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1、机械制造工程学 第十一章 切削用量的制定 切削用量的制定直接影响生产效率和加工成切削用量的制定直接影响生产效率和加工成本。学习本章后应能够根据具体条件和要求，本。学习本章后应能够根据具体条件和要求，正确地选择切削用量。正确地选择切削用量。2021/9/231n n111 必备知识和考试要点n n 1了解切削用量的制定原则。n n 2掌握粗加工时切削用量的选择方法。n n 3明确限制选择切削用量的因素和解决办法。n n 112 典型范例和答题技巧 2021/9/232例111 选择切削用量的原则是什么?从刀具耐用度出发时，按什么顺序选择切削用量?从机床动力出发时，按什么顺序选择切削用量?为什么?
2、n n答案 选择切削用量的原则是：首先选取尽可能大的背吃刀量p，其次要在机床动力和刚度允许，又能满足加工表面粗糙度的前提下，选取尽可能大的进给量厂，最后根据确定的刀具耐用度选取或计算切削速度v。2021/9/233以刀具耐用度选择切削用量时，选择的顺序应为pfv。其理由可从刀具耐用度表达式T=CT/vXfYpZ中，由于XYZ，即切削速度v对刀具耐用度影响最大，其次是进给量f，背吃刀量p的影响最小。按这个顺序选择切削用量，得到的生产率最高。如果生产率不变，按这个顺序选择切削用量，刀具耐用度最高。根据机床动力选择切削用量时，选择的顺序应为fvp.其理由从机床功率的计算公 中，由于1=XFzYFzn
3、Fz;当nFz=0时，影响切削功最小的是f，其次是v与p；当nFz1十nF，影响切削功率最小的是f，其次是v，最后是p所以，从机床动力考虑，理论上首先应按影响功率最小的f、其次v、最后p的顺序选择切削用量。但实际上，考虑p取小值时，会增加走刀次数，从而增加了辅助工时，因此生产中一般仍按pfv的顺序选择切削用量，即先选择尽可能大的p，其次选择尽可能大的f,最后确定v。2021/9/234例112 粗加工时进给量选择受哪些因素限制?当进给量受到表面粗糙度限制时，有什么办法增加进给量，而保证表面粗糙度要求?n n 答答案案 粗粗加加工工时时切切削削力力很很大大，合合理理的的进进给给量量应应是是工工艺
4、艺系系统统所所能能承承受受的的最最大大进进给给量量。最最大大进进给给量量主主要要受受以以下下因因素素限限制制：(1)(1)机机床床进进给给机机构构的的强强度度；(2)(2)车车刀刀刀刀杆杆的的强强度度和和刚刚度度；(3)(3)工工件装夹刚度；件装夹刚度；(4)(4)硬质合金或陶瓷刀片的强度。硬质合金或陶瓷刀片的强度。n n 半精加工和精加工时，进给量的选择受到表半精加工和精加工时，进给量的选择受到表面粗糙度的限制。此时为减小加工表面粗糙度，面粗糙度的限制。此时为减小加工表面粗糙度，可适当增大刀尖圆弧半径可适当增大刀尖圆弧半径、减小副偏角、减小副偏角r r，采用修光刃等办法。此外，可增大前，采用
5、修光刃等办法。此外，可增大前角角o o，提高刀具刃磨质量，选用有效的切削，提高刀具刃磨质量，选用有效的切削液等措施，以减小积屑瘤和鳞刺的不利影响。液等措施，以减小积屑瘤和鳞刺的不利影响。2021/9/235例113 如果选定切削用量后发现超过机床功率时，应如何解决?n n 答案 理论上影响机床功率大小的因素排列顺序是pvf，所以，选定的切削用量超过机床功率时，也应按上述顺序减小切削用量。但考虑减小p，会增加走刀次数，增加辅助工时，所以在不希望增加走刀次数的情况下，首先应适当降低v，然后再考虑减小f。2021/9/236例114 制定切削用量时，影响切削速度的因素有哪些?解释其原因。n n 答案
6、 制定切削用量时，依次选择背吃刀量p和进给量f后，可用计算或查表来选择切削速度v。从公式和表格中可以看出影响切削速度的因素有：(1)背吃刀量p、进给量f与速度v成反比例关系，即粗加工时，由于p和f均较大，故应选择较低的v；精加工时，p和f均较小，故应选择较高的v。(2)工件材料的性能影响切削速度v。2021/9/237n n工件材料强度、硬度较高时，应选较低的v，反之则选较高的v；工件材料加工性愈差，则v也选得愈低。(3)刀具材料的性能影响切削速度v。刀具材料切削性能愈好，v可选得愈高，故硬质合金刀具的v比高速钢刀具要高几倍。(4)具体加工条件影响切削速度v。断续、有冲击的切削，细长、薄壁工件
7、等加工时应减小v。2021/9/238例115 切削用量选得愈大，加工工时愈短，是否说明生产率愈高?为什么?n n 答答案案 切切削削用用量量选选得得愈愈大大，加加工工工工时时愈愈短短，还还不不能能说说明明生生产产率率愈愈高高。其其理理由由是是，生生产产率率的的评评定定可可用用单单件件工工序序总总工工时时表表示示。而而单单件件工工序序总总工工时时是是由由单单件件工工序序加加工工工工时时、工工序序换换刀刀所所需需工工时时和和其其它它辅辅助助工工时时组组成成。刀刀具具换换刀刀工工时时与与刀刀具具耐耐用用度度成成反反比比，刀刀具具耐耐用用度度与与切切削削用用量量成成反反比比。所所以以，切切削削用用量
