切削用量的選擇課件

切削用量的選擇1

第一節(jié)切削用量對切削力的影響一、總切削力和分力

在金屬切削過程中，刀具上的一個(gè)切削部分的各切削刃和面對切削層所施加的合力，叫做一個(gè)切削部分的總切削力F。多齒刀具可能有兩個(gè)以上的切削部分同時(shí)參加切削，它們同一瞬時(shí)所施加的合力．叫做刀具總切削力。單齒刀具(如普通外圓車刀)兩者則是相同

2根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要及測量方便。現(xiàn)以車削為例，總切削力F可分解為三個(gè)分力。如圖6-1切削力Fc——總切削力F在主運(yùn)動(dòng)方向上的分力。它與切削速度方向一致，是計(jì)算刀具強(qiáng)度、機(jī)床功率的主要依據(jù)。背向力Fp——總切削力在垂直于工作平面方向(工作平面pfe的法線方向)上的分力（或在基面內(nèi)，與進(jìn)給方向即工件軸線方向相垂直）。它會(huì)使工件彎曲變形，對工件精度影響較大，且Fp大時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)。

進(jìn)給力Ff——總切削力在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的分力。它是使用和設(shè)計(jì)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的原始依據(jù)。34由于Fc、Fp、Ff三者互相垂直，所以總切削力F與它們之間的關(guān)系是：

（6-1）因作用力Fa是總切削力在工作平面pfe上的投影，是Fc和Ff的合力，故因推力FD是總切削力在切削層尺寸平面上的投影，是Fp和Ff的合力，故

5在直角自由切削條件下，有Fp=FDcoskrFf=FDsinkr

（6-2）

實(shí)際生產(chǎn)中的金屬切削過程都是三維的非自由切削。但是，當(dāng)刃傾角λs絕對值較小，過渡刃所占比例較小，副刃產(chǎn)生的切削力不大時(shí)，也可以用上式粗略估算，或定性分析主偏角kr對Fp和Ff的影響。由式(6-2)可知，kr越大Fp越小，而Ff越大；反之亦然。以上討論的是刀具作用于工件的力，同樣，刀具也受到大小相等、方向相反的切削抗力，圖3—1b所示為刀具所受總切削力和分力的情況。

6二、切削分力及切削功率的計(jì)算

1．切削力Fc的實(shí)驗(yàn)公式

由切削實(shí)驗(yàn)得到切削力Fc的公式為（6-3）式中

XFc——背吃刀量ap對切削力Fc的影響指數(shù)；

YFc——進(jìn)給量f對切削力Fc的影響指數(shù)。

在一般切削條件下，進(jìn)行外圓縱車、橫車及鏜孔時(shí)

XFc≈1，

YFc≈0．85(kr=75°時(shí))7

KFc——實(shí)際切削條件與實(shí)驗(yàn)條件不同時(shí)的總修正系數(shù)，它是各項(xiàng)條件修正系數(shù)的乘積；

CFc一一在一定切削條件下與工件材料有關(guān)的系數(shù)，其物理意義是：在實(shí)驗(yàn)條件下假想背吃刀量ap和進(jìn)給量f都為1mm時(shí)的切削力Fc值。同樣，分力Fp、Ff等也可寫成類似式(6—3)的形式。但一般多根據(jù)Fc進(jìn)行估算。8根據(jù)刀具幾何參數(shù)、磨損情況、切削用量的不同，F(xiàn)p和Ff相對于Fc的比值在很大范圍內(nèi)變化。當(dāng)kr=45°、λs=0°、γ。=15°時(shí)，有以下近似關(guān)系

