切削用量 切削用量三要素

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1、切削用量 切削用量三要素 切削用量是指切削速度 v c 、进给量 f （或进给速度 v f ） 、背吃刀量 a p 三者的总称，也称为切削用量三要 素。它是调整刀具与工件间相对运动速度和相对位置所需的工艺参数。它们的定义如下： （一）切削速度 v c 切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。计算公式如下 v c=( d w n )/1000 (1-1) 式中 v c 切削速度 (m/s) ； dw 工件待加工表面直径（ mm ） ； n 工件转速（ r/s ） 。 在计算时应以最大的切削速度为准，如车削时以待加工表面直径的数值进行计算，因为此处速度最高，刀 具磨损最快。 （二）进给量 f

2、工件或刀具每转一周时，刀具与工件在进给运动方向上的相对位移量。 进给速度 v f 是指切削刃上选定点相对工件进给运动的瞬时速度。 v f=fn （ 1-2 ） 式中 v f 进给速度（ mm/s ） ； n 主轴转速（ r/s ） ； f 进给量（ mm ） 。 （三）背吃刀量 a p 通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量。根据此定义，如在纵向车外圆时，其背吃刀量 可按下式计算： a p = （ d w d m ） /2 （ 1-3 ） 式中 d w 工件待加工表面直径（ mm ） ； dm 工件已加工表面直径（ mm ） 。涂层刀片 为了提高刀具（刀片）表面的硬度和改善其耐磨性

3、、润滑性，通过化学气相沉积和真空溅射等方法，在硬质合 金刀片表面喷涂一层厚度 5 12 m 以下的 TiC、 TiN 或 Al 2O 3 等化合物材料。 TiC 涂层刀片，硬度可达 3200HV，呈银灰色，耐磨性好，容易扩散到基体内与基体粘结牢固，在低速切 削温度下有较高的耐磨性。 TiN 涂层刀片 TiN 硬度为 2000HV，呈金黄色，色泽美观，润滑性能好，有较高的抗月牙洼型的磨损能力， 与基体粘结牢固程度较差。 Al 2O 3 涂层刀片 硬度可达 3000HV，有较高的高温硬度的化学稳定性，适用于高速切削。 除上述单层涂覆外，还可 TiC-TiN, TiC+TiN+Al 2O 3 等二层

4、、三层的复合涂层，其性能优于单层。硬质合金分类 常用的硬质合金以 WC 为主要成分，根据是否加入其它碳化物而分为以下几类： （ 1）钨钴类（ WC+Co）硬质合金（ YG） 它由 WC 和 Co 组成，具有较高的抗弯强度的韧性，导热性好，但耐热性和耐磨性较差，主要用于加工铸 铁和有色金属。细晶粒的 YG 类硬质合金（如 YG3X、 YG6X） ，在含钴量相同时，其硬度耐磨性比 YG3、 YG6 高，强度和韧性稍差，适用于加工硬铸铁、奥氏体不锈钢、耐热合金、硬青铜等。 （ 2）钨钛钴类（ WC+TiC+Co）硬质合金（ YT） 由于 TiC 的硬度和熔点均比 WC 高，所以和 YG 相比，其硬度

5、、耐磨性、红硬性增大，粘结温度高，抗 氧化能力强，而且在高温下会生成 TiO 2,可减少粘结。但导热性能较差，抗弯强度低，所以它适用于加工钢材 等韧性材料。 (3) 钨钽钴类（ WC+TaC+Co）硬质合金（ YA） 在 YG 类硬质合金的基础上添加 TaC(NbC),提高了常温、高温硬度与强度、抗热冲击性和耐磨性，可用于 加工铸铁和不锈钢。 （ 4）钨钛钽钴类（ WC+TiC+TaC+Co） )硬质合金 (YW) 在 YT 类硬质合金的基础上添加 TaC(NbC),提高了抗弯强度、冲击韧性、高温硬度、抗氧能力和耐磨性。 既可以加工钢，又可加工铸铁及有色金属。因此常称为通用硬质合金（又称为万能

6、硬质合金） 。目前主要用于加 工耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工材料。什么是位置公差及其表示符号 位置精度是指零件上点、线、面各要素的实际位置相对于理想位置的准确程度。 位置精度是用位置公差来控制的。例如图 722 所示的圆跳动 0.01mm，表示丝杠外轴 50h5 圆柱面基准线 GG 作无轴向移动的回转时，在任一测量平面内的径向圆跳动不得大于 0.01mm。又如图 722 所示的平行度 0.0035mm 表示丝杆外圆轴线在垂直方向上平行于基准轴线 D 的两平行平面之间距离不得大于 0.007mm。 国家 标准 GB1182-80 至 GB118480 规定，位置公差有八项，其名称和符号如表 7

