《机械制造工艺》课件-第13次课 切削要素的选取与计算

轴类零件的切削用量选择专业课程/项目化课程机械制造工艺目录切削要素的选取与计算1切削用量计算实例2切削要素的选取与计算3切削运动和切削要素1.切削运动：主运动、进给运动2.切削加工中的工作表面：已加工表面、待加工表面、过渡表面3.切削要素：切削用量、切削层与切削参数

金属切削加工就是用金属切削刀具把工件毛坯上预留的金属材料（统称余量）切除，获得图样所要求的零件。在切削过程中，刀具和工件之间必须有相对运动，这种相对运动就称为切削运动。按切削运动在切削加工中的功用不同分为主运动和进给运动。

1.主运动

主运动是由机床提供的主要运动，它使刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具前刀面接近工件并切除切削层。它可以是旋转运动，也可以是直线运动。2.进给运动

进给运动是由机床提供的使刀具与工件之间产生附加的相对运动，加上主运动即可不断地或连续地切除切削层，并得出具有所需几何特性的已加工表面。它可以是连续的运动，也可以是间断运动。（一）切削运动图1-1车削时的运动和工件上的三个表面（二）加工中的工件表面1.已加工表面

工件上经刀具切削后产生的表面称为已加工表面。2.待加工表面

工件上有待切除切削层的表面称为待加工表面。3.过渡表面

工件上由切削刃形成的那部分表面称为过渡表面。①切削速度ve=vc+vf1②进给量vf=fn=zfzn2③背吃刀量ap3vc、f、ap构成了普通外圆车削的切削用量三要素（三）切削三要素切削用量是切削加工过程中切削速度、进给量和背吃刀量的总称。3.切削要素的选取与计算

切削用量三要素选择原则：

在刀具耐用度一定，从提高生产率角度考虑，对于切削用量的选择有一个总的原则：首先选择尽量大的背吃刀量，其次选择最大的进给量，最后是切削速度。当然，切削用量的选择还要考虑各种因素，最后才能得出一种比较合理的最终方案。

背吃刀量是已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，其单位为mm。外圆车削时，为3.切削要素的选取与计算式中:dw为工件待加工表面直径（mm）；dm

为工件已加工表面直径（mm）。

3.切削要素及其选择计算（1）背吃刀量的选择①粗加工时（表面粗糙度Ra50～12.5μm），在允许的条件下，尽量一次切除该工序的全部余量。如果加工余量大，一次走刀会造成机床功率或刀具强度不够；需要采用多次走刀。如分两次走刀，则第一次背吃刀量尽量取大，一般为加工余量的2/3～3/4左右。第二次背吃刀量尽量取小些，第二次背吃刀量可取加工余量的1/3～1/4左右。②半精加工时（表面粗糙度Ra6.3～3.2μm），背吃刀量一般为0.5～2㎜。3.切削要素的选取与计算③精加工时（表面粗糙度Ra1.6～0.8μm），背吃刀量为0.1～0.4㎜。

（2）进给量的选择

在生产实际中，进给量常根据经验选取。粗加工时，根据工件材料、车刀导杆直径、工件直径和背吃刀量按表1进行选取，表中数据是经验所得。

表1硬质合金车刀粗车外圆及端面的进给量参考值3.切削要素的选取与计算

精加工和半精加工时，最大进给量主要考虑加工精度和表面粗糙度。另外还要考虑工件材料，刀尖圆弧半径、切削速度等。按表2进行选取。

3.切削要素的选取与计算

进给量

（有些数控机床用进给速度

）的选取应该与背吃刀量和主轴转速相适应。在保证工件加工质量的前提下，可以选择较高的进给速度（2000㎜/min以下）。在切断、车削深孔或精车时，应选择较低的进给速度。当刀具空行程特别是远距离“回零”时，可以设定尽量高的进给速度。

对于一般中等功率的数控机床，进给率也可参照以下取值：

粗车时，一般取=0.3～0.8㎜/r；

精车时，常取=0.1～0.3㎜/r；

切断时，取0.05～0.2㎜/r。3.切削要素的选取与计算(1)切削速度vc

在进行切削加工时，切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度

，也可理解为是主运动的线速度，单位为m/min。当主运动为旋转运动时，

vc可按下式计算：式中:D为工件待加工表面或刀具的最大直径（mm）；n为主运动的转速（rpm或r/min）。

（3）切削速度的选择

确定了背吃刀量

，进给量

和刀具耐用度T，则可以按下面公式计算或由表确定切削速度

。表3车削速度计算式中的系数与指数表4车削速度计算修正系数表5车削加工常用钢材的切削速度参考数值

3.切削要素的选取与计算表5车削加工常用钢材的切削速度参考数值

切削速度的选取原则（1）粗车时，因背吃刀量和进给量都较大，应选较低的切削速度，（2）精加工时选择较高的切削速度；（3）加工材料强度硬度较高时，选较低的切削速度，反之取较高切削速度；（4）刀具材料的切削性能越好，切削速度越高。3.切削要素的选取与计算3.切削要素及其选择计算