Fp=(0.4～0.5)Fc

Ff=(0.3～0.4)Fc(6-4)2．切削層單位面積切削力

切削層單位面積切削力Kc是指單位切削面積上的主切削力。9若已知單位切削力Kc和切削用量及總修正系數(shù)KFc則可求出FcFc=KcapfKFc

（6-6）表6-1列出了常用工件材料的切削層單位面積切削力，可供計(jì)算時(shí)選用。

apxFc-110113、切削功率和進(jìn)給功率(kW)切削功率為

Pc=Fcυc×10-3

（6-7）進(jìn)給功率為Pf=Ffυfx10-3

（6-8）Fc和Ff的單位為N，υc和υf的單位為m／s。12三、影響切削力的因素

影響切削力Fc的因素很多，現(xiàn)將切削用量對其的影響因素分述如下。

1．進(jìn)給量f的影響

式(6—3)表示了進(jìn)給量f對切削力的影響關(guān)系。、f越大，切削力Fc越大。但f增大一倍，切削力Fc增大不到一倍。這是因?yàn)閒的增大使切屑變形減小，單位切削力Kc減小的緣故。但需指出，上述規(guī)律只適用于hD>0．05mm（hD切削層厚度）的情況。當(dāng)hD<0．05mm時(shí)，由于切削刃鈍圓半徑rn的影響，切屑不易形成，反會(huì)出現(xiàn)hD越小Fc越大的現(xiàn)象。

132．背吃刀量ap的影響

由式(6—3)看出，隨著ap的增大，切削力成正比增長。這是因?yàn)閍p改變時(shí)對切屑變形影響很小，單位切削力Kc基本不變。ap增大時(shí)AD成比例增大，故Fc也就成比例增大。當(dāng)保持AD不變時(shí)，若比值ap／f取小值時(shí)(厚切屑)有利于減小Fc，取大值時(shí)(薄切屑)，則單位長度作用主切削刃上的負(fù)荷減輕，有利于壽命的提高。因此，在切削加工中，如果從切削力和切削功率來考慮，加大進(jìn)給量比加大切削深度有利。143、切削速度的影響

切削速度對切削力Fc的影響見圖6-2。

當(dāng)加工塑性金屬材料時(shí)，在中速和高速下，切削力Fc隨切削速度的增大而減小。這是因?yàn)棣栽龃螅瑢⑹骨邢鳒囟壬?，摩擦系?shù)和變形系數(shù)減小。在低速范圍內(nèi)，切削速度對切削力Fc的影響，還有著特殊的規(guī)律：最初切削力Fc隨切削速度的增大而減小，達(dá)最低后又逐漸增大，然后達(dá)最高點(diǎn)后又逐漸減小，呈馬鞍形變化。這主要是由于積屑瘤造成的，積屑瘤最大Fc達(dá)到最小值，在積屑瘤消失時(shí)Fc達(dá)到最大值，以后，隨著υ的提高，切削溫度升高，切削力再度呈下降趨勢。加工脆性材料時(shí)，切削速度對切削力的影響較小。

1516第二節(jié)切削用量對切削熱和切削溫度的影響

一、切削熱的產(chǎn)生與傳出

1、切削熱的產(chǎn)生1）

在刀具的作用下，切削層金屬發(fā)生彈性變形和塑性變形；2）

切屑與前刀面、工件與后刀面間消耗的摩擦功，也將轉(zhuǎn)化為熱；如圖（6-3）17切削熱由切屑、工件、刀具和周圍介質(zhì)(空氣或切削液)傳導(dǎo)出去。影響熱傳導(dǎo)的主要因素是工件和刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)以及周圍介質(zhì)的狀況。工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)高，由切屑和工件傳導(dǎo)出去的熱量較多，切削區(qū)溫度就較低，但整個(gè)工件的溫度升高較快。例如，切削導(dǎo)熱系數(shù)好的鋁和銅，切削區(qū)溫度較低，所以刀具的耐用度就較高；但工件的溫度上升較快，由于熱脹冷縮的結(jié)果，在室溫下檢驗(yàn)的尺寸往往與切削時(shí)測量的溫度不符，這是必須引起重視的。18工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)低，則切削熱不易從切屑和工件傳導(dǎo)出去，切削區(qū)溫度較高，使刀具的磨損加快。例如，切削不銹鋼、鈦合金以及高溫合金時(shí)，由于它們的導(dǎo)熱系數(shù)低，切削區(qū)溫度很高，一般的刀具材料磨損較快，必須采用耐熱性好的刀具材料．并且加注充分的切削液冷卻。刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)高，則切削區(qū)的熱量容易從刀具傳導(dǎo)出去，切削區(qū)溫度就較低。例如，鎢鈷（YG）類硬質(zhì)合金的導(dǎo)熱系數(shù)普遍高于鎢鈷鈦類（YT）硬質(zhì)合金，加上前者的抗彎強(qiáng)度較高，所以切削導(dǎo)熱系數(shù)低、熱強(qiáng)度好的不銹鋼和高溫合金時(shí)，在缺少新型高性能硬質(zhì)合金的情況下，往往采用YG6X、YG6A等牌號的鎢鈷類硬質(zhì)合金。19采用冷卻性能好的水溶性切削液能有效的降低切削溫度

