切削用量 切削用量三要素

1、切削用量 切削用量三要素 切削用量是指切削速度 v c 、進(jìn)給量 f （或進(jìn)給速度 v f ）、背吃刀量 a p 三者的總稱，也稱為切削用量三要素。它是調(diào)整刀具與工件間相對運(yùn)動速度和相對位置所需的工藝參數(shù)。它們的定義如下：  （一）切削速度 v c 切削刃上選定點(diǎn)相對于工件的主運(yùn)動的瞬時(shí)速度。計(jì)算公式如下 v c=( d w n )/1000 (1-1) 式中 v c 切削速度 (m/s) ；  dw 工件待加工表面直徑（ mm ）； n 工件轉(zhuǎn)速（ r/s ）。  在計(jì)算時(shí)應(yīng)以最大的切削速度為準(zhǔn)，如車削時(shí)以待加工表面直徑的數(shù)值進(jìn)行計(jì)

2、算，因?yàn)榇颂幩俣茸罡?，刀具磨損最快。 （二）進(jìn)給量 f  工件或刀具每轉(zhuǎn)一周時(shí)，刀具與工件在進(jìn)給運(yùn)動方向上的相對位移量。 進(jìn)給速度 v f 是指切削刃上選定點(diǎn)相對工件進(jìn)給運(yùn)動的瞬時(shí)速度。  v f=fn （ 1-2 ）  式中 v f 進(jìn)給速度（ mm/s ）； n 主軸轉(zhuǎn)速（ r/s ）；  f 進(jìn)給量（ mm ）。  （三）背吃刀量 a p  通過切削刃基點(diǎn)并垂直于工作平面的方向上測量的吃刀量。根據(jù)此定義，如在縱向車外圓時(shí)，其背吃刀量可按下式計(jì)算：  

3、a p = （ d w d m ） /2 （ 1-3 ）  式中 d w 工件待加工表面直徑（ mm ）；  dm 工件已加工表面直徑（ mm ）。涂層刀片為了提高刀具（刀片）表面的硬度和改善其耐磨性、潤滑性，通過化學(xué)氣相沉積和真空濺射等方法，在硬質(zhì)合金刀片表面噴涂一層厚度 5 12 m以下的 TiC、 TiN或 Al 2O 3等化合物材料。 TiC 涂層刀片，硬度可達(dá) 3200HV，呈銀灰色，耐磨性好，容易擴(kuò)散到基體內(nèi)與基體粘結(jié)牢固，在低速切削溫度下有較高的耐磨性。 TiN 涂層刀片 TiN硬度為 2000HV，呈金黃色，色澤美觀，潤滑性能好，有較高的

4、抗月牙洼型的磨損能力，與基體粘結(jié)牢固程度較差。  Al 2O 3 涂層刀片 硬度可達(dá) 3000HV，有較高的高溫硬度的化學(xué)穩(wěn)定性，適用于高速切削。 除上述單層涂覆外，還可 TiC-TiN, TiC+TiN+Al 2O 3等二層、三層的復(fù)合涂層，其性能優(yōu)于單層。硬質(zhì)合金分類常用的硬質(zhì)合金以 WC為主要成分，根據(jù)是否加入其它碳化物而分為以下幾類： （ 1）鎢鈷類（ WC+Co）硬質(zhì)合金（ YG） 它由 WC和 Co組成，具有較高的抗彎強(qiáng)度的韌性，導(dǎo)熱性好，但耐熱性和耐磨性較差，主要用于加工鑄鐵和有色金屬。細(xì)晶粒的 YG類硬質(zhì)合金（如 YG3X、 YG6X），在含鈷量相同時(shí)，其硬

5、度耐磨性比 YG3、 YG6高，強(qiáng)度和韌性稍差，適用于加工硬鑄鐵、奧氏體不銹鋼、耐熱合金、硬青銅等。 （ 2）鎢鈦鈷類（ WC+TiC+Co）硬質(zhì)合金（ YT） 由于 TiC的硬度和熔點(diǎn)均比 WC高，所以和 YG相比，其硬度、耐磨性、紅硬性增大，粘結(jié)溫度高，抗氧化能力強(qiáng)，而且在高溫下會生成 TiO 2,可減少粘結(jié)。但導(dǎo)熱性能較差，抗彎強(qiáng)度低，所以它適用于加工鋼材等韌性材料。  (3) 鎢鉭鈷類（ WC+TaC+Co）硬質(zhì)合金（ YA） 在 YG類硬質(zhì)合金的基礎(chǔ)上添加 TaC(NbC),提高了常溫、高溫硬度與強(qiáng)度、抗熱沖擊性和耐磨性，可用于加工鑄鐵和不銹鋼。 

