第七节 切削用量的选择及工件材料加工性
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卢秉恒-《机械制造技术基础》-第三版-考试重点
第一章△m＜0的制造过程主要指切削加工。
(1）主运动：切下金属所必须的最主要的运动。
(2）进给运动:不断地把金属层投入切削的运动。
齿面加工齿轮加工方法：无屑加工:热轧、冷轧、压铸、注塑、粉末冶金。
切削加工：成形法、展成法。
复杂曲面加工1）仿形铣：2）数控铣:磨削加工特点：1. 属精加工，尺寸精度IT7~IT5，Ra值0.8~0.2m2. 能加工硬度很高的工件；3。
磨削温度高；4。
磨削的径向力大;第二章1、切削运动金属切削加工：通过机床提供的切削运动和动力,使刀具和工件产生相对运动（即切削运动),从而切除工件上多余的材料，以获得合格零件的加工过程.（1）主运动：切下金属所必须的最主要的运动。
（2）进给运动:不断地把金属层投入切削的运动。
2、切削要素已加工表面：已被切去部分多余金属而形成的新表面。
待加工表面：即将被切除金属层的表面.加工表面(或称过渡表面)：切削刃正在切削的表面。
切削用量三要素:1）切削速度V:2）进给量f：3）背吃刀量（切削深度）a p：3.切削层几何参素：（1）切削厚度ac （hD）（2）切削宽度aw （bD）－沿加工表面度量的切削层尺寸。
(3)切削面积Ac （hD）－切削层垂直于切削速度截面内的面积。
二、刀具角度：（图+角度）1）基面Pr:2）切削平面Ps：3）正交平面Po：道具分类：1.整体车刀;2.焊接车刀;3。
机夹车刀;4。
可转位车刀；5.成形车刀与焊接车刀比较，可转位车刀的优点：1）刀具使用寿命长；2）生产率高;3）有利于推广新技术、新工艺；4）有利于降低刀具成本;麻花钻的工作部分：6面＋1横刃＋2主切削刃＋2副切削刃＋4刀尖。
麻花钻的缺点：1）主切削刃上前角不等；2）横刃长且为大负前角，切削条件差;3)排屑、断屑、散热困难。
钻、扩、铰孔的工艺特点比较（书P21 手抄表格PPT 2-45)拉刀特点：1）生产率高;2）加工质量高;（一般为IT8IT7，Ra2。
5 1.25μm)3）加工范围广;4）刀具磨损缓慢，寿命长；5）机床结构简单,操作方便；6）拉刀的设计、制造复杂，价格昂贵。
切削用量及选择
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3、切削用量对刀具耐用度的影响
（3） 进给量f与刀具耐用度的关系
当增大进给量后，切屑厚度增大，由切屑带着走的热量增 多，同时切屑与前刀面的接触长度增加，散热面积增大。 通过测试得知，切削温度随进给量的增加而升高，但温度 的升高幅度不及切削速度显著。
（4 ）背吃刀量ap与刀具耐用度的关系
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4．分段切削背吃刀量
如果牙型较深，螺距较大，可分几次进给。每次进给 背吃刀量用螺纹深度减精加工背吃刀量所得的差按递减规 律分配。
螺纹分段切削示意图
常用螺纹切削进给次数与背吃刀量可参考表3-7～表3-9
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总结
1. 切削用量确定的步骤
背吃刀量的选择 →进给量的选择→切削速度的确定→校验 2. 提高切削用量的途径
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3、 切削用量对刀具耐用度的影响 （1）刀具耐用度 所谓刀具耐用度，是指一把新刀从开始切削直到磨损量 达到磨损标准为止，在这期间所使用的总的切削时间， 用T表示。
（2） 切削速度vc与刀具耐用度的关系
切削速度是影响刀具耐用度的主要因素，其原因是当提高 切削速度时，单位时间的金属去除率会成正比例增加，刀 具与工件间的摩擦加剧，消耗于金属变形和摩擦的无用功 增加，因而产生过多的热量。因此，提高切削速度的结果 是：摩擦热大量的积聚在切屑底层而来不及传导出去，从 而使切削温度急剧升高，使刀具的耐用度大大降低。
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切削用量的选择：基本原则
选择切削用量的基本原则是首先选取尽可能大的背吃刀量； 其次要在机床动力和刚度允许的范围内，同时又满足已加 工表面粗糙度的要求的情况下，选取尽可能大的进给量， 最后利用《切削用量手册》选取或用公式计算确定最佳切 削速度。
工件材料的切削加工性
