金属切削与机床(切削效率).ppt

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1、第四章 提高金属切削效率的途径4.1 工件材料的切削加工性能4.1.1工件材料的切削加工性能指标工件材料的切削加工性能是指某一种材料切削加工的难易程度。一般以45#钢（b=0.735GPa）的切削性能为基准，其它材料与其比较，用相对切削加工性能指标Kr来度量：Kr=V60/VB60VB60 切削45#钢时耐用度为60min时的切削速度。V60 切削某种材料耐用度为60min时的切削速度。第四章 提高金属切削效率的途径4.1.2 材料相对切削加工性能及分级Kr3：很容易切削的材料，如铜铝合金；1.6Kr3：容易切削的材料，如30#。0.6Kr1.6：可切削的材料，如灰铸铁；0.15Kr0.6：难

2、切削的材料，如1Cr18Ni9T；Kr 0.15：很难切削的材料，如钛合金；第四章 提高金属切削效率的途径4.1.3 改善切削加工性能的途径调整材料的化学成分在钢中加入硫、铅、磷等易切元素，可改善材料的切削加工性能进行适当的热处理将硬度高的高碳钢、工具钢进行退火处理。将加工硬化过的材料进行退火、或回火处理。将硬度低的低碳钢进行正火处理。将中碳钢进行调质处理，使材料硬度均匀。选择良好的材料状态加工前的供应状态：冷轧、热轧、退火、回火等。第四章 提高金属切削效率的途径4.2 刀具几何参数的选择刀具几何参数:切削刃的形式刃口形式刀面形式切削角度刀具的几何参数之间既有联系又有制约，要合理选择。第四章

3、提高金属切削效率的途径4.2.1 前角和前刀面的选择1 1前角的功用前角的功用前角是刀具上最重要的角度之一，增大前角，切削刃锋利，切削变形小，切削力小，切削轻快，切削温度低，刀具磨损小和加工表面质量高，但过大前角刀头强度降低，切削温度高，刀具磨损加剧，刀具耐用度低，易造成崩刃。从正反两方面考虑，前角有一个最佳数值。第四章 提高金属切削效率的途径2 2前角的选择前角的选择（1 1）根据工件材料选择：加工塑性金属材料前角较大；材料的塑性越大，前角越大。加工脆性材料时前角较小。材料的强度、硬度越高，前角越小；（2）根据刀具材料选择：高速钢刀具抗弯强度好，抗冲击韧性高，可选较大前角；硬度合金材料抗弯强

4、度较高速钢低，故前角较小。陶瓷刀具材料前角应更小。（3）根据加工要求选择：粗加工时选择较小前角，精加工时前角应大些，加工成型表面的刀具，前角应小些以减少刀具的刃形误差。第四章 提高金属切削效率的途径第四章 提高金属切削效率的途径3 3前刀面的选择前刀面的选择生产中常用的几种前刀面形状有：（1）正前角平面型简单、锋利，强度低、传热差。（2）正前角平面带倒棱形型 改善了强度和传热，提高了耐用度（3）正前角曲面带倒棱形型 增大了前角并起断屑作用（4）负前角单面型强度高、增大了切削力和功耗（5）负前角双面型增加了刀片的重磨次数第四章 提高金属切削效率的途径4.2.2 后角和后刀面的选择1 1后角的功用

5、后角的功用可减少后面与切削表面间摩擦，减小切削刃钝圆弧半径，可提高表面质量。但同时使刀具强度降低，散热条件变差。2 2后角的选择后角的选择选择后角的原则是在不产生较大摩擦的条件下，应适当减小后角。（1）根据加工精度选择精加工时为保证加工质量，后角取较大812，粗加工时，要提高刀具强度，后角应取较小68。（2）根据加工材料加工塑性材料，已加工表面的弹性恢复大，后角应取大值。加工脆性材料后角取小值。副后角通常等于主后角。第四章 提高金属切削效率的途径第四章 提高金属切削效率的途径3.后刀面的形式(1)刃带：指在后刀面上磨出后角为零的小棱边。对于定尺寸的刀具（如拉刀、铰刀等），磨出刃带，为避免刀具重

6、磨后的尺寸精度变化。刃带增大了摩擦。(2)双重后角：指有两个不同角度的后刀面。保证了刃口强度，减少了刃磨工作量。(3)消振棱：指在后刀面上磨出一条负后角的棱边。增大阻尼，起消振作用。第四章 提高金属切削效率的途径4.2.3 4.2.3 主、副偏角及刀尖的选择主、副偏角及刀尖的选择1.主偏角的功用主偏角的功用主偏角主要影响各切削分力的比值，也影响切削层截面形状和工件过渡表面形状。减小主偏角，刀头强度增高，散热条件好，加工表面粗糙度小，但背向力增大，易使工件或刀杆发生变形，引起工艺系统振动。减小主偏角使得切削厚度减小而导致断屑效果差。2.主偏角的选择主偏角的选择在加工工艺系统刚性满足的条件下，应选