6、60;（ 4）鎢鈦鉭鈷類（ WC+TiC+TaC+Co） )硬質(zhì)合金 (YW)  在 YT類硬質(zhì)合金的基礎(chǔ)上添加 TaC(NbC),提高了抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性、高溫硬度、抗氧能力和耐磨性。既可以加工鋼，又可加工鑄鐵及有色金屬。因此常稱為通用硬質(zhì)合金（又稱為萬能硬質(zhì)合金）。目前主要用于加工耐熱鋼、高錳鋼、不銹鋼等難加工材料。什么是位置公差及其表示符號 位置精度是指零件上點(diǎn)、線、面各要素的實(shí)際位置相對于理想位置的準(zhǔn)確程度。位置精度是用位置公差來控制的。例如圖722所示的圓跳動0.01mm，表示絲杠外軸50h5圓柱面基準(zhǔn)線GG作無軸向移動的回轉(zhuǎn)時(shí)，在任一測量平面內(nèi)的徑向圓跳動不得大

7、于0.01mm。又如圖722所示的平行度0.0035mm表示絲桿外圓軸線在垂直方向上平行于基準(zhǔn)軸線D的兩平行平面之間距離不得大于0.007mm。 國家標(biāo)準(zhǔn)GB1182-80至GB118480規(guī)定，位置公差有八項(xiàng)，其名稱和符號如表77所示。 形狀公差及其表示符號形狀精度是指零件上的線、面要素的實(shí)際形狀相對于理想形狀的準(zhǔn)確程度。形狀精度是用形狀公差來控制的。例如圖722所示的圓度為0.0035mm表示絲杠外圓面的實(shí)際輪廓必須位于半徑為公差值0.0035mm的兩同心圓之間。國家標(biāo)準(zhǔn)GB1182-80至GB118480規(guī)定，形狀公差有六項(xiàng)，其符號和名稱如表76所示什么是尺寸公差尺寸公差是指在切削加工中

8、零件尺寸允許的變動量。在基本尺寸相同的情況下，尺寸公差愈小，則尺寸精度愈高。如圖721所示，尺寸公差等于最大極限尺寸與最小極限尺寸之差，或等于上偏差與下偏差之差。 例如：  最大極限尺寸500.02549.975mm  最小極限尺寸500.06449.936mm 尺寸公差最大極限尺寸最小極限尺寸49.975-49.9360.039mm 或尺寸公差上偏差下偏差0.025（-0.064）0.039mm  國標(biāo)GB180079至GB180479將確定尺寸精度的標(biāo)準(zhǔn)公差等級分為20級，分別用IT01、IT0、IT1、IT2、IT18表示。從I

9、T01到IT18相應(yīng)的公差數(shù)值依次加大、精度依次降低。 切削加工所獲得的尺寸精度一般與使用的設(shè)備、刀具和切削條件等密切相關(guān)。尺寸精度愈高，零件的工藝過程愈復(fù)雜，加工成本也愈高。因此在設(shè)計(jì)零件時(shí)，應(yīng)在保證零件的使用性能的前提下，盡量選用較低的尺寸精度。常用加工方法所能達(dá)到的表面粗糙度值如何高速高精度孔加工除采用CNC切削方式對孔進(jìn)行精密加工外，還可采用鏜削和鉸削等方式對孔進(jìn)行高精度加工。隨著加工中心主軸的高速化，已可采用鏜削工具對孔進(jìn)行高速精密加工。據(jù)報(bào)道，目前在鋁合金材料上進(jìn)行40mm左右的鏜削加工時(shí)，切削速度已可提高到1500m/min以上。在用CBN燒結(jié)體作切削刃加工鋼材、鑄鐵及高硬度鋼時(shí)

10、，也可采用這樣的切削速度。預(yù)計(jì)，今后鏜削加工的高速化將會迅速普及推廣。為了實(shí)現(xiàn)鏜削加工的高速化和高精度化，必須注意刀齒振動對加工表面粗糙度和工具壽命的影響。為了防止加工精度和工具壽命下降，所選用的加工中心必須配備動平衡性能優(yōu)異的主軸，所選鏜削刀具也必須具有很高的動平衡特性。尤其是鏜削工具的刀齒部分，應(yīng)選擇適用于高速切削的幾何形狀、刀具材料及裝卡方式。切削刃端部的R應(yīng)較大，以利于提高加工效率；在保證獲得同等加工表面粗糙度的前提下，應(yīng)加大進(jìn)給量。但加大進(jìn)給量應(yīng)適可而止，否則將增大切削阻力，不利于提高加工效率。切削刃帶應(yīng)設(shè)置0.1mm以下的負(fù)倒棱，這樣可有效保持刀具壽命的穩(wěn)定。至于刀具材料，則視被加