7、7 所示。 形状公差及其表示符号形状精度是指零件上的线、面要素的实际形状相对于理想形状的准确程度。形状精度是 用形状公差来控制的。例如图 722 所示的圆度为 0.0035mm 表示丝杠外圆面的实际轮廓必须位于半径为公差 值 0.0035mm 的两同心圆之间。国家标准 GB1182-80 至 GB118480 规定，形状公差有六项，其符号和名称如表 76 所示什么是尺寸公差 尺寸公差是指在切削加工中零件尺寸允许的变动量。在基本尺寸相同的情况下，尺寸公差愈小，则尺寸精度愈 高。如图 721 所示，尺寸公差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之差，或等于上偏差与下偏差之差。 例如： 最大极限尺寸500.

8、02549.975mm 最小极限尺寸500.06449.936mm 尺寸公差最大极限尺寸最小极限尺寸49.975-49.9360.039mm 或尺寸公差上偏差下偏差0.025（-0.064）0.039mm 国标 GB180079 至 GB180479 将确定尺寸精度的标准公差等级分为 20 级，分别用 IT01、IT0、IT1、IT2、IT18 表示。从 IT01 到 IT18 相应的公差数值依次加大、精度依次降低。 切削加工所获得的尺寸精度一般与使用的设备、刀具和切削条件等密切相关。尺寸精度愈高，零件的工艺过程愈复杂，加工成本也愈高。因此在设计零件时，应在保证零件的使用性能的前提下，尽量选用

9、较低的尺寸精度。常用加工方法所能达到的表面粗糙度值如何高速高精度孔加工 除采用 CNC 切削方式对孔进行精密加工外，还可采用镗削和铰削等方式对孔进行高精度加工。随着加工中心主 轴的高速化，已可采用镗削工具对孔进行高速精密加工。据报道，目前在铝合金材料上进行 40mm 左右的镗 削加工时，切削速度已可提高到 1500m/min 以上。在用 CBN 烧结体作切削刃加工钢材、铸铁及高硬度钢时， 也可采用这样的切削速度。预计，今后镗削加工的高速化将会迅速普及推广。为了实现镗削加工的高速化和高精度化，必须注意刀齿振动对加工表面粗糙度和工具寿命的影响。为了防 止加工精度和工具寿命下降，所选用的加工中心必须

10、配备动平衡性能优异的主轴，所选镗削刀具也必须具有很 高的动平衡特性。尤其是镗削工具的刀齿部分，应选择适用于高速切削的几何形状、刀具材料及装卡方式。切 削刃端部的 R 应较大，以利于提高加工效率；在保证获得同等加工表面粗糙度的前提下，应加大进给量。但加 大进给量应适可而止，否则将增大切削阻力，不利于提高加工效率。切削刃带应设置 0.1mm 以下的负倒棱，这 样可有效保持刀具寿命的稳定。至于刀具材料，则视被加工材料性质而有所不同。如加工 40HRC 以下的钢等材料时，可选用金属陶瓷刀具， 这种刀具在 v=300m/min 以上的高速切削条件下，可获得良好的加工表面粗糙度与较长的刀具寿命。涂层硬质

11、合金刀具则适用于对 60HRC 以下的钢材等进行高速切削，刀具寿命非常稳定，但切削速度稍低于金属陶瓷刀具。CBN 烧结体刀具适用于加工高硬度钢、铸铁等材料，切削速度可达 1000m/min 以上，而且刀具寿命非常稳 定。CBN 刀齿的刃带部分应进行适当的倒棱处理，这种处理对进行稳定的高速切削和延长刀具寿命极为有利。 在对铝合金等有色金属及非金属材料进行超高速切削时，可选用金刚石烧结体刀具，这种刀具切削稳定，刀具 寿命也很长。应注意的是，使用金刚石刀具时，刀齿刃带必须进行倒棱处理，这是保证切削稳定的重要条件。 在铰削加工方面，目前尚未见到高速、高精度的新型刀具问世，该领域的研究开发工作似乎处于停

