金屬切削條件的合理選擇

金屬切削及機床基本知識

精選ppt2.3切削條件的合理選擇

重慶大學精選ppt第三節(jié)選擇合理的切削條件刀具材料刀具幾何參數(shù)切削用量切削液切削條件:精選ppt2.3.1工件材料的切削加工性1.切削加工性的概念和衡量指標

切削加工性是指工件材料被切削加工的難易程度。

精選ppt2.3.1工件材料的切削加工性1.切削加工性的概念和衡量指標標準一用刀具壽命來衡量

在相同的切削條件下，使用同一型號（最好是同一把）刀具，在同一磨鈍標準（例如VB

=

0.3

mm）下，切削兩種不同的工件材料，刀具壽命高的比壽命低的切削加工性好。精選ppt2.3.1工件材料的切削加工性1.切削加工性的概念和衡量指標標準二用切削速度來衡量在刀具壽命相同的條件下，允許切削速度高的工件材料，其切削加工性能好。精選ppt2.3.1工件材料的切削加工性標準二用切削速度來衡量

為了統(tǒng)一標準，取正火狀態(tài)下的45鋼作基準材料，刀具壽命為60

min，這時的切削速度為基準（寫作(Vc

60)

j），而將其它材料的

(Vc

60)與其相比，這個比值Kr稱為相對加工性：請看表2-8精選ppt精選ppt2.3.1工件材料的切削加工性標準三用已加工表面的表面質量來衡量精加工時，常以已加工表面質量作為衡量切削加工性的指標，容易獲得良好已加工表面質量的，其加工性就好，反之就差。

精選ppt2.工件材料的物理機械性能對切削加工性的影響1)硬度和強度↑θ↑Kr↓

↑VB↑σb、HBFc精選ppt2.工件材料的物理機械性能對切削加工性的影響1)硬度和強度2)塑性和韌性↑Λh

↑塑性刀具與切屑越容易產生粘結Ra↑θ↑Kr↓

VB↑Fc同時↑↑↑韌性↑θ↑Kr↓

Fc精選ppt2.工件材料的物理機械性能對切削加工性的影響1)硬度和強度2)塑性和韌性3)導熱系數(shù)工件材料的導熱性↑θ↓Q散失↑KrVB↓↑精選ppt3.改善切削加工性的途徑1）熱處理方法例如：高碳鋼低碳鋼精選ppt3.改善切削加工性的途徑1)熱處理方法2)調整材料的化學成分適當加入：硫S、磷P、鉛Pb、鈣Ca精選ppt2.3.2刀具材料1.對刀具材料的要求

(1)高的硬度和耐磨性；(2)足夠的強度和韌性；(3)高的耐熱性（指高溫下保持硬度、耐磨性、強度和韌性的性能)(4)良好的冷加工工藝性、熱加工（熱處理、表面處理、鍛造、鑄造等）工藝性；(5)經濟性。

精選ppt2.3.2刀具材料常用的刀具材料有：碳素工具鋼切削金屬的性能較差，切削刃合金工具鋼鋒利，可加工木材、橡膠、塑料。高速鋼生產中用的最多、硬質合金最廣。陶瓷強度低、脆性大，成本高，金剛石僅用于某些有限的場合。立方氮化硼

精選ppt2.3.2刀具材料2.高速鋼

高速鋼是一種合金工具鋼，具有一定的硬度（63HRC～70HRC）和耐磨性，有較高的耐熱性，在切削溫度高達500℃～600℃時尚能切削。

精選ppt1.高速鋼高速鋼是強度和韌性最好的刀具材料：抗拉強度：為一般硬質合金的2～3倍，為陶瓷的5～6倍；沖擊韌性：較硬質合金和陶瓷高幾十倍；

適于加工從有色金屬到高溫合金的范圍廣泛的金屬材料。精選ppt1.高速鋼高速鋼的冷加工工藝性特別好，在熱處理前，高速鋼可以象一般中碳鋼一樣的進行各種加工；熱處理后，高速鋼刀具可以磨出鋒利的切削刃。

