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1、刀具前角和刃倾角的选择也常常是互相影响的。强力切削时，切削断面较大，切削力也较大，为使刀具不易崩刃，前角似宜取小一些。但在用4.影响切削分力的大小 当负刃倾角绝对值增大时，径向切削 力 Fy 显著增大。例如，当 s由 0变化到-45时，约增大 一倍。Fy 增大，将导致工件变形及引起振动。因此 , 在工艺系统 刚性不足时，应尽 量不用负刃倾角。在加工一般钢料和铸铁时，无冲击的粗车取s=0 -5；精车取s=0 +5；有冲击负荷时，取 s=-5 -15；当冲击特别大时，可取 s=-30 -45。刨刀的刃倾角 般可取 -10 -20。加工高强度钢、高 锰钢、淬硬钢时，可取 s=-20 -30。用 =
2、-5 -10，K=60 70，s= -10 -15的车刀切削钢料时 ，切屑可断成碎片，易于清除 。最后应该指出 ，刀具各角度之间是互相联系互相影响的。孤立地选择某一角度并不能得到所希望的合理值。例如，改变前角将使刀具的合理后角发生变化。在加工硬度较高的工件材料时，为了增加切削刃的强度，一般取较小的后角。但在加工特别硬的材料 ，如淬硬钢时，通常采用负前角 ，这时楔角较大 ，如适当增大后角 ，不仅使切削刃易于切人工件 ，而且还可提高刀具耐用度。在用陶瓷车刀车削淬硬钢时，后角由5增至 15。刀具磨损一直是 减小的，但如 继续增大至 20，则切削刃就会发生破损。ap=3035mm，f=11.5mm/r
3、, v=50mm/min 的条件下切削锻钢件时 ，采用了图 10-21 所示的车刀。车刀的前角为1820,这样可以减小切削力。为了增加切削刃的强度，采用了 -4-6的刃倾角及 by1=0.81mm 的负倒棱。刀具主偏角选为 75，可以减小径向切削力。刀尖 强度则通过采用 24mm 的过渡刃及 1.52mm 的刀尖圆弧得到保证。因此这把车刀的使用效果较好。在抗冲击的车刀中，还采用前角45大的车刀，这时是采用负刃倾角 s= -30 -45，以补偿因前角太大刀刃可能削弱的缺点，这样就能承受较大的冲击。大负刃倾角所增加的切屑变形和径向切削力也可因增大了前角而得以减小。由此可见，任何一个刀具合理几何参数
4、 ，都应该在多因素的相互联系中 确定。不同刀具的合理几何参数可参考手册 2，4或5思考題与思考題与练习练习 1.前角的功用是什么？选择前角的 主要依据 是什么？2.后角的功用是什么？选择后角的 主要依据 是什么？3.负倒棱和消振棱有何区别？它们的大小如何选择？4.为什么高速 钢刀具随主偏角的减小 .耐用度会提 高？而合金刀具的主偏角如太小， 在有些情况下耐用度反而会降低？5.刀具的过渡刃和修光刃有何作用？它们的大小如何选择？6.为什么硬质合金车刀的刀尖半径选择得比 高速钢车刀小一些？为什么多刃刀具 一般不采用圆弧形 过渡刃？7.刃倾角的作用有 哪些？主要 依据什么选择？试举一，二例大刃 倾角的
5、刀具。8.试说明在下列不同 情况下刀具几何 参数的选择有何不同 加工灰铸铁和一些碳 素结构钢 加工不锈铜和中碳钢加工高硬度高强度钢和中碳钢第第十十一一章章 切切削削用用量量的的制制定定切削用量的制订，对加工生产率、加工成本和加工质量均有重要影响。学生学完 本章后，应能根据具体条件和要求，考虑约束因素，正确选择切削用量。第一节 制订切削用量的原则制订切削用量就是要 确定具体切削工序的背吃刀 量 ap、进给量 f、切削速度 v 及刀具耐用度 T。制订切削用量时 ，要综合考虑生产 率、加工质量和加工成本。所谓“合理的“切削用量是指充分利用刀具的切削性能和机床性能 （功率、扭矩），在保证质量的前提下，
