切削用量的选择.docx
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切削用量的选择
课题：
切削用量的选择
授课班级：
12高13班12高19
教学目的及要求：
掌握背吃刀量ap、进给量f的确定
教学重点：
背吃刀量ap、进给量f的确定
难点：
背吃刀量ap、进给量f的确定
教学课时4
教学方法：
讲授项目教学
教具准备：
多媒体
教学过程：
课程引入
情景创造：
不要轻易按刀具样本的推荐值确定切削速度，那样刀具寿命很低。
一般情况下，硬质合金刀片可按刀具样本推荐值的0.64～0.71倍选择切削速度。
确定精加工和半精加工的进给量着眼于工件的表面粗糙度。
它还和刀尖半径有关。
文中列表表明三者对应关系，供选择进给量参考。
条件允许时希望粗加工吃刀深尽量大。
一方面有效提高生产率；一方面也为了消除表面硬皮.切除砂眼等缺陷，从而保护刀尖不与毛坯接触。
精加工时也不希望吃刀深太小，以免产生刮擦对粗糙度不利。
在售前服务编制加工工序卡以及调装设计中，都需要确定切削用量及计算节拍时间。
本文就卧式数控车床如何合理选择切削用量进行探讨。
一.原始资料：
无论编制加工工序卡－即制定工艺方案还是调装设计都需要掌握以下资
料，做为刀具选择.卡具设计以及选择切削用量的依据。
.
1工件图：
包括形状.尺寸.公差.形位公差.粗糙度和其他技术要求。
特别强调的是本序加工的部位必须明确，用于及可能影响装卡部位的形状要表示清楚。
2.毛坯图：
毛坯形状.尺寸，加工余量，材料.硬度等。
3.生产纲领：
即年产量或单件时间，这对招标项目尤为重要。
4.验收要求：
机床验收时对工件考核什麽项目，有无Cp值和其它要求。
5.用户对工件定位基准.卡紧面.辅助支承等要求，或指定参考的卡具样式。
6.对刀具选择要求：
用国产刀具或国外指定厂家的刀具，特殊刀具是否自备等。
7.用户单位，件名.件号等也应标明，以便管理。
二选择切削用量的原则：
1.总的要求：
保证安全，不致发生人身事故或设备事故；保证加工质量。
在上述
两项要求的前提下充分发挥机床的潜力和刀具的切削性能，选用较大的切削用量以提高生产率；不应超负荷工作，不能产生过大的变形和震动。
2.一般原则：
切削用量选择的原则是提高生产率，即切削时间缩短。
切削时间可按下式计算：
.
………
（1）
式中：
L－每次走刀的行程长度（mm）
－工件单边总余量（mm）n－主轴转数（r/min）
D－工件直径（mm）
αp－吃刀深（mm）
f－进给量（mm/r）V－切削速度（m/min）
从
（1）式中可知要使切削时间最短，必须使V，f,αp的乘积为最大。
提高V，f,αp都能提高生产率，且影响程度都是一样的。
但是对刀具耐用度的影响三者是不相同的。
切削用量与刀具耐用度的一般关系式为：
T=
（min）……………
（2）
式中：
CR－刀具耐用度系数，与刀具.工件材料和切削条件有关。
X.Y.Z－指数，分别表示各切削用量对刀具耐用度的影响程度。
用YT5硬质合金车刀切削σb=0.637GPα的低碳钢（f>0.7mm/r）切削用量与刀具耐用度的关
系为：
T=
………………………（3）
从（3）式中可以看出，切削速度V对刀具耐用度的影响最大，进给量f次之，吃刀深αp影响最小。
这与三者对切削温度的影响完全一致。
反映出切削温度对刀具耐用度有着很重要的影响。
在优选切削用量以提高生产率时，其选择顺序应为：
首先尽量选用最大吃刀深αp然后根据加工条件选用最大的进给量f，最后才在刀具耐用度或机床功率所允许的情况下选取最大切削速度V。
三.吃刀深αp：
一般情况下，机床工艺系统刚度允许时，粗车吃刀深在保留半精车.精车余量后，尽量将粗车余量一次切除。
如果总加工余量太大，一次切去所有加工余量会产生明显的振动，甚至刀具强度不允许.机床功率不够，则可分成两次或几次粗车。
但第一刀吃刀深应尽量大，以消除表面硬皮.切除沙眼气孔等缺陷，从而保护刀尖不与毛坯接触。
半精车和精车加工，其吃刀深是根据加工精度和表面粗糙度要求，由粗车后留下余量确定的。
最后一刀吃刀深不宜太小，否则会产生刮擦.对粗糙度不利。
四.进给量f：
粗车时的进给量主要考虑进给伺服电机功率.刀杆尺寸.刀片厚度.工件的直径和长度等因素。
在工艺系统刚度和强度允许的情况下，可选用较大进给量.反之适当减少。