（4）主轴转速的确定①光车外圆时主轴转速切削速度确定后，用以下公式计算主轴转速，单位r/min

②车螺纹时主轴的转速大多数经济型数控车床推荐车螺纹时的主轴转速n(r/min)为：n≤（1200/P）－k(4-2)式中P——被加工螺纹螺距，㎜；k——保险系数，一般取为80。

3.切削要素的选取与计算切削变形及主要影响因素3(一)切屑的控制(a)(b)(c)

（d）图1-5切屑类型(a)带状切屑(b)挤裂切屑(c)单元切屑（d）崩碎切屑金属切削过程的基本规律带状切屑Real挤裂切屑Real单元切屑Real崩碎切屑Real

切屑的类型实物图

切屑的类型实物图/v_show/id_XMTQxNDc1OTM3Mg==.html形成条件影响名称简图形态变形带状，底面光滑，背面呈毛茸状节状，底面光滑有裂纹，背面呈锯齿状粒状不规则块状颗粒剪切滑移尚未达到断裂程度局部剪切应力达到断裂强度剪切应力完全达到断裂强度未经塑性变形即被挤裂加工塑性材料，切削速度较高，进给量较小，刀具前角较大加工塑性材料，切削速度较低，进给量较大，刀具前角较小工件材料硬度较高，韧性较低，切削速度较低加工硬脆材料，刀具前角较小切削过程平稳，表面粗糙度小，妨碍切削工作，应设法断屑切削过程欠平稳，表面粗糙度欠佳切削力波动较大，切削过程不平稳，表面粗糙度不佳切削力波动大，有冲击，表面粗糙度恶劣，易崩刀带状切屑挤裂切屑单元切屑崩碎切屑

切屑类型及形成条件(a)(b)图1-6切屑折断过程(a)弯曲(b)折断2.切屑的折断3.断屑措施(1）磨制断屑槽

磨制断屑槽是焊接硬质合金车刀常用的一种断屑方式。如图1-7所示是几种常用的断屑槽型式：直线圆弧型，直线型，全圆弧型。(a)(b)(c)图1-7断屑槽型式(a)直线圆弧型(b)直线型(c)全圆弧型进给量ƒ/(㎜.r-1)背吃刀量ap/㎜断屑槽宽低碳钢、中碳钢合金钢、工具钢0.2～0.50.3～0.50.3～0.61～32～53～62.8～3.03.0～3.23.2～3.5表1-1断屑槽宽度LBn(2）选择合适切削用量

切削用量的变化对断屑产生影响，选择合适的切削用量，能增强断屑效果。在切削用量参数中，进给量对断屑影响最大。进给量增大，切屑厚度也增大，碰撞时容易折断。切削速度和背吃刀量对断屑影响较小，不过，背吃刀量增加，断屑困难增大；切削速度提高，断屑效果下降。(3）选择合适刀具几何参数

在刀具几何参数中，对断屑影响较大的是主偏角κr。因为在进给量不变的情况下，主偏角增大，切屑厚度相应增大，切屑也容易折断。因此，在生产中希望有较好的断屑效果时，一般选取较大的主偏角，一般κr＝60°～90°。刃倾角λs的变化对切屑流向产生影响，因而也影响断屑效果。刃倾角为－λs时，切屑流向已加工表面折断；刃倾角为＋λs时，切屑流向待加工表面折断，如图1-8所示。二、切削变形及其主要影响因素保护刀具1增大前角2增大切削厚度，改变背吃刀量3增大表面粗糙度、降低表面质量4总之：对粗加工有利，对精加工不利积屑瘤形成

积屑瘤对切削过程的影响：二、切削变形及其主要影响因素工件材料1切削速度2刀具前角3切削液4积屑瘤产生的条件：主要取决于切削温度、刀-屑面压力、前刀面粗糙度等切削速度对积屑瘤形成影响

影响积屑瘤的主要因素：二、切削变形及其主要影响因素

控制积屑瘤的措施改善工件材料性能（正火、调质）。1选择合适的切削速度（15~25m/min最易形成）。2采用大前角切削（减小刀-屑接触面压力）。3使用冷却润滑液（减少摩擦、降温、增滑）。4你对积屑瘤有什么印象？二、切削变形及其主要影响因素

加工硬化加工硬化的定义1加工硬化的产生原理2衡量加工硬化程度的指标3减轻硬化程度的措施4影响切削变形的主要因素52-1阶梯轴车削加工前的准备工作

切削力与切削功率切削力的来源1切削力的种类与作用2总切削力的分解3切削功率4影响切削力的因素有哪些？

切削力来自于金属切削过程中克服被加工材料的弹、塑性变形抗力和摩擦阻力。切削用量计算实例44.切削用量计算实例销钉零件图2)进给量的选择根据表1查的零件粗加工的进给量为0.3—0.4mm/r，结合设备情况选择0.2mm/r。根据表2查的零件精加工的进给量为0.11—0.16mm/r，结合设备情况选择0.1mm/r。3）切削速度的选择根据表5查询，切削速度在135—150，170—195m/min，两个