據(jù)有關(guān)資料介紹，切削熱由切屑、工件、刀具和周圍介質(zhì)傳導(dǎo)出去的比例大致如下：（1）車削加工時(shí)，50％～86％由切屑帶走，40％～l0％傳給車刀，9％～3％傳給工件,l％左右通過輻射傳入空氣。切削速度越高，切削厚度越大，則由切屑帶走熱量越多。（2）鉆削加工時(shí)，28％由切屑帶走，14.5％傳給車刀，52.5％傳給工件,5％左右傳給周圍介質(zhì).202切削溫度的分布如圖6-4，是切削塑性金屬時(shí)切削溫度分布的實(shí)例。由圖6-4中的等溫曲線和溫度分布曲線可知：①刀屑界面溫度比切屑的平均溫度高得多，一般約高2～2·5倍，且最高溫度在前面上離刀刃一定距離的地方，而不在切削刃上。

②

沿剪切平面各點(diǎn)溫度幾乎相同。由此可以推想剪切平面上各點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律基本上相差不大。③

切屑沿前面流出時(shí)在垂直前面方向上溫度變化較大。說明切屑在沿前面流出時(shí)被摩擦加熱。21④后面上溫度分布也與前面類似，即最高溫度在剛離開切削刃的地方，但較前面上最高溫度低。

⑤工件材料的熱導(dǎo)率越低(如鈦合金比碳鋼熱導(dǎo)率低)，刀具前、后面的溫度越高。⑥工件材料的塑性越低，脆性越大，前面上最高溫度處越靠近切削刃，同時(shí)沿切屑流出方向的溫度變化越大。切削脆性材料時(shí)最高溫度在靠近刀刃的后面上。2223二、切削用量對切削溫度的影響

1、切削用量的影響

由切削實(shí)驗(yàn)，求得刀具前面接觸區(qū)平均切削溫度θ的經(jīng)驗(yàn)公式為：

(6-9)

式中Cθ為切削溫度系數(shù)，Zθ、Yθ和Xθ為切削用量對切削溫度的影響指數(shù)，且Zθ>Yθ>Xθ24當(dāng)用高速鋼和硬質(zhì)合金刀具切削中碳鋼時(shí)(切削速度νc的單位為m／min)，切削溫度系數(shù)及指數(shù)見表6-2。

25由式(6-9)及表6-2可以看出，切削速度對切削溫度的影響最大，進(jìn)給量的影響次之，；背吃刀量的影響最小。隨著切削速度的提高，切削溫度將明顯上升。其原因是：當(dāng)切屑沿前刀面流出時(shí)，切屑底層與前刀面發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦，因而產(chǎn)生很多的熱量。而這摩擦熱主要是在切屑很薄的底層里產(chǎn)生的。

如果在連續(xù)流出的切屑中截取極短的一段作為一個(gè)單元來考察，當(dāng)這個(gè)切屑單元沿前刀面流出時(shí)，摩擦熱是一邊生成而又一邊向切屑的頂面方向傳導(dǎo)的。如果切削速度提高，則摩擦熱在很短的時(shí)間里便生成，而切屑底層產(chǎn)生的切削熱向切屑內(nèi)部傳導(dǎo)需要一定的時(shí)間。26因此，提高切削速度的結(jié)果是，摩擦熱來不及向切屑內(nèi)部傳導(dǎo)，而是大量積聚在切屑底層，從而使切削溫度升高。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果．當(dāng)切削速度提高一倍時(shí)，切削溫度約增加20％一30％．還有一點(diǎn)值得注意的是，切削用量三要素間的交互影響。由表6—2看出，切削層公稱厚度愈薄(或f愈小)時(shí)，切削速度對切削溫度的影響愈大。