如加工小孔.因刀杆直径小，应降低进给量。
孔深.刀杆悬伸长，则需进一步降低进给量。
由于钻头横刃钻孔进给力较大，进给量往往受到Z向伺服电机力矩制约。
半精加工和精加工的进给量受到工件加工精度和粗糙度限制，由于加工精度和粗糙度往往形成对应关系。
半精加工和精加工进给量大小的确定着眼于表面粗糙度。
表1为加工精度和粗糙度对照表，当用户图纸标注不全时可以参考。
与配合精度相适应的表面粗糙度表1
配和精度等级
孔
轴
公称尺寸
表面粗糙度Ra
公称尺寸
表面粗糙度Ra
IT6
1～1010～120
120～500
＞0.16～0.32＞0.32～1.6
＞0.63～1.6
1～3
3～30
30～180
180～500
＞0.16～0.8＞0.32～1.6＞0.63～1.6＞1.25～1.6
IT7
1～1010～180
180～500
＞0.32～1.6
＞0.63～2.5
＞1.25～2.5
1～1010～8080～260260～500
＞0.32～1.6
＞0.63～1.6＞0.63～2.5＞1.25～2.5
IT8
1～3030～260260～500
＞0.63～2.5＞1.25～5＞1.25～5
1～1818～120120～500
＞0.32～1.6＞0.63～2.5＞1.25～2.5
IT9
1～1818～120120～500
＞0.63～2.5＞1.25～2.5＞1.25～5
1～80
80～260
260～500
＞0.63～2.5＞1.25～2.5＞1.25～5
IT10
1～1818～120120～500
＞1.25～5＞2.5～5＞5～10
1～80
80～260
260～500
＞1.25～2.5＞2.5～5＞5～10
IT11
1～120120～500
＞2.5～5＞5～10
1～30
30～500
＞1.25～2.5＞2.5～5
IT12
1～18
18～500
＞2.5～5＞5～10
1～8080～500
＞2.5～5＞5～10
表面粗糙度理论值R
计算公式：
R
=
（
）…………（4）
式中：
R
－残留表面高度见图1re－刀尖半径（mm）
图1
SANDVIK公司提供车削黑色金属外圆时标准刀尖半径与表面粗糙度关系（表２），KENNAMETAL提供同样的内容（表3），可做选择进给量时参考。
SANDVIK推荐值表2
表面粗糙度Ra
刀尖半径（mm）
0.2
0.4
0.8
1.2
1.6
进给量f（mm/r）
0.6
0.05
0.07
0.10
0.12
0.14
1.0
0.08
0.11
0.15
0.19
0.22
3.2
0.10
0.17
0.24
0.29
0.34
6.3
0.13
0.22
0.30
0.37
0.43
KENNAMETAL推荐值表3
表面粗糙度
刀尖半径（mm）
0.4
0.8
1.2
1.6
进给量f（mm/r）
精加工▽▽▽
0.1
0.16
0.25
-
半精加工▽▽
0.16
0.25
0.4
0.63
粗加工▽
-
0.4
0.63
0.75
如果采用修光刃刀片（Wiper），获得同样粗糙度时，进给量大体可提高一倍。
加工铝合金.黄铜等材料时，进给量也可提高，而加工细长孔时，进给量则需适度降低。
五.切削速度V：
切削速度对刀具耐用度的影响最大，应该说要求刀具耐用度达到多长时间是确定切削速度的前提。
切削速度与刀具耐用度的关系式为：
VTm=Co………（5）式中：
T—刀具耐用度（min）
m—指数，表示V对T的影响程度
Co—系数，与刀具.工件材料和切削条件有关
上式为重要的刀具耐用度方程式，指数m表示V对T的影响程度，耐热性愈差的刀具材料其m值愈小.则切削速度V对刀具耐用度T的影响就愈大。
对高速钢刀具m=0.1～0.125；硬质合金刀具m=0.2～0.4；陶瓷刀具m约为0.4。
在常用的切削速度范围内公式（5）完全可以适用，但在较宽的切削速度范围内实验就不完全适用了。
刀具耐用度优化指标有三种：
一是经济耐用度（最低成本耐用度），采用此种耐用度成本低有利于市场竞争，在产品初创阶段.不太畅销阶段最为适宜。
二是最大利润耐用度，宜用于产品销路畅通.供不应求时以获最大利润。
三是最大生产率耐用度，是在产品急需情况下如战时.救灾等不计成本时采用。
