第2章金屬切削基本原理a

1、http:/ 金屬切削過(guò)程金屬切削過(guò)程n2.2 切削力切削力n2.3 切削熱與切削溫度切削熱與切削溫度n2.4 刀具磨損與刀具耐用度刀具磨損與刀具耐用度n2.5 磨削機(jī)理磨削機(jī)理n2.6 刀具幾何參數(shù)與切削用量的選擇刀具幾何參數(shù)與切削用量的選擇http:/ 切削變形與切屑的形成切削變形與切屑的形成n2.1.2 切屑的類(lèi)型切屑的類(lèi)型n2.1.3切削變形程度的表示方法切削變形程度的表示方法n2.1.4前刀面上的摩擦與積屑瘤前刀面上的摩擦與積屑瘤n2.1.5已加工表面的形成過(guò)程已加工表面的形成過(guò)程n2.1.6影響切屑變形的主要因素影響切屑變形的主要因素http:/ 切削層與切削層參數(shù)n在切削過(guò)程中，

2、主運(yùn)動(dòng)一個(gè)切削循環(huán)內(nèi)，刀具從工在切削過(guò)程中，主運(yùn)動(dòng)一個(gè)切削循環(huán)內(nèi)，刀具從工件上所切除的金屬層稱(chēng)為切削層。件上所切除的金屬層稱(chēng)為切削層。n如圖如圖2.2所示，車(chē)削時(shí)工件旋轉(zhuǎn)一周，刀具從位置所示，車(chē)削時(shí)工件旋轉(zhuǎn)一周，刀具從位置II移到了移到了I， I與與II之間的材料層即為之間的材料層即為切削層切削層。 http:/ 切削用量和切削層參數(shù)http:/ 指垂直于過(guò)渡表面測(cè)量的切削層尺寸，指垂直于過(guò)渡表面測(cè)量的切削層尺寸，即相鄰兩過(guò)渡表面間的距離。即相鄰兩過(guò)渡表面間的距離。hD反映了切削刃單位長(zhǎng)度上的切削負(fù)荷。反映了切削刃單位長(zhǎng)度上的切削負(fù)荷。由圖由圖2.2可知可知nhD f sinr（2-1)n2）

3、切削層公稱(chēng)寬度）切削層公稱(chēng)寬度bD（mm） 指沿過(guò)渡表面測(cè)量的切削層尺寸。指沿過(guò)渡表面測(cè)量的切削層尺寸。bD反映了切削刃參加切削的長(zhǎng)度。由圖反映了切削刃參加切削的長(zhǎng)度。由圖2.2可知可知nbD ap / sinr (2-2)n3）切削層公稱(chēng)橫截面積）切削層公稱(chēng)橫截面積AD（mm2） 指在切削層尺寸平面里測(cè)量的橫指在切削層尺寸平面里測(cè)量的橫截面積。即為切削層公稱(chēng)厚度與切削層公稱(chēng)寬度的乘積。由圖截面積。即為切削層公稱(chēng)厚度與切削層公稱(chēng)寬度的乘積。由圖2.2可知可知nAD hD bD ap f (2-3)http:/ 切削變形的本質(zhì)n從材料力學(xué)中得知，金屬材料受擠壓時(shí)，其內(nèi)部材從材料力學(xué)中得知，金屬材

4、料受擠壓時(shí)，其內(nèi)部材料產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變（圖料產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變（圖2.3所示），在大約與受力方所示），在大約與受力方向成向成45（圖中和方向即剪切方向）的斜（圖中和方向即剪切方向）的斜截面內(nèi)剪應(yīng)力最大。截面內(nèi)剪應(yīng)力最大。n彈性變形彈性變形-屈服極限屈服極限-塑性流動(dòng)塑性流動(dòng)-相對(duì)滑移相對(duì)滑移n材料就被壓扁（塑性材料）或剪斷（脆性材料）。材料就被壓扁（塑性材料）或剪斷（脆性材料）。n切削加工與上述擠壓相似，只是在切削加工時(shí)，受切削加工與上述擠壓相似，只是在切削加工時(shí)，受切削層下方（線(xiàn)以下）材料的阻礙，切削層材切削層下方（線(xiàn)以下）材料的阻礙，切削層材料不能沿方向滑移，只能沿剪切面向上滑移，料不能沿方向滑移，

5、只能沿剪切面向上滑移，于是，切削層材料就轉(zhuǎn)變?yōu)榍行迹?jiàn)圖于是，切削層材料就轉(zhuǎn)變?yōu)榍行迹?jiàn)圖2.4。http:/ 切屑的形成過(guò)程與三個(gè)變形區(qū)n如圖如圖2.5所示，在刀具切入工件后，由于切削刃和所示，在刀具切入工件后，由于切削刃和前刀面的推擠，工件材料內(nèi)部的每一點(diǎn)都要產(chǎn)生一前刀面的推擠，工件材料內(nèi)部的每一點(diǎn)都要產(chǎn)生一定的內(nèi)應(yīng)力，離刀具愈近的地方，應(yīng)力愈大。定的內(nèi)應(yīng)力，離刀具愈近的地方，應(yīng)力愈大。 n第一變形區(qū)第一變形區(qū)是切屑形成的主要區(qū)域是切屑形成的主要區(qū)域(圖圖2.6中中區(qū)區(qū))，在刀具前面推擠下，切削層金屬發(fā)生塑性變形。在刀具前面推擠下，切削層金屬發(fā)生塑性變形。 http:/ 第一變形區(qū)金屬的滑

6、移http:/ 金屬切削過(guò)程中的滑移線(xiàn)和流線(xiàn)示意圖http:/ 切屑類(lèi)型http:/ 帶狀切屑n帶狀切屑是最常見(jiàn)的一種切屑。它的形狀像一條連帶狀切屑是最常見(jiàn)的一種切屑。它的形狀像一條連綿不斷的帶子，底部光滑，背部呈毛茸狀。綿不斷的帶子，底部光滑，背部呈毛茸狀。n一般一般加工塑性材料，加工塑性材料，當(dāng)切削厚度較小、切削速度較當(dāng)切削厚度較小、切削速度較高、刀具前角較大時(shí)，得到的切屑往往是帶狀切屑。高、刀具前角較大時(shí)，得到的切屑往往是帶狀切屑。出現(xiàn)帶狀切屑時(shí)，切削過(guò)程平穩(wěn)，切削力波動(dòng)較小，出現(xiàn)帶狀切屑時(shí)，切削過(guò)程平穩(wěn)，切削力波動(dòng)較小，已加工表面粗糙度值較小。已加工表面粗糙度值較小。http:/ 擠裂

7、切屑n擠裂切屑又稱(chēng)節(jié)狀切屑。切屑上各滑移面大部分被擠裂切屑又稱(chēng)節(jié)狀切屑。切屑上各滑移面大部分被剪斷，尚有小部分連在一起，猶如節(jié)骨狀。它的外剪斷，尚有小部分連在一起，猶如節(jié)骨狀。它的外弧面呈鋸齒形，內(nèi)弧面有時(shí)有裂紋?；∶娉输忼X形，內(nèi)弧面有時(shí)有裂紋。n其原因是由于其原因是由于它的第一變形區(qū)較寬它的第一變形區(qū)較寬，在，在剪切滑移過(guò)剪切滑移過(guò)程中滑移量較大程中滑移量較大。由滑移變形所產(chǎn)生的加工硬化使。由滑移變形所產(chǎn)生的加工硬化使剪切力增加，在局部地方達(dá)到材料的剪切力增加，在局部地方達(dá)到材料的破裂強(qiáng)度破裂強(qiáng)度。n這種切屑在切削速度較低、切削厚度較大、刀具前這種切屑在切削速度較低、切削厚度較大、刀具前角較

