数控机床的切削用量

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1、12一、金属切削的基本知识一、金属切削的基本知识3金属切削的基本知识金属切削的基本知识主运动主运动切下切屑形成工件表面形状所需要的最基切下切屑形成工件表面形状所需要的最基本运动，速度最高、消耗功率最多。本运动，速度最高、消耗功率最多。进给运动进给运动使切削工具不断切下切屑所需要的运动使切削工具不断切下切屑所需要的运动待加工表面待加工表面 即将切去切屑的表面即将切去切屑的表面过渡表面过渡表面 切削刃正在切削着的表面切削刃正在切削着的表面已加工表面已加工表面 已切去切屑的表面已切去切屑的表面切削运动和工件加工表面切削运动和工件加工表面4金属切削的基本知识金属切削的基本知识切削运动和工件加工表面切削

2、运动和工件加工表面平面刨削的切削运动与加工表面5机床类型机床类型主运动主运动进给运动进给运动数控车床数控车床主轴（工件）主轴（工件）刀架刀架数控铣床数控铣床主轴（刀具）主轴（刀具）工作台工作台数控磨床数控磨床主轴（砂轮刀具）主轴（砂轮刀具）工作台（或砂轮轴），视磨床种类而工作台（或砂轮轴），视磨床种类而定定数控镗床数控镗床主轴（刀具）主轴（刀具）工作台工作台各种机床的主运动和进给运动各种机床的主运动和进给运动 61.切削速度切削速度 v (m/s 或或 m/min)主运动为旋转运动主运动为旋转运动 v=d n/1000 往复运动往复运动 v=2Lnr/1000 L-刀具或工件作往复直线运动的行

3、程长度刀具或工件作往复直线运动的行程长度 nr刀具或工件每分钟（或每秒钟）往复的次数刀具或工件每分钟（或每秒钟）往复的次数切削用量三要素切削用量三要素2.进给量进给量 f 进给速度进给速度 vf=n f（mm/s 或或 mm/min)3.背吃刀量背吃刀量（切削深度）（切削深度）ap 车削外圆车削外圆时时 ap=(dw-dm)/2 钻孔时钻孔时 ap=dm/2 7例题：例题：车外圆时工件加工前直径为车外圆时工件加工前直径为62mm，加工后直径为，加工后直径为56mm，工件转速为，工件转速为4r/s，刀具每秒钟沿工件轴向移动，刀具每秒钟沿工件轴向移动2mm，求求v、f、ap。解：解：v=dn/10

4、00=624/1000=0.779 m/sf=vf/n=2/4=0.5 mm/rap=(dw-dm)/2=(62-56)/2=3 mm8三面三面 前刀面前刀面A 后刀面后刀面A 副后刀面副后刀面A 两刃两刃 主切削刃主切削刃 S 副切削刃副切削刃 S一尖一尖 过渡刃过渡刃切削刀具切削刀具 刀具的组成刀具的组成9 (1)(1)基面基面p pr r过切削刃上的某个选定点且垂直于主过切削刃上的某个选定点且垂直于主运动方向的平面运动方向的平面 (2)(2)切削平面切削平面p ps s过切削刃上的某个选定点且垂直于基过切削刃上的某个选定点且垂直于基面的平面面的平面 (3)(3)正交平面正交平面p po

5、o 过切削刃上的某个选定点且同时垂直过切削刃上的某个选定点且同时垂直于基面和切削平面的平面于基面和切削平面的平面 刀具角度的参考系刀具角度的参考系10在正交平面内测在正交平面内测量的角度量的角度（3）楔角楔角o前面与主后面的夹角前面与主后面的夹角r（2）后角）后角o主后面与切削平面的夹角主后面与切削平面的夹角（1）前角）前角o 前面与基面的夹角前面与基面的夹角 刀具的几何角度刀具的几何角度11在基面内测量的在基面内测量的角度角度（2）副偏角）副偏角r 副切削刃与进给速度反方向副切削刃与进给速度反方向的夹角，恒为正的夹角，恒为正（3）刀尖角）刀尖角r主切削刃与副切削刃的夹角主切削刃与副切削刃的夹

6、角r（1）主偏角）主偏角r主切削刃与进给速度方向主切削刃与进给速度方向的夹角，恒为正。的夹角，恒为正。刀具的几何角度刀具的几何角度12在切削平面内测在切削平面内测量的角度量的角度r刃倾角刃倾角s主切削刃与基面的夹角主切削刃与基面的夹角 刀具的几何角度刀具的几何角度13 刀具的几何角度对加工的影响刀具的几何角度对加工的影响刀具角度刀具角度角度的作用角度的作用前角前角前角主要影响切屑变形和切削力的大小以及前角主要影响切屑变形和切削力的大小以及刀具耐用度和加工表面质量的高低。刀具耐用度和加工表面质量的高低。后角后角后角的主要作用是减小后刀面与过渡表面层后角的主要作用是减小后刀面与过渡表面层之间的摩擦

