切削用量及切削液的选择实验

关于切削用量及切削液的选择实验第1页，课件共27页，创作于2023年2月

制订切削用量的就是确定工序中的背吃刀量ap、进给量f、切削速度v以及刀具耐用度的大小。合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和机床性能（功率、扭矩），在保证质量的前提下，使得切削效率最高和加工成本最低的切削用量。制订合理的切削用量，要综合考虑生产率、加工质量和加工成本。一、制订切削用量的原则

切削用量的选择第2页，课件共27页，创作于2023年2月二、背吃刀量的选择

粗加工（Ra=12.5～50μm）时，应尽量用一次走刀就切除全部加工余量。若加工余量太大、工艺系统刚性不足、或者加工余量极不均匀，可分几次走刀，若二次走刀或多次走刀时，应将第一次走刀的背吃刀量取大些，一般为总加工余量的2／3～3／4。而且最后一次走刀的背吃刀量取的要小一点。

在加工铸、锻件或萧膛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。背吃刀量根据加工余量确定第3页，课件共27页，创作于2023年2月三、进给量的选择

粗加工时，由于工件的表面质量要求不高，合理的进给量应该是工艺系统所能承受的最大进给量。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。加工的性质粗加工半精加工精加工光整加工主要是切除各表面上大部分余量完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工作准备保证各主要表面达到图样要求保证高精度的尺寸及表面粗糙度要求第4页，课件共27页，创作于2023年2月1.粗加工切削用量的选择粗加工的切削用量，一般以提高生产效率为主，但也应考虑经济性和加工成本。

选择原则：切削用量对刀具耐用度Ｔ的影响规律：Vc影响最大、进给量f其次，ap影响最小切削效率可用单位时间内切除的材料体积Q表示：Q=

apfVc切削效率与切削用量三要素ap、f、vc均保持线性关系，即其中任一参数增大一倍，都可使生产率提高一倍。首先选用较大的ap，其次选用较大的进给量f，根据刀具耐用度Ｔ确定合理的切削速度Vc第5页，课件共27页，创作于2023年2月2.精加工切削用量的选择半精加工和精加工的切削用量，应以保证加工质量为前提，并兼顾切削效率、经济性和加工成本。选择原则如果选大的ap、f则切削力大，容易引起变形和振动；增大f时，还会使已加工表面粗糙度增大，引起加工质量下降；但ap、f也不能选得过小，否则反而不利于提高加工表面质量。而vc增大不会增大切削力，且增大到一定值以后，就不会产生积屑瘤，有利于提高加工工件的质量。采用较小的背吃刀量ap采用较小的进给量f在保证刀具耐用度的前提下，尽可能采用大的切削速度vc第6页，课件共27页，创作于2023年2月制订切削用量时考虑的因素

1．切削加工生产率

在切削加工中，金属切除率与切削用量三要素ap、ƒ、v均保持线性关系，即其中任一参数增大一倍，都可使生产率提高一倍。然而由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时，其它二参数必须减小。因此，在制订切削用量时，三要素获得最佳组合，此时的高生产率才是合理的。一般情况下尽量优先增大ap，以求一次进刀全部切除加工余量。2．机床功率

背吃刀量ap和切削速度Vc增大时，均使对切削功率成正比增加。进给量ƒ对切削功率影响较小。所以，粗加工时，应尽量增大进给量。3．刀具寿命（刀具的耐用度T）切削用量三要素对刀具寿命影响的大小，按顺序为Vc、ƒ、ap。因此，从保证合理的刀具寿命出发，在确定切削用量时，首先应采用尽可能大的背吃刀量ap；然后再选用大的进给量f；最后求出切削速度Vc。4．加工表面粗糙度

精加工时，增大进给量将增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工时抑制生产率提高的主要因素。在较理想的情况下，提高切削速度Vc，能降低表面粗糙度值；背吃刀量ap对表面粗糙度的影响较小。第7页，课件共27页，创作于2023年2月

