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车削阶梯形零件的切削速度选择
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引言
金属切削加工的 目标是 大限度地提高经济效益。实现这一目标的可变参数相当多，而切削用量的合理选择尤为重要。对于车削等直径圆柱体的经济性已有研究，但在工厂中经常会遇到不等直径的梯形类零件，而车削这类零件可以有两种选择切削速度的方法，即恒转速法和恒切削速度法。本文分析了这两种方法加工阶梯形类零件的经济性，为车削阶梯形类零件选择切削速度提供了依据。
1 车削阶梯形类零件的加工成本
在车削阶梯形类零件中，第i个台阶面一次切削行程的机加工时为:
| ti=pDiLi/(1000fivi)=Li/Nif | (1) |
式中：i——表示零件的第i个台阶面;Di——第i个台阶面的直径(mm);Li——第i个台阶面的轴向长度(mm); vi——车削第i个台阶面的切削速度(m/min);f=进给量(mm/r);Ni——车削第i个台阶面的主轴转速(r/min)。对于有m个阶梯的零件，每个零件的工序加工成本为:
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(2) |
式中：M——该工序单位时间内分担的全厂开支(元/min);tvt一除换刀外的其它辅助工时(min/件);tct——刀具更换时间(min);Ct——刀具成本(元/刃);P——刀具每一个切削刃达到刀具耐用度标准前加工的零件数。
2 恒主轴转速法车削阶梯形类零件的加工成本及 切削条件的确定
恒主轴转速法车削阶梯形类零件，即在车削过程中主轴转速不变，而每个台阶面的切削速度是变化的。令主轴转速为N，那么第i个台阶面的切削速度为:
| vi=pDiN/1000 | (3) |
对于有m个台阶的阶梯形类零件，
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(4) |
式中T为刀具耐用度。那么，
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(5) | |||||||||
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(6) |
同理可导出 加工成本的主轴转速为:
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(7) |
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#FormatImgID_0# |
3 恒切削速度法车削阶梯形类零件的加工成本及 切削条件的确定
以恒切削速度法车削阶梯形类零件，在加工过程中需改变主轴转速。其加工成本应在方程(2)的基础上再加上变换转速所需时间的成本。令tg为改变主轴转速所需时间，则转速改变增加的成本是Mmtg，这样，恒切削速度法车削每个阶梯类零件的加工成本为:
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(8) | |||||
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(9) |
导出 成本的切削速度为:
| vmin*C=[MCt/[(x-1)(Mtct+Ct)fyapz]1/x | (10) |
4 两种方法的加工成本比较
使用下表所列数据，对恒转速法和恒切削速度法车削图1示零件的加工成本进行比较，计算结果见图2。
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5 结论
由计算结果可以看出:(1)当阶梯形零件为小直径比情况下，恒转速法车削比恒切削速度法车削的加工成本低，所以应采用恒转速法切削。(2)对于较大直径比的阶梯形类零件，采用哪种方法有利，取决于零件的加工长度L1和L2，L1和Lt越小，恒转速法车削有利的直径比范围越大，反之亦然。(3)对于大直径比的阶梯形类零件，恒切削速度法的加工成本低，所以应采用恒切削速度法。
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