7、，减轻刀具磨损。之间的摩擦，减轻刀具磨损。主偏角主偏角主偏角影响刀具的耐用度、已加工表面粗糙度主偏角影响刀具的耐用度、已加工表面粗糙度与切削力的大小。与切削力的大小。副偏角副偏角副偏角的功能在于减小副切削刃与以加工表面副偏角的功能在于减小副切削刃与以加工表面的摩擦。的摩擦。刃倾角刃倾角刃倾角主要影响切屑流向和刀尖强度。刃倾角主要影响切屑流向和刀尖强度。14 刀具的几何角度对加工的影响刀具的几何角度对加工的影响前角的选择原则：前角的选择原则：工件材料：塑性材料选用较工件材料：塑性材料选用较大的前角；脆性材料选用较小大的前角；脆性材料选用较小的前角。的前角。刀具材料：高速钢选用较大刀具材料：高速钢

8、选用较大的前角；硬质合金选用较小的的前角；硬质合金选用较小的前角。前角。加工过程：精加工选用较大加工过程：精加工选用较大的前角；粗加工选用较小的前的前角；粗加工选用较小的前角。角。数控机床为了保证刀具的稳数控机床为了保证刀具的稳定，一般使用前角较小的刀具。定，一般使用前角较小的刀具。15 刀具的几何角度对加工的影响刀具的几何角度对加工的影响后角的选择原则：后角的选择原则：工件材料：工件硬度、强度较高以及脆性材料工件材料：工件硬度、强度较高以及脆性材料选用较小的后角。选用较小的后角。加工过程：精加工选用较大的后角；粗加工选加工过程：精加工选用较大的后角；粗加工选用较小的后角。用较小的后角。16

9、刀具的几何角度对加工的影响刀具的几何角度对加工的影响主偏角的选择原则：主偏角的选择原则：工件材料：加工淬火钢等硬工件材料：加工淬火钢等硬质材料时，选用较大主偏角。质材料时，选用较大主偏角。使用硬质合金刀具进行精加使用硬质合金刀具进行精加工时，应选用较大的主偏角。工时，应选用较大的主偏角。用于单件小批量生产的车刀，用于单件小批量生产的车刀，主偏角应选为主偏角应选为45或或90，以提，以提高刀具的通用性。高刀具的通用性。需要从工件中间切入的车刀，需要从工件中间切入的车刀，例如加工阶梯轴类的工件，应例如加工阶梯轴类的工件，应根据工件的形状选择主偏角。根据工件的形状选择主偏角。17 刀具的几何角度对加

10、工的影响刀具的几何角度对加工的影响副偏角的选择原则：副偏角的选择原则：在不引起震动的情况下，刀在不引起震动的情况下，刀具应选用较小的副偏角。具应选用较小的副偏角。精加工时刀具的副偏角应该精加工时刀具的副偏角应该选更小一些。选更小一些。18 刀具的几何角度对加工的影响刀具的几何角度对加工的影响刃倾角的选择原则：刃倾角的选择原则：粗加工刀具应选用刃倾角粗加工刀具应选用刃倾角0，使，使刀具具有良好的强度和散热条件。刀具具有良好的强度和散热条件。精加工刀具应选用刃倾角精加工刀具应选用刃倾角0，使，使切屑流向待加工表面，以提高加工切屑流向待加工表面，以提高加工质量。质量。断续切削应该选用刃倾角断续切削应

11、该选用刃倾角0，以，以提高刀具强度。提高刀具强度。工艺系统的整体刚性较差时，应工艺系统的整体刚性较差时，应选用较大的刃倾角，以减小震动。选用较大的刃倾角，以减小震动。19刃倾角对排屑方向的影响刃倾角对排屑方向的影响20 切削层切削层 由切削刃正在切削的这一层金属叫作由切削刃正在切削的这一层金属叫作切削层切削层。切削层的。切削层的截面尺寸称为截面尺寸称为切削层参数。切削层参数。它决定了刀具切削部分所承受的它决定了刀具切削部分所承受的负荷和切屑尺寸的大小，通常在基面负荷和切屑尺寸的大小，通常在基面Pr内度量。内度量。1.切削厚度切削厚度 ac(s=0)ac f sinr 2.切削宽度切削宽度 aw