精加工时的切削用量选择的基本原则首先保证加工精度和表面质量，同时兼顾必要的使用寿命和生产效率。先选取较小的ap和f，其中：

ap根据加工余量来定；

f根据表面粗糙度来定；最后利用切削用量手册选取或者用公式计算确定vc。第8页，课件共27页，创作于2023年2月合理切削用量的选择方法1.背吃刀量ap的确定一般根据加工性质与加工余量确定ap。切削加工一般分为粗加工、半精加工和精加工。粗加工(表面粗糙度Ra50～12.5mm)时，在机床功率和刀具强度允许情况下，一次走刀应尽可能切除全部余量。在中等功率机床上，背吃刀量可达2～6mm。半精加工(表面粗糙度Ra6.3～3.2mm)时，背吃刀量取为0.3～2mm。精加工(表面粗糙度Ra1.6～0.8mm)时。背吃刀量取为0.1～0.3mm。合理选用切削用量。选用较小的切削深度ap和进给量f,可减小残留面积，使Ra值减小。第9页，课件共27页，创作于2023年2月2.确定进给量f粗加工时，工件表面质量要求不高，但切削力往往很大，合理进给量的大小主要受机床进给机构强度、刀具的强度与刚性、工件的装夹刚度等因素的限制。粗车时工件材料，刀杆尺寸，工件直径与选定的切削深度进行选择，一般f=0.3~0.6mm/r。半精加工和精加工时，合理进给量的大小则主要受工件加工精度和表面粗糙度的限制。根据预先估计的切削速度与刀尖圆弧半径进行选择，常取f=0.08~0.3mm/r。此外，还需要考虑到所选的进给量能满足加工精度，甚至卷屑、断屑的要求。生产实际中多采用查表法确定进给量。第10页，课件共27页，创作于2023年2月粗加工时，根据工件材料，车刀刀杆直径，以及被吃刀量查表；半精加工以及精加工时，根据粗糙度工件材料，估计的切削速度以及刀尖圆弧半径来查。第11页，课件共27页，创作于2023年2月3.切削速度vc的选择在ap、f值选定后，一般根据合理的刀具寿命计算或用查表来选定切削速度。

式中Kvc：切削速度修正系数，Kvc的大小受工件材料、毛坯表面状态、刀具几何参数等切削条件的影响。Cv

、xv、yv、m及Kvc值可查阅《机械加工工艺手册》。根据工件尺寸计算工件转数n:根据机床说明书取较低而相近的机床主轴转数n，计算实际切削速度。N=1000vc/πdw第12页，课件共27页，创作于2023年2月在生产中选择切削速度的一般原则是：(1)粗车时，ap和f

较大，故选择较低的vc；反之精车时选择较高的vc。(2)工件材料强度、硬度高时，应选较低的vc。(3)切削合金钢比切削中碳钢切削速度降低20%～30%；切削调质状态的钢比切削正火、退火状态钢要降低切削速度20%～30%；切削有色金属比切削中碳钢的切削速度可提高100%～300%。(4)刀具材料的切削性能愈好，切削速度也选得愈高，如硬质合金钢的切削速度比高速钢刀具可高几倍，涂层刀具的切削速度比未涂层刀具要高，陶瓷、金刚石和CBN刀具可采用更高的切削速度。第13页，课件共27页，创作于2023年2月(5)精加工时，应尽量避开积屑瘤和鳞刺产生的区域。(6)断续切削时，为减少冲击和热应力，宜适当降低切削速度。(7)在易发生振动情况下，切削速度应避开自激振动的临界速度。(8)加工大型工件、细长件和薄壁工件或带外皮的工件，应适当降低切削速度。第14页，课件共27页，创作于2023年2月切削液的合理选择一、切削液的分类第15页，课件共27页，创作于2023年2月二、切削液的功用1．切削液的功用（1）冷却作用通过切削液的对流和汽化作用把因切削而发热的刀具（或砂轮）、切屑和工件间的把切削热从刀具和工件处带走，从而有效地降低切削温度，减少工件和刀具的热变形，提高加工精度和刀具耐用度。在切削速度高、刀具、工件材料导热性差、热膨胀系数较大的情况下，切削液的冷却作用龙显重要。（2）润滑作用切削液能渗入到刀具与切屑、加工表面之间形成润滑膜或吸附膜，可以减小前刀面与切屑，后刀面与已加工表面间的摩擦，从而减小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具与工件坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损，改善工件材料的切削加工性能，减小摩擦。第16页，课件共27页，创作于2023年2月（3）清洗作用在金属切削过程中，切削液可以冲走切削区域和机床上的细碎切屑、脱落的磨粒和油污，防止划伤已加工表面和导轨，使刀具或砂轮的切削刃口保持锋利，不致影响切削效果。（4）防锈作用在切削液中加入防锈剂，可在金属表面形成一层保护膜，起到防锈作用。防锈作用的强弱，取决于切削液本身的成分和添加剂的作用。（5）其它作用除了以上四种作用外，切削液应具备良好的稳定性，在贮存和使用中不产生沉淀或分层、析油、析皂和老化等现象。对细菌和霉菌有一定抵抗能力，不易长霉及生物降解而导致发臭、变质。第17页，课件共27页，创作于2023年2月三、切削液的选择和应用1.从工件材料方面考虑切削普通结构钢等塑性材料时，要采用切削液，加工铸铁等脆性材料时，可以不用切削液。切削材料中含有铬、镍、钼、锰、钛、钒、铝、妮、钨等元素时，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削液。精加工铜及其合金、铝及其合金或铸铁时，可选用离子型切削液或10%～12%乳化液。2.从刀具材料方面考虑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，否则刀片会因冷热不均而产生裂纹。第18页，课件共27页，创作于2023年2月3.从加工要求方面考虑粗加工时，要求降低切削温度，应选用冷却性能为主的切削液，如离子型切削液或3%～5%乳化液。低速切削时，刀具以机械磨损为主，宜选用以润滑性能为主的切削油；在较高速度切削时，刀具主要是热磨损，要求切削液有良好的冷却性能，宜选用离子型切削液和乳化液。精加工时，切削液的主要作用是减小工件表面粗糙度和提高加工精度。对一般钢件加工时，切削液应具有良好的渗透性、润滑性和一定的冷却性。在较低速度(6.0～30m/min）时，为减小刀具与工件间的摩擦和粘结，抑制积屑瘤，以减小加工粗糙度，宜选用极压切削油或10%～12%极压乳化液或离子型切削液。第19页，课件共27页，创作于2023年2月4.从加工方法方面考虑

