機械制造工程學(xué)金屬切削原理與刀具習(xí)題11課件

機械制造工程學(xué)

第十一章切削用量的制定

切削用量的制定直接影響生產(chǎn)效率和加工成本。學(xué)習(xí)本章后應(yīng)能夠根據(jù)具體條件和要求，正確地選擇切削用量。

11．1必備知識和考試要點1．了解切削用量的制定原則。2．掌握粗加工時切削用量的選擇方法。3．明確限制選擇切削用量的因素和解決辦法。11．2典型范例和答題技巧[例11．1]選擇切削用量的原則是什么?從刀具耐用度出發(fā)時，按什么順序選擇切削用量?從機床動力出發(fā)時，按什么順序選擇切削用量?為什么?[答案]選擇切削用量的原則是：首先選取盡可能大的背吃刀量p，其次要在機床動力和剛度允許，又能滿足加工表面粗糙度的前提下，選取盡可能大的進給量廠，最后根據(jù)確定的刀具耐用度選取或計算切削速度v。

以刀具耐用度選擇切削用量時，選擇的順序應(yīng)為p—f—v。其理由可從刀具耐用度表達式T=CT/vXfYpZ中，由于X>Y>Z，即切削速度v對刀具耐用度影響最大，其次是進給量f，背吃刀量p的影響最小。按這個順序選擇切削用量，得到的生產(chǎn)率最高。如果生產(chǎn)率不變，按這個順序選擇切削用量，刀具耐用度最高。根據(jù)機床動力選擇切削用量時，選擇的順序應(yīng)為．f—v—p.其理由從機床功率的計算公中，由于1=XFz>YFz>nFz;當(dāng)nFz=0時，影響切削功最小的是f，其次是v與p；當(dāng)nFz<0時，通常X，>1十nF，影響切削功率最小的是f，其次是v，最后是p所以，從機床動力考慮，理論上首先應(yīng)按影響功率最小的f、其次v、最后p的順序選擇切削用量。但實際上，考慮p取小值時，會增加走刀次數(shù)，從而增加了輔助工時，因此生產(chǎn)中一般仍按p—f—v的順序選擇切削用量，即先選擇盡可能大的p，其次選擇盡可能大的f,最后確定v。[例11．2]粗加工時進給量選擇受哪些因素限制?當(dāng)進給量受到表面粗糙度限制時，有什么辦法增加進給量，而保證表面粗糙度要求?[答案]粗加工時切削力很大，合理的進給量應(yīng)是工藝系統(tǒng)所能承受的最大進給量。最大進給量主要受以下因素限制：(1)機床進給機構(gòu)的強度；(2)車刀刀桿的強度和剛度；(3)工件裝夾剛度；(4)硬質(zhì)合金或陶瓷刀片的強度。半精加工和精加工時，進給量的選擇受到表面粗糙度的限制。此時為減小加工表面粗糙度，可適當(dāng)增大刀尖圓弧半徑、減小副偏角r，采用修光刃等辦法。此外，可增大前角o，提高刀具刃磨質(zhì)量，選用有效的切削液等措施，以減小積屑瘤和鱗刺的不利影響。[例11．3]如果選定切削用量后發(fā)現(xiàn)超過機床功率時，應(yīng)如何解決?[答案]理論上影響機床功率大小的因素排列順序是p—v—f，所以，選定的切削用量超過機床功率時，也應(yīng)按上述順序減小切削用量。但考慮減小p，會增加走刀次數(shù)，增加輔助工時，所以在不希望增加走刀次數(shù)的情況下，首先應(yīng)適當(dāng)降低v，然后再考慮減小f。[例11．4]制定切削用量時，影響切削速度的因素有哪些?解釋其原因。[答案]制定切削用量時，依次選擇背吃刀量p和進給量f后，可用計算或查表來選擇切削速度v。從公式和表格中可以看出影響切削速度的因素有：(1)背吃刀量p、進給量f與速度v成反比例關(guān)系，即粗加工時，由于p和f均較大，故應(yīng)選擇較低的v；精加工時，p和f均較小，故應(yīng)選擇較高的v。(2)工件材料的性能影響切削速度v。工件材料強度、硬度較高時，應(yīng)選較低的v，反之則選較高的v；工件材料加工性愈差，則v也選得愈低。(3)刀具材料的性能影響切削速度v。刀具材料切削性能愈好，v可選得愈高，故硬質(zhì)合金刀具的v比高速鋼刀具要高幾倍。(4)具體加工條件影響切削速度v。斷續(xù)、有沖擊的切削，細長、薄壁工件等加工時應(yīng)減小v。[例11．5]切削用量選得愈大，加工工時愈短，是否說明生產(chǎn)率愈高?為什么?[答案]切削用量選得愈大，加工工時愈短，還不能說明生產(chǎn)率愈高。其理由是，生產(chǎn)率的評定可用單件工序總工時表示。而單件工序總工時是由單件工序加工工時、工序換刀所需工時和其它輔助工時組成。刀具換刀工時與刀具耐用度成反比，刀具耐用度與切削用量成反比。所以，切削用量愈大，刀具耐用度愈低，工序換刀工時愈長。以上分析表明：切削用量選得大，加工工時短，而換刀工時長，生產(chǎn)率不一定是最高。只有在考慮了刀具耐用度而合理選擇切削用量的情況下，才能獲得最高生產(chǎn)率。