進(jìn)給量增大時(shí)，一方面切削功率增大，切削熱增多，同時(shí)刀一屑接觸長度增大，摩擦熱也增多，使切削溫度上升；另一方面切屑厚度加大，熱容量增大，由切屑帶走的熱量也增多，使切削溫度的上升不顯著。一般進(jìn)給量增大一倍時(shí)，切削溫度約升高10％。

27背吃刀量對切削溫度的影響很小，這是因?yàn)樗鼘崃康漠a(chǎn)生和導(dǎo)出都發(fā)生相應(yīng)的影響，即隨著ap增大，切削熱雖然增多，但散熱面積也同時(shí)增大。當(dāng)然散熱條件改善所占份量不如熱量增加所占份量大，故隨ap增大切削溫度略微上升。通常ap增大一倍時(shí)，切削溫度升高3％以下。

因此，為有效地控制切削溫度以提高刀具耐用度，在機(jī)床條件允許下，選用大的切削深度和進(jìn)給量，比選用大的切削速度有利。28第三節(jié)刀具壽命及切削用量對壽命的影響

一、刀具壽命

刃磨好的刀具，從開始切削到達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)換刀所經(jīng)歷的總切削時(shí)間稱為刀具壽命。有時(shí)為了方便也用總切削距離、加工零件數(shù)量等來表示。有時(shí)還常使用刀具的總壽命一詞，它的意義是指刀具的壽命與刃磨次數(shù)(或可轉(zhuǎn)位刀具的邊數(shù))的乘積。由于刀具的磨損量的測量很不方便，實(shí)際生產(chǎn)中，特別是大批量或自動(dòng)化生產(chǎn)中，常以刀具壽命來控制換刀時(shí)間則較方便。

29二、切削用量對壽命的影響

泰勒用了26年時(shí)間，切削了萬噸鋼鐵得出了切削速度與壽命關(guān)系的實(shí)驗(yàn)公式——泰勒壽命公式νcTm=A（6-10）

式中

νc——切削速度；

T——刀具壽命；

A——常數(shù)，其數(shù)值與切削實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)；

m——指數(shù)(m<1)，表示切削速度對耐用度的影響程度。30m較小，表示切削速度對耐用度的影響大，m較大，表示切削速度對耐用度的影響小，即刀具材料的切削性能好。

m值的大小是刀具材料耐熱性能好壞的標(biāo)志。

常用刀具材料的m值大約為：高速鋼m=0.11；硬質(zhì)合金m=0．2～0．3；陶瓷m=0．4。由此數(shù)據(jù)可知，切削速度對刀具壽命的影響是很大的。高速鋼刀具的壽命與切削速度的10次方成反比；硬質(zhì)合金刀具與切削速度的5～3次方成反比。

但是應(yīng)該注意的是，泰勒公式是實(shí)驗(yàn)公式，在實(shí)驗(yàn)速度范圍內(nèi)使用是正確的。超出實(shí)驗(yàn)范圍則表現(xiàn)出局限性。

31圖6-5是切削速度在廣泛的范圍內(nèi)與壽命的關(guān)系，特別是低速時(shí)存在“駝峰”現(xiàn)象，出現(xiàn)速度愈低壽命越低的與泰勒公式不一致的現(xiàn)象。泰勒公式有效速度范圍積屑瘤速度區(qū)駝峰處的耐用度最高,能否說明此處的速度是最佳切削速度呢?不是,因?yàn)榇颂幍乃俣绕?金屬切除率也較低,在生產(chǎn)中往往沒有使用價(jià)值.32進(jìn)給量和背吃刀量的增大也會(huì)使壽命降低。切削用量三要素對刀具壽命的綜合影響可用下式表達(dá)(6-11)式中

CT——系數(shù)，與除切削用量之外的切削條件諸因素有關(guān)；

1/m、1/n、1/p——分別為f和ap的影響指數(shù)，且1／m>1／n>l／P。

33用YT5硬質(zhì)合金車削σb=0.637GPa的碳鋼時(shí)，壽命的公式為

(6—12)

由以上公式可知，切削速度對壽命的影響最大，進(jìn)給量次之、背吃刀量最小，這與它們對切削溫度的影響是一致的。

34三、刀具合理壽命的概念

由式(6—10)可知，刀具壽命的大小直接影響切削用量的數(shù)值。如果刀具壽命規(guī)定得過高勢必只能選用較小的切削用量，這就意味著降低生產(chǎn)率，增加加工成本。反之，若刀具壽命規(guī)定得過低，則使與換刀和磨刀有關(guān)的輔助時(shí)間和費(fèi)用增加，同樣也不能得到高生產(chǎn)率和降低加工成本。由此可見，刀具壽命應(yīng)有一個(gè)合理值