P E =7.5KW，取机床传动效率 η m =0.8，则
Pm 2.64
m
=
0.8
KW=3.3KW＜P =7.5KW E
校核结果表明，机床功率是足够的。
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3.6.2 切削用量三要素的选用
（5）校核机床进给机构强度 由上可知，主切削力 Fz =1800N， 再 由 同 样 办 法 ， 分 别 计 算 出 本 例 的 背 向 力 Fy =392N ， 进 给 力 Fx =894N。考虑到机床导轨和溜板之间由 Fz 和 Fy 所产生的摩擦力， 设摩擦系数 μ s =0.1,则机床进给机构承受的力为
2.切削用量的选用原则
◆粗加工阶段切削用量的选用原则
粗加工阶段切削用量应根据切削用量对刀具耐用度的影响大小，首先 选取尽可能大的背吃刀量ap，其次选取尽可能大的进给量f，最后按照刀 具耐用度的限制确定合理的切削速度vc。
◆精加工阶段切削用量的选用原则
精加工阶段切削用量应选用较高的切削速度vc、尽可能大的背吃刀量ap 和较小的进给量f。
3.5.1 衡量材料切削加工性的指标
➢刀具耐用度T或一定耐用度下允许的切削速度vT指标 在切削普通金属材料时，常用刀具耐用度达到60min 时所允许的切削速度的高低来评定材料加工性的好坏 ，记作v60。 ➢切削力、切削温度或切削功率指标
在粗加工或机床刚性、动力不足时，可用切削力作 为工件材料切削加工性指标。在相同加工条件下，凡 切削力大、切削温度高、消耗功率多的材料较难加工 ，切削加工性差；反之，则切削加工性好。
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3.6.2 切削用量三要素的选用
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3.6.2 切削用量三要素的选用
解 为达到规定的加工要求，此工序应安排粗车和半精车两
次走刀，粗车时将 50mm 外圆车至 45mm；半精车时将 45mm
第七章 切削用量的选择
在选择合理切削用量时，必须考虑加工性质。 由于粗加工和精加工要完成的加工任务和追求的目 标不同，因而切削用量选择的基本原则也完全不同。
7.7.1
粗加工时切削用量选择的基本原则
粗加工时高生产效率是追求的基本目标。这个目 标常用单件机动时最少或单位时间切除金属体积最多 来表示。下面以外圆纵车为例加以说明（图7-1）。
3.确定切削速度vc 当刀具使用寿命T、背吃刀量ap与进给量f确定 后，即可按式（7.4）计算切削速度vc
(7.4) 式中 k vc——切削速度修正系数，与刀具材料和几 何参数、工件材料等有关。 Cv 、 xv 、yv 、m及K vc值见表7.3.加工其他工件 材料时的系数及指数可查切削用量手册。
由式（6.6）可知，在选择切削用量时：应首先 选择最大的ap，其次要在机床动力和刚度允许的前提 下，选用较大的f，最后再根据式（6.6）选择合理的 vc值。
当刀具使用寿命为一定值用高速钢车刀切钢时，切削用量之间有式（7.3） 关系
(7.3)
式（7.3）表明，为保证刀具合理使用寿命，
不参与优化。因此，切削用量的优化主要是指切削切 削速度vc与进给量f的优化组合。 以单件成本最低为目标的优化目标函数的建 立过程如下： 当ap一定时，由式（7.1）
式中 由式（6.5）得
式中
将tm 、T值代入式（6.14），得 式中
式（ 7.9 ）即为所建立的单件成本最低的目标函 数。求该函数的极值，得
合理切削用量的选择可按下列方法进行：
1.确定背吃刀量ap
ap一般根据性质与加工余量来确定。
切削加工一般分为粗加工、半精加工和精加工
粗加工时，在保留半精与精加工余量的前提下，若机 床刚度允许，加工余量应尽可能一次切掉，在中等功 率机床上采用硬质合金刀具车外圆时，粗车取ap=2 ～ 6mm，半精车去ap=0.2 ～ 3mm，精车取ap=0.1 ～ 0.3mm。
第7-10章 切削用量的合理选择-程
在加工铸、锻件或萧膛锈钢等加工硬化严重的材料时，应尽量使背吃 刀量大于硬皮层或冷硬层的厚度，以保护刀尖，避免过早磨损。
精加工时，背吃刀量的选取应该根据表面质量的要求来选择。在用硬 质合金刀具、陶瓷刀具、金刚石和立方氮化硼刀具精细车削和镗孔时， 切削用量可取为ap=0.05～0.2mm，f==0.01～0.1mm，v=240～ 900m/min，这时表面粗糙度值可以达到Ra=0.32～0.1μ m，精度达到 或高于IT5(孔达到IT6)，可以代替磨削加工。
n