[例11．6]回答制定切削用量的步驟。[答案]確定了工件的加工內(nèi)容和切削刀具后，可按下面步驟制定切削用量：(1)選擇切削深度p；(2)選擇進給量f；(3)選擇或計算切削速度v與機床主軸轉(zhuǎn)速n；(4)校驗機床功率與機床進給機構(gòu)強度；(5)計算工序加T．T時。[例11．7][例11．7]決定切削速度：已知條件為用YT15硬質(zhì)合金車刀(o=15，r=30，r=15，r=1．5mm)車削b=0．45GPa的45鋼軸；p×f=3×0．5mm，T=60min。如在同樣條件下以r=90的車刀加工時，刀具耐用度變化若干?如刀具耐用度不變，切削速度變化若干?[答案](1)計算r=30時的切削速度v。由教材公式(11．10)及表11．3和表11．4，可知(2)v不變，計算r=90時的刀具耐用度T(3)T不變，計算r=90時的切削速度v4．計算T、v的變化率

由計算結(jié)果知：同樣切削條件下，用r=90的車刀加工時，刀具耐用度將減少81％；當(dāng)?shù)毒吣陀枚炔蛔儠r，切削速度將減少28．3％。[例11．8][例11．8]用YTl5硬質(zhì)合金車刀加工b=0．55GPa的鋼軸外圓，p=1．5mm，f=0．3mm／r，在T=60min時的切削速度v=180m／min，如果當(dāng)p=1．5mm，f分別為0.6、0．9、1．2mm／r或f=0．3mm／r，而p分別為3、4．5、6mm時，刀具耐用度變化如何?繪出圖形，解釋所得圖形意義。[答案](1)根據(jù)已知條件，利用教材中的公式(11．10)及表(11．3)求出系數(shù)K。值(2)計算改變p、f后的刀具耐用度T從計算結(jié)果和刀具耐用度曲線圖可以看出：(1)改變p、f時，得到的p－T和f—T是單調(diào)下降曲線，即T隨著p的增大而減小；(2)f增加對丁的影響較p增加對T的影響大，耐用度曲線變化率；

隨p、f的增大而變小。

[例11．9][例11．9]甲、乙、丙三個工人采用不同的切削用量高速車削b=0．65GPa的鋼軸，p×f分別為10×0．2mm、5×0．4mm、10×0．4mm，T=60min。求各人使用的切削速度，并比較其生產(chǎn)率，解釋三個所得生產(chǎn)率不同的原因。[答案](1)分別計算三人的切削速度和金屬切除率

①p×f=10×0．2mm②p×f=5×0．4mm③p×f=10×0．4mm

(2)生產(chǎn)率比較：①與②比較，生產(chǎn)率提高為③與①比較，生產(chǎn)率提高為③與②比較，生產(chǎn)率提高由上面計算知：Zw③>Zw①>Zw②，即生產(chǎn)率由高向低的排序為③、①、②。

p×f相等時，p大時生產(chǎn)率較高，其原因是p對刀具耐用度的影響比f的小，可選擇的切削速度較高，所以生產(chǎn)率較高；p相同，f增大1倍，生產(chǎn)率提高了44．79％，f相同，p增大1倍，生產(chǎn)率提高了57．09％，說明在刀具耐用度一定時，增加p和f都能提高生產(chǎn)率，但增加。。將比增加f對提高生產(chǎn)率更有利。[例11．10]粗加工時，切削用量的選擇原則是什么?為什么?

[答案]首先選擇最大的背吃刀量p，其次選擇盡可能大的進給量f，最后根據(jù)確定的刀具耐用度選擇切削速度v。因為粗加工以獲得高的生產(chǎn)效率為主要目標(biāo)，由生產(chǎn)率計算式P=Aovpf中知，v、pf中的任何一個參數(shù)增加1倍，生產(chǎn)率P都可提高1倍。但在刀具耐用度公式T=

中，v、f、p任何一個參數(shù)增加，刀具耐用度T都會下降。但式中X>Y>Z，即v對T的影響最大，f次之，p對T影響最小。所以，從生產(chǎn)率和刀具耐用度兩方面考慮，粗加工時應(yīng)按p—f—v的順序選擇切削用量最有利。

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