目前，生產(chǎn)中常采用最低生產(chǎn)成本壽命作為合理壽命，必要時(shí)也可采用最高生產(chǎn)率壽命。

最低生產(chǎn)成本壽命Tc：是根據(jù)單件工序成本最小原則制訂的壽命。35如圖6-6所示，對應(yīng)于C最小值的Tc即為最低生產(chǎn)成本壽命(單位：min)（6-13）

式中

m——式(6—10)中的指數(shù)，它表示νc對T的影響程度；

tct——換刀一次所需要的時(shí)間(min)；

Ct——刀具每刃成本(它包括磨刀費(fèi)用及刀具折舊費(fèi))；

M——該工序單位時(shí)間內(nèi)所分擔(dān)的全廠開支(包括工作人員工資和機(jī)床損耗費(fèi)用等在其他切削條件確定時(shí)，生產(chǎn)成本C的大小取決于壽命T的高低，太高或太低的T均使C增大。36完成一個(gè)工序所需要的工時(shí)經(jīng)濟(jì)耐用度最大生產(chǎn)率耐用度37最高生產(chǎn)率壽命Tp，是根據(jù)單件工序工時(shí)最短原則制訂的壽命。在其他切削條件確定時(shí)，單件工序工時(shí)tw的大小取決于T的高低，太高或太低均使tw增加。如圖6-6所示，對應(yīng)于tw最小值的Tp，即為最高生產(chǎn)率壽命(單位：min)

（6-14）

比較式(6-14)與式(6—13)，不難看出Tc>Tp。顯然最低生產(chǎn)成本壽命允許的切削用量低于最高生產(chǎn)率壽命允許的切削用量。在生產(chǎn)任務(wù)緊迫或生產(chǎn)中出現(xiàn)不平衡的薄弱環(huán)節(jié)時(shí)，選用最高生產(chǎn)率壽命。

38另外，由式(6—13)可知，刀具成本Ct高時(shí)，刀具壽命值也應(yīng)取得高些，因而復(fù)雜刀具的壽命比簡單刀具選得高。當(dāng)?shù)毒叱杀镜投鴻C(jī)床價(jià)格高時(shí)，Ct/M比值減小，最低生產(chǎn)成本壽命接近于最高生產(chǎn)率壽命，因此，可轉(zhuǎn)位刀具比焊接刀具壽命要選擇得低些。刀具合理壽命具體數(shù)值，可根據(jù)式(6-13)或式(6-14)確定，也可從有關(guān)手冊中查出。下列數(shù)據(jù)可供選用時(shí)參考：

高速鋼車刀：

T=30～60min；

高速鋼鉆頭：

T=80～120min；

硬質(zhì)合金焊接車刀：

T-=30～60min；對于裝刀、換刀、調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組臺(tái)機(jī)床、自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)線等換刀所需時(shí)間長，刀具壽命應(yīng)選擇得高些。當(dāng)工序單位時(shí)間所分擔(dān)的全廠開支較大時(shí)，刀具壽命應(yīng)選擇得較低。39硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀；T=l5~45min；

硬質(zhì)合金端銑刀：

T=120～180min；

齒輪刀具：

T=200～300min；多刀機(jī)床、組合機(jī)床、自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)線刀具：