1000 v 1000 v 845～1040 (r/min) d w 3.14 (55 6)
根据 CA6140 型车床的实际转速，取主轴转速为 900 (r/min)，则实际切削速度为：
v
d w n 3.14 (55 6) 900 138.5 (m / min) 1000 1000
n
1000 v 1000 v 521 636 (r/min) ～ d w 3.14 55
根据选择切削速度的原则及 CA6140 型车床的实际，取主轴转速 500 r / min，故实际切削速度为：
v
(4) 校验机床功率
d w n
1000
3.14 55 560 86.4 1000
7.1.2 精加工时切削用量选择的基本 原则
精加工时切削用量的选择首先要保证加工精 度和表面质量，同时兼顾必要的刀具使用寿 命和生产效率。 在精加工和半精加工时，常常采用较小的背 吃刀量ap和进给量f。为了避免或减小积屑瘤 和鳞刺，提高表面质量，硬质合金车刀常采 用较高的切削速度（一般 vc=80～100 m/min 以上），高速钢车刀则采用较低的切削速度 （如宽刃精车刀 vc =3～8 m/min)。
切削用量的选择
进给量的选择： 进给量的选择：
背吃刀量选定后，应该再选择进给量f 背吃刀量选定后，应该再选择进给量f。 粗加工时，由于作用到工艺系统上切削力较大， 粗加工时，由于作用到工艺系统上切削力较大， 进给量的大小受到下列因素的影响：机床进给量的大小受到下列因素的影响：机床-刀 工件系统的刚度；机床进给机构的强度； 具-工件系统的刚度；机床进给机构的强度； 机床有效功率与扭矩；以及刀尖的强度。 机床有效功率与扭矩；以及刀尖的强度。一般 情况下，根据刀具的刃磨角度， 情况下，根据刀具的刃磨角度，进给量的大小 以断屑为标准。 以断屑为标准。 半精加工和精加工时， 半精加工和精加工时，主要受工件表面粗糙度 的影响。一般选择比较小的进给量。 的影响。一般选择比较小的进给量。
切削速度Vc的选择： 切削速度Vc的选择： Vc的选择
具体确定Vc时一般根据以下原则： 具体确定Vc时一般根据以下原则： Vc时一般根据以下原则 粗车时，背吃刀量及进给量均较大， 1、粗车时，背吃刀量及进给量均较大，因此 选择较低的切削速度；精车时， 选择较低的切削速度；精车时，应选择较高的 切削速度。 切削速度。 工件的加工性较差时， 2、工件的加工性较差时，应选择较低的切削 速度。如灰口铸铁， 速度。如灰口铸铁，而加工铝合金及铜合金时 选择较高的切削速度。 选择较高的切削速度。 3、刀具材料加工性能较好时，切削速度应选 刀具材料加工性能较好时， 择的较高， 择的较高，因此硬质合金刀具应比高速钢刀具 切削速度高很多。 切削速度高很多。
三、切削用量三要素的选择
背吃刀量ap的选择： 背吃刀量ap的选择： ap的选择 背吃刀量应根据工件的加工余量来确定。 背吃刀量应根据工件的加工余量来确定。粗加 工时，除留下精加工余量外， 工时，除留下精加工余量外，一次进刀应尽可 能切除全部余量。当加工余量较大， 能切除全部余量。当加工余量较大，工艺系统 刚性较低，机床功率不足， 刚性较低，机床功率不足，刀具强度不够或断 续切削冲击振动过大时，可分多次走刀。 续切削冲击振动过大时，可分多次走刀。切削 表面层有硬皮的铸锻件时，应使ap ap大于硬皮层 表面层有硬皮的铸锻件时，应使ap大于硬皮层 的厚度，以保护刀尖。 的厚度，以保护刀尖。 在中等功率的车床上，粗加工的ap一般选择4 ap一般选择 在中等功率的车床上，粗加工的ap一般选择45mm,半精加工时选择0.5-1mm,精加工时选择 半精加工时选择0.5 5mm,半精加工时选择0.5-1mm,精加工时选择 0.1-0.2mm。 0.1-0.2mm。
2[1].7切削用量的选择及工件材料加工性
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二、切削用量的合理选择 1.切削用量的选择原则 1.切削用量的选择原则
粗加工时，应在保证必要的刀具寿命的前提下， 粗加工时，应在保证必要的刀具寿命的前提下，以尽可能提 高生产率和降低成本为目的。 高生产率和降低成本为目的。根据刀具使用寿命与切削用量 影响最大， 的关系式，切削用量↑ 的关系式，切削用量↑， T ↓，其中速度v 对T 影响最大， 次之， 影响最小。 进给量f 次之，背吃刀量ap影响最小。 粗加工中选择切削用量时，应首先选择尽可能大的背吃刀 粗加工中选择切削用量时， 中选择切削用量时 量ap，其次在工艺条件允许下选择较大的进给量f ，最后根 据合理的刀具寿命， 据合理的刀具寿命，用计算法或查表法确定切削速度v 。这 的乘积最大，以获得最大的生产率. 样使v、f 、ap 的乘积最大，以获得最大的生产率. 精加工时则主要按表面粗糙度和加工精度要求确定切削用量。 精加工时则主要按表面粗糙度和加工精度要求确定切削用量。 时则主要按表面粗糙度和加工精度要求确定切削用量
