应力。加工大型、细长、薄壁工件时，应选用较低的切削速度；端面车

5、削应比外圆车削的速度高些，以获得较高的平均切削速度，提高生产率。在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激振动的临界速度。 zpyxcTafvCT 310cPvF P 机床电机功率（KW）； 机床传动效率；Fc 主切削力（N）。郭德伟22求设计变量：X = x1, x2, , xn T ，使目标函数 f (X)min ，并满足约束条件：g i (X)0 （i = 1, 2, , m）设计变量：切削过程可以控制的输入变量，即切削用量。ap通常已由工艺过程确定，故一般取 v 和 f 为设计变量。目标函数：指优化目标与设计变量之间的函数关系式。 1111000momacwwmPTpmnptttttTD

6、LtvfaCTvfa 1）以最大生产率为优化目标使工序时间为最短郭德伟231111000mommamcmtwwmPTpmnptCtCtCtCCTDLtvfaCTvfa 1111000mctmPTpmnpMRRHCtCCTMRRvfaCTvfa2）以最小生产成本为优化目标使工序成本为最小3）以最大利润为优化目标使单位成本金属去除率最大郭德伟24约束条件：指设计变量的取值范围minmaxminmaxfffvvv（3-33）1）机床结构参数限制2）加工表面粗糙度限制0.0321afRr（3-34）式中 Ra 表面粗糙度（m）； r 刀尖圆弧半径（mm）。3）机床功率的限制FFccccxyFpFCaf

7、KvP（3-35）郭德伟25即函数求极值的方法。不能考虑约束条件，只适于处理简单问题。21(,)()max(),0nPPiiP XMfXMgX（3-27）可利用设置惩罚函数，将约束优化问题转化为无约束优化问题处理。惩罚函数的表达式：式中 Ra 惩罚函数； r 原目标函数； Mp 惩罚因子（一个很大的数）； 21max(),0npiiMgX 惩罚项；0()0max(),0()()0iiiigXgXgXgX郭德伟26寻优过程示意图（采用田川法 + 局部寻优）fv0图3-30 田川法寻优过程示意图fminfmaxvminvmaxPPmax约束边界Pop可行域等值线Pcop郭德伟27 切削液主要用来降

8、低切削温度和减少切削过程的摩擦。合理选用切削液对减轻刀具磨损、提高加工表面质量及加工精度起着重要的作用。 p从工件材料方面考虑 切削钢等塑性材料时，需用切削液。 切削铸铁、青铜等脆性材料时可不用切削液，原因是其作用不明显。 切削高强度钢、高温合金等难加工材料时，属高温高压边界摩擦状态，易选用极压切削油或极压乳化液，有时还需配置特殊的切削液。 对于铜、铝及铝合金，为得到较高的加工表面质量和加工精度，可采用10%20%的乳化液或煤油等。p从刀具方面考虑 高速钢刀具耐热性差，应采用切削液。硬质合金刀具耐热性好，一般不用切削液，必须使用时可采用低浓度乳化液或多效切削液（多效指润滑、冷却、防锈综合作用好，如高速攻螺纹油），且浇注时要充分连续，否则刀片会因冷热不均而导致破裂。 极压切削油:含有极压添加剂,能承受重载荷和冲击载荷,降低机械磨损的切削油 郭德伟28p从加工方法方面考虑 钻孔、铰孔、攻螺纹和拉削等工序的刀具与已加工表面摩擦严重，易采用乳化液、极压乳化液或极压切削油。成型刀具、齿轮刀具等价格昂贵，要求刀具使用寿命高，可采用极压切削油（如硫化油等）。 磨削加工温度很高，还会产生大量的碎屑及脱落的沙粒，因此要求切削液应具有良好的冷却和清洗作用，常采用乳化液，如选用极压型或多效型合成切削液效果更好。 p从加工要求方面考虑 粗加工时，金属切除量大，产生的热量多，应着重考虑降低温度，选用以冷