钻孔、攻丝、铰孔、拉削等，排屑方式为半封闭、封闭状态，导向部、校正部与已加工表面的摩擦也严重，对硬度高、强度大、韧性大、冷硬严重的难切削材料尤为突出，宜用乳化液、极压乳化液和极压切削油；

成形刀具、齿轮刀具等，要求保持形状、尺寸精度等，也应采用润滑性好的极压切削油或高浓度极压切削液；

磨削加工温度很高，且细小的磨屑会破坏工件表面质量，要求切削液具有较好的冷却性能和清洗性能，常用半透明的水溶液和普通乳化液；磨削不锈钢、高温合金宜用润滑性能较好的水溶液和极压乳化液。

第20页，课件共27页，创作于2023年2月加工时切削液的选择第21页，课件共27页，创作于2023年2月切削液的选择加工一般钢材，选用乳化液或硫化切削油。加工铜合金和有色金属时，不宜采用含硫化油的切削液，以免腐蚀工件。加工铸铁、青铜、黄铜等脆性材料时，为避免崩碎切屑进入机床运动部件，一般不用切削液，但在低速精加工中，为提高表面质量，可用煤油作为切削液。高速钢刀具耐热性差，为了提高刀具耐用度，一般要根据具体切削条件选择合适的切削液。硬质合金刀具由于耐热性、耐磨性较好，一般情况下不用切削液。如果要用，必须连续、充分地加切削液，以免硬质合金刀片因骤冷骤热而开裂

切削液应根据加工性质、工件材料、刀具材料等具体情况合理选用第22页，课件共27页，创作于2023年2月

切削液不仅要选择得合理，而且要正确地使用，才能取得更好的效果。1、浇注法

浇注法如图所示，这是最普通的使用方法。虽使用方便，但流量小、压力低，难以直接渗透到切削刃最高温度处，效果较差。切削时，应尽量浇注到切削区。车、铣时，切削液流量约为10～20L／min。车削时，从后刀面喷射比在前刀面浇注好，刀具耐用度可提高一倍以上。

切削液的使用方法第23页，课件共27页，创作于2023年2月浇注法第24页，课件共27页，创作于2023年2月2、高压冷却法

适于深孔加工，将工作压力约1～10MPa，流量约50～150L／min的切削液直接喷射到切削区，并可将碎断的切屑驱出。此法也可用于高速钢车刀切削难加工材料，以改善渗透性，可显著提高刀具耐用度，但