2.7切削用量的选择及工件材料加工性 切削用量的选择及工件材料加工性 2.72.7-1 切削条件的合理选择
补充） 一、刀具寿命的合理选择(补充） 刀具寿命的合理选择 补充
生产目标：加工质量、加工效率、 生产目标：加工质量、加工效率、经济性 优化指标：单件生产时间、单件加工成本、利润率 优化指标：单件生产时间、单件加工成本、 切削参数：切削用量、刀具材料、几何参数、 切削参数：切削用量、刀具材料、几何参数、机床等 作中间控制因素把优化指标和切削参数联系起来。 常用T 作中间控制因素把优化指标和切削参数联系起来。
2.7－ 2.7－2工件材料的切削加工性
工件材料切削加工性 指材料被加工成合格零件的难易程度 是一个相对的概念
数控车削中切削用量的选择
数控车削中切削用量的选择
数控车削中，切削用量的选择是确保加工效率和质量的重要因素之一。
合理的切削用量可以有效地避免切削过热和剧烈碰撞等问题，并保证达到预期的工件质量和加工效率。
一般来说，选择正确的切削用量需要考虑以下几个方面：
1. 工件材料：不同材料的切削用量不同。
硬度和韧性大的材料往往需要较大的切削用量，而硬度和韧性小的材料需要较小的切削用量。
2. 切削刀具：不同切削刀具的切削用量不同，因此需要根据刀具的类型和特性进行选择。
3. 加工表面的光洁度要求：如果需要较高的表面光洁度，则切削用量应适当减小，以减少表面粗糙度。
4. 机床性能：切削用量还需要结合机床的性能进行选择，包括机床的刚性、功率、切削速度等因素。
5. 加工过程中的震动和共振情况：过大的切削用量容易引起加工过程中的震动和共振，因此需要适当减小切削用量，以保证加工的稳定性和精度。
选择合适的切削用量可以帮助实现加工效率和质量的平衡，提高数控车削加工的效率和质量。
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工件刚度以及精加工时表面粗糙度要求，确定进给量f。
目前许多工厂是通过切削用量手册、实践总结或工艺试验来选定切削用量。 目前许多工厂是通过切削用量手册、实践总结或工艺试验来选定切削用量。
所选定的切削用量应该是机床功率允许的。
刀具寿命的选择原则
切削用量与刀具寿命有密切关系： 切削用量与刀具寿命有密切关系：在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而 合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本 刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标 确定。 选择刀具寿命时可考虑如下几点： 选择刀具寿命时可考虑如下几点： （1）根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选 得比单刃刀具高些。 （2）对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生 产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15～30min。 （3）对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具， 刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。 （4）车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具 寿命要选得低些；当某工序单位时间内所分担到的全厂开支M较大时，刀具寿命 也应选得低些。 （5）大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应 按零件精度和表面粗糙度来确定。
四、改善切削加工性的途径
1、对材料进行热处理 2、调整材料的化学成分 3、合理选择刀具材料。 根据加工材料的性能和要求，应选择与之匹配的刀具材料。 4、采用新的切削加工技术 加热切削 低温切削 振动切削 真空切削 惰性气体保护切削 绝缘切削技术 高速硬切削技术
切削液的合理选择
研究切削液的意义 研究切削液的意义