6、获得高的生产 率和低的加工成本的切削用量。切削用量三要 素 ap,f,v 对切削加工生产率、刀具耐用度和加工质量都有很大的影 响1.对切削加工生产率的影响 按切削工时 tm计算的生产率 P 为(11-1)而 (11-2)式中 车削前的毛坯直径 （mm);wd工件切削部分长度 （mm);加工余量 （mm):工件转数 （r/min)。由于, 均为常数，令,则wdwwld1000/mPt1fvald fanlpwwpww m310twlwnwl(11-3)pvfaAP0由上式可知 ，v,f,ap中的任何一个参数增加一倍 ，都可提高生产率一倍。在以上计算生产率时 ，没有考虑辅助工时。由于切削用量三 要
7、素对辅助工时的影响各不相同，故对考虑辅助工时在内的切削加工生产率的影响也各不相同。2.对刀具耐用度的影响根据 根据第六章公式可知， v,f,ap中任何一项增大，都要使刀具耐用度下降。对刀具耐用度影响最大的是切削速度v,其次是进给量 f,影响最小的是背吃刀量 ap。由此可以得出结论，从刀具耐用度出发，在选择切削用量时，应首先采用最大的背吃刀量，再选用大的进给量，然后根椐 确定的刀具耐用度选择切削速度。切削用量对生产 率的影响可用下例说明：用髙速钢车刀加工钢 ，当刀具耐用度为一定时，切削用量之间的关系大致可概括如下：(11-4)设 f 保持不变，背吃刀量 由 ap增至 3ap时，则3/23/1vf
8、acpv这时的生产率为 :这时的生产 率为即生产率可提高 1 倍如果 ap保持不变，进给量由 f 增至 3f 时，则VfaC faCVpvpv7 . 07 . 033/23/13/23/13/1a3pfaVAPp23*7 . 0*0a3VfaC faCVpVpV5 . 05 . 033/23/13/23/23/1f3PfaVAPpf5 . 13*5 . 0*03第二节 切削用量三要素的确定一一、背背吃吃刀刀量量的的选选择择背吃刀量根据加工余 量确定。切削加工一 般分为粗加工、半精加工和精加工。粗加工（表面粗糙度为时)，一次走刀应尽可能切除全部余量，在中等功率机床mR5 .1250a上，背吃刀量
9、可达 810mm。半精加工 （表面粗糙度为)时，mR2 . 33 . 6a也就是说，这时生产率只能提 高 50%。由上述计算可知，在刀具 耐用度一定时 ，增加背吃刀量比增加进给 量对提高生产率有利得多。3.对加工质 量的影响 切削用量三要素中， ap增大，切削力 FZ成比例增大，使工艺系统弹性变形增大，并可能引起振动，因面会降低加工精度和增大表面粗糙度。进给量 f 增大，切削力也将增大，而且表 面粗糙度会显著增大。切削速度增大时，切屑变形和切削力有所 减小，表面粗糙度也有所减小。 因此，在精加工和半精加工时，常常采用较小的背吃刀量和进给量。为了避免或 减小积屑瘤和鳞刺，提高表面质量 ，硬质合金
10、车刀常采用较高的切削速度 （一般 v=80100mm/min 以上），高速钢车刀则采用较低的切削速度（如宽刃精车刀 v = 38m/min)背吃刀量取为 0.52mm。精加工(表面粗糙度为)时，背吃mR8 . 06 . 1a刀量取为 0.10.4mm.在下列情况下 ，粗车可能要分几次走刀：（1）加工余量太大时，一次走刀会使切削力太大,会产生机床功率不足或刀具强度不够；（2）工艺系统刚性不足，或加工余量极不均匀 ，以致引起很大振动时 ，如加工细长轴和薄壁工件 ；（3）断续切削，刀具会受到很大冲击而造成打刀时在上述情况下 ，如需分两次走刀，也应将第一次走刀的背吃刀量尽量取大些，第二次走刀的背吃刀