8、小的情況下產(chǎn)生。角較小的情況下產(chǎn)生。n出現(xiàn)節(jié)狀切屑時(shí)，切削過(guò)程不平穩(wěn)，切削力有波動(dòng)，出現(xiàn)節(jié)狀切屑時(shí)，切削過(guò)程不平穩(wěn)，切削力有波動(dòng)，已加工表面粗糙度值較大。已加工表面粗糙度值較大。http:/ 單元切屑(粒狀切屑)n切屑沿剪切面完全斷開(kāi)，因而切屑呈梯形的單元狀切屑沿剪切面完全斷開(kāi)，因而切屑呈梯形的單元狀(粒狀粒狀)。當(dāng)當(dāng)切削塑性材料切削塑性材料，在，在切削速度極低切削速度極低時(shí)產(chǎn)生這種切屑。出現(xiàn)單時(shí)產(chǎn)生這種切屑。出現(xiàn)單元切屑時(shí)切削力波動(dòng)大，已加工表面粗糙度值大。元切屑時(shí)切削力波動(dòng)大，已加工表面粗糙度值大。n以上三種切屑只有在加工塑性材料時(shí)才可能得到。以上三種切屑只有在加工塑性材料時(shí)才可能得到。n

9、生產(chǎn)中最常見(jiàn)的是帶狀切屑，有時(shí)得到擠裂切屑，單元切屑生產(chǎn)中最常見(jiàn)的是帶狀切屑，有時(shí)得到擠裂切屑，單元切屑則很少見(jiàn)。則很少見(jiàn)。n在形成擠裂切屑的情況下，若減小刀具前角，降低切削速度，在形成擠裂切屑的情況下，若減小刀具前角，降低切削速度，或加大切削厚度，就可以得到單元切屑；反之，則可得到帶或加大切削厚度，就可以得到單元切屑；反之，則可得到帶狀切屑。狀切屑。http:/ 崩碎切屑n切削切削脆性材料脆性材料時(shí)，由于材料的塑性很小且抗拉強(qiáng)度低，被切時(shí)，由于材料的塑性很小且抗拉強(qiáng)度低，被切金屬層在前刀面的推擠下未經(jīng)塑性變形就在拉應(yīng)力狀態(tài)下脆金屬層在前刀面的推擠下未經(jīng)塑性變形就在拉應(yīng)力狀態(tài)下脆斷，形成不規(guī)則

10、的碎塊狀切屑。它與工件基體分離的表面很斷，形成不規(guī)則的碎塊狀切屑。它與工件基體分離的表面很不規(guī)則，切削力波動(dòng)很大，切削振動(dòng)大，加工表面凹凸不平，不規(guī)則，切削力波動(dòng)很大，切削振動(dòng)大，加工表面凹凸不平，表面粗糙度值很大。表面粗糙度值很大。n在切削加工中采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)控制切屑的卷曲、流出與折在切削加工中采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)控制切屑的卷曲、流出與折斷，使形成斷，使形成“可接受可接受”的良好屑形。從切屑控制的角度出發(fā)的良好屑形。從切屑控制的角度出發(fā)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定了切屑分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，如表）制定了切屑分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，如表2.1所所示。示。http:/ 相對(duì)滑移n如圖如圖2.8所示，當(dāng)切削層

11、單元平行四邊形產(chǎn)生剪切所示，當(dāng)切削層單元平行四邊形產(chǎn)生剪切變形為時(shí)，沿剪切面產(chǎn)生的滑移量為變形為時(shí)，沿剪切面產(chǎn)生的滑移量為s。相。相對(duì)滑移對(duì)滑移的大小為：的大小為：n或或http:/ 相對(duì)滑移http:/ 變形系數(shù)（切屑厚度壓縮比）n在生產(chǎn)實(shí)踐中，切屑厚度在生產(chǎn)實(shí)踐中，切屑厚度hch通常要大于切削厚度通常要大于切削厚度hD， 而切而切屑長(zhǎng)度屑長(zhǎng)度lch則小于切削長(zhǎng)度則小于切削長(zhǎng)度lc，如圖，如圖2.9所示。由于切削寬度所示。由于切削寬度與切屑寬度差異很小與切屑寬度差異很小,根據(jù)體積不變的原則根據(jù)體積不變的原則,變形系數(shù)可由下變形系數(shù)可由下式計(jì)算式計(jì)算: n nhttp:/ 切屑的變形http:

12、/ 前刀面上的摩擦n切削時(shí)，切削層經(jīng)第一區(qū)變形后沿前刀面排切削時(shí)，切削層經(jīng)第一區(qū)變形后沿前刀面排出，受到前刀面的擠壓和摩擦變形加劇，進(jìn)出，受到前刀面的擠壓和摩擦變形加劇，進(jìn)入第二變形區(qū)。切屑在流經(jīng)前刀面時(shí)，在高入第二變形區(qū)。切屑在流經(jīng)前刀面時(shí)，在高溫高壓的作用下產(chǎn)生劇烈的摩擦，致使刀具溫高壓的作用下產(chǎn)生劇烈的摩擦，致使刀具前刀面與切屑底層產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，也稱(chēng)前刀面與切屑底層產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，也稱(chēng)冷冷焊焊這種摩擦與一般金屬接觸面間的摩擦不這種摩擦與一般金屬接觸面間的摩擦不同。同。http:/ ?；瑒?dòng)區(qū)滑動(dòng)區(qū)的摩擦為的摩擦為外摩擦外摩擦，即滑動(dòng)，即滑動(dòng)摩擦，這部分的切向應(yīng)力隨著遠(yuǎn)離切削刃由摩擦，這部分的

13、切向應(yīng)力隨著遠(yuǎn)離切削刃由 逐逐漸減小至零。而刀屑接觸面上正應(yīng)力分布是刃口處漸減小至零。而刀屑接觸面上正應(yīng)力分布是刃口處最大，遠(yuǎn)離刃口處變小，直至減小至零。所以前刀最大，遠(yuǎn)離刃口處變小，直至減小至零。所以前刀面上各點(diǎn)的摩擦是不同的。面上各點(diǎn)的摩擦是不同的。http:/ 切屑和前刀面摩擦特性http:/ 積屑瘤n（1）積屑瘤n 在切削速度不高而又能形成連續(xù)性切屑的情況下，加工一般鋼料或其它塑性材料時(shí)，常在前刀面切削處粘有剖面呈三角狀的硬塊。其硬度通常是工件材料硬度的23倍，能夠代替切削刃進(jìn)行切削。這部分冷焊在前刀面的金屬稱(chēng)為積屑瘤。http:/ 積屑瘤前角和伸出量n2n3http:/ 3m/min