11、工材料性質(zhì)而有所不同。如加工40HRC以下的鋼等材料時(shí)，可選用金屬陶瓷刀具，這種刀具在v=300m/min以上的高速切削條件下，可獲得良好的加工表面粗糙度與較長的刀具壽命。涂層硬質(zhì)合金刀具則適用于對60HRC以下的鋼材等進(jìn)行高速切削，刀具壽命非常穩(wěn)定，但切削速度稍低于金屬陶瓷刀具。CBN燒結(jié)體刀具適用于加工高硬度鋼、鑄鐵等材料，切削速度可達(dá)1000m/min以上，而且刀具壽命非常穩(wěn)定。CBN刀齒的刃帶部分應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡估馓幚恚@種處理對進(jìn)行穩(wěn)定的高速切削和延長刀具壽命極為有利。在對鋁合金等有色金屬及非金屬材料進(jìn)行超高速切削時(shí)，可選用金剛石燒結(jié)體刀具，這種刀具切削穩(wěn)定，刀具壽命也很長。應(yīng)注意的是

12、，使用金剛石刀具時(shí)，刀齒刃帶必須進(jìn)行倒棱處理，這是保證切削穩(wěn)定的重要條件。在鉸削加工方面，目前尚未見到高速、高精度的新型刀具問世，該領(lǐng)域的研究開發(fā)工作似乎處于停滯不前的狀態(tài)。高速鉸刀迄今仍被某些特定的用戶用來進(jìn)行高速高精度孔加工。這種鉸刀帶有負(fù)前角，剛性高，斷屑效果好，在高速切削條件下，可進(jìn)行穩(wěn)定的精密孔加工。該鉸刀的特點(diǎn)是，采用較大的負(fù)前角和奇數(shù)刀齒，其高速切削的速度是過去的鉸刀無法達(dá)到的，因此，可以說此種設(shè)計(jì)對鉸刀的傳統(tǒng)概念進(jìn)行了大膽的突破，是一種高效率的鉸削刀具。加工材料切削刀片如何正確選用？（1）目前，各種難加工材料如淬硬鋼、超硬燒結(jié)金屬、耐熱超級合金、雙金屬材料等已日益廣泛地應(yīng)用于工

13、業(yè)零件的制造。雖然用此類材料制造的零件可獲得優(yōu)異的使用性能，但同時(shí)也帶來了一個(gè)難題：如何以合理的每件加工成本實(shí)現(xiàn)零件的最終成形加工。值得慶幸的是，如今刀具供應(yīng)商已成功開發(fā)出了各種用于銑削、車削加工難加工材料的新型切削刀片，如涂層硬質(zhì)合金刀片、金屬陶瓷刀片、CBN刀片、PCD刀片等。這些新型材料刀片采用了特殊的幾何形狀和表面涂層，具有優(yōu)異的耐磨損性能，并可承受加工過程中的機(jī)械沖擊和熱沖擊。但是，如何在生產(chǎn)中合理、有效地使用這些切削刀片，還需要與掌握專業(yè)知識的刀具供應(yīng)商密切配合。由于切削刀片的成本相對較低(一般硬質(zhì)合金刀片的成本僅占加工總成本的3%，CBN刀片占加工總成本的5%6%)，因此，為節(jié)約

14、加工成本而一味選用較便宜的刀片實(shí)際上可能并不劃算。新型材料刀片雖然價(jià)格較貴，但可以縮短加工時(shí)間，延長刀具壽命，提高產(chǎn)品質(zhì)量，因此可能具有更好的經(jīng)濟(jì)性。另一方面，脫離實(shí)際加工需要而盲目選用新型材料刀片，也可能增大加工成本(CBN刀片的價(jià)格可達(dá)硬質(zhì)合金刀片的810倍)。此外，使用新型材料刀片時(shí)，如采用不正確的切削速度和進(jìn)給率，也會影響工件加工質(zhì)量和刀具使用壽命。因此，選用難加工材料切削刀片時(shí)需要正確評估加工的經(jīng)濟(jì)性和綜合考慮整個(gè)加工工藝過程。CBN刀片經(jīng)過了強(qiáng)化和鈍化處理，在切削硬度50HRC的工件材料時(shí)可有效避免崩刃現(xiàn)象難加工材料切削刀片如何正確選用？（2）加工經(jīng)濟(jì)性的綜合權(quán)衡選擇切削刀片時(shí)，需