二、制订切削用量时考虑的因素
1、切削加工生产率
2、刀具寿命 3、加工表面粗糙度
在切削加工中，金属切除率与切削用量三要 素ap、f、v均保持线性关系，即其中任一参 数增大一倍，都可使生产率提高一倍。然而 由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时， 其它二参数必须减小。因此，在制订切削用 切削用量三要素对刀具寿命影响的大 量时，三要素获得最佳组合，此时的高生产 小，按顺序为v、f、ap。因此，从保证 率才是合理的 加工时，增大进给量将增大加工表面粗 合理的刀具寿命出发，在确定切削用 糙度值。因此，它是精加工时抑制生产 量时，首先应采用尽可能大的背吃刀 率提高的主要因素。 量；然后再选用大的进给量；最后求 出切削速度。
20
在相同条件下， 60、 20 的值越高，材料的切削加工性越好； 反之，加工性越差 。 v
κ －相对加工指标。
r
v
以45钢的 v60 为基准，记作 v060，其它材料的 v60 与之比称为相对加工性。
Kr =
v v
60
060
K r ＞1，材料的切削加工性好于45钢，越大越易切削。如有色金属的 K r ＞3。
学习内容
一、切削液的作用 二、切削液的种类 三、切削液的合理选择和使用方法
一、切削液的作用
切削液浇注到切削区域后，通过切削液的传 导、对流和气化，一方面使切屑、刀具与工件 间摩擦减小，产生热量减少；另一方面将产生 切削液的润滑作用，是通过切削液渗透到 的热量带走，使切削温度降低，起到冷却作用。 清除粘附在机床、刀具和夹具上的细 刀具与切屑、工件表面之间，形成润滑性 以减少工件和刀具的热变形，保持刀具硬度和 能好的油膜而达到。 尺寸。碎切屑和磨粒细粉，以防止划伤已加 工表面和机床的导轨并减小刀具磨损。 清洗作用的好坏，取决于切削液的油 性、流动性和使用压力。 在切削液中加入防锈添加剂后， 能在金属表面形成保护膜，是 机床、刀具和工件不受周围介 质的腐蚀，起到防锈作用。
找出改善难加工材料切削加工性的途径。
学习目的
通过研究工件材料的切削加工性及影响材料 切削加工性的因素，改善工件在切削加工中的加 工条件，保证加工质量和效率。
学习内容
一、工件材料的切削加工性 二、切削加工性指标 三、影响材料切削加工性的因素 四、改善切削加工性的途径
一、工件材料的切削加工性
是指工件材料被切削的难易程度。是一个相对的概念。 切削加工性根据不同的要求，可以用不同的指标来衡 量材料的切削加工性。
二、切削液的种类
水溶液
乳化液是乳化油加９５％～９８％水稀释 成的一种切削液。乳化液是由矿物油、乳 化剂配制而成的。乳化剂可使矿物油与水 乳化形成稳定的切削液。 水溶液是以水为主要成分并加入防锈添加 剂的切削液。由于水的热导率、比热、气化 切削油是以矿物油为主要成分并加入一定 热较大，因此，水溶液主要起冷却作用，同 的添加剂而构成的切削液。用于切削油的 时由于其润滑性能较差，所以主要用于粗加 矿物油主要包括全系统损耗用油，轻柴油 工和普通磨削加工。 和煤油等。切削油主要起润滑作用。
难加工金属材料主要有： 高强度合金钢 高锰钢 不锈钢 高温合金 钛合金 冷硬铸铁等
很高，导热率较小。切削时，塑性变形大， 加工硬化严重，断屑困难，切削力大，切 常温硬度和强度与45钢接近，但伸长率 削温度高，刀具易磨损。 是45的3倍，冲击韧性是45钢的4倍，热 高温强度高，塑性和冲击韧性高，因而，切 导率仅为45钢的1/4。切削时消耗功率大， 削时，切削力大，切削温度高，刀具磨损大。 断屑困难，因传热差刀具易磨损。 要求刀具具有高的耐热性和耐磨性 表层硬度高，可达60HRC，塑性差，镍铬冷 硬铸铁高温强度高，导热率小。加工时刀 尖处受力大、温度高，刀尖碰到硬质点易 产生磨粒磨损和崩刃，刀具寿命低。
切削用量的约束条件：
1.机床方面： 机床功率、机床运动参数（n、f)和机床薄弱机构的强度和刚度等； 2.刀具方面： 刀具寿命、刀杆强度和刚性、刀片的强度； 3.工件方面： 工件强度和刚性、加工表面粗糙度等。
由目标函数确定的最佳切削用量，应满足各种约束条件的许可。
研究材料切削加工性的意义 研究材料切削加工性的意义
为了降低切削时的切削力及刀具与工件之间的摩擦， 利用切削液的特点及时带走切削区内产生的热量以降低切 削温度减少刀具磨损，提高刀具使用寿命，从而提高加工 效率，保证工件精度和表面质量，达到最佳经济效果
学习目的
通过研究切削液的特点及使用方法，合理使用切削液，可 以改善切削条件，减少刀具磨损，提高已加工表面质量。
四、提高切削用量的途径