8、量愈愈大大，刀刀具具耐耐用用度度愈愈低低，工工序序换换刀刀工工时时愈愈长长。以以上上分分析析表表明明：切切削削用用量量选选得得大大，加加工工工工时时短短，而而换换刀刀工工时时长长，生生产产率率不不一一定定是是最最高高。只只有有在在考考虑虑了了刀刀具具耐耐用用度度而而合合理理选选择切削用量的情况下，才能获得最高生产率。择切削用量的情况下，才能获得最高生产率。2021/9/239 例116 回答制定切削用量的步骤。n n 答案 确定了工件的加工内容和切削刀具后，可按下面步骤制定切削用量：(1)选择切削深度p；(2)选择进给量f；(3)选择或计算切削速度v与机床主轴转速n；(4)校验机床功率与机床进
9、给机构强度；(5)计算工序加TT时。2021/9/2310例117n n 例例11117 7 决决定定切切削削速速度度：已已知知条条件件为为用用YT15YT15硬硬质质合合金金车车刀刀(o o=15=15，r r=30=30，r r =15=15，r r=1=15 5 mm)mm)车车削削 b b=0=045GPa45GPa的的4545钢钢轴轴；p pf=30f=305mm5mm，T=60minT=60min。如如在在同同样样条条件件下下以以r r=90=90的的车车刀刀加加工工时时，刀刀具具耐耐用用度度变变化化若若干干?如如刀刀具具耐耐用用度度不不变变，切切削削速速度度变变化化若若干干?n
10、n 答答案案 (1)(1)计计算算r r=30=30时时的的切切削削速速度度v v。由由教材公式教材公式(11(1110)10)及表及表11113 3和表和表11114 4，可知可知 2021/9/2311(2)v不变，计算r=90时的刀具耐用度T(3)T不变，计算r=90时的切削速度v 4计算T、v的变化率 2021/9/2312n n由计算结果知：同样切削条件下，用r=90的车刀加工时，刀具耐用度将减少n n81；当刀具耐用度不变时，切削速度将减少283。2021/9/2313例118n n 例例11118 8 用用YTl5YTl5硬硬质质合合金金车车刀刀加加工工 b b=0=055GPa
11、55GPa的的钢钢轴轴外外圆圆，p p=1=15mm5mm，f=0f=03mm3mmr r，在在T=60minT=60min时时的的切切削削速速度度v=180mv=180mminmin，如如果果当当p p=1=15mm5mm，f f分分别别为为0.60.6、0 09 9、1 12 2 mmmmr r或或f=0f=03mm3mmr r，而而p p分分别别为为3 3、4 45 5、6mm6mm时时，刀刀具具耐耐用用度度变变化化如如何何?绘绘出出图图形形，解解释所得图形意义。释所得图形意义。n n 答案答案 (1)(1)根据已知条件，利用教材中的公根据已知条件，利用教材中的公式式(11(1110)1
12、0)及表及表(11(113)3)求出系数求出系数K K。值。值 2021/9/2314(2)计算改变p、f后的刀具耐用度T 2021/9/23152021/9/2316从计算结果和刀具耐用度曲线图可以看出：(1)改变p、f时，得到的pT和fT是单调下降曲线，即T随着p的增大而减小；(2)f增加对丁的影响较p增加对T的影响大，耐用度曲线变化率；随p、f的增大而变小。2021/9/2317 例119 n n 例例11119 9 甲甲、乙乙、丙丙三三个个工工人人采采用用不不同同的的切切削削用用量量高高速速车车削削 b b=0=065 65 GPaGPa的的钢钢轴轴，p p ff分分别别为为10010
13、02mm2mm、50504 4 mmmm、1001004mm4mm，T=60 T=60 minmin。求求各各人人使使用用的的切切削削速速度度，并并比比较较其其生产率，解释三个所得生产率不同的原因。生产率，解释三个所得生产率不同的原因。n n 答案答案 n n (1)(1)分别计算三人的切削速度和金属切除率分别计算三人的切削速度和金属切除率 2021/9/2318 pf=1002 mm p f=504 mm 2021/9/2319p f=1004 mm(2)生产率比较：与比较，生产率提高为 与比较，生产率提高为 与比较，生产率提高 2021/9/2320n n由上面计算知：ZwZwZw，即生产
14、率由高向低的排序为、。n n pf相等时，p大时生产率较高，其原因是p对刀具耐用度的影响比f的小，可选择的切削速度较高，所以生产率较高；p相同，f增大1倍，生产率提高了4479，f相同，p增大1倍，生产率提高了5709，说明在刀具耐用度一定时，增加p和f都能提高生产率，但增加。将比增加f对提高生产率更有利。2021/9/2321例1110粗加工时，切削用量的选择原则是什么?为什么?n n答案 首先选择最大的背吃刀量p，其次选择尽可能大的进给量f，最后根据确定的刀具耐用度选择切削速度v。n n 因为粗加工以获得高的生产效率为主要目标，由生产率计算式P=Aovpf中知，v、p f中的任何一个参数增加1倍，生产率P都可提高1倍。2021/9/2322但在刀具耐用度公式T=中，v、f、p任何一个参数增加，刀具耐用度T都会下降。但式中XYZ，即v对T的影响最大，f次之，p对T影响最小。所以，从生产率和刀具耐用度两方面考虑，粗加工时应按pfv的顺序选择切削用量最有利。2021/9/2323