7、较小主偏角；加工高强度、高硬度材料时为提高刀具强度寿命，应选较小主偏角。在出现带状切屑时，应考虑加大主偏角。第四章 提高金属切削效率的途径3.副偏角的功用副偏角的功用副偏角大小主要影响已加工表面粗糙度，同时也影响切削分力的比值。副偏角减小，表面粗糙度减小，但会增大背向力Fp。4.副偏角的选择副偏角的选择选择的原则是，在不影响摩擦和振动的条件下应选择较小副偏角。一般取1015。切断刀：为保证刀尖强度可取12。第四章 提高金属切削效率的途径5.刀尖的选择(1)直线刃：多用于粗车、重型车。(2)圆弧刃：常用，切削时粗糙度值小，刀具耐用度会提高。(3)平行刃：能降低粗糙度的值，但平行刃宽度过大易引起振

8、动。(4)大圆弧刃：刀具强度和耐用度较高，切削时粗糙度值小。第四章 提高金属切削效率的途径4.2.4 刃倾角的选择1.刃倾角的功用刃倾角可控制切屑流向：当0时，切屑流向待加工表面；当0时切屑流向已加工表面；当=0切屑沿主剖面方向流出。2.刃倾角的选择增大可增加实际工作前角和刃口锋利程度，可提高加工质量。选用负刃倾角，可提高刀具强度，改变刀刃受力方向，提高刀刃抗冲击能力，但过大负刃倾角会使背向力增大。一般钢、铸铁精加工时选择0+5，粗加工时05。在加工高硬质、高强度金属，加工断续表面或有冲击载荷时取负刃倾角515。第四章 提高金属切削效率的途径4.3 切削用量的选择在确定了刀具几何参数后，还需选

9、定切削用量参数才能进行切削加工。目前许多工厂是通过切削用量手册，实践总结或工艺实验来选择切削用量。制定切削用量时应考虑加工余量，刀具耐用度、机床功率、表面粗糙度、刀具刀片的刚度和强度等因素。第四章 提高金属切削效率的途径粗车切削用量的选择粗车切削用量的选择对于粗加工，在保证刀具一定耐用度前提下，要尽可能提高在单位时间内的金属切除量，提高切削用量都能提高金属切除量，但是考虑到切削用量对刀具耐用度的影响程度，所以，在选择粗加工切削用量时，应优先选用大的背吃刀，背吃刀量应根据加工余量和加工系统的刚性确定.其次选较大的进给量.最后根据刀具耐用度选定一个合理的切削速度.这样选择可减少切削时间，提高生产率

10、。第四章 提高金属切削效率的途径粗车切削用量的选择粗车切削用量的选择(1)(1)背吃刀量背吃刀量a ap p的选择的选择一次走刀最好把本工序应切除的余量切除掉。一次走刀最好把本工序应切除的余量切除掉。如果加工余量过大或工艺系统刚性较差，可分二如果加工余量过大或工艺系统刚性较差，可分二次走刀：次走刀：第一次吃刀：第一次吃刀：a ap1p1=（2/3-3/42/3-3/4）A A第二次吃刀：第二次吃刀：a ap2p2=（1/3-1/41/3-1/4）A A其中其中A A为单边余量。为单边余量。(2)(2)进给量进给量f f的选择的选择根据刀杆和刀片强度、进给机构强度、工艺系统根据刀杆和刀片强度、进

11、给机构强度、工艺系统刚性，结合手册选用较大的进给量。刚性，结合手册选用较大的进给量。第四章 提高金属切削效率的途径粗车切削用量的选择粗车切削用量的选择(3)(3)切削速度切削速度VcVc的选择的选择 (受限于机床功率受限于机床功率)：VcVc=kv*CV/（apxv*fyv*Tm）T：刀具耐用度m：刀具耐用度指数CV：切削速度系数yv xv：影响指数Kv：修正系数根据根据VcVc，求得计算转速，求得计算转速n n，靠机床的实际转速。，靠机床的实际转速。第四章 提高金属切削效率的途径2 2精车切削用量的选择精车切削用量的选择选择精加工或半精工切削用量的原则是选择精加工或半精工切削用量的原则是在保

12、证加工质量的前提下，兼顾必要的在保证加工质量的前提下，兼顾必要的生产率。生产率。背吃刀量选择较小。背吃刀量选择较小。进给量根据工件表面粗糙度的要求来确定。进给量根据工件表面粗糙度的要求来确定。精加工时的切削速度应避开积屑瘤区，一般精加工时的切削速度应避开积屑瘤区，一般硬质合金车刀采用高速切削。硬质合金车刀采用高速切削。第四章 提高金属切削效率的途径习题:1.试述刀具几何角度对切削变形、切削力、切削温度和刀具磨损的影响（见下表）：切削变形切削力切削温度刀具磨损前角O后角主偏角r刃倾角s第四章 提高金属切削效率的途径习题:2.外圆车削直径为100mm、长度为200mm的45#钢棒料，在机床CA6140上选用的切削用量为ap=4mm，f=0.5mm/r，n=240r/min。试(1)选择刀具材料；(2)计算Vc、Vf；(3)如果主偏角Kr=75，计算切削层宽度bD、厚度hD、横截面积AD。3.用硬质合金车刀粗车外圆,工件材料为45#(调质229HBS),已知:Vc=100m/min,f=0.3mm/r；O=15，r=60，s=-5。试求Fc和Pe。