常规生产理应采用最大利润耐用度，但在实际应用中生产厂家往往没有明确的刀具耐用度优化指标，按班次.或观察磨损情况换刀。
一般对制造刃磨都比较简单.成本不高的刀具耐用度可低一些，反之则高一些。
在通用机床上，资料推荐以及从用户使用情况分析，硬质合金车刀耐用度大致为60～90min，钻头耐用度大致为80～120min，硬质合金端铣刀耐用度大致为90～180min。
对于装卡调正比较复杂的刀具其耐用度要高，如组合机床刀具其耐用度常为通用机床的3～9倍。
加工大型工件时，如车削很长的轴.为避免中途换刀，刀具耐用度也要高一些，可相当于中小件加工刀具其耐用度的2～3倍。
知名刀具厂商的样本对每种刀具及加工相应材料都推荐了切削速度，实用中我们根本达不到其推荐值，这是因为其所取刀具耐用度较低。
刀具厂商所取刀具耐用度大体属最大生产率耐用度，而正常生产取耐用度时间要高得多，以SANDVIK硬质合金刀片为例，该公司是以刀具耐用度15min为准给定的切削速度，（ISCAR,株州刀具公司也是15min，其它公司未明确）其指数m按样本数据推算该公司取m=0.25，故公式（5）表达为：
V×150.25=C0………（6）
刀具耐用度在不是15min情况下使用，切削速度就要乘上修正系数如表4：
SANDVIK硬质合金刀片切削速度修正系数表4
刀具耐用度T（min）
Tm
切削速度修正系数
10
100.25=1.778
1.968/1.778=1.11
15
150.25=1.968
1.968/1.968=1
30
300.25=2.34
1.968/2.34=0.84
45
450.25=2.59
1.968/2.59=0.75
60
600.25=2.783
1.968/2.783=0.71
75
750.25=2.94
1.968/2.94=0.67
90
900.25=3.08
1.968/3.08=0.64
120
1200.25=3.31
1.968/3.31=0.59
150
1500.25=3.50
1.968/3.50=0.56
180
1800.25=3.66
1.968/3.66=0.53
例如车削45#钢：
刀片材料GC4025，进给量f=0.4mm/r，SANDVIK样本推荐切削速度为290m/min。
为一般用户做工艺方案时，选定刀具耐用度90min，则
V90=290×0.64=185m/min
对大量生产.用户要求较高生产率的，选定刀具耐用度60min，则
V60=290×0.71=205m/min
一般情况下先确定切削速度.再根据工件直径计算机床转数。
某些情况下切削速度反过来是根据机床转数确定的。
如受到机床最高转数.最低转数.分档转数限制；卡具.中心架允许最高转数限制；以及由于工件刚度不足.尺寸过大限制了转数等。
另需强调一点，精加工和半精加工为了抑制积屑瘤的产生.提高表面加工质量，黑色金属应采用较高的切削速度（>80～100m/min）。
精车时车刀的磨损往往是影响加工精度的重要因素，因此除选用耐磨性较好的刀片外，还应尽可能使车刀在最佳切削速度范围工作。
六.切削用量推荐值：
前述像SANDVIK等著名刀具厂商.对应各种材料，各种加工方式的刀片种类齐全，样本中有条件列出各种情况的切削用量推荐值，可参考选用或按确定的刀具耐用度折算选用。
但有的刀具厂商刀具品种不全，针对性不强，也没有完整的切削用量推荐值。
可参考下列各表选用。
硬质合金涂层刀片车削外圆端面切削用量推荐值表5
工件材料
切深mm
进给量mm/r
切削液
切削速度m/min
软钢.碳素钢.合金钢
HB<180
精加工
≤1
≤0.3
干式
200（100～250）
粗.半精加工
1～6
0.4（0.2～0.6）
干式
250（200～300）
重切
4～9
0.6（0.5～0.8）
干式
200（150～250）
HB180～280
精加工
≤1
≤0.3
干式
150（100～200）
粗.半精加工
1～6
0.4（0.2～0.6）
干式
200（150～250）
重切
4～9
0.6（0.5～0.8）
干式
150（100～200）
HB280～350
精加工
≤1
≤0.3
水溶液
100（50～150）
粗.半精加工
1～4
0.3（0.2～0.4）
水溶液
80（40～120）
奥氏体不锈钢
HB<200
精加工
≤1
≤0.2
干式
100（80～120）