11、量尽量取小些，以保证精加工刀具有高的刀具耐用度，高的加工精度及较小的加工 表面粗糙度。第二次走刀（精走刀）的背吃刀 量可取加工余 量的 1/31/4 左右。在用硬质合金刀具、陶瓷刀、金刚石和立方氮化硼刀具精细车削和镗孔时，切削用量可取,mmap2 . 005. 0rmmf/1 . 001. 0这时表面粗糙度可达，精度达到或 高min/900240mv mRa11. 032. 0于 IT5 (孔到 IT6)(旧国家标准 1 级），可代替磨削加工。 二二、进进给给量量的的选选择择粗加工时，对工件表面质量没有太高要求，这时切削力往往很大，合理的进给 量应是工艺系统所能承受的最大进给量。这一进给量受到
12、下列一些因素的限制：机床进给机构的 强度、车刀刀杆的强度和刚度、硬质合金或陶瓷刀片的强度和工件的装夹 刚度等。精加工时，最大进给量主要受加工精度和表面粗糙度的限制。工厂中，进绐量常常根据经验选取。粗加工时，根据加工材料、车刀刀杆尺寸、工件直径及已确定的背吃刀量按表11-1 来选择进给量。当背吃刀量增大时，由于切削力增大，故应选择较小的进给量。加工铸铁时的切削力较加工钢时较小，故加工铸铁应选择较大的进给量。在半精加工和精加工时，则按粗糙度要求，根据工件材料，刀尖圆弧半径，切削速度按表 11-2 来选择进绐量。这里也已考虑了几个主要因素对加工表面粗糙度的影响。当刀尖圆弧半径增大，切削速度提高时，可
13、以选择较大的进给量。然而，按经验确定的粗车进给量在一些特殊情况下，如切削力很大，工件长径比很大 , 刀杆伸出长度很大时，有时还应对所选定的进给量进行校验（一项或几项）。首先根据所选定的背吃刀量和进给量按式（4-5)计算出切削力 Fz,Fy,和 Fx,然后进行以下各项校验：1.刀杆的强度 当刀杆按平面弯曲计算（忽略Fx,Fy 的影响）时，刀杆所能承受的力 Fz 为(11-5)式中 B刀杆横截面宽度；H刀杆横剖面高度；l刀杆伸出长度，一般取 l=(11.5）Hbb刀杆材料允许的抗弯强度，对于强度为0.60.7GPa 的中碳钢刀杆，可取为 200MPa。求出 Fz 后，可与前面计算的 Fz 比较，如
14、 FzFz,则所选择的进给量可用；2.刀杆刚度 刀杆刚度所能承受的切削力为zF NlBHFbb 62z(11-6)式中 f刀杆允许挠度，粗车时取 0.1mm,精车时,f=0.030.05mm；ES刀杆材料的弹性模量，对碳酸钢刀杆， ES=200220GPa；I惯性矩，对长方形刀杆，123BHI 如计算出的 能保证 FzFz,，则所选择的进给量可用。zF 3. 刀片强度 硬质合金刀片强度允许的切削力可根据下面的经验公式计 算：（11-6)式中 C刀片厚度 ；背吃刀量；pa车刀主偏角。rK如时，则所选进给量可用。zFFz 3s3 lIfEFZ8.0 35.177.0 zsin60sin340 o
15、CaFp4.工件装夹刚度（加工精度） 切削轴类零件时，在切削力Fz 与 Fy的合力作用下，工件要产生弯曲，使加工精度降低。Fz 与 Fy 的合力为(11-8)工件装夹刚度所允许的力为：zyF(11-9)式中 f工件允许的弯曲度。粗车取0.20.4mm,车后要磨的工件取f0.1mm,精车取 f1/5 直径公差；I工件的惯性矩，, 为车削后工件直径；4 wd05. 0Iwd工件材料的弹性模量，对中碳钢 ，wEa220200GPEw工件在两支承间的长度；0lK 工件装夹方法系数。工件装夹在前后两顶尖上时，K=48。工件一头装夹在卡盘中，一头顶在后顶尖上时， K=768/7100；工件一头装夹在卡盘中，另一头悬伸时， K=3。22 yZzyFFF3 0lIfKEFW zy如计算出的,则选择的进给量可用。zyzyFF5.机床进给机构强度 作用在机床进给机构上的是切削力Fx。.根裾所选择的及 f 计算出的切削力 Fx 应小于机床说明书上规定的机床进给机构pa所允许的最大进给力。以上的各项校验，并不需要逐项进行，只需根据加工条件校验其中一项或几项。最后所选择的进给量应按机床说明书确定。三三、切切削削速速度度的的选选定定根据已经选定的背吃刀量、进给量 f 及刀具耐用度 T,
