轴类加工-切削用量计算【课后练习】

引入

已知 ：工件材料 45 钢，$\sigma_b$= 0.598 GPa ，锻件。工件尺寸如图所示（阶梯轴，台阶外圆 ϕ 68 mm 、 ϕ 60 mm ，总长 280 mm ）。加工要求：车外圆至 ϕ 60 mm ，表面粗糙度值 Ra ​ = 3.2 μm ，尺寸精度 IT8。机床 CA6140 型卧式车床。刀具：焊接式 YT15 硬质合金外圆车刀，刀杆尺寸为 16 mm × 25 mm × 150 mm ，几何参数为：

$γ_o$= 14°, $α_o$ ​= 8° , $κ_r$ = 70°, ${κ_r}'$= 12°, $λ_s$= 0°, ${r_\varepsilon}$ = 0.6 mm ,$b_{\gamma 1}$= 0.2 mm ,$\gamma_{o1}$= -10°

其加工方案为：粗车—半精车。

试求 ：半精车外圆的切削用量。

附：CA6140 车床参数

- 主轴转速（ r/min ）：…、500、560、710、900、1120、…

- 纵向进给量（ mm/r ）：…、0.18、0.20、0.23、0.24、0.26、0.28、0.30、0.33、…

开始作答

思路：按"先选尽可能大的背吃刀量$a_p$，再选进给量f，最后定切削速度$v_c$ "的顺序确定，并参考CA6140 说明书（参数已给）。

另外题目只需要我们提供半精车外圆的切削用量！！！

第 1 步：背吃刀量 ap

• 半精车：一刀切除剩余余量 ap₂ = 1 mm（课堂原则：半精车 ap 在 0.5~2 mm 区间 ✓）。

第 2 步：进给量 f

半精车 f₂

半精车按表面质量查表 3.4.6《根据表面粗糙度值选择进给量的参考值》：碳钢、Ra 3.2 μm、vc > 50 m/min； ⚠️ 本题 rε = 0.6 mm，应就近查 rε = 0.5 列（不是 1.0 列）：

按课堂原则"半精加工 ap、f 都取小"，结合 CA6140 实有档位（区间内为 0.26、0.28、0.30）：

按课堂原则"半精加工 ap、f 都取小"，结合 CA6140 实有档位（0.30、0.33）：$f_2=0.30\ \text{mm/r}$

第 3 步：切削速度 vc（查表 3.4.7 → 转速范围 → 机床挂挡 → 实际 vc）

半精车（⚠️ 待加工表面是粗车后的表面：dw = 68 − 2×3 = 62 mm；ap₂ = 1 mm → 查 ap = 0.3~2 mm 列）：

• vc 参考范围 160 ~ 130 m/min；

• 转速范围：n = 1000×130/(3.14×62) ≈ 667 ~ n = 1000×160/(3.14×62) ≈ 821 r/min；

• 挂 n₂ = 710 r/min；

• 实际切削速度：

第 4 步：粗车功率校验（课堂原则：功率校验只在粗加工阶段进行

半精无这一步

答（结果汇总）

功率校验：Pc ≈ 3.2 kW < PE·η = 6.0 kW，功率满足要求，成立。