粗.半精加工
1～4
0.3（0.2～0.4）
干式
80（40～120）
高锰钢
HB<200
1～4
0.2（0.1～0.4）
干式
80（60～100）
钛合金
HB<350
1～5
0.2（0.1～0.3）
水溶液
40（20～60）
灰铸铁
<350N/mm2
1～6
0.4（0.2～0.6）
水溶液
250（150～300）
高强铸铁
<450N/mm2
1～6
0.4（0.2～0.6）
水溶液
200（150～250）
500～800N/mm2
1～6
0.4（0.2～0.6）
水溶液
150（100～200）
可锻铸铁
1～6
0.4（0.2～0.6）
水溶液
150（100～200）
铝合金
1～6
0.4（0.2～0.6）
水溶液
600（400～800）
铜合金
1～6
0.4（0.2～0.6）
水溶液
230（150～300）
铝合金加工为避免积屑瘤，切削速度应大于400m/min；含硅量大于10%时应用金刚石车刀。
对于孔加工.由于刀杆刚度薄弱，切削用量随刀杆的长径比增加而减少。
长径比L/D>4时，要用硬质合金刀杆代替钢制刀杆。
L/D>6时则应用防振刀杆。
硬质合金涂层刀片车削内孔内端面切削用量推荐值表6
工件材料
硬度
加工种类
L/D<3
L/D=3～4
L/D=4～5
L/D=6～7
吃刀深
进给量
切削速度
吃刀深
进给量
切削速度
吃刀深
进给量
切削速度
吃刀深
进给量
切削速度
mm
mm/r
m/min
mm
mm/r
m/min
mm
mm/r
m/min
mm
mm/r
m/min
碳素钢合金钢
HB180～280
精加工
0.2
0.1（0.05～0.15）
130（90～160）
0.2
0.1（0.05～0.15）
120（80～150）
0.2
0.1（0.05～0.15）
90（60～120）
0.2
0.1（0.05～0.15）
140（100～180）
中切削
～3
0.25（0.15～0.35）
90（60～120）
～2
0.2（0.15～0.25）
80（50～110）
～1.5
0.2（0.15～0.25）
60（40～90）
～2
0.25（0.15～0.35）
110（80～140）
不锈钢
HB<200
精加工
0.2
0.1（0.05～0.15）
140（100～180）
0.2
0.1（0.05～0.15）
140（100～180）
0.2
0.1（0.05～0.15）
120（80～150）
0.2
0.1（0.05～0.15）
140（100～180）
中切削
～2
0.2（0.15～0.35）
70（50～90）
～1.5
0.2（0.15～0.25）
60（40～80）
～1.0
0.2（0.15～0.25）
60（40～80）
～1.5
0.2（0.15～0.25）
100（70～130）
铝合金
精加工
0.2
0.1（0.05～0.15）
300（200～400）
0.2
0.1（0.05～0.15）
300（200～400）
0.2
0.1（0.05～0.15）
250（200～300）
0.2
0.1（0.05～0.15）
300（200～400）
中切削
～2
0.1（0.05～0.15）
200（150～250）
～1.5
0.1（0.05～0.15）
200（150～250）
～1
0.1（0.05～0.15）
200（150～250）
～1.5
0.1（0.05～0.15）
200（150～250）
钻孔采用高速钢钻头时，一般用外部冷却。
其切削用量与钻头直径有关.与长径比L/D有关。
在L/D≤3，外部冷却时，推荐值如表7。
高速钢钻头L/D≤3钻孔切削用量推荐值表7
工件材料
硬度
钻头直径φ2～5
钻头直径φ5～10
钻头直径φ10～15
钻头直径φ15～20
切削速度m/min
进给量mm/r
切削速度m/min
进给量mm/r
切削速度m/min
进给量mm/r
切削速度m/min
进给量mm/r
软钢
HB<180
35（15～50）
0.15（0.1～0.2）
50（25～60）
0.25（0.15～0.30）
60（35～70）
0.30（0.2～0.35）
65（40～75）
0.35（0.20～0.40）
碳素钢
HB=180～280
30（15～40）
0.15（0.1～0.2）
