第一章金屬切削參數(shù)的選擇及優(yōu)化

1、第三節(jié) 金屬切削參數(shù)的選擇及優(yōu)化 切削加工性的標志方法： 保證高生產率的條件下，刀具壽命越高，材料切削加工性越好。 保證相同刀具壽命的條件下，允許的最大切削速度越高，材料切削加工性越好。 相同切削條件下，達到刀具磨鈍標準時切除的金屬體積越大，材料切削加工性越好。 工件材料的切削加工性工件材料被切削加工的難易程度。 （1）考慮生產和刀具壽命的標志方法 ；工件材料的切削加工性cvcvcvcvcv 在一定的條件下，以加工某種材料是否容易達到所要求的加工表面質量的各項指標來衡量。表面質量主要指工件表面的表面粗糙度。 （2）考慮已加工表面質量的標志方法 ；（3）考慮安全生產和工作穩(wěn)定性的標志方法； PF

2、 在相同的切削條件下，單位切削力較小的材料，其切削加工性較好。而在自動化生產或深孔加工中，工件材料在切削加工中越容易斷屑，其切削加工性越好。 綜合三種標志方法，切削某種材料時，刀具壽命長，允許的切削速度高，表面質量容易保證，切削力小，易斷屑，則這種材料的切削加工性好。常用的衡量材料切削加工性的指標：vT 材料的相對加工性衡量指標：Kv 以強度b =0.637GPa的45鋼的v60作為基準，寫作(v60 )j；而把其他各種材料的v60同它相比，這個比值Kv稱為材料的相對加工性，即：工件材料的切削加工性 vT 當?shù)毒邏勖鼮門時，切削某種材料所允許的切削速度。T常取60min、30min、15min

3、，寫作v60、v30、v15。 jvvvK)/(6060 當Kv1時，表示該材料比45鋼容易切削； 當Kv3.0銅鋁合金、鋁鎂合金2容易切削材料易削鋼2.5-3.0退火15 Cr3較易削鋼1.6-2.5正火30鋼 4普通材料一般鋼及鑄鐵1.0-1.645鋼、灰鑄鐵、結構鋼5稍難切削材料0.65-1.02Cr13調質、85鋼軋制6難切削材料較難切削材料0.5-0.6545Cr調質、60Mn調質7難切削材料0.15-0.550CrV調質、相鈦合金8很難切削材料0.15相鈦合金、鎳基高溫合金工件材料的切削加工性 影響材料切削加工性的因素： 改善材料切削加工性的途徑： （1）材料的硬度和強度； （2）

4、材料的塑性及韌性； 材料的塑性及韌性過大或過小，都將使材料的切削加工性能降低。 （3）材料的導熱性。 采用熱處理的方法改變材料的金相組織；調整材料的化學成分；選擇加工性好的材料狀態(tài)；采用合適的刀具材料；選擇合理的刀具幾何參數(shù)；制定合理的切削用量；選用恰當?shù)那邢饕旱取?切削液 使用切削液的目的： 實現(xiàn)提高刀具壽命、加工質量和生產效率，降低生產成本的目的： 改善刀具與工件及切屑間的摩擦狀況； 降低切削溫度和切削力； 減輕刀具磨損； 減小工件熱變形。 潤滑、冷卻、清洗、防銹。 切削液的作用： 切削液的潤滑機理： 通過在刀具與切屑、工件的接觸面之間形成吸附薄膜而實現(xiàn)潤滑。 切削液 切削液的種類： 水溶

5、液 在水中加入一定含量的油性、防銹等添加劑制成的透明液體。 乳化液 將乳化油用水稀釋而成，不透明呈乳白色。 （乳化油由礦物油、乳化劑、防銹劑、油性 劑、極壓劑、防腐劑等組成） 切削油 主要成分是礦物油，少數(shù)采用礦物油和動、植物油的復合油。 切削液 切削液的合理選擇： 粗加工時，以冷卻為主。高速鋼刀具加工時，使用3%-5%的乳化液；硬質合金、陶瓷刀具加工時，一般不用切削液（數(shù)控機床上加工時需要，選用高濃度乳化液）。 切削鋼料等塑性材料時，需要使用切削液。 切削鑄鐵等脆性材料時，一般不用切削液。 加工銅合金、鉛合金、鋁鎂合金各有規(guī)定。 磨削時，注重冷卻、清洗，選用普通乳化液。 鉆孔、攻螺紋、鉸孔、

6、拉削、齒輪加工時，選用極壓切削油。 精加工時，注重潤滑性能，選用極壓切削油或高濃度乳化液。刀具幾何參數(shù)的合理選擇 在保證刀具具有足夠強度和耐磨性的前提下，力求刀具鋒利；而在提高切削刃鋒利的同時，應保護刀刃和刀尖。 主要考慮刀具切削角度（前角0、后角0、主偏角Kr 、副偏角Kr、刃傾角s的合理選擇。 前角0的選擇： 前角0的大小決定切削刃的鋒利程度和強固程度。前角應有一個合理值，即存在一個合理前角opt，此時刀具耐用度T最大。硬質合金的opt較小，而高速鋼的opt較大。 后角0的選擇： 后角 0增大，后刀面的磨損減小，刀具楔角減小，刀具變得鋒利。與前角一樣，存在一個合理后角opt。其選擇依據(jù)為切