T=240～480min。第四節(jié)切削用量的選擇

一、切削用量的選擇原則

40從金屬切除率公式Qz

=1000Vcapf(mm3/s)看，增大三要素中任何一個(gè)似乎都可以提高生產(chǎn)率，但從刀具壽命與三要素關(guān)系式

看，三者的影響程度是不同的，vc影響最大，f次之，ap最小。

41在刀具壽命已確定的條件下，欲使vcfap三者乘積即金屬切除率最大，無疑應(yīng)首先選擇盡量大的背吃刀量ap，其次再根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛性限制條件或已加工表面粗糙度的要求選擇盡量大的進(jìn)給量f，最后依據(jù)三要素與刀具壽命關(guān)系式計(jì)算確定切削速度Vc。這是選擇切削用量的基本原則。實(shí)際合理切削用量的選擇與機(jī)床、刀具、工件及工藝等多種因素有關(guān)。按上述基本原則和步驟選擇的切削用量，嚴(yán)格講只是合理切削用量的一個(gè)初始值。真正合理的切削用量是在綜合考慮零件工藝及工藝系統(tǒng)狀態(tài)后并細(xì)心體察，逐步探索改善才能達(dá)到最佳狀態(tài)。42切削用量的選擇還是一項(xiàng)現(xiàn)場性并具有很大靈活性的工作。刀具壽命常常也不一定有什么較嚴(yán)格的規(guī)定，表面看也不一定按上述步驟選擇切削用量，但上述基本原則仍然適用。此時(shí)前人的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)資料及從業(yè)者、操作者本人的經(jīng)驗(yàn)積累就顯得尤為重要。也應(yīng)是上述基本原則的一個(gè)體現(xiàn)。

二、切削用量的選擇方法

一、確定背吃刀量ap：

粗加工背吃刀量ap根據(jù)工序余量來確定。除留給以后工序的余量外，其余的粗加工余量盡可能一次切除，以使走刀次數(shù)最少。43下列情況之一可選用兩次或數(shù)次進(jìn)給：粗加工余量h過大，如外圓車削的單邊余量h>6mm；加工余量極不均勻；工藝系統(tǒng)剛度不足；斷續(xù)切削、刀片尺寸較小，如作用切削刃長度超過工作切削刃的60％時(shí)，采用兩次進(jìn)給。第一次進(jìn)給的ap值應(yīng)選得大些，一般ap=（2/3～

3/4）h。當(dāng)加工余量極不均勻時(shí)，視具體情況應(yīng)先切去不均勻部分。

切削表層有硬皮的鑄鍛件或切削不銹鋼等加工硬化嚴(yán)重的材料時(shí)，應(yīng)盡量使背吃刀量超過硬皮或冷硬層厚度，以預(yù)防刀尖過早磨損。

半精加工的余量較小，約在l～

2mm左右，精加工余量更小，約在0.05～0.80mm之間。44在半精加工、精加工時(shí)，應(yīng)在一次進(jìn)給中切除工序余量。在采用硬質(zhì)合金車刀精車時(shí)，考慮到刀尖圓弧半徑rε與切削刃鈍圓半徑rn對擠壓和摩擦作用的影響，ap不宜過小，一般應(yīng)大于0.3mm。2、確定進(jìn)給量f：

粗加工時(shí)，進(jìn)給量f的選擇受切削力的限制。在工藝系統(tǒng)強(qiáng)度和剛度允許的情況下選擇較大的進(jìn)給量，一般取f=0.3～0.9mm／r。

生產(chǎn)實(shí)際中多采用查表法確定合理的進(jìn)給量。粗加工時(shí)，根據(jù)工件材料、車刀刀桿的尺寸、工件直徑及已確定的背吃刀量來選擇進(jìn)給量；

(具體數(shù)值可查閱“機(jī)械加工工藝手冊”)。45半精加工和精加工的ap值較小，產(chǎn)生的切削力不大，故進(jìn)給量主要受到表面粗糙度的限制，一般選得較小，常取f=0.08～0.50mm／r。但也不能太小，否則切削層公稱厚度太薄不易切下切屑，對已加工表面質(zhì)量反而不利。當(dāng)取合理的刀尖參數(shù)或修光刃和高的切削速度與之配合時(shí)，進(jìn)給量f可適當(dāng)選大些，以提高生產(chǎn)率。3、確定切削速度vc

在ap和f選定后，再根據(jù)規(guī)定達(dá)到的合理壽命T(min)，就可以確定切削速度vc(單位：m／s)。車削速度vc的計(jì)算公式由式(6—10)可得如下表達(dá)式：vc=Cv/（60TmapXvfyv）Kvc