14、）或較高速（）或較高速（ 40m/min）切削時(shí)，不易產(chǎn)生積屑瘤，如圖）切削時(shí)，不易產(chǎn)生積屑瘤，如圖2.12示。示。n刀具前角增大前角，可以減小切屑變形、切削力和摩擦，降低切刀具前角增大前角，可以減小切屑變形、切削力和摩擦，降低切削溫度，抑制積屑瘤的生成。削溫度，抑制積屑瘤的生成。n另外，使用切削液可有效降低切削溫度和摩擦，抑制積屑瘤的產(chǎn)生。另外，使用切削液可有效降低切削溫度和摩擦，抑制積屑瘤的產(chǎn)生。http:/ 切削速度與積屑瘤高度的關(guān)系http:/ 。n切削時(shí)由于刃口圓弧的切削和擠壓摩擦作用，使刃口前區(qū)的切削時(shí)由于刃口圓弧的切削和擠壓摩擦作用，使刃口前區(qū)的金屬內(nèi)部產(chǎn)生復(fù)雜的塑性變形。金屬內(nèi)

15、部產(chǎn)生復(fù)雜的塑性變形。n通常以通常以 O點(diǎn)為分界點(diǎn)，點(diǎn)為分界點(diǎn)，O點(diǎn)以上金屬晶體向上滑移形成切屑；點(diǎn)以上金屬晶體向上滑移形成切屑；nO點(diǎn)以下厚度點(diǎn)以下厚度 的金屬層晶體向下滑移繞過(guò)刃口形成已加的金屬層晶體向下滑移繞過(guò)刃口形成已加工表面。這層金屬被刃口圓弧擠壓后，還繼續(xù)受到后刀面上工表面。這層金屬被刃口圓弧擠壓后，還繼續(xù)受到后刀面上小棱面小棱面CE的摩擦，以及由已加工表面彈性恢復(fù)層與后刀面的摩擦，以及由已加工表面彈性恢復(fù)層與后刀面上上ED部分接觸產(chǎn)生擠壓摩擦，使已加工表面變形更劇烈。部分接觸產(chǎn)生擠壓摩擦，使已加工表面變形更劇烈。http:/ 已加工表面變形http:/ 工件材料n工件材料的強(qiáng)度、

16、硬度越大，切屑變形越小，圖工件材料的強(qiáng)度、硬度越大，切屑變形越小，圖2.14所示為工件材料的強(qiáng)度對(duì)變形系數(shù)的影響。所示為工件材料的強(qiáng)度對(duì)變形系數(shù)的影響。http:/ 材料強(qiáng)度對(duì)變形系數(shù)的影響http:/ 刀具前角n刀具的前角越大，切削刃就越鋒利，對(duì)切削層金屬刀具的前角越大，切削刃就越鋒利，對(duì)切削層金屬的擠壓也就越小，剪切角就越大，所以，切屑變形的擠壓也就越小，剪切角就越大，所以，切屑變形也就越小，如圖也就越小，如圖2.15所示。所示。http:/ 前角對(duì)變形系數(shù)的影響http:/ 切削速度n切削速度主要是通過(guò)積屑瘤和切削溫度使剪切角變切削速度主要是通過(guò)積屑瘤和切削溫度使剪切角變化而影響切屑變形

17、的?；绊懬行甲冃蔚?。n如圖如圖2.16所示，在切削碳鋼等塑性金屬時(shí)，變形系所示，在切削碳鋼等塑性金屬時(shí)，變形系數(shù)隨切削速度增大呈波形變化，這是因?yàn)樵谳^寬的數(shù)隨切削速度增大呈波形變化，這是因?yàn)樵谳^寬的切削速度范圍內(nèi)，中間有一部分區(qū)域會(huì)生成積屑瘤，切削速度范圍內(nèi)，中間有一部分區(qū)域會(huì)生成積屑瘤，而高速端和低速端卻沒(méi)有積屑瘤。而高速端和低速端卻沒(méi)有積屑瘤。 http:/ 切削速度對(duì)變形系數(shù)的影響http:/ 切削厚度n隨著切削厚度的增加，使切屑的平均變形減小。隨著切削厚度的增加，使切屑的平均變形減小。n如圖如圖2.17所示。切屑底層的金屬與前刀面產(chǎn)生劇烈的擠壓所示。切屑底層的金屬與前刀面產(chǎn)生劇烈的

18、擠壓和摩擦，離前刀面越遠(yuǎn)，切削層變形越小。和摩擦，離前刀面越遠(yuǎn)，切削層變形越小。http:/ 切削厚度對(duì)變形系數(shù)的影響http:/ 切削力的來(lái)源及分解切削力的來(lái)源及分解n2.2.2 切削力的測(cè)量切削力的測(cè)量n2.2.3 切削力和切削功率的計(jì)算切削力和切削功率的計(jì)算n2.2.4 影響切削力的因素影響切削力的因素http:/ 切削力的來(lái)源n加工時(shí)，使切削層產(chǎn)生彈性、塑性變形的切削抗力加工時(shí)，使切削層產(chǎn)生彈性、塑性變形的切削抗力作用在刀具上；作用在刀具上；n前刀面與切屑間前刀面與切屑間、后刀面與已加工表面間后刀面與已加工表面間的摩擦力的摩擦力也作用在刀具上，這些力稱(chēng)為切削力。如圖也作用在刀具上，這些

19、力稱(chēng)為切削力。如圖2.18所所示。示。http:/ 作用在刀具上的切削力http:/ 切削力的分解n圖圖2.19所示為車(chē)削外圓時(shí)的切削力。為了便于測(cè)量、研究所示為車(chē)削外圓時(shí)的切削力。為了便于測(cè)量、研究和計(jì)算，常將切削合力和計(jì)算，常將切削合力F分解為三個(gè)互相垂直的分力：分解為三個(gè)互相垂直的分力： n（1）切削力）切削力 （切向力）（切向力）切削合力在主運(yùn)動(dòng)方向的分切削合力在主運(yùn)動(dòng)方向的分力。用于計(jì)算刀具強(qiáng)度，設(shè)計(jì)機(jī)床零件，確定機(jī)床功率。力。用于計(jì)算刀具強(qiáng)度，設(shè)計(jì)機(jī)床零件，確定機(jī)床功率。n（2）背向力）背向力 （徑向力）（徑向力）切削合力在加工表面法向方切削合力在加工表面法向方向上的分力。產(chǎn)生切削

20、振動(dòng)的主要作用力。向上的分力。產(chǎn)生切削振動(dòng)的主要作用力。n（3）進(jìn)給力）進(jìn)給力 （軸向力）（軸向力）切削合力切削合力F在進(jìn)給方向的分在進(jìn)給方向的分力。力。 用于計(jì)算進(jìn)給功率，設(shè)計(jì)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)。用于計(jì)算進(jìn)給功率，設(shè)計(jì)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)。http:/ 切削力的分解http:/ http:/ 電阻應(yīng)變片式測(cè)力儀http:/ 切削力的計(jì)算n通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，用測(cè)力儀測(cè)得各向分力后，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，用測(cè)力儀測(cè)得各向分力后，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，可得切削力的經(jīng)驗(yàn)公式。生產(chǎn)中切削力的經(jīng)驗(yàn)公式分兩類(lèi)：可得切削力的經(jīng)驗(yàn)公式。生產(chǎn)中切削力的經(jīng)驗(yàn)公式分兩類(lèi)：一是指數(shù)公式；一是按單位切削力計(jì)算的公式。一是指數(shù)公式；一是按單