15、要對整個(gè)加工任務(wù)進(jìn)行評估。在可以滿足工件尺寸精度和表面光潔度要求，并考慮了加工時(shí)間和刀片更換的前提下，選用價(jià)格相對較低的硬質(zhì)合金刀片可以實(shí)現(xiàn)較好的加工經(jīng)濟(jì)性。通過準(zhǔn)確了解和綜合權(quán)衡生產(chǎn)批量、加工時(shí)間和刀片性能，就能合理選用切削刀片，達(dá)到提高生產(chǎn)率的加工效果。以銑削加工材質(zhì)為燒結(jié)碳化鈦的燃?xì)鉁u輪機(jī)葉片為例，當(dāng)工件批量較小時(shí)，選用涂層硬質(zhì)合金刀片也可獲得較好的加工效果。在35m/min的切削速度下，硬質(zhì)合金刀片的切削刃壽命僅為510分鐘，而大批量加工難加工材料工件的合理刀片壽命一般要求達(dá)到1530分鐘。在小批量加工中，較短的刀片壽命和較頻繁的更換刀片對生產(chǎn)率的影響并不明顯；但在大批量滿負(fù)荷加工中，

16、較長的刀片壽命對于減少換刀輔助時(shí)間、降低勞動強(qiáng)度、提高機(jī)床利用率和生產(chǎn)能力則具有至關(guān)重要的意義。因此，當(dāng)渦輪機(jī)葉片的加工批量較大時(shí)，選用硬度更高、價(jià)格較貴的CBN刀片可能更為合理。為了充分發(fā)揮先進(jìn)材料刀片的切削性能，還需要選用正確的進(jìn)給率和切削速度。以Sandvik Coromant公司的CBN刀片為例，該刀片的切削刃經(jīng)過了強(qiáng)化和鈍化處理，在切削硬度50HRC的工件材料時(shí)可有效避免崩刃現(xiàn)象。盡管CBN刀片韌性極佳，但對切削參數(shù)的選取仍十分嚴(yán)格，如所選切削速度高于或低于理想值的10%，則可能大大降低刀片的切削性能。為了實(shí)施難加工材料的切削加工，可考慮向?qū)I(yè)刀具供應(yīng)商尋求技術(shù)支持，刀具供應(yīng)商可基于

17、其它相同的加工實(shí)例提供合理的解決方案。在需要進(jìn)行切削試驗(yàn)時(shí)，通?？刹捎迷囧e(cuò)(trial-and-error)方式，即首先用硬質(zhì)合金刀片進(jìn)行切削，然后換用新型材料刀片進(jìn)行對比切削，比較不同刀片的加工效果。采用先進(jìn)的刀片形狀、高剛性刀柄和優(yōu)化加工程序，通?？墒箖r(jià)格較低的硬質(zhì)合金刀片適合于難加工材料的切削。是否需要換用新型材料刀片，則應(yīng)根據(jù)具體的加工任務(wù)及加工條件而定。對于同一大類的難加工材料，通常在切削刀片的選用上具有一定共性。難加工材料切削刀片如何正確選用？（3）淬硬鋼的切削加工目前，許多合金鋼工件對硬度的要求越來越高。過去，工具鋼的應(yīng)用硬度通常為45HRC，而現(xiàn)在模具工業(yè)使用的工具鋼已普遍要求

18、淬硬到63HRC。為了避免熱處理變形，需要對一些過去只能在熱處理之前進(jìn)行切削加工的模具實(shí)施完全淬硬狀態(tài)下的精密銑削加工。在銑削完全淬硬鋼時(shí)，產(chǎn)生的切削熱和切削壓力可能引起切削刀片的塑性變形并使刀片迅速失效。如銑削硬度為60HRC的淬硬鋼(材料中的碳化物顆粒硬度可達(dá)90HRC)時(shí)，普通的涂層硬質(zhì)合金刀片將發(fā)生后刀面快速磨損。銑削硬度為60HRC的淬硬鋼(材料中的碳化物顆粒硬度可達(dá)90HRC)時(shí)，普通的涂層硬質(zhì)合金刀片將發(fā)生后刀面快速磨損雖然淬硬鋼不易切削，但采用硬質(zhì)合金刀片仍可實(shí)現(xiàn)對完全淬硬鋼工件的經(jīng)濟(jì)性加工。以航空零部件的加工為例，某大型飛機(jī)制造企業(yè)用Sandvik公司的GC1025硬質(zhì)合金刀

19、片替換原來使用的金屬陶瓷刀片后，成功完成了對材料為淬硬的3000M鋼(4340變質(zhì)處理)的大尺寸鍛件的二次孔加工。被加工孔的大部分加工余量已在熱處理之前(材料硬度3032HRC)切除，但為了修正熱處理變形，這種大尺寸工件上的精密孔必須在工件完全淬硬后(硬度達(dá)5455HRC)進(jìn)行二次切削加工。由于被加工孔位于工件深處，特殊的工件形貌使加工相當(dāng)困難，因此需要經(jīng)過三次走刀切削才能達(dá)到要求的尺寸精度和表面光潔度。高硬度的材料加上斷續(xù)切削方式，使原來使用的金屬陶瓷刀片還未完成一次走刀其切削刃即崩損失效，而崩壞的刀片可能造成工件報(bào)廢的危險(xiǎn)。換用經(jīng)PVD涂層的細(xì)顆粒硬質(zhì)合金刀片后，刀具的韌性和鋒銳性顯著提高