1.采用切削性能更好的新型刀具材料； 2.在保证工件机械性能的前提下，改善工件材料加工性； 3.改善冷却润滑条件； 4.改进刀具结构，提高刀具制造质量。
五、切削用量的优化概念
实际生产中，由于加工零件、使用机床、刀具和夹具等条件的 变化，很难从实践经验、理论计算和手册资料中选出一组最合理 的切削用量。利用切削用量优化的方法，在确定加工条件下，综 合考虑各个因素，通过计算机辅助设计，找出满足高效、低成本、 高效益和达到表面质量要求的一组最佳切削用量参数。
冷却作用
润滑作用
清洗与防锈作用
产生锈蚀的原因：在切削加工过程中，工件要与环境介质如水、硫、二氧化硫、二氧化
碳、氯离子、酸、硫化氢、碱和切削液分解或氧化变质所产生的腐蚀介质接触而受到腐蚀， 因此要求切削液具有较好的防锈性能，这是切削液最基本的性能之一。 机床与切削液接触的部位也会产生腐蚀。在工件加工后或工序间的存放期间，如果切削液 没有一定的防锈能力，工件会受到上述环境介质的影响而产生腐蚀，造成工件生锈，
3、切削液的使用方法
切削液的合理使用非常重要，其浇注部位、充足的程度与浇注方法的 差异，将直接影响到切削液的使用效果。 基本要求： 切削液应浇注在切削变形区，该区是发热的核心区， 不应该浇注在刀具或零件上。 外浇注法 切削液的浇注方法 内冷却法 喷雾冷却法
二、切削加工性指标
1、刀具寿命指标 2、加工材料的性能指标 3、已加工表面质量性能指标 4、切削力或切削温度性能指标 5、切屑控制或断屑的难易性能指标
1、刀具寿命指标
是用刀具耐用度T或一定耐用度下允许的切削速度Vt衡量
指标： 60 、 20 、 r 。 v v κ
v v
60
－刀具寿命为60min时所允许的切削速度值。普通金属材料 一般用该指标。 -刀具寿命为２０min时允许的切削速度值。难加工材料 一般用该指标。
乳化液
切削油
切削液的种类和选用表
三、切削液的合理选择和使用方法
1、切削液的合理选用原则
根据工件材料、刀具材料、加工方法和技术要求等具体情况进行选用。
2、切削液的合理选用举例
高速钢刀具 硬质合金刀具 切削铸铁
耐热性高，一般不用切削液。如 耐热性差，须采用切削液。粗加工 使用切削液，则必须连续、充分地 时，主要以冷却为主，同时也希望能 供应，否则因骤冷骤热，产生的内 一般不用切削液。切削铜合金和有色 减少切削力和降低功率消耗，可采用 应力将导致刀片产生裂纹。 金属时，一般用不含硫的切削液，以 ３％～５％的乳化液；精加工时，主 免腐蚀工件表面。切削铝合金时不用 要目的是改善加工表面质量，降低刀 切削液。 具磨损，减少积屑瘤，可以采用１５ ％～２０％的乳化液。
三、切削用量选择原则
考虑到加工余量、刀具寿命（刀具耐用度）、机床功率、表面粗糙度和工 件、刀具、刀片的刚度和强度等因素确定。 具体原则是： 保证加工余量原则 保证加工工艺系统刚度原则
选定背吃刀量 根据刀具寿命（刀具耐用度),确定切削速度。
根据零件加工余量和粗、精加工要求， 保证刀具寿命的选择原则
保证机床功率原则 根据加工工艺系统允许的切削力，其中包括机床进给系统、
切削用量的优化过程： 1.建立优化目标函数模型 2.利用数学函数微分的求值计算方法，找出最优化切削速度和进给量值。 3.根据约束条件进行校核。
优化目标函数：
1.利用单间生产时间表示的，最高生产率目标函数： 2.利用单件生产所需要成本表示的，最低生产成本目标函数： 3.利用单位时间或单件生产获得利润表示的，最大利润目标函数：
目前许多工厂是通过切削用量手册、实践总结或工艺试验来选定切削用量。 目前许多工厂是通过切削用量手册、实践总结或工艺试验来选定切削用量。
所选定的切削用量应该是机床功率允许的。
刀具寿命的选择原则
切削用量与刀具寿命有密切关系： 切削用量与刀具寿命有密切关系：在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而 合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本 刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标 确定。 选择刀具寿命时可考虑如下几点： 选择刀具寿命时可考虑如下几点： （1）根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选 得比单刃刀具高些。 （2）对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生 产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15～30min。 （3）对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具， 刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。 （4）车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具 寿命要选得低些；当某工序单位时间内所分担到的全厂开支M较大时，刀具寿命 也应选得低些。 （5）大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应 按零件精度和表面粗糙度来确定。
四、改善切削加工性的途径
1、对材料进行热处理 2、调整材料的化学成分 3、合理选择刀具材料。 根据加工材料的性能和要求，应选择与之匹配的刀具材料。 4、采用新的切削加工技术 加热切削 低温切削 振动切削 真空切削 惰性气体保护切削 绝缘切削技术 高速硬切削技术
切削液的合理选择
研究切削液的意义 研究切削液的意义
二、制订切削用量时考虑的因素
1、切削加工生产率
2、刀具寿命 3、加工表面粗糙度
在切削加工中，金属切除率与切削用量三要 素ap、f、v均保持线性关系，即其中任一参 数增大一倍，都可使生产率提高一倍。然而 由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时， 其它二参数必须减小。因此，在制订切削用 切削用量三要素对刀具寿命影响的大 量时，三要素获得最佳组合，此时的高生产 小，按顺序为v、f、ap。因此，从保证 率才是合理的 加工时，增大进给量将增大加工表面粗 合理的刀具寿命出发，在确定切削用 糙度值。因此，它是精加工时抑制生产 量时，首先应采用尽可能大的背吃刀 率提高的主要因素。 量；然后再选用大的进给量；最后求 出切削速度。
20
在相同条件下， 60、 20 的值越高，材料的切削加工性越好； 反之，加工性越差 。 v
κ －相对加工指标。
r
v
以45钢的 v60 为基准，记作 v060，其它材料的 v60 与之比称为相对加工性。
Kr =
v v
60
060
K r ＞1，材料的切削加工性好于45钢，越大越易切削。如有色金属的 K r ＞3。
学习内容
一、切削液的作用 二、切削液的种类 三、切削液的合理选择和使用方法
一、切削液的作用
切削液浇注到切削区域后，通过切削液的传 导、对流和气化，一方面使切屑、刀具与工件 间摩擦减小，产生热量减少；另一方面将产生 切削液的润滑作用，是通过切削液渗透到 的热量带走，使切削温度降低，起到冷却作用。 清除粘附在机床、刀具和夹具上的细 刀具与切屑、工件表面之间，形成润滑性 以减少工件和刀具的热变形，保持刀具硬度和 能好的油膜而达到。 尺寸。碎切屑和磨粒细粉，以防止划伤已加 工表面和机床的导轨并减小刀具磨损。 清洗作用的好坏，取决于切削液的油 性、流动性和使用压力。 在切削液中加入防锈添加剂后， 能在金属表面形成保护膜，是 机床、刀具和工件不受周围介 质的腐蚀，起到防锈作用。
找出改善难加工材料切削加工性的途径。
学习目的
通过研究工件材料的切削加工性及影响材料 切削加工性的因素，改善工件在切削加工中的加 工条件，保证加工质量和效率。
学习内容
一、工件材料的切削加工性 二、切削加工性指标 三、影响材料切削加工性的因素 四、改善切削加工性的途径
一、工件材料的切削加工性
是指工件材料被切削的难易程度。是一个相对的概念。 切削加工性根据不同的要求，可以用不同的指标来衡 量材料的切削加工性。
二、切削液的种类
水溶液
乳化液是乳化油加９５％～９８％水稀释 成的一种切削液。乳化液是由矿物油、乳 化剂配制而成的。乳化剂可使矿物油与水 乳化形成稳定的切削液。 水溶液是以水为主要成分并加入防锈添加 剂的切削液。由于水的热导率、比热、气化 切削油是以矿物油为主要成分并加入一定 热较大，因此，水溶液主要起冷却作用，同 的添加剂而构成的切削液。用于切削油的 时由于其润滑性能较差，所以主要用于粗加 矿物油主要包括全系统损耗用油，轻柴油 工和普通磨削加工。 和煤油等。切削油主要起润滑作用。
难加工金属材料主要有： 高强度合金钢 高锰钢 不锈钢 高温合金 钛合金 冷硬铸铁等