21、位切削力計(jì)算的公式。n1）計(jì)算切削力的指數(shù)公式）計(jì)算切削力的指數(shù)公式http:/ 切削功率的計(jì)算n切削功率切削功率Pc 指在切削過(guò)程中所消耗的功率，是各切削指在切削過(guò)程中所消耗的功率，是各切削分力消耗功率的和。由于主運(yùn)動(dòng)方向上的功率消耗最大，通分力消耗功率的和。由于主運(yùn)動(dòng)方向上的功率消耗最大，通常用主運(yùn)動(dòng)消耗的功率表示切削功率常用主運(yùn)動(dòng)消耗的功率表示切削功率Pc（kW）：）：n則機(jī)床電動(dòng)機(jī)所需功率則機(jī)床電動(dòng)機(jī)所需功率PE（Kw）為：）為：http:/ 工件材料的影響n(yōu)工件材料的物理力學(xué)性能、加工硬化程度、熱處理情況都影工件材料的物理力學(xué)性能、加工硬化程度、熱處理情況都影響切削力的大小。響切削力

22、的大小。n影響較大的主要因素：強(qiáng)度、硬度和塑性。影響較大的主要因素：強(qiáng)度、硬度和塑性。n工件材料的強(qiáng)度、硬度越高，則屈服強(qiáng)度越高，切削力越大。工件材料的強(qiáng)度、硬度越高，則屈服強(qiáng)度越高，切削力越大。在強(qiáng)度、硬度相近的情況下，材料的塑性（伸長(zhǎng)率）、韌性在強(qiáng)度、硬度相近的情況下，材料的塑性（伸長(zhǎng)率）、韌性越大，則刀具前面上的平均摩擦系數(shù)越大，切削力也就越大。越大，則刀具前面上的平均摩擦系數(shù)越大，切削力也就越大。另外，加工硬化程度大，切削力也增大。另外，加工硬化程度大，切削力也增大。http:/ 切削用量的影響n(yōu)（1）進(jìn)給量）進(jìn)給量f和背吃刀量和背吃刀量aPn進(jìn)給量進(jìn)給量f和背吃刀量和背吃刀量aP的增

23、加，都使切削面積的增加，都使切削面積D增大。在其他切削條件一定，增大。在其他切削條件一定， aP增大一倍，切削力增大一倍，增大一倍，切削力增大一倍，f加大一倍，切削力增加不到一倍（單位切削力加大一倍，切削力增加不到一倍（單位切削力不變）。因此常用增大不變）。因此常用增大f來(lái)提高生產(chǎn)率。來(lái)提高生產(chǎn)率。 n（2）切削速度）切削速度vC n積屑瘤的存在與否，決定著切削速度對(duì)切削力的影響情況：積屑瘤的存在與否，決定著切削速度對(duì)切削力的影響情況：n在積屑瘤生長(zhǎng)階段，在積屑瘤生長(zhǎng)階段，vC增加，積屑瘤高度增加，變形程度減小，切削力減小，增加，積屑瘤高度增加，變形程度減小，切削力減小，而積屑瘤的減小會(huì)使切削

24、力增大。而積屑瘤的減小會(huì)使切削力增大。n在無(wú)積屑瘤階段，在無(wú)積屑瘤階段， vC增加，切削溫度升高，前刀面摩擦減小，切削力減小，增加，切削溫度升高，前刀面摩擦減小，切削力減小，通常用高速切削提高生產(chǎn)效率。通常用高速切削提高生產(chǎn)效率。n切削脆性金屬材料塑性變形小，前刀面摩擦力小，切削力無(wú)明顯影響。切削脆性金屬材料塑性變形小，前刀面摩擦力小，切削力無(wú)明顯影響。http:/ 刀具幾何參數(shù)與刀具材料的影響n(yōu)（1）前角前角 前角前角增大時(shí)，若后角不變，刀具容易切增大時(shí)，若后角不變，刀具容易切入工件，有助于切削變形的減小，使變形抗力減小，所以切入工件，有助于切削變形的減小，使變形抗力減小，所以切削力減小。削

25、力減小。 n（2）負(fù)倒棱負(fù)倒棱 前刀面上的負(fù)倒棱能顯著提高刀具的刃口強(qiáng)前刀面上的負(fù)倒棱能顯著提高刀具的刃口強(qiáng)度，可以提高刀具壽命；但負(fù)倒棱使切削變形增加，所以切度，可以提高刀具壽命；但負(fù)倒棱使切削變形增加，所以切削力增大。削力增大。n（3）主偏角主偏角 主偏角主偏角r對(duì)切削力的影響可以從圖對(duì)切削力的影響可以從圖2.21的的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及式（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及式（2.10） 知，主偏角知，主偏角r變大時(shí)，會(huì)使變大時(shí)，會(huì)使 減減小，小， 增大。增大。 常用主偏角為常用主偏角為75http:/ 主偏角對(duì)切削力的影響http:/ 刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑r增大，則切削刃圓弧增大，則切削刃圓弧部分的長(zhǎng)度增長(zhǎng)，切削變

26、形增大，使切削力增大。部分的長(zhǎng)度增長(zhǎng)，切削變形增大，使切削力增大。n4. 刀具磨損及切削液的影響n(yōu)刀具后面磨損后，后角為零，作用在后面上的法向力刀具后面磨損后，后角為零，作用在后面上的法向力Fna和和摩擦力摩擦力Ffa都增大，故切削力都增大，故切削力Fc、背向力、背向力Fp增大。增大。n切削過(guò)程中采用切削液可減小刀具與工件間及刀、屑間的摩切削過(guò)程中采用切削液可減小刀具與工件間及刀、屑間的摩擦，有利于減小切削力。擦，有利于減小切削力。 http:/ 切削熱的來(lái)源與傳導(dǎo)切削熱的來(lái)源與傳導(dǎo)n2.3.2 切削溫度切削溫度n2.3.3影響切削溫度的因素影響切削溫度的因素n2.3.4切削液切削液http:

27、/ 切削熱的產(chǎn)生nA.切削加工時(shí)，切削層金屬發(fā)生切削加工時(shí)，切削層金屬發(fā)生彈性變形彈性變形和和塑性變塑性變形形所消耗的能量所消耗的能量98以上都轉(zhuǎn)換成為以上都轉(zhuǎn)換成為熱能熱能，這是切，這是切削熱的一個(gè)主要來(lái)源。削熱的一個(gè)主要來(lái)源。nB.刀、屑面間的摩擦以及后刀面與工件間的摩擦，刀、屑面間的摩擦以及后刀面與工件間的摩擦，是切削熱的又一個(gè)來(lái)源。在三個(gè)切削變形區(qū)都產(chǎn)生是切削熱的又一個(gè)來(lái)源。在三個(gè)切削變形區(qū)都產(chǎn)生切削熱，如圖切削熱，如圖2.22所示。所示。http:/ 切削熱的產(chǎn)生與傳導(dǎo)http:/ 切削熱的傳導(dǎo)n切削熱由切屑、工件、刀具以及周?chē)慕橘|(zhì)傳導(dǎo)出去。影響切削熱由切屑、工件、刀具以及周?chē)慕?/p>