（6-15）

46式中：

Kvc——切削速度修正系數(shù)，且

Kvc=KMvKsvKtvKkrvKkrˊvKrεvKBv式中，KMvKsvKtvKkrvKkrˊvKrεvKBv一分別表示工件材料，毛坯表面狀態(tài)，刀具材料，車刀主偏角kr，副偏角kˊr，，刀尖圓弧半徑rε及刀桿尺寸對切削速度的修正系數(shù)。上述各修正系數(shù)及Cv、Xv、yv及m值，可查閱“機(jī)械加工工藝手冊”。在生產(chǎn)中選擇切削速度的一般原則是：47(1)粗車時(shí)，ap和f較大，故選擇較低的vc；精車時(shí)，ap和f均較小，故選擇較高的vc(2)工件材料強(qiáng)度、硬度高時(shí)，應(yīng)選較低的vc；加工奧氏體不銹鋼、鈦臺(tái)金和高溫合金等難加工材料時(shí)，只能取較低的vc(3)切削合金鋼比切削中碳鋼切削速度應(yīng)降低20％～30％；切削調(diào)質(zhì)狀態(tài)的鋼比切削正火、退火狀態(tài)鋼要降低切削速度20％～30％；切削有色金屬比切削中碳鋼的切削速度可提高100%～300％。(4)刀具材料的切削性能愈好，切削速度也選得愈高。如硬質(zhì)合金的切削速度比高速鋼刀具可高好幾倍，涂層刀具的切削速度比未涂層刀具要高，陶瓷、金剛石和CBN刀具可采用更高的切削速度。

48(5)精加工時(shí)，應(yīng)盡量避開積屑瘤和鱗刺產(chǎn)生的區(qū)域。

6)斷續(xù)切削時(shí)，為減少?zèng)_擊和熱應(yīng)力，宜適當(dāng)降低切削速度。

(7)在易發(fā)生振動(dòng)的情況下，切削速度應(yīng)避開自激振動(dòng)的臨界速度。

(8)加工大件、細(xì)長件和薄壁工件或加工帶外皮的工件時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。49三、切削用量的優(yōu)化

在實(shí)際生產(chǎn)中，由于被加工材料、使用的機(jī)床、刀具和夾具等條件千變?nèi)f化，很難從手冊或憑經(jīng)驗(yàn)確定一組最優(yōu)的切削用量。尤其是隨著數(shù)控(NC)機(jī)床、生產(chǎn)自動(dòng)線、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、集成制造系統(tǒng)(IMS)等先進(jìn)加工手段不斷涌現(xiàn)，選擇切削用量的傳統(tǒng)方法已越來越不適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要。應(yīng)用更科學(xué)的方法優(yōu)化選擇切削用量已勢在必行。下面將簡要介紹兩種確定最優(yōu)切削用量的方法。

50（一）、應(yīng)用“最優(yōu)切削溫度守恒定律”確定最優(yōu)切削用量

優(yōu)化選擇切削用量時(shí)，首先要確定一個(gè)衡量切削過程優(yōu)劣的優(yōu)化目標(biāo)。目前，常用的優(yōu)此目標(biāo)有：最低生產(chǎn)成本或最高生產(chǎn)率，有時(shí)也用最小刀具相對磨損量NBrs，所謂刀具相對磨損量NBrs是指刀具每切出1000cm2已加工表面時(shí)的刀具徑向磨損量.可用下式計(jì)算得到NBrs=NBX10-5/lmf

（6-16）

式中NB一一刀具徑向磨損量(mm)；51lm——切削路程(m)，它是切削速度vc與切削時(shí)間tm的乘積，即

lm=vctm

f一一進(jìn)給量(mm／r)。由上式可見，NBrs減小，一定lm和f下的NB值越小，亦即刀具壽命和工件加工精度越高，或者一定NB下的(lm和f)越大，生產(chǎn)率越高。因此，當(dāng)NBrs最小時(shí)，可以說切削過程處于最優(yōu)狀態(tài)。大量試驗(yàn)表明，各類刀具材料在切削各種工件材料時(shí)，都會(huì)存在一個(gè)使NBrs最小的切削溫度恒定值θopt這一溫度稱為‘‘最優(yōu)切削溫度”。

52例如，用YTl5刀具加工40Cr鋼，切削層公稱厚度hD=0.037-0.5ram時(shí)，θopt≈730°C；用YA6刀具加工鎳基高溫合金vc=10～50m／min時(shí)，θopt≈780°C。具體方法是：先確定背吃刀