45（20～55）
0.25（0.15～0.30）
55（25～65）
0.25（0.15～0.30）
60（25～70）
0.30（0.2～0.35）
合金钢
HB=280～350
30（15～40）
0.12（0.1～0.15）
40（20～60）
0.2（0.1～0.25）
50（20～60）
0.25（0.15～0.30）
55（25～65）
0.30（0.2～0.35）
不锈钢
HB<200
15（10～30）
0.08（0.05～0.15）
20（15～30）
0.12（0.05～0.15）
25（15～30）
0.15（0.1～0.2）
25（15～30）
0.2（0.1～0.25）
高硬度钢
HRC=40～60
15（10～25）
0.05（0.03～0.12）
20（15～30）
0.12（0.05～0.15）
25（15～30）
0.15（0.1～0.2）
25（15～30）
0.2（0.1～0.25）
普通铸铁
抗拉强度<350N/mm2
40（15～55）
0.2（0.1～0.25）
55（25～65）
0.30（0.2～0.35）
60（30～70）
0.35（0.2～0.4）
65（35～75）
0.4（0.3～0.45）
高强度铸铁
抗拉强度<450N/mm2
25（15～40）
0.15（0.1～0.2）
35（25～45）
0.25（0.15～0.3）
35（25～45）
0.30（0.2～0.35）
40（30～50）
0.35（0.2～0.4）
钻孔采用硬质合金钻头时，其切削用量推荐值如表8，9。
硬质合金钻头L/D≤3钻孔（外部冷却）切削用量推荐值表8
工件材料
硬度
钻头直径φ3～6
钻头直径φ6～10
钻头直径φ10～14
钻头直径φ14～20
切削速度m/min
进给量mm/r
切削速度m/min
进给量mm/r
切削速度m/min
进给量mm/r
切削速度m/min
进给量mm/r
软钢
HB<180
85（35～100）
0.20（0.15～0.30）
85（45～120）
0.25（0.15～0.30）
90（55～120）
0.30（0.20～0.35）
100（60～130）
0.35（0.2～0.4）
碳素钢
HB=180～280
80（40～95）
0.20（0.15～0.30）
90（50～120）
0.25（0.15～0.30）
90（60～130）
0.30（0.15～0.35）
90（60～130）
0.35（0.2～0.4）
合金钢
HB=280～350
75（35～80）
0.15（0.15～0.2）
80（45～115）
0.15（0.15～0.25）
85（55～115）
0.25（0.15～0.30）
85（55～115）
0.30（0.20～0.35）
高硬度钢
HRC=40～60
20（15～25）
0.10（0.05～0.15）
25（15～30）
0.12（0.05～0.15）
25（15～30）
0.15（0.10～0.20）
25（15～30）
0.20（0.10～0.25）
不锈钢
HB<200
20（15～30）
0.10（0.05～0.15）
25（15～30）
0.12（0.05～0.15）
25（15～30）
0.15（0.10～0.20）
25（15～30）
0.20（0.10～0.25）
普通铸铁
抗拉强度<350N/mm2
70（40～85）
0.25（0.15～0.30）
75（50～90）
0.30（0.20～0.35）
80（50～95）
0.35（0.2～0.4）
85（50～95）
0.40（0.30～0.45）
高强度铸铁
抗拉强度<450N/mm2
65（35～80）
0.20（0.15～0.25）
70（45～85）
0.25（0.15～0.30）
75（45～90）
0.30（0.20～0.35）
80（50～90）
0.35（0.2～0.4）
铝合金
80（70～90）
0.20（0.15～0.25）
90（80～100）
0.25（0.15～0.30）
100（90～110）
0.30（0.20～0.35）
110（100～120）
0.35（0.2～
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