在鉆頭、絲錐、拉刀、齒輪刀具、成形刀具等復雜刀具制造中，高速鋼仍占主導地位。精選ppt1）

2）3）粉末冶金高速鋼：4）高速鋼涂層：精選ppt2.硬質合金金屬碳化物WC、TiC、+

TaC

NbC金屬粘結劑Co、Ni粉末冶金硬質合金精選ppt2.硬質合金硬度

硬質合金的硬度為89HRA～93HRA;

高速鋼的硬度為83HRA～86.6HRA;耐熱性硬質合金在800~10000C時仍能切削;

高速鋼在500~6000C時能切削;精選ppt2.硬質合金切削速度

在刀具壽命相同的條件下，硬質合金的切削速度比高速鋼的可提高2～10倍，可達100

m

/

min以上。精選ppt2.硬質合金強度和韌性

抗彎強度沖擊韌度硬質合金1500Mpa30KJ/m2高速鋼4000Mpa350KJ/m2

精選ppt2.硬質合金冷加工性和熱加工性較差

主要用于制造如車刀、刨刀、銑刀、深孔鉆、鉸刀等簡單刀具。

精選ppt2.硬質合金

硬質合金由于具有高硬度、高耐熱性和高耐磨性，加工性能優(yōu)良，而且生產成本較低，所以，使用極其廣泛。P50表2-10精選ppt2.硬質合金1)

鎢鈷類硬質合金（Wc+Co）

國標代號YG，ISO標準代號K類。

精選ppt2.硬質合金1)

鎢鈷類硬質合金

YG類具有較高的抗彎強度和韌性，所以適用于加工鑄鐵，也適用于加工有色金屬和非金屬材料。此外，K類硬質合金還適用于加工鈦合金和不銹鋼。精選ppt2.硬質合金1)

鎢鈷類硬質合金（Wc+Co）

國標代號YG，ISO標準代號K類。

粗加工宜選用：YG8(K30)精加工宜選用：YG3(K01)

精選ppt2.硬質合金2)鎢鈦鈷類硬質合金（WC＋TiC+Co）

國標代號YT，ISO標準代號P類。YT類硬質合金適用于在中高切削速度下加工鋼料。精選ppt2.硬質合金2)鎢鈦鈷類硬質合金（注意）①不能加工含鈦的不銹鋼（如1Cr18Ni9Ti）和鈦合金；②不能加工加工淬火鋼、高強度鋼和高溫合金；③不能在低速下切削鋼。宜采用韌性較好的YG類合金。精選ppt2.硬質合金2)鎢鈦鈷類硬質合金（WC＋TiC+Co）

國標代號YT，ISO標準代號P類。

粗加工選用：YT5(P30)精加工選用：YT30(P01)精選ppt2.硬質合金3)鎢鈦鉭（鈮）鈷類硬質合金

（WC＋TiC+TaC(NbC)+Co）

國標代號YW，ISO標準代號M類。

精選ppt2.硬質合金3)鎢鈦鉭（鈮）鈷類硬質合金

YW類硬質合金兼有YG類和YT類的優(yōu)點，具有硬度高、耐熱性好和強度高、韌性好的特點，既可加工鋼材，也可加工鑄鐵和有色金屬，故被稱為通用硬質合金。精選ppt2.硬質合金3)鎢鈦鉭（鈮）鈷類硬質合金

YW類硬質合金成本高，使用受限。YW類硬質合金主要用于耐熱鋼、高錳鋼、不銹鋼等難加工材料。

精選ppt2.硬質合金3)鎢鈦鉭（鈮）鈷類硬質合金

（WC＋TiC+TaC(NbC)+Co）

國標代號YW，ISO標準代號M類。

YW2(M20)適用于：粗加工YW1(M10)適用于：精加工精選ppt2.硬質合金4)

碳化鈦基硬質合金TiC（主要成分）+Ni、Mo

國標代號YN，ISO標準代號P類

精選ppt2.硬質合金4)