20、，可以順利完成69次走刀切削。換用硬質(zhì)合金刀片后，刀具供應(yīng)商推薦將切削速度從原來的90m/min降低到53m/min，但切削深度保持不變。切削速度降低后，硬質(zhì)合金刀片完成對孔的三次走刀切削需時(shí)約20分鐘，而原來使用金屬陶瓷刀具加工則需要一個(gè)多小時(shí)。更為重要的是增強(qiáng)了硬質(zhì)合金刀片切削刃的安全性，大大減少了因刀具崩刃導(dǎo)致昂貴工件報(bào)廢的危險(xiǎn)。為了獲得硬質(zhì)合金刀片銑削淬硬鋼的合理切削參數(shù)，可進(jìn)行刀具切削試驗(yàn)。試切時(shí)，切削速度的選取通?？蓮?0m/min起，直至增加到4555m/min；進(jìn)給率通常為0.0750.1mm/每齒。一般來說，采用零前角或小負(fù)前角的刀片形狀比采用正前角的刀片形狀強(qiáng)度更高。加工淬

21、硬鋼時(shí)，采用圓形硬質(zhì)合金刀片也較為有利，因?yàn)閳A形刀片強(qiáng)度較高，且外形圓鈍的切削刃不易發(fā)生破損。選擇硬質(zhì)合金刀片牌號時(shí)，可考慮選用高韌性牌號。此類牌號刀片的切削刃安全性較好，可承受切削淬硬鋼時(shí)較大的徑向切削力和劇烈的切入、切出沖擊。此外，特殊設(shè)計(jì)的高溫硬質(zhì)合金牌號可以承受切削淬硬鋼(HRC60)時(shí)產(chǎn)生的大量切削熱。帶氧化鋁涂層的抗沖擊硬質(zhì)合金刀片也能抗擊銑削淬硬鋼時(shí)產(chǎn)生的高溫。難加工材料切削刀片如何正確選用？（4）粉末合金的切削加工隨著粉末冶金技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)用于不同領(lǐng)域的各種超硬燒結(jié)金屬(粉末合金)材料層出不窮。如某制造商開發(fā)了一種包含碳化鎢(WC)或碳化鈦(TiC)顆粒的復(fù)合型粉末鎳合金，

22、其硬度達(dá)到5360HRC，鎳合金基體中的碳化物顆粒硬度可達(dá)90HRC。銑削加工這種材料時(shí)，涂層硬質(zhì)合金刀片很快會發(fā)生后刀面磨損，主切削刃被磨損為扁平狀；材料微觀結(jié)構(gòu)中存在的超硬顆粒會引起“微振顫”，導(dǎo)致刀片加速磨損；切削工件時(shí)產(chǎn)生的剪切應(yīng)力還可能造成硬質(zhì)合金刀片碎裂。采用CBN刀片則可較好解決含碳化鎢和碳化鈦顆粒的硬質(zhì)粉末合金材料的切削加工問題。改進(jìn)的刀片幾何形狀可以有效克服“微振顫”現(xiàn)象。某用戶銑削加工復(fù)合型粉末合金工件時(shí)發(fā)現(xiàn)，新型CBN刀片的加工壽命比最好的硬質(zhì)合金刀片提高了2000倍以上。切削試驗(yàn)表明，用安裝了5個(gè)CBN刀片的面銑刀切削加工硬質(zhì)粉末合金材料(切削速度60m/min，進(jìn)給率

23、0.18mm/每刃)，其加工效率可比放電加工(線切割)提高75%。為了充分發(fā)揮CBN刀片的最佳性能，必須將切削參數(shù)嚴(yán)格控制在合理范圍內(nèi)。雖然50m/min左右的切削速度和0.10.15mm/每齒的進(jìn)給率顯得并不高，但在加工粉末合金材料時(shí)卻能獲得很高的生產(chǎn)率。通過3060秒鐘的試切，可以準(zhǔn)確地確定最佳切削參數(shù)。試切時(shí)，可從低速切削開始，逐漸增大切削速度，直至刀片切削刃出現(xiàn)過度磨損為止。加工難加工材料時(shí)，為了使刀片切削刃溫度保持恒定，一般應(yīng)采用干式切削。在大多數(shù)情況下，具有雙負(fù)角幾何形狀的圓形刀具加工效果最好，且切削深度通常應(yīng)控制在12mm。銑削屬于斷續(xù)切削。加工時(shí)，硬度達(dá)60HRC或更高的工件材