28、質(zhì)傳導(dǎo)出去。影響熱傳導(dǎo)的主要因素是工件和刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)，以及周?chē)鸁醾鲗?dǎo)的主要因素是工件和刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)，以及周?chē)橘|(zhì)的狀況。介質(zhì)的狀況。n刀具的導(dǎo)熱系數(shù)越大，則通過(guò)刀具傳走的熱量越多，可降低刀具的導(dǎo)熱系數(shù)越大，則通過(guò)刀具傳走的熱量越多，可降低切削區(qū)的溫度。切削區(qū)的溫度。http:/ 切屑、工件和刀具上的溫度分布http:/ 切削用量的影響n(yōu)（1）切削速度）切削速度vc 隨著切削速度的提高，切削溫度將顯著隨著切削速度的提高，切削溫度將顯著上升。上升。na.切屑沿前刀面流出時(shí)，切屑底層與前刀面發(fā)生強(qiáng)烈摩擦從切屑沿前刀面流出時(shí)，切屑底層與前刀面發(fā)生強(qiáng)烈摩擦從而產(chǎn)生大量切削熱；而產(chǎn)生大量切削熱

29、；nb.切削速度很高，在一個(gè)很短時(shí)間內(nèi)切屑底層的切削熱來(lái)不切削速度很高，在一個(gè)很短時(shí)間內(nèi)切屑底層的切削熱來(lái)不及向切屑內(nèi)部傳導(dǎo)，而是大量積聚在切屑底層，從而使切屑及向切屑內(nèi)部傳導(dǎo)，而是大量積聚在切屑底層，從而使切屑溫度顯著升高。溫度顯著升高。nc.隨著切削速度的提高，金屬切除量成正比例增加，消耗的隨著切削速度的提高，金屬切除量成正比例增加，消耗的機(jī)械功增大，使切削溫度上升。切削溫度與切削速度之間的機(jī)械功增大，使切削溫度上升。切削溫度與切削速度之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為：經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為： http:/ 隨著進(jìn)給量的增大，金屬切除量增多，切隨著進(jìn)給量的增大，金屬切除量增多，切削熱增加，使切削溫度上升。削熱增加

30、，使切削溫度上升。nf增大使切屑變厚，切屑的熱容量增大，由切屑帶走的熱量增大使切屑變厚，切屑的熱容量增大，由切屑帶走的熱量增加，故切削區(qū)的溫度上升得不顯著。切削溫度與進(jìn)給量之增加，故切削區(qū)的溫度上升得不顯著。切削溫度與進(jìn)給量之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為http:/ 背吃刀量背吃刀量ap對(duì)切削溫度的影響對(duì)切削溫度的影響很小。因?yàn)楹苄　Ｒ驗(yàn)閍p增大以后，切削區(qū)產(chǎn)生的熱量雖增加，增大以后，切削區(qū)產(chǎn)生的熱量雖增加，但切削刃參加工作長(zhǎng)度增加，散熱條件改善，故切但切削刃參加工作長(zhǎng)度增加，散熱條件改善，故切削溫度升高并不明顯。切削溫度與被吃刀量之間的削溫度升高并不明顯。切削溫度與被吃刀量之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系

31、式為經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為http:/ 刀具幾何參數(shù)的影響n(yōu)（1）前角）前角 前角前角的大小直接影響切削過(guò)程中的變形和摩擦，對(duì)的大小直接影響切削過(guò)程中的變形和摩擦，對(duì)切削溫度有明顯影響。前角大，切削溫度低切削溫度有明顯影響。前角大，切削溫度低,使切屑變形程度減小，產(chǎn)生使切屑變形程度減小，產(chǎn)生的切削熱減少，因而切削溫度下降；前角小，切削溫度高；但前角達(dá)的切削熱減少，因而切削溫度下降；前角小，切削溫度高；但前角達(dá)1820后，對(duì)切削溫度影響減小。后，對(duì)切削溫度影響減小。n（2）主偏角）主偏角r 主偏角主偏角r加大后，切削刃工作長(zhǎng)度縮短，切削熱相加大后，切削刃工作長(zhǎng)度縮短，切削熱相對(duì)地集中；同時(shí)刀尖角減小，使散

32、熱條件變差，切削溫度將升高。若減對(duì)地集中；同時(shí)刀尖角減小，使散熱條件變差，切削溫度將升高。若減小主偏角，則刀尖角和切削刃工作長(zhǎng)度加大，散熱條件改善，從而使切小主偏角，則刀尖角和切削刃工作長(zhǎng)度加大，散熱條件改善，從而使切削溫度降低。削溫度降低。n（3）負(fù)倒棱及刀尖圓弧半徑的影響）負(fù)倒棱及刀尖圓弧半徑的影響n(yōu) 負(fù)倒棱及刀尖圓弧半徑的增大，使切屑變形程度增大產(chǎn)生的切削熱增負(fù)倒棱及刀尖圓弧半徑的增大，使切屑變形程度增大產(chǎn)生的切削熱增加，但同時(shí)也使散熱條件改善，兩者趨于平衡。因而加，但同時(shí)也使散熱條件改善，兩者趨于平衡。因而負(fù)倒棱和刀尖圓弧負(fù)倒棱和刀尖圓弧半徑對(duì)切削溫度影響很小半徑對(duì)切削溫度影響很小。h

33、ttp:/ 刀具磨損的影響n(yōu)刀具磨損后切削刃變鈍，使金屬變形增加；同時(shí)刀具后刀面刀具磨損后切削刃變鈍，使金屬變形增加；同時(shí)刀具后刀面與工件的摩擦加劇。所以，刀具磨損后切削溫度上升。后刀與工件的摩擦加劇。所以，刀具磨損后切削溫度上升。后刀面上的磨損量越大，切削溫度的上升越迅速。面上的磨損量越大，切削溫度的上升越迅速。n4. 工件材料的影響n(yōu)工件材料的硬度和強(qiáng)度越高，切削時(shí)切削力大，所消耗的功工件材料的硬度和強(qiáng)度越高，切削時(shí)切削力大，所消耗的功越多，產(chǎn)生的切削熱越多，切削溫度就越高。越多，產(chǎn)生的切削熱越多，切削溫度就越高。n工件材料導(dǎo)熱系數(shù)的大小，直接影響切削熱的導(dǎo)出，如不銹工件材料導(dǎo)熱系數(shù)的大小

34、，直接影響切削熱的導(dǎo)出，如不銹鋼鋼1Crl8Ni9Ti和高溫合金和高溫合金GHl31，不僅導(dǎo)熱系數(shù)小，且在，不僅導(dǎo)熱系數(shù)小，且在高溫下仍有較高的強(qiáng)度和硬度，故切削溫度高。高溫下仍有較高的強(qiáng)度和硬度，故切削溫度高。n灰鑄鐵的切削溫度一般比切削鋼材時(shí)低?；诣T鐵的切削溫度一般比切削鋼材時(shí)低。http:/ 切削液的影響n(yōu)切削液對(duì)降低切削溫度有明顯的效果。切削液對(duì)降低切削溫度有明顯的效果。n在金屬切削過(guò)程中，正確使用切削液，可以減少切在金屬切削過(guò)程中，正確使用切削液，可以減少切屑、工件與刀具的摩擦，降低切削溫度和切削力，屑、工件與刀具的摩擦，降低切削溫度和切削力，減緩刀具磨損。減緩刀具磨損。n切削液還可