碳化鈦基硬質合金

特點：硬度更高。

TiC基硬質合金的硬度已經達到93HRA，接近陶瓷的水平。因此，TiC基硬質合金的刀具壽命比WC基硬質合金高。

精選ppt2.硬質合金4)

碳化鈦基硬質合金

TiC基硬質合金可加工鋼，也可加工鑄鐵。但是，TiC基硬質合金的抗彎強度和韌性不如WC基硬質合金，因此不適于重載荷切削及斷續(xù)切削，只適用于精加工。精選ppt2.硬質合金5)

涂層硬質合金

精選ppt3.其他刀具材料1)陶瓷陶瓷的主要特點:有很高的硬度（91HRA～95HRA）和耐磨性，因而刀具壽命高；有很高的耐熱性（1200℃）；有良好的抗粘結性和化學穩(wěn)定性，陶瓷刀具抗粘結、抗擴散、抗氧化磨損的能力強；有較低的摩擦系數(shù)，不易產生積屑瘤，故加工表面粗糙度小；主要用于加工高硬度材料（冷硬鑄鐵和淬硬鋼）。精選ppt3.其他刀具材料2)金剛石金剛石刀具的特點:有極高的硬度（10000HV）和耐磨性，是目前已知的最硬物質；刀具切削刃非常鋒利，適合于極精密的加工；具有很高的導熱系數(shù)和很低的線膨脹系數(shù)，故加工質量好；主要用于加工硬質合金、陶瓷、高硅鋁合金及耐磨塑料等。

精選ppt3.其他刀具材料3)立方氮化硼立方氮化硼刀具的特點:有很高的硬度（8000HV～9000HV）和耐磨性，因而刀具壽命很高；有很高的耐熱性，耐熱溫度可達1400℃～1500℃有良好的化學穩(wěn)定性；有良好的導熱性和較低的摩擦系數(shù)；主要用于加工淬硬鋼、硬鑄鐵，高溫合金及各種表面噴涂材料。精選ppt2.3.3刀具幾何參數(shù)的合理選擇精選ppt1.前角的選擇1)前角的功用↑刀刃鋒利↑↓前角ro變形抗力Fc↓θ↓T↑刀刃強度↓同時β

↓崩刃↑Q散↓T↓精選ppt1.前角的選擇2)合理前角的選擇①塑性材料:宜選擇較大的前角;

脆性材料:宜選擇較小前角。取決于工件和刀具的材料精選ppt1.前角的選擇2)合理前角的選擇②工件材料的強度或硬度較小時，宜選較大前角;工件材料的硬度或強度較高時，宜選較小前角。工件材料的強度或硬度特別大時，甚至可采用負前角。③高速鋼刀具的前角可比硬質合金刀具選得大一些。④粗加工時，宜選用較小前角；精加工時，宜選用較大前角。精選ppt2.后角的選擇1)后角的功用↑摩擦↓后角aoT↑刀刃強度↓同時β

↓崩刃↑Q散↓T↓精選ppt2.后角的選擇2）后角的選擇①當hD很小時，宜選用較大后角；當hD很大時，后角宜小。②工件材料強度或硬度較高時，宜取較小后角；工件塑性較大時，宜取較大后角。③工藝系統(tǒng)剛性差，應適當減小后角。對于尺寸精度要求高的刀具，宜取較小后角。取決于切削層厚度hD精選ppt3.主偏角的選擇1)主偏角功用↑εr↓krQ散熱面積θ↑↓↑Ra↓同時振動↑T↑精選ppt3.主偏角的選擇2)主偏角的選擇取決于工藝系統(tǒng)剛度的大小精選ppt3.主偏角的選擇2)主偏角的選擇精選ppt4.刃傾角的選擇1)刃傾角功用①控制切屑流出的方向問精加工時,刃傾角取正還是負?精選ppt4.刃傾角的選擇1)刃傾角功用①控制切屑流出的方向②影響刀頭的強度圖2-56刃傾角對切削刃沖擊位置的影響精選ppt4.刃傾角的選擇1)刃傾角功用①控制切屑流出的方向②影響刀頭的強度③影響刀刃的鋒利程度↑刀刃鋒利↑λs精選ppt4.刃傾角的選擇1)刃傾角功用①控制切屑流出的方向②影響刀頭的強度③影響刀刃的鋒利程度④影響軸向力和徑向力的大小精選ppt4.刃傾角的選擇1)刃傾角功用控制切屑流出的方向影響刀頭的強度影響刀刃的鋒利程度影響軸向力和徑向力的大小精選ppt刃傾角ls