24、料對刀具持續(xù)不斷的沖擊將造成巨大的加工應(yīng)力。因此，為了在銑削加工中提供足夠高的抗沖擊能力，要求加工機(jī)床和工具系統(tǒng)必須具有最高的剛性、最小的懸伸長度和最大的強(qiáng)度。難加工材料切削刀片如何正確選用？（5） 耐熱超級合金的切削加工為航空航天工業(yè)開發(fā)的耐熱超級合金(HRSAs)現(xiàn)在正越來越廣泛地應(yīng)用于汽車、醫(yī)療、半導(dǎo)體、發(fā)電設(shè)備等行業(yè)。除了常見的耐熱超級合金牌號(如Inconel 718/625、Waspalloy、6A14V鈦合金等)以外，現(xiàn)在又開發(fā)出了多種新型鈦基合金和鋁/鎂基合金牌號。所有的耐熱超級合金均屬于難加工材料范疇。超級合金的硬度很高，某些鈦合金牌號的加工硬度達(dá)到330HB。對于普通合金而

25、言，當(dāng)切削區(qū)溫度高于1100時(shí)，材料中的分子結(jié)合鏈就會發(fā)生軟化，并出現(xiàn)有利于成屑的流動區(qū)。反之，耐熱超級合金優(yōu)良的抗高溫性能使其在切削加工全過程中均保持高硬度。耐熱超級合金被切削時(shí)還具有冷作硬化傾向，很容易造成切削刀片過早崩刃失效。切削時(shí)，工件的被切表面會生成耐磨的冷硬鱗屑層，使刀片切削刃快速磨損。加工淬硬鋼時(shí)，采用圓形硬質(zhì)合金刀片也較為有利，因?yàn)閳A形強(qiáng)度較高，切削刃不易發(fā)生破損鑒于超級合金的難加工特性，加工時(shí)通常采用較低的切削速度。例如，用Sandvik GC2040牌號硬質(zhì)合金刀片銑削超級合金Inconel 718材質(zhì)剎車鍵的切削速度為60m/min；用Sandvik 7020 CBN刀片

26、對Inconel 718進(jìn)行外圓/端面車削的切削速度為80m/min。與此對比，用未涂層硬質(zhì)合金刀片切削工具鋼的切削速度一般可達(dá)120240m/min。切削超級合金時(shí)的進(jìn)給量通常與切削工具鋼的進(jìn)給量相當(dāng)。加工超級合金時(shí)，切削刀片的選擇主要取決于被加工材料和工件類型。為了提高加工效率，加工薄壁工件時(shí)可選用具有正前角切削刃的硬質(zhì)合金刀片，而加工厚壁工件時(shí)則需要選用具有負(fù)前角切削刃的陶瓷刀片，以增強(qiáng)刀片切削時(shí)的“耕犁”作用。對于大多數(shù)難加工材料，應(yīng)首選干式切削，以保持刀片切削刃溫度恒定。但在加工鈦合金時(shí)，即使切削速度很低，也必須使用冷卻液。由于耐熱超級合金在切削過程中始終保持高硬度，因此會加速切削刀

27、片端部倒圓的磨損。采用切削刃圓鈍的圓形刀片可大大提高切削刃的強(qiáng)度，但超級合金的冷作硬化傾向會導(dǎo)致刀片崩刃現(xiàn)象加劇。通過在連續(xù)多次走刀時(shí)改變切削深度，可使刀片避開工件表面形成的冷作硬化層，從而減少刀片崩刃，延長切削刃的工作壽命。一次走刀的切深變化量可為7.6mm，后序切削的切深變化量可為3.2mm和2.5mm。難加工材料切削刀片如何正確選用？（6）雙金屬材料的切削加工雙金屬材料的構(gòu)成是將較硬的材料置于選定的易磨損部位，然后在周圍環(huán)繞(或混合)其它較軟的合金材料。雙金屬材料在汽車工業(yè)及其它行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，同時(shí)也帶來了特殊的加工難題。CBN刀片可以高效切削硬度大于50HRC的硬合金，但在切削雙