7、削厚度hD或進給量f 的大小。刀具幾何參數(shù)的合理選擇 刀具合理前角opt的選擇原則： 工件材料的強度、硬度大時，選擇較小前角； 工件材料的塑性大時，選擇較大前角； 精加工時，選擇較大前角； 加工脆性材料時，選擇較小前角； 刀具材料的強度和韌性較高時，選擇較大前角； 粗加工時，選擇較小前角； 加工高強度鋼斷續(xù)切削時，為防止脆性刀具材料的破損，選擇負前角； 工藝系統(tǒng)剛性差，機床功率不足時，選擇較大前角。 刀具幾何參數(shù)的合理選擇 刀具合理后角opt的選擇原則： 工件材料較軟，塑性較大，已加工表面容易產生硬化時，選擇較大后角； 工件材料強度或硬度較高時，選擇較小后角； 精加工時，選擇較大后角； 工藝系

8、統(tǒng)剛度較差時，選擇較小后角； 徑向尺寸精度要求較高時，選擇較小后角； 粗加工或刀具承受沖擊載荷時，選擇較小后角 刀具材料的強度和韌性較高時，選擇較大后角。 刀具幾何參數(shù)的合理選擇 主偏角Kr的選擇 減小主偏角，將增加刀尖強度，減小工件表面殘留面積高度，使徑向切削分力增大，增加工件撓度，并影響斷屑效果。 粗加工、半精加工、工藝系統(tǒng)剛性較差時，選擇較大的主偏角 ； 工件材料很硬時，選擇較小的主偏角； 考慮到一刀多用，選擇通用性較好的車刀，如Kr =45或Kr =90等。 根據(jù)工件已加工表面形狀選擇主偏角; 如加工階梯軸時，選Kr =92；需45倒角時，選Kr=45。主偏角Kr的選擇原則：刀具幾何參

9、數(shù)的合理選擇 副偏角Kr的選擇： 粗加工時，一般選取Kr =5-10； 精加工時，一般選取Kr =10-15。 刃傾角s的選擇：刃傾角s =0時，切屑沿主剖面方向流出； 刃傾角s 0時，切屑流向待加工表面。 s =0 -s +s切削用量的合理選擇 “合理”的切削用量能夠充分發(fā)揮刀具和機床的性能，保證加工質量、高生產率、低加工成本下的切削用量。 1、切削用量對生產率的影響 生產率P與背吃刀量ap、進給量f、切削速度v的計算關系如下： P=A0apfv，公式中系數(shù)A0為一常數(shù)。 可知，ap、f、v增加一倍，生產率將增加一倍。 2、切削用量對刀具壽命T的影響 ap、f、v任一參數(shù)增大，刀具壽命T都將

10、下降，其中v影響最大，f次之，ap最小。 考慮T來選擇切削用量時，首先選擇較大的ap，其次選擇較大的f，最后，根據(jù)既定的T值確定合理的v。切削用量的合理選擇 3、切削用量對加工質量的影響 ap增大，工件加工精度下降，表面粗糙度增大； f 增大，表面粗糙度增大； v增大，切削變形、切削力、表面粗糙度均減小。 因此，精加工應采用小的ap、 f 。為避免積屑瘤的影響，可采用硬質合金刀具進行高速切削（v80m/min），或采用高速鋼刀具進行低速切削（v=3-8m/min）。切削用量的合理選擇（1）背吃刀量ap的合理選擇 一般根據(jù)加工余量來確定背吃刀量ap 。 半精加工（Ra6.3-3.2m ）時，ap

11、 = 0.52mm。 精加工（Ra1.6-0.8m ）時，ap = 0.10.4mm。 粗加工（表面粗糙度Ra50-12.5m ）時，一次走刀盡可能切除全部余量。在中等功率機床上，ap =810mm。如果余量太大或不均勻、工藝系統(tǒng)剛性不足、斷續(xù)切削時，可分幾次走刀。 4、切削用量的確定 切削用量的合理選擇 （2）進給量f 的合理選擇 粗加工時，合理的進給量為工藝系統(tǒng)所能承受的最大進給量。 精加工時，進給量主要受加工表面粗糙度限制，一般取較小值。但不宜過小，因切削深度過薄，刀尖處應力集中，散熱不良，使刀具磨損加快，反而使表面粗糙度增大。 （3）切削速度v的合理選擇 粗車時，ap、f 均較大，故v較??； 精車時，ap、f 均較小，故v較大； 工件材料強度、硬度較高時，v較小，反之，選較高的v； 刀具材料的性能越好，v越高。 切削用量的確定、切削用量的優(yōu)化 優(yōu)化在一定的預定目標及約束條