對切削力的影響lss↑↓背前角gp↑側前角gfFp↓Ff↑精選ppt4.刃傾角的選擇2)刃傾角的選擇P115在加工一般鋼料和鑄鐵時：①在無沖擊的情況下粗車，λs

取

值為

0o

～

-5o；②精車時，λs

取值為

0o

～

+5o；③在有沖擊負荷時，λs可取

為-5o

～

-15o；④沖擊特別大時，λs可取

-30o

～

-45o。精選ppt2.3.4切削液的作用和選擇1.切削液的作用1)冷卻作用2)潤滑作用3)清洗作用精選ppt1)水溶液水+防銹劑+油性劑2)乳化液乳化油+水（90%～95%）3)切削油礦物油（或動、植物油）2.切削液的種類精選ppt

冷卻作用潤滑作用1)水溶液強弱2)乳化液3)切削油弱強2.切削液的種類精選ppt3.切削液的選用

(1)

按加工性質選用：

1)粗加工時，應選用以冷卻為主的水溶液或乳化液；

2)精加工時，應選用潤滑為主的極壓切削油或高濃度的極壓乳化液。

3)鉆削、鉸削、拉削和深孔加工時，應選用粘度較小的極壓水溶液、極壓乳化液和極壓切削油，并應加大流量和壓力。精選ppt3.切削液的選用

(2)

按刀具材料選用：

1)高速鋼刀具粗加工用極壓水溶液或極壓乳化液;精加工用極壓乳化液或極壓切削油。

2)硬質合金刀具切削，一般不使用切削液；

3)使用立方氮化硼刀具或砂輪時，不宜使用水質切削液。精選ppt3.切削液的選用

(3)

按工件材料選用：

1)鑄鐵、黃銅及硬鋁等脆性材料一般不加切削液。

2)切削有色金屬和銅合金時，不宜采用含硫的切削液，以免腐蝕工件。

3)切削鎂合金時，不能用油質切削液，以免燃燒起火。精選ppt2.3.5切削用量的合理選擇

什么是合理的切削用量？在保證加工質量的前提下，充分利用刀具和機床的性能，能獲得高的生產率和低的加工成本的切削用量。

精選ppt1.切削用量選擇的原則

精選ppt(1)asp、f、vc對切削生產率的影響材料切除率

Q

=

1000

vc

asp

f（mm3/s）精選ppt

(2)asp、f、vc對表面粗糙度（加工質量）的影響表面粗糙度

1)進給量f影響最大

精選ppt

f對表面粗糙度的影響rε=0rε很大精選ppt(2)asp、f、vc對表面粗糙度的影響表面粗糙度

1)進給量f影響最大

2)切削速度vc次之精選ppt(2)asp、f、vc對表面粗糙度的影響表面粗糙度

1)進給量f影響最大

2)切削速度vc次之

3)被吃刀量asp影響最小精選ppt(3)asp、f、vc對刀具壽命的影響刀具壽命：精選ppt在機床、刀具、工件的強度以及工藝系統(tǒng)剛性允許的條件下：1）首先選擇盡可能大的背吃刀量asp