12、滞不前的状 态。高速铰刀迄今仍被某些特定的用户用来进行高速高精度孔加工。这种铰刀带有负前角，刚性高，断屑效果 好，在高速切削条件下，可进行稳定的精密孔加工。该铰刀的特点是，采用较大的负前角和奇数刀齿，其高速 切削的速度是过去的铰刀无法达到的，因此，可以说此种设计对铰刀的传统概念进行了大胆的突破，是一种高 效率的铰削刀具。加工材料切削刀片如何正确选用？（1） 目前，各种难加工材料如淬硬钢、超硬烧结金属、耐热超级合金、双金属材料等已日益广泛地应用于工业零件 的制造。虽然用此类材料制造的零件可获得优异的使用性能，但同时也带来了一个难题：如何以合理的每件加 工成本实现零件的最终成形加工。值得庆幸的是，

13、如今刀具供应商已成功开发出了各种用于铣削、车削加工难 加工材料的新型切削刀片，如涂层硬质合金刀片、金属陶瓷刀片、CBN 刀片、PCD 刀片等。这些新型材料刀片 采用了特殊的几何形状和表面涂层，具有优异的耐磨损性能，并可承受加工过程中的机械冲击和热冲击。但是， 如何在生产中合理、有效地使用这些切削刀片，还需要与掌握专业知识的刀具供应商密切配合。由于切削刀片的成本相对较低(一般硬质合金刀片的成本仅占加工总成本的 3%，CBN 刀片占加工总成本的 5%6%)，因此，为节约加工成本而一味选用较便宜的刀片实际上可能并不划算。新型材料刀片虽然价格较贵， 但可以缩短加工时间，延长刀具寿命，提高产品质量，因此

14、可能具有更好的经济性。另一方面，脱离实际加工需要而盲目选用新型材料刀片，也可能增大加工成本(CBN 刀片的价格可达硬质 合金刀片的 810 倍)。此外，使用新型材料刀片时，如采用不正确的切削速度和进给率，也会影响工件加工质 量和刀具使用寿命。因此，选用难加工材料切削刀片时需要正确评估加工的经济性和综合考虑整个加工工艺过 程。CBN 刀片经过了强化和钝化处理，在切削硬度50HRC 的工件材料时可有效避免崩刃现象难加工材料切削刀片如何正确选用？（2） 加工经济性的综合权衡选择切削刀片时，需要对整个加工任务进行评估。在可以满足工件尺寸精度和表面光洁度要求，并考虑了 加工时间和刀片更换的前提下，选用价

15、格相对较低的硬质合金刀片可以实现较好的加工经济性。通过准确了解 和综合权衡生产批量、加工时间和刀片性能，就能合理选用切削刀片，达到提高生产率的加工效果。以铣削加工材质为烧结碳化钛的燃气涡轮机叶片为例，当工件批量较小时，选用涂层硬质合金刀片也可获 得较好的加工效果。在 35m/min 的切削速度下，硬质合金刀片的切削刃寿命仅为 510 分钟，而大批量加工难 加工材料工件的合理刀片寿命一般要求达到 1530 分钟。在小批量加工中，较短的刀片寿命和较频繁的更换刀 片对生产率的影响并不明显；但在大批量满负荷加工中，较长的刀片寿命对于减少换刀辅助时间、降低劳动强 度、提高机床利用率和生产能力则具有至关重

16、要的意义。因此，当涡轮机叶片的加工批量较大时，选用硬度更 高、价格较贵的 CBN 刀片可能更为合理。为了充分发挥先进材料刀片的切削性能，还需要选用正确的进给率和切削速度。以 Sandvik Coromant 公司 的 CBN 刀片为例，该刀片的切削刃经过了强化和钝化处理，在切削硬度50HRC 的工件材料时可有效避免崩 刃现象。尽管 CBN 刀片韧性极佳，但对切削参数的选取仍十分严格，如所选切削速度高于或低于理想值的 10%， 则可能大大降低刀片的切削性能。为了实施难加工材料的切削加工，可考虑向专业刀具供应商寻求技术支持，刀具供应商可基于其它相同的 加工实例提供合理的解决方案。在需要进行切削试验时，通常可采用试错(trial-and-error)方式，即首先用硬质合 金刀片进行切削，然后换用新型材料刀片进行对比切削，比较不同刀片的加工效果。采用先进的刀片形状、高 刚性刀柄和优化加工程序，通常可使价格较低的硬质合金刀