11-加工过程优化 [兼容模式]

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1、加工过程优化Economics机电及自动化学院机制专业专业课老师：黄辉2009年11月主要内容刀具合理几何参数的选择切削用量的选择金属切削过程最佳化刀具的合理几何参数刀具合理几何参数是指在保证加工质量和刀具寿命的前提下，能够获得最高刀具耐用度，从而能够达到提高切削效率，降低生产成本的几何参数。刀具合理几何参数包括：刀具切削角度、切削刃的形状（直线形、折线形、圆弧形）、刀面型式（平前刀面、带倒棱的前刀面、带卷屑槽的前刀面）前角的选择刀具材料的强度及韧性较高时可选择较大的前角刀具的前角与工件材料的种类和性质有关–加工塑性材料时，应选

2、较大的前角；加工脆性材料时，应选较小的前角。–工件材料的强度或硬度较小时，切削力不大，刀具不易崩刃，对刀具强固的要求较低，宜选较大的前角。–用硬质合金车刀加工强度很大金属时，从刀具破损的角度，常选用负前角。选择合理的前角还要考虑具体加工条件：粗加工宜选小前角，精加工宜选大前角，机床刚性差，宜选大前角，自动机床上，为了保证刀具切削性能稳定，宜选小前角。后角的选择增大后角可减小弹性恢复层与后刀面的接触长度，可减小后刀面的摩擦与磨损。后角增大，楔角减小，刀刃易切入工件，可减小工件表面的弹性恢复，在后刀面磨损标准VB相同时，后角较大的刀具，用

3、到磨钝时，所磨去的金属体积较大，从而提高了刀具耐用度。合理后角大小的选择取决于切削厚度的大小。主偏角的功用与选择优势：–主偏角减小，使切削厚度减小，切削宽度增加，切削刃长度增加，单位长度切削刃上的负荷减轻，散热条件改善。–主偏角减小，刀尖角增大，刀尖强度提高，刀尖散热体积增大。–主偏角较小，先是以远离刀尖的地方接触工件，减少了因切入冲击而造成的刀尖损坏。–减小主偏角还可以减小加工表面粗糙度。问题：–减小主偏角会导致径向力增加，切削的挠度增大，降低加工精度–工艺系统刚性不足时，会引起振动，使得刀具耐用度显著下降，表面粗糙度增加。副偏角的功

4、用与选择副偏角过小会增加副切削刃参加切削工作的长度，增大副后刀面与已加工表面的摩擦和磨损，因此刀具耐用度较低，同时容易引起振动。副偏角过大会使刀尖强度降低，散热条件恶化，刀具耐用度也较低。使用副偏角为0，带有修光刃的刀具可以获得好的加工表面质量，但是要求工艺系统刚性必须很好。刃倾角的选择控制切屑流出方向影响刀头强度及断续切削时切削刃上受冲击的位置影响切削刃的锋利程度影响切削分力的大小选择刀具合理几何参数的一般原则要考虑工件的实际情况：主要是工件材料的化学成分、制造方法、热处理状态、物理机械性能及毛坯表层情况、工件的形状、尺寸、

5、精度和表面质量要求等。要考虑刀具材料和刀具结构：主要是刀具材料的化学成分、物理机械性能及刀具结构型式。要注意各个几何参数之间的联系：刀具的刃形、刃区、刀面和角度之间是相互联系的。应该综合起来考虑它们之间的作用与影响，分别确定其合理数值。选择刀具合理几何参数的一般原则要考虑具体的加工条件：机床、夹具的情况，工艺系统刚度及功率大小，切削用量和切削液性能等。–粗加工时，着重考虑保证最长的刀具使用寿命；–精加工时，主要考虑保证加工精度和已加工表面质量的要求；–对于自动线生产用的刀具，主要考虑刀具工作的稳定性，有时需要着重解决断屑问题；–机床刚性

6、和动力不足时，刀具应力求锋利，以减小切削力和振动。切削用量的选择确定具体切削工序的切深a，进给量f，p考虑的因素–生产率P=Avfa(()P.171)0p–刀具耐用度:首先尽量选用大的切削深度，然后根据加工条件和加工要求选取允许的最大进给量，最后才在刀具使用寿命或机床功率允许的情况下选取最大的切削速度。–加工质量:从切削力和切削功率来考虑，加大进给量比加大切削深度有利。CvPAvfav0p1/32/3afp–f保持不变，ap增至3ap，如仍保持刀具合理的耐用度，则v必须降为07v0.7v，此时生产率P3ap≈2P，即生产率提高至2倍。

7、–ap保持不变，f增至3f，如仍保持刀具合理的耐用度，则v必须降为0.5v，此时生产率P3f≈1.5P，即生产率提高至1.5倍。–切削速度高过一定的临界值时，生产率反而会降低。ap增大至某一数值时，因受加工余量的限制而成为常值时，进给量f改变，把切削速度v增至3v时，此时进给量必须降为0.192f，此时生产率P3v≈0.58P,生产率大为降低。切削用量的合理选择原则根据零件加工余量和粗、精加工要求，选定切削深度a。p根据加工工艺系统允许的切削力，其中包括机床进给系统、工件刚度以及精加工的表面粗糙度要求，确定进给量f。根据刀具寿命，确定切

8、削速度vc。所选定的切削用量应该是机床功率允许的。切削深度的选定原则在粗加工时，尽可能一次切去粗加工全部加工余量，即选择切削深度值等于粗加工余量值。在毛坯粗大