28、金屬材料中的軟合金時(shí)卻可能發(fā)生碎裂。PCD刀片能夠切削加工耐磨鋁合金，但在切削鐵族金屬材料時(shí)則容易發(fā)生過度磨損。為了實(shí)現(xiàn)雙金屬材料的高效加工，需要用戶、刀具供應(yīng)商和機(jī)床制造商共同開發(fā)精確的切削加工程序。例如，某種雙金屬材料是將高硬度的復(fù)合型粉末合金通過熱均衡壓制工藝嵌入價(jià)格便宜的316不銹鋼基體中制成。加工時(shí)，需要編制螺旋插補(bǔ)刀軌程序并輸入機(jī)床控制系統(tǒng)，以優(yōu)化的進(jìn)給量和切削速度首先加工粉末合金材料部位，然后再加工基體部分。為了高效加工由鋁合金和鑄鐵氣缸墊組合構(gòu)成的雙金屬氣缸體，汽車制造商必須同時(shí)克服鋁合金的耐磨性和鑄鐵的高硬度。由于較硬的鑄鐵氣缸墊(易磨損部位)與較軟的鋁合金缸體難以隔離，因此

29、不宜采用分別加工方式。但是，通過合理編制機(jī)床加工程序，采用極低的切削速度和極小的切削深度，可使耐磨損PCD刀片能夠同時(shí)加工鋁合金和鑄鐵兩種材料，從而避免了在加工過程中頻繁換刀。高速切削技術(shù)有何特點(diǎn)？高速切削針對不同金屬材料的工件，當(dāng)切削速度到達(dá)某一特定值時(shí)，切削溫度不但不會升高反而會降低，產(chǎn)品的質(zhì)量也會改善，生產(chǎn)效率也會大幅度提高。高速切削與加工材料、加工方式、刀具及切削參數(shù)等有很大的關(guān)系。一般認(rèn)為，高速切削的切削速度是常規(guī)切削速度的510倍，鋁合金1 5005 500m/min；銅合金9005 000m/min；鈦合金1001 000m/min；鑄鐵7504 500m/min；鋼600800

30、m/min。各種材料的高速切削進(jìn)給速度范圍為225m/min。高速切削之所以得到工業(yè)界越來越廣泛地應(yīng)用，是因?yàn)樗鄬鹘y(tǒng)加工具有顯著的優(yōu)越性，具體說來有以下特點(diǎn)：1.可提高生產(chǎn)效率高速切削加工允許使用較大的進(jìn)給率，比常規(guī)切削加工提高510倍，單位時(shí)間材料切除率可提高36倍。當(dāng)加工需要大量切除金屬的零件時(shí)，可使加工時(shí)間大大減少。2.降低了切削力由于高速切削采用極淺的切削深度和窄的切削寬度，因此切削力較小，與常規(guī)切削相比，切削力至少可降低30%，這對于加工剛性較差的零件來說可減少加工變形，使一些薄壁類精細(xì)工件的切削加工成為可能。3.提高了加工質(zhì)量因?yàn)楦咚傩D(zhuǎn)時(shí)刀具切削的激勵(lì)頻率遠(yuǎn)離工藝系統(tǒng)的固有頻

31、率，不會造成工藝系統(tǒng)的受迫振動，保證了較好的加工狀態(tài)。由于切削深度、切削寬度和切削力都很小，使得刀具、工件變形小，保持了尺寸的精確性，也使得切削破壞層變薄，殘余應(yīng)力小，實(shí)現(xiàn)了高精度、低粗糙度加工。從動力學(xué)角度分析頻率的形成可知，切削力的降低將減小由于切削力產(chǎn)生的振動(即強(qiáng)迫振動)的振幅；轉(zhuǎn)速的提高使切削系統(tǒng)的工作頻率遠(yuǎn)離機(jī)床的固有頻率，避免共振的發(fā)生；因此高速切削可大大降低加工表面粗糙度，提高加工質(zhì)量。4.加工能耗低，節(jié)省制造資源由于單位功率的金屬切除率高、能耗低以及工件的在制時(shí)間短，從而提高了能源和設(shè)備的利用率，降低了切削加工在制造系統(tǒng)資源總量中的比例，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。5.簡化了加工工

32、藝流程常規(guī)切削加工不能加工淬火后的材料，淬火變形必須進(jìn)行人工修整或通過放電加工解決。高速切削則可以直接加工淬火后的材料，在很多情況下可完全省去放電加工工序，消除了放電加工所帶來的表面硬化問題，減少或免除了人工光整加工。由于高速切削的特點(diǎn)決定了高速切削可以節(jié)省切削液、刀具材料和切削工時(shí)，從而可極大限度地節(jié)約自然資源和減少對環(huán)境的污染，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，因此，高速切削在工業(yè)生產(chǎn)尤其是規(guī)模較大的汽車企業(yè)和與之相關(guān)的模具制造業(yè)上的應(yīng)用具有“燎原”之勢。影響材料可切削性首要因素是什么？鋼的化學(xué)成分很重要：鋼的合金成分越高，就越難加工；當(dāng)碳含量增加時(shí)，金屬切削性能就下降。鋼的結(jié)構(gòu)對金屬切削性能也非常重