很高，导热率较小。切削时，塑性变形大， 加工硬化严重，断屑困难，切削力大，切 常温硬度和强度与45钢接近，但伸长率 削温度高，刀具易磨损。 是45的3倍，冲击韧性是45钢的4倍，热 高温强度高，塑性和冲击韧性高，因而，切 导率仅为45钢的1/4。切削时消耗功率大， 削时，切削力大，切削温度高，刀具磨损大。 断屑困难，因传热差刀具易磨损。 要求刀具具有高的耐热性和耐磨性 表层硬度高，可达60HRC，塑性差，镍铬冷 硬铸铁高温强度高，导热率小。加工时刀 尖处受力大、温度高，刀尖碰到硬质点易 产生磨粒磨损和崩刃，刀具寿命低。
切削用量的约束条件：
1.机床方面： 机床功率、机床运动参数（n、f)和机床薄弱机构的强度和刚度等； 2.刀具方面： 刀具寿命、刀杆强度和刚性、刀片的强度； 3.工件方面： 工件强度和刚性、加工表面粗糙度等。
由目标函数确定的最佳切削用量，应满足各种约束条件的许可。
研究材料切削加工性的意义 研究材料切削加工性的意义
为了降低切削时的切削力及刀具与工件之间的摩擦， 利用切削液的特点及时带走切削区内产生的热量以降低切 削温度减少刀具磨损，提高刀具使用寿命，从而提高加工 效率，保证工件精度和表面质量，达到最佳经济效果
学习目的
通过研究切削液的特点及使用方法，合理使用切削液，可 以改善切削条件，减少刀具磨损，提高已加工表面质量。
四、提高切削用量的途径
1.采用切削性能更好的新型刀具材料； 2.在保证工件机械性能的前提下，改善工件材料加工性； 3.改善冷却润滑条件； 4.改进刀具结构，提高刀具制造质量。
五、切削用量的优化概念
实际生产中，由于加工零件、使用机床、刀具和夹具等条件的 变化，很难从实践经验、理论计算和手册资料中选出一组最合理 的切削用量。利用切削用量优化的方法，在确定加工条件下，综 合考虑各个因素，通过计算机辅助设计，找出满足高效、低成本、 高效益和达到表面质量要求的一组最佳切削用量参数。
冷却作用
润滑作用
清洗与防锈作用
产生锈蚀的原因：在切削加工过程中，工件要与环境介质如水、硫、二氧化硫、二氧化
碳、氯离子、酸、硫化氢、碱和切削液分解或氧化变质所产生的腐蚀介质接触而受到腐蚀， 因此要求切削液具有较好的防锈性能，这是切削液最基本的性能之一。 机床与切削液接触的部位也会产生腐蚀。在工件加工后或工序间的存放期间，如果切削液 没有一定的防锈能力，工件会受到上述环境介质的影响而产生腐蚀，造成工件生锈，
3、切削液的使用方法
切削液的合理使用非常重要，其浇注部位、充足的程度与浇注方法的 差异，将直接影响到切削液的使用效果。 基本要求： 切削液应浇注在切削变形区，该区是发热的核心区， 不应该浇注在刀具或零件上。 外浇注法 切削液的浇注方法 内冷却法 喷雾冷却法
二、切削加工性指标
1、刀具寿命指标 2、加工材料的性能指标 3、已加工表面质量性能指标 4、切削力或切削温度性能指标 5、切屑控制或断屑的难易性能指标
1、刀具寿命指标
是用刀具耐用度T或一定耐用度下允许的切削速度Vt衡量
指标： 60 、 20 、 r 。 v v κ
v v
60
－刀具寿命为60min时所允许的切削速度值。普通金属材料 一般用该指标。 -刀具寿命为２０min时允许的切削速度值。难加工材料 一般用该指标。
乳化液
切削油
切削液的种类和选用表
三、切削液的合理选择和使用方法
1、切削液的合理选用原则
根据工件材料、刀具材料、加工方法和技术要求等具体情况进行选用。
2、切削液的合理选用举例
高速钢刀具 硬质合金刀具 切削铸铁
耐热性高，一般不用切削液。如 耐热性差，须采用切削液。粗加工 使用切削液，则必须连续、充分地 时，主要以冷却为主，同时也希望能 供应，否则因骤冷骤热，产生的内 一般不用切削液。切削铜合金和有色 减少切削力和降低功率消耗，可采用 应力将导致刀片产生裂纹。 金属时，一般用不含硫的切削液，以 ３％～５％的乳化液；精加工时，主 免腐蚀工件表面。切削铝合金时不用 要目的是改善加工表面质量，降低刀 切削液。 具磨损，减少积屑瘤，可以采用１５ ％～２０％的乳化液。
三、切削用量选择原则
考虑到加工余量、刀具寿命（刀具耐用度）、机床功率、表面粗糙度和工 件、刀具、刀片的刚度和强度等因素确定。 具体原则是： 保证加工余量原则 保证加工工艺系统刚度原则
选定背吃刀量 根据刀具寿命（刀具耐用度),确定切削速度。
根据零件加工余量和粗、精加工要求， 保证刀具寿命的选择原则
保证机床功率原则 根据加工工艺系统允许的切削力，其中包括机床进给系统、
切削用量的优化过程： 1.建立优化目标函数模型 2.利用数学函数微分的求值计算方法，找出最优化切削速度和进给量值。 3.根据约束条件进行校核。
优化目标函数：
1.利用单间生产时间表示的，最高生产率目标函数： 2.利用单件生产所需要成本表示的，最低生产成本目标函数： 3.利用单位时间或单件生产获得利润表示的，最大利润目标函数：