35、以減少刀具與切屑粘結(jié)，抑制積屑瘤和切削液還可以減少刀具與切屑粘結(jié)，抑制積屑瘤和鱗刺的生長(zhǎng)；鱗刺的生長(zhǎng)；n減小已加工表面粗糙度值，減少工件熱變形，保證減小已加工表面粗糙度值，減少工件熱變形，保證加工精度和提高生產(chǎn)效率。加工精度和提高生產(chǎn)效率。http:/ 切削液的作用n（1）冷卻作用）冷卻作用 n（2）潤(rùn)滑作用）潤(rùn)滑作用n（3）清洗作用）清洗作用 n（4）防銹作用）防銹作用 http:/ 切削液的種類(lèi)及選用n（1）水溶液）水溶液 主要成分為水并加入防銹劑和添加劑，使其主要成分為水并加入防銹劑和添加劑，使其既有良好的冷卻、防銹性能，又有一定的潤(rùn)滑作用。適合于既有良好的冷卻、防銹性能，又有一定的潤(rùn)滑

36、作用。適合于磨削加工。磨削加工。n（2）乳化液）乳化液 主要成分為水（主要成分為水（9598），加入適量），加入適量的礦物油、乳化劑和其它添加劑配制而成的乳白色切削液。的礦物油、乳化劑和其它添加劑配制而成的乳白色切削液。低濃度乳化液主要起冷卻作用；高濃度乳化液主要起潤(rùn)滑作低濃度乳化液主要起冷卻作用；高濃度乳化液主要起潤(rùn)滑作用。乳化液主要用于車(chē)削、鉆削、攻螺紋。用。乳化液主要用于車(chē)削、鉆削、攻螺紋。http:/ 主要成分是礦物油主要成分是礦物油(機(jī)油、輕柴油、煤油機(jī)油、輕柴油、煤油)，少數(shù)采用動(dòng)植物油少數(shù)采用動(dòng)植物油(豆油、菜油、蓖麻油、棉子油、豬油、豆油、菜油、蓖麻油、棉子油、豬油、鯨油鯨油)

37、等。切削油一般用于滾齒、插齒、銑削、車(chē)螺紋及一等。切削油一般用于滾齒、插齒、銑削、車(chē)螺紋及一般材料的精加工。般材料的精加工。n機(jī)油用于普通車(chē)削、攻螺紋；機(jī)油用于普通車(chē)削、攻螺紋；n煤油或與礦物油的混合油用于精加工有色金屬和鑄鐵；煤油或與礦物油的混合油用于精加工有色金屬和鑄鐵；n煤油或與機(jī)油的混合油用于普通孔或深孔精加工；煤油或與機(jī)油的混合油用于普通孔或深孔精加工；n蓖麻油或豆油也用于螺紋加工；蓖麻油或豆油也用于螺紋加工；n輕柴油用于自動(dòng)機(jī)床上，做自身潤(rùn)滑液和切削液用。輕柴油用于自動(dòng)機(jī)床上，做自身潤(rùn)滑液和切削液用。n表表2.2列出了針對(duì)不同工件材料、刀具材料及加工方法等情列出了針對(duì)不同工件材料、

38、刀具材料及加工方法等情況下可供選擇的切削液。況下可供選擇的切削液。http:/ 常用的切削液http:/ 刀具磨損刀具磨損n2.4.2 刀具耐用度刀具耐用度http:/ 刀具磨損的形態(tài) 圖n (1)前刀面磨損前刀面磨損(月牙洼磨損月牙洼磨損)n加工塑性材料時(shí)，若切削速度較高、切削厚度較大，會(huì)在前刀面上磨出加工塑性材料時(shí)，若切削速度較高、切削厚度較大，會(huì)在前刀面上磨出一個(gè)月牙洼一個(gè)月牙洼(圖圖2.24)。 n (2)后刀面磨損后刀面磨損n由于加工表面和后刀面間存在著強(qiáng)烈的摩擦，在后刀面上毗鄰切削刃的由于加工表面和后刀面間存在著強(qiáng)烈的摩擦，在后刀面上毗鄰切削刃的地方很快就磨出一個(gè)后角為零的小棱面，

39、這就是后刀面磨損地方很快就磨出一個(gè)后角為零的小棱面，這就是后刀面磨損(圖圖2.24)。 n(3)前刀面和后刀面同時(shí)磨損前刀面和后刀面同時(shí)磨損n這是一種兼有上述兩種情況的磨損形式。在切削塑性金屬時(shí)，若切削厚這是一種兼有上述兩種情況的磨損形式。在切削塑性金屬時(shí)，若切削厚度適中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生這種磨損。度適中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生這種磨損。http:/ 車(chē)刀典型磨損形式示意圖http:/ 刀具磨損原因n為了減小和控制刀具磨損以及研制新型刀具材料，必須研究刀具磨損的為了減小和控制刀具磨損以及研制新型刀具材料，必須研究刀具磨損的原因和本質(zhì)。原因和本質(zhì)。n刀具經(jīng)常工作在高溫、高壓下，在這樣的條刀具經(jīng)常工作在高溫、高壓下

40、，在這樣的條 件下工作，刀具磨損經(jīng)常件下工作，刀具磨損經(jīng)常是機(jī)械的、熱的、化學(xué)的三種作用的綜合結(jié)果，實(shí)際情況很復(fù)雜，尚待是機(jī)械的、熱的、化學(xué)的三種作用的綜合結(jié)果，實(shí)際情況很復(fù)雜，尚待進(jìn)一步研究。到目前為止，認(rèn)為刀具磨損的機(jī)理主要有以下幾個(gè)方面。進(jìn)一步研究。到目前為止，認(rèn)為刀具磨損的機(jī)理主要有以下幾個(gè)方面。n（1）磨料磨損（硬質(zhì)點(diǎn)磨損）磨料磨損（硬質(zhì)點(diǎn)磨損）n切削時(shí)，工件或切屑中的微小硬質(zhì)點(diǎn)切削時(shí)，工件或切屑中的微小硬質(zhì)點(diǎn)(碳化物碳化物Fe3C，TiC等，氮化物等，氮化物AlN，Si3N4等，氧化物等，氧化物SiO2，Al2O3等等)以及積屑瘤碎片，不斷滑以及積屑瘤碎片，不斷滑擦前后刀面，劃出溝