33、要。不同的結(jié)構(gòu)包括：鍛造的、鑄造的、擠壓的、軋制的和已切削加工過的。鍛件和鑄件有非常難于加工的表面。硬度是影響金屬切削性能的一個(gè)重要因素。一般規(guī)律是鋼越硬，就越難加工。高速鋼(HSs)可用于加工硬度最高為330400 HB的材料：高速鋼+鈦化氮(T i N)涂層，可加工硬度最高為45HRC的材料；而對于硬度為6570lHRC的材料，則必須使用硬質(zhì)合金、陶瓷、金屬陶瓷和立方氮化硼(CBN)。非金屬參雜一般對刀具壽命有不良影響。例如A l 203氧化鋁)，它是純陶瓷，有很強(qiáng)的磨蝕性。最后一個(gè)是殘余應(yīng)力，它能引起金屬切削件能問題。常常推薦存粗加工后進(jìn)行應(yīng)力釋放工序。切削用量如何合理選擇？切削用量不僅

34、是在機(jī)床調(diào)整前必須確定的重要參數(shù)，而且其數(shù)值合理與否對加工質(zhì)量、加工效率、生產(chǎn)成本等有著非常重要的影響。所謂“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和機(jī)床動力性能(功率、扭矩)，在保證質(zhì)量的前提下，獲得高的生產(chǎn)率和低的加工成本的切削用量。      一 制訂切削用量時(shí)考慮的因素     1. 切削加工生產(chǎn)率      在切削加工中，金屬切除率與切削用量三要素ap、f、v均保持線性關(guān)系，即其中任一參數(shù)增大一倍，都可使生產(chǎn)率提高一倍。然而由于刀具壽命的制約，當(dāng)任一參數(shù)增大時(shí)，其它二參數(shù)必須減小。因

35、此，在制訂切削用量時(shí)，三要素獲得最佳組合，此時(shí)的高生產(chǎn)率才是合理的。      2. 刀具壽命      切削用量三要素對刀具壽命影響的大小，按順序?yàn)関、f、ap。因此，從保證合理的刀具壽命出發(fā)，在確定切削用量時(shí)，首先應(yīng)采用盡可能大的背吃刀量；然后再選用大的進(jìn)給量；最后求出切削速度。      3. 加工表面粗糙度      精加工時(shí)，增大進(jìn)給量將增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工時(shí)抑制生產(chǎn)率提高的主要因素。   

36、0; 二 刀具壽命的選擇原則     切削用量與刀具壽命有密切關(guān)系。在制定切削用量時(shí)，應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時(shí)最少的目標(biāo)確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標(biāo)確定。  選擇刀具壽命時(shí)可考慮如下幾點(diǎn)：      1. 根據(jù)刀具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選得比單刃刀具高些。      2. 對于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換刀時(shí)間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提

37、高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選得低些，一般取15-30min。      3. 對于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合機(jī)床與自動化加工刀具，刀具壽命應(yīng)選得高些，尤應(yīng)保證刀具可靠性。      4. 車間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制了整個(gè)車間的生產(chǎn)率的提高時(shí)，該工序的刀具壽命要選得低些；當(dāng)某工序單位時(shí)間內(nèi)所分擔(dān)到的全廠開支M較大時(shí)，刀具壽命也應(yīng)選得低些。      5. 大件精加工時(shí)，為保證至少完成一次走刀，避免切削時(shí)中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度和表面粗糙度來確定。  

38、  三 切削用量制定的步驟     1. 背吃刀量的選擇      2. 進(jìn)給量的選擇      3. 切削速度的確定      4. 校驗(yàn)機(jī)床功率     四 提高切削用量的途徑     1. 采用切削性能更好的新型刀具材料；      2. 在保證工件機(jī)械性能的前提下，改善工件材料加工性；      3. 改善冷卻潤滑條件；      4. 改進(jìn)刀具結(jié)構(gòu)，提高刀具制造質(zhì)量。機(jī)械加工表面粗糙度及其影響因素有哪些？加工表面幾何特性包括表面粗糙度、表面波度、表面加工紋理幾個(gè)方面。表面粗糙度是構(gòu)成加工表面幾何特征的基本單元。用金屬切削刀具加工工件表面時(shí)，表面粗糙度主要受幾何因素、物理因素和機(jī)械加工工藝因素三個(gè)方面的作用和影響。(1)幾何因素從幾何的角度考慮. (1)幾何因素從幾何的角度考慮，刀具的形狀和幾何角度，特別是刀尖圓弧半徑、主偏角、副偏角和切削用量中的進(jìn)給量等對表面粗糙度有較大的影響。(2)物理因素從切削過程的物理實(shí)質(zhì)考慮，刀具的刃口圓角及后面的擠