12、 aw ap/sinr3.切削层面积切削层面积 Ac(=0)Ac ac aw f ap 切削层参数切削层参数21 切削层切削层正切屑：正切屑：ac aw倒切屑：倒切屑：acaw 产生倒切屑的情况下，主要产生倒切屑的情况下，主要切削工作以由原来的副切削刃承切削工作以由原来的副切削刃承担，此时，原副切削刃上刀具的担，此时，原副切削刃上刀具的副前角副前角、副刃倾角对切削过程的、副刃倾角对切削过程的影响，比影响，比前角前角、刃倾角、刃倾角更为重更为重要。这说明，在刀具切削时判定要。这说明，在刀具切削时判定主切削刃和副切削刃除与切削运主切削刃和副切削刃除与切削运动有关外，还与切削层尺寸参数动有关外，还与

13、切削层尺寸参数有关有关。正切屑与倒切屑正切屑与倒切屑22二、车削加工切削用量的选择二、车削加工切削用量的选择23 切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。数控加工中选择切削用量时，就是在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床性能和刀具保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。根据加工性质、加工要求、工件材料及刀具材料和尺寸查切削用量手册并结合实践经验确定，并考虑：（1）生产效率 （2）机床特性（机床功率）（3）刀具差异（刀具耐用度）（4）加工表面粗糙度 切削

14、用量选择原则切削用量选择原则车削加工切削用量的选择车削加工切削用量的选择24 切削用量选择原则切削用量选择原则 粗加工时切削用量的选择原则粗加工时切削用量的选择原则粗加工时切削用量的选择原则粗加工时切削用量的选择原则 首先选取尽可能首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。用度确定最佳的切削速度。精加工时切削用量的选择原则精加工时切削用量的选择原则精加工时切削用量的选择原则精加工时切削用量的选择原则 首先根据粗加工首先根据粗

15、加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面的粗后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。车削加工切削用量的选择车削加工切削用量的选择25 切削用量选择方法切削用量选择方法 背吃刀量背吃刀量背吃刀量背吃刀量aP P（mmmm）的选择）的选择）的选择）的选择粗加工（粗加工（R Ra1080ma1080m）时，一次进给应尽可）时，一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功率机床上，背吃能切除全部余量。在中等功率机床上，背吃刀量可达刀量

16、可达8l0mm8l0mm。半精加工半精加工（R Ra1.25l0ma1.25l0m）时，背吃刀量取）时，背吃刀量取为为0.52mm0.52mm。精加工精加工（R Ra0.321.25ma0.321.25m）时，背吃刀量取）时，背吃刀量取为为0.20.4mm0.20.4mm。车削加工切削用量的选择车削加工切削用量的选择26 切削用量选择方法切削用量选择方法 进给量进给量进给量进给量f f（mm/rmm/r）和进给速度（）和进给速度（）和进给速度（）和进给速度（mm/minmm/min）的选择）的选择）的选择）的选择 根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀

17、具及工件材料等因素，参考切削用量手册选取。工件材料等因素，参考切削用量手册选取。实际编程与操作加工时，需要根据公式实际编程与操作加工时，需要根据公式v vf f=nfnf转换转换成进给速度。成进给速度。车削加工切削用量的选择车削加工切削用量的选择27 切削用量选择方法切削用量选择方法 切削速度切削速度切削速度切削速度vC C（m/minm/min）的选择）的选择）的选择）的选择 根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度选根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度选择切削速度。择切削速度。可用经验公式计算，也可根据生产实践经验在机床说明可用经验公式计算，也可根据生产实践经验在机床说明书允许的切

18、削速度范围内查表选取或者参考有关切削用书允许的切削速度范围内查表选取或者参考有关切削用量手册选用。量手册选用。在选择切削速度时，还应考虑以下几点：在选择切削速度时，还应考虑以下几点：a.a.应尽量避开积屑瘤产生的区域；应尽量避开积屑瘤产生的区域；b.b.断续切削时，为减小冲击和热应力，要适当降低切削速度；断续切削时，为减小冲击和热应力，要适当降低切削速度；c.c.在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激振动的临界速度；在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激振动的临界速度；d.d.加工大件、细长件和薄壁工件时，应选用较低的切削速度；加工大件、细长件和薄壁工件时，应选用较低的切削速度；e.e.加

19、工带外皮的工件时，应适当降低切削速度加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度。车削加工切削用量的选择车削加工切削用量的选择28三、铣削加工切削用量的选择三、铣削加工切削用量的选择29 铣刀是刀齿分布在旋转表面上或端面上的多刃刀具。按刀齿齿背形状可分为尖齿铣刀和铲齿铣刀。铣削加工的切削用量的选择铣削加工的切削用量的选择 铣刀的类型铣刀的类型30铣削加工的切削用量的选择铣削加工的切削用量的选择 铣削用量要素铣削用量要素31 （1 1）铣削深度）铣削深度）铣削深度）铣削深度 平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸.（2