41、紋，這就是磨料磨損，很像砂輪磨削工件一樣，刀擦前后刀面，劃出溝紋，這就是磨料磨損，很像砂輪磨削工件一樣，刀具被一層層磨掉。這是一種純機(jī)械作用。具被一層層磨掉。這是一種純機(jī)械作用。http:/ http:/ 擴(kuò)散磨損http:/ http:/ 溫度對(duì)磨損的影響n(yōu)1粘結(jié)磨損粘結(jié)磨損 2磨粒磨損磨粒磨損 3擴(kuò)散磨損擴(kuò)散磨損 4相變磨損相變磨損(高溫相變高溫相變) 5氧化磨損氧化磨損http:/ 刀具磨損過(guò)程n用切削時(shí)間用切削時(shí)間t和后刀面磨損量和后刀面磨損量VB兩個(gè)參數(shù)為坐標(biāo)，兩個(gè)參數(shù)為坐標(biāo)，則磨損過(guò)程可以用圖則磨損過(guò)程可以用圖2.27 所示的一條磨損曲線(xiàn)來(lái)所示的一條磨損曲線(xiàn)來(lái)表示。磨損過(guò)程分為三個(gè)

42、階段。表示。磨損過(guò)程分為三個(gè)階段。n (1)初期磨損階段初期磨損階段 其磨損的特點(diǎn)是：在極短的時(shí)其磨損的特點(diǎn)是：在極短的時(shí)間內(nèi)，間內(nèi)，VB上升很快。由于新刃磨后的刀具，表面存上升很快。由于新刃磨后的刀具，表面存在微觀不平度，后刀面與工件之間為凸峰點(diǎn)接觸，在微觀不平度，后刀面與工件之間為凸峰點(diǎn)接觸，故磨損很快。故磨損很快。 http:/ 磨損曲線(xiàn)http:/ 其磨損的特點(diǎn)是：刀具在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)其磨損的特點(diǎn)是：刀具在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)緩慢地磨損，且緩慢地磨損，且VB-t基本呈線(xiàn)性關(guān)系。經(jīng)過(guò)初期磨損后，后基本呈線(xiàn)性關(guān)系。經(jīng)過(guò)初期磨損后，后刀面上的微觀不平度被磨掉，后刀面與工件的接觸面積增大，刀面上的微觀不

43、平度被磨掉，后刀面與工件的接觸面積增大，壓強(qiáng)減小，且分布均勻，所以磨損量緩慢且均勻地增加。壓強(qiáng)減小，且分布均勻，所以磨損量緩慢且均勻地增加。 n(3)急劇磨損階段急劇磨損階段 其磨損的特點(diǎn)是：在相對(duì)很短的時(shí)間內(nèi)，其磨損的特點(diǎn)是：在相對(duì)很短的時(shí)間內(nèi)，VB猛增，刀具因而完全失效。刀具經(jīng)過(guò)正常磨損階段后，切猛增，刀具因而完全失效。刀具經(jīng)過(guò)正常磨損階段后，切削刃變鈍，切削力增大，切削溫度升高，這時(shí)刀具的磨損情削刃變鈍，切削力增大，切削溫度升高，這時(shí)刀具的磨損情況發(fā)生了質(zhì)的變化而進(jìn)入急劇磨損階段。況發(fā)生了質(zhì)的變化而進(jìn)入急劇磨損階段。 http:/ 刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)n刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用。這個(gè)磨

44、損限度稱(chēng)為磨刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用。這個(gè)磨損限度稱(chēng)為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。鈍標(biāo)準(zhǔn)。n常用后刀面的磨損量來(lái)制訂刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。它是以后刀面磨常用后刀面的磨損量來(lái)制訂刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。它是以后刀面磨損帶中間部分平均磨損量允許達(dá)到的最大值損帶中間部分平均磨損量允許達(dá)到的最大值VB表示。國(guó)際標(biāo)表示。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)ISO統(tǒng)一規(guī)定以統(tǒng)一規(guī)定以1/2背吃刀量處后刀面上測(cè)定的磨損帶高背吃刀量處后刀面上測(cè)定的磨損帶高度度VB作為刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)（圖作為刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)（圖2.28）。）。http:/ 車(chē)刀的磨損量http:/ 自動(dòng)化生產(chǎn)中用的精加工刀具，常以沿工件徑向的刀具磨損尺寸作為衡自動(dòng)化生產(chǎn)中用的精加工刀具，常以沿工件徑向的

45、刀具磨損尺寸作為衡量刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，稱(chēng)為刀具徑向磨損量，以量刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，稱(chēng)為刀具徑向磨損量，以NB表示表示 (圖圖2.28)。n 規(guī)定磨鈍標(biāo)準(zhǔn)有兩種考慮規(guī)定磨鈍標(biāo)準(zhǔn)有兩種考慮:一種是充分利用正常磨損階段的磨損量，一種是充分利用正常磨損階段的磨損量，來(lái)充分利用刀具材料，減少換刀次數(shù)，它適用于粗加工和半精加工來(lái)充分利用刀具材料，減少換刀次數(shù)，它適用于粗加工和半精加工;另一另一種是根據(jù)加工精度和表面質(zhì)量要求確定磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)，種是根據(jù)加工精度和表面質(zhì)量要求確定磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)，VB值應(yīng)取較小值應(yīng)取較小值，稱(chēng)為工藝磨鈍標(biāo)準(zhǔn)值，稱(chēng)為工藝磨鈍標(biāo)準(zhǔn) (磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值可參閱磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值可參閱金屬切削手冊(cè)金

46、屬切削手冊(cè)n 在柔性加工設(shè)備上，經(jīng)常用切削力的數(shù)值作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，從而在柔性加工設(shè)備上，經(jīng)常用切削力的數(shù)值作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具磨損狀態(tài)的自動(dòng)監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具磨損狀態(tài)的自動(dòng)監(jiān)控。n 工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)應(yīng)規(guī)定較小的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)楫?dāng)后刀面磨損后，工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)應(yīng)規(guī)定較小的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)楫?dāng)后刀面磨損后，切削力將增大，尤以背向力切削力將增大，尤以背向力Fp增大最為顯著。增大最為顯著。n 切削難加工材料時(shí)，切削溫度較高，一般應(yīng)選用較小的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。切削難加工材料時(shí)，切削溫度較高，一般應(yīng)選用較小的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。n 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO推薦硬質(zhì)合金外圓車(chē)刀耐用度的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，可以是下列推薦硬質(zhì)

47、合金外圓車(chē)刀耐用度的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，可以是下列任何一種任何一種:n (l)VB=0.3mm。n (2)如果后刀面為無(wú)規(guī)則磨損，取如果后刀面為無(wú)規(guī)則磨損，取VBmax=0.6mm。n (3)前刀面磨損量前刀面磨損量KT=0.06+0.3f(f為進(jìn)給量為進(jìn)給量)。圖。圖2.24http:/ 刀具的耐用度與刀具壽命n刃磨后的刀具自開(kāi)始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止的切削時(shí)間稱(chēng)為刃磨后的刀具自開(kāi)始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止的切削時(shí)間稱(chēng)為刀具耐用度，以刀具耐用度，以T表示。耐用度指凈切削時(shí)間，不包括用于對(duì)刀、測(cè)量、表示。耐用度指凈切削時(shí)間，不包括用于對(duì)刀、測(cè)量、快進(jìn)、回程等非切削時(shí)間?？爝M(jìn)、回程等非切削時(shí)