;2）其次選擇在加工條件和加工要求限制下允許的進給量f;3）最后再按刀具壽命的要求確定一個合適的切削速度vc。切削用量選擇的原則精選ppt

(1)刀具的經濟壽命TC（min）：按工序加工成本最低的原則確定的刀具壽命。

(2)刀具的最高生產率壽命TP（min）：按工序加工時間最少的原則確定的刀具壽命。

2.刀具壽命的確定精選ppt2.刀具壽命的確定

刀具壽命高速鋼硬質合金陶瓷經濟壽命最高生產率壽命tct

——

換刀一次所需要的時間，單位：min；M

——單位時間內的全廠費用分攤，包括所有人員的工資、廠房與設備的折舊、動力消耗等各項費用，但有關刀具刃磨的費用計入刀具費用Ct中，不計入M，單位：元/min；Ct

—

刀具費用,包括刃磨費用在內的，刀具壽命期間與刀具有關的費用，單位：元。精選ppt2.刀具壽命的確定

常用刀具壽命的推薦值（單位：min）刀具類型 刀具壽命T可轉位車刀 10

～

15硬質合金車刀20

～

60高速鋼車刀30

～

90硬質合金端銑刀120

～

180高速鋼鉆頭 80

～

120齒輪刀具200

～

300精選ppt(3)刀具壽命的合理選擇：在制定工藝規(guī)程時，一般情況下，宜采用刀具的經濟壽命TC及其所允許的切削速度，只有在緊急的單件生產、市場緊缺或批量生產中出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)時，才采用最高生產率壽命TP及其所允許的較高的切削速度。精選ppt3.切削用量的合理制定(重點）

(1)

背吃刀量asp和走刀次數(shù)的選擇

1)粗加工時，首先應將精加工的和半精加工的余量留下來，剩下的余量盡可能在一次走刀下切除。精選ppt3.切削用量的合理制定

在下列情況下，粗車一般要分兩次或幾次走刀，且每次走刀的背吃刀量應逐漸遞減：①加工余量太大，一次走刀會使切削力過大，導致機床功率不足或刀具強度不夠；②工藝系統(tǒng)剛性不足，或加工余量極不均勻，一次走刀會引起系統(tǒng)較大的振動；③斷續(xù)切削，刀具受到很大沖擊，以至容易造成打刀。精選ppt3.切削用量的合理制定

(1)

背吃刀量asp和走刀次數(shù)的選擇

最常用的是兩次走刀，第一次走刀切去余量的

～，第二次走刀切去剩下余量的

～。

精選ppt3.切削用量的合理制定

(1)

背吃刀量asp和走刀次數(shù)的選擇：

2)精加工時的最小背吃刀量的確定

取決于刀具刃口的鋒利程度：aspmin＞rn對于刃口較鋒利的高速鋼刀具不應小于0.005mm；對于刃口不太鋒利的硬質合金刀具，背吃刀量要略大一點。

精選ppt3.切削用量的合理制定(2)

進給量f的選擇：

1)粗加工時，主要考慮工藝系統(tǒng)的承受能力。

選擇進給量的限制條件有：機床進給機構的強度;車刀刀桿強度、剛度;刀片強度；工件裝夾剛度等。

每個限制條件給出一個允許的進給量，在這幾個允許的進給量中選取最小的一個。

精選ppt精選ppt3.切削用量的合理制定

2)半精加工和精加工時，最大進給量主要受加工精度和表面粗糙度的限制。當車刀的刀尖圓弧半徑r

較大時，進給量可以選得大一些；

精選ppt精選ppt3.切削用量的合理制定

2)半精加工和精加工時，最大進給量主要受加工精度和表面粗糙度的限制。當車刀具有副偏角很小的修光刃時，進給量可以選得大一些；

精選ppt精選ppt3.切削用量的合理制定

2)半精加工和精加工時，最大進給量主要受加工精度和表面粗糙度的限制。當切削速度較高時，進給量可以選得大一些。精選ppt精選ppt3.切削用量的合理制定(3)

切削速度vc的選擇：

1)根據已確定的背吃刀量asp、進給量f以及刀具壽命T，再按刀具壽命與切削用量關系式計算，得出的計算值。

注意：所選定的這個刀具壽命T，一般都在刀具的經濟壽命Tc和最高生產率壽命Tp之間。精選ppt3.切削用量的合理制定(3)

切削速度vc的選擇：

2)計算vc后，應根據加工工件直徑計算相應的轉速：