20、2）铣削宽度）铣削宽度）铣削宽度）铣削宽度 垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸,。（3 3）进给用量）进给用量）进给用量）进给用量 铣削时进给用量的大小有下列三种表示法：铣削时进给用量的大小有下列三种表示法：铣削时进给用量的大小有下列三种表示法：铣削时进给用量的大小有下列三种表示法：1 1）每齿进给量）每齿进给量）每齿进给量）每齿进给量 铣刀每转过一个刀齿时，工件与铣刀的相对位移。铣刀每转过一个刀齿时，工件与铣刀的相对位移。铣刀每转过一个刀齿时，工件与铣刀的相对位移。铣刀每转过一个刀齿时，工件与铣刀的相对位移

21、。2 2）每转进给量）每转进给量）每转进给量）每转进给量 铣刀每转一转时，工件与铣刀的相对位移。铣刀每转一转时，工件与铣刀的相对位移。铣刀每转一转时，工件与铣刀的相对位移。铣刀每转一转时，工件与铣刀的相对位移。3 3）进给速度）进给速度）进给速度）进给速度 单位时间内工件与铣刀的相对位移。单位时间内工件与铣刀的相对位移。单位时间内工件与铣刀的相对位移。单位时间内工件与铣刀的相对位移。（4 4）铣削速度）铣削速度）铣削速度）铣削速度 铣刀旋转运动的线速度。铣刀旋转运动的线速度。铣刀旋转运动的线速度。铣刀旋转运动的线速度。铣削时待加工表面和己加工表面间的垂直距离在圆柱铣削时，等于铣削铣削时待加工表

22、面和己加工表面间的垂直距离在圆柱铣削时，等于铣削铣削时待加工表面和己加工表面间的垂直距离在圆柱铣削时，等于铣削铣削时待加工表面和己加工表面间的垂直距离在圆柱铣削时，等于铣削宽度，而用面铣刀铣削时等于铣削深度宽度，而用面铣刀铣削时等于铣削深度宽度，而用面铣刀铣削时等于铣削深度宽度，而用面铣刀铣削时等于铣削深度。铣削加工的切削用量的选择铣削加工的切削用量的选择 铣削用量要素铣削用量要素32 合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应该考虑经济性和加工成本；提高生产率为主，但也应该考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，一般应在保证加

23、工质量的前提半精加工和精加工时，一般应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体选用数下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体选用数值应该根据机床说明书、切削用量手册，并结合实际值应该根据机床说明书、切削用量手册，并结合实际经验而定。经验而定。铣削加工的切削用量的选择铣削加工的切削用量的选择 铣削加工切削用量的选择铣削加工切削用量的选择33 铣削深度铣削深度ap（mm）在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，应以最少的进给在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，应以最少的进给次数切除待加工余量，最好一次切除待加工余量，以提高生产效次数切除待加工余量，最好一次切除待加工余量，以提高生产

24、效率。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，可留少许余量留待率。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，可留少许余量留待最后加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。一般可取最后加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。一般可取（0.2-0.5）mm。铣削加工的切削用量的选择铣削加工的切削用量的选择 铣削加工切削用量的选择铣削加工切削用量的选择34铣削速度铣削速度v（m/min）铣削速度大，能提高生产效率。但提高生铣削速度大，能提高生产效率。但提高生产效率的最有效措施还是应该尽可能采取大的产效率的最有效措施还是应该尽可能采取大的切削深度。因为切削速度与刀具耐用度的关系切削深度。因为切削速度与刀具

25、耐用度的关系成反比，所以切削速度的选取主要取决于刀具成反比，所以切削速度的选取主要取决于刀具耐用度。切削用量的选取可根据实际经验或参耐用度。切削用量的选取可根据实际经验或参阅有关手册。阅有关手册。主轴转速主轴转速n（r/min）由切削速度）由切削速度v（m/min）来选定。）来选定。n=1000v/d 铣削加工切削用量的选择铣削加工切削用量的选择铣削加工的切削用量的选择铣削加工的切削用量的选择35进给速度进给速度vf（mm/min或或mm/r）进给速度是数控机床切削用量中的重要参进给速度是数控机床切削用量中的重要参数。主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要数。主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、零件的材料性质来选取。当加工求以及刀具、零件的材料性质来选取。当加工精度和表面粗糙度要求高时，进给速度应该选精度和表面粗糙度要求高时，进给速度应该选择得小些。一般应该在择得小些。一般应该在vf=2050mm/min范围范围内选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统内选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能决定，并与数控系统中脉冲当量的大小的性能决定，并与数控系统中脉冲当量的大小有关。有关。铣削加工切削用量的选择铣削加工切削用量的选择铣削加工的切削用量的选择铣削加工的切削用量的选择36