48、間。n刀具耐用度還可以用達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所走過(guò)的切削路程刀具耐用度還可以用達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所走過(guò)的切削路程Lm來(lái)定義。來(lái)定義。Lm等于切削速度等于切削速度vc和耐用度和耐用度T的乘積，即的乘積，即LmvcTn刀具耐用度是一個(gè)重要參數(shù)。在相同切削條件下切削某種工件材料時(shí)，刀具耐用度是一個(gè)重要參數(shù)。在相同切削條件下切削某種工件材料時(shí)，可以用耐用度來(lái)比較不同刀具材料的切削性能；同一刀具材料切削各種可以用耐用度來(lái)比較不同刀具材料的切削性能；同一刀具材料切削各種工件材料，可以用耐用度來(lái)比較材料的切削加工性；還可以用耐用度來(lái)工件材料，可以用耐用度來(lái)比較材料的切削加工性；還可以用耐用度來(lái)判斷刀具幾何參數(shù)是否合理

49、。判斷刀具幾何參數(shù)是否合理。 n刀具壽命是指一把新刀具從使用到報(bào)廢為止的切削時(shí)間。它是刀具耐用刀具壽命是指一把新刀具從使用到報(bào)廢為止的切削時(shí)間。它是刀具耐用度與刀具刃磨次數(shù)的乘積。度與刀具刃磨次數(shù)的乘積。http:/ 切削用量對(duì)刀具耐用度的影響n(yōu)切削用量與刀具耐用度的關(guān)系是用實(shí)驗(yàn)方法求得的。切削用量與刀具耐用度的關(guān)系是用實(shí)驗(yàn)方法求得的。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)，先選定刀具后刀面的通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)，先選定刀具后刀面的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，固定其它切削條件，分別固定其它切削條件，分別改變切削速度改變切削速度、進(jìn)給量進(jìn)給量和和背吃刀量背吃刀量，求出對(duì)應(yīng)的，求出對(duì)應(yīng)的T值，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上畫(huà)值，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上畫(huà)出它

50、們的圖形，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)整理后可得出刀具耐用度出它們的圖形，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)整理后可得出刀具耐用度實(shí)驗(yàn)公式。實(shí)驗(yàn)公式。http:/ 刀具磨損曲線(xiàn)http:/ 在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上的在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上的Tv 曲線(xiàn)曲線(xiàn)http:/ T-的關(guān)系的關(guān)系式：式：n綜合以上三式，可以得到切削用量三要素與刀具耐用度的關(guān)綜合以上三式，可以得到切削用量三要素與刀具耐用度的關(guān)系式系式http:/ 刀具耐用度的選擇n在實(shí)際生產(chǎn)中，刀具耐用度同生產(chǎn)效率和加工成本之間存在在實(shí)際生產(chǎn)中，刀具耐用度同生產(chǎn)效率和加工成本之間存在著較復(fù)雜的關(guān)系。著較復(fù)雜的關(guān)系。 n在生產(chǎn)中選擇刀具耐用度時(shí)，一般應(yīng)考慮以下原則：在生產(chǎn)中選擇刀具耐用度時(shí)，一般應(yīng)考慮以下

51、原則：n(1)刀具的復(fù)雜程度和制造、重磨的費(fèi)用。刀具的復(fù)雜程度和制造、重磨的費(fèi)用。 n(2)裝卡、調(diào)整比較復(fù)雜的刀具，如多刀車(chē)床的車(chē)刀、組合裝卡、調(diào)整比較復(fù)雜的刀具，如多刀車(chē)床的車(chē)刀、組合車(chē)床的鉆頭、絲錐、銑刀以及自動(dòng)機(jī)和自動(dòng)線(xiàn)上的刀具，耐車(chē)床的鉆頭、絲錐、銑刀以及自動(dòng)機(jī)和自動(dòng)線(xiàn)上的刀具，耐用度選高一些。用度選高一些。n(3)生產(chǎn)線(xiàn)上的刀具耐用度應(yīng)規(guī)定為一個(gè)班或兩個(gè)班，以便生產(chǎn)線(xiàn)上的刀具耐用度應(yīng)規(guī)定為一個(gè)班或兩個(gè)班，以便能在換班時(shí)間內(nèi)換刀。能在換班時(shí)間內(nèi)換刀。 n(4)精加工尺寸很大的工件時(shí)，刀具耐用度應(yīng)按零件精度和精加工尺寸很大的工件時(shí)，刀具耐用度應(yīng)按零件精度和表面粗糙度要求決定。表面粗糙度

52、要求決定。 http:/ 磨削過(guò)程磨削過(guò)程n2.5.2 磨削溫度磨削溫度n2.5.3砂輪的磨損與修整砂輪的磨損與修整n2.5.4磨削方法磨削方法http:/ 磨粒的磨削過(guò)程http:/ 在滑擦階段，由于磨粒切削刃剛在滑擦階段，由于磨粒切削刃剛剛開(kāi)始與工件接觸，切削厚度由零逐漸增大，但切削厚度剛開(kāi)始與工件接觸，切削厚度由零逐漸增大，但切削厚度hD極小。極小。 n（2）刻劃階段（塑性變形階段）刻劃階段（塑性變形階段） 隨著磨粒擠入深度的增大，磨粒隨著磨粒擠入深度的增大，磨粒與工件表面的壓力逐步加大，表面層也由彈性變形過(guò)渡到塑性變形。與工件表面的壓力逐步加大，表面層也由彈性變形過(guò)渡到塑性變形。 n（

53、3）切削階段（磨屑形成階段）切削階段（磨屑形成階段） 當(dāng)擠入深度增大到臨界值時(shí)，被當(dāng)擠入深度增大到臨界值時(shí)，被切削材料的切應(yīng)力和溫度都達(dá)到了一定數(shù)值，金屬層在磨粒的擠壓下切削材料的切應(yīng)力和溫度都達(dá)到了一定數(shù)值，金屬層在磨粒的擠壓下明顯地沿剪切面滑移，形成切屑沿前明顯地沿剪切面滑移，形成切屑沿前(刀刀)面流出。面流出。 n磨削塑性材料時(shí)，磨屑呈帶狀（圖磨削塑性材料時(shí)，磨屑呈帶狀（圖2.32）；磨削脆性材料時(shí)，磨屑）；磨削脆性材料時(shí)，磨屑呈擠裂狀（圖呈擠裂狀（圖2.32）；當(dāng)磨削溫度很高時(shí)，切屑熔化呈球狀或灰燼）；當(dāng)磨削溫度很高時(shí)，切屑熔化呈球狀或灰燼狀（圖狀（圖2.32、）。、）。http:/

54、磨屑形態(tài)http:/ 磨削特點(diǎn)n磨粒的硬度很高，如同刀具，能象刀具起切削作用。而高速回轉(zhuǎn)的砂輪，磨粒的硬度很高，如同刀具，能象刀具起切削作用。而高速回轉(zhuǎn)的砂輪，就相當(dāng)于多刃刀具，能切下很薄的一層金屬，得到加工精度和表面質(zhì)量就相當(dāng)于多刃刀具，能切下很薄的一層金屬，得到加工精度和表面質(zhì)量較高的工件加工表面。磨削加工的特點(diǎn)如下：較高的工件加工表面。磨削加工的特點(diǎn)如下：n（1）能加工硬度很高的材料（淬火鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷，不宜加工）能加工硬度很高的材料（淬火鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷，不宜加工塑性較大的有色金屬材料）塑性較大的有色金屬材料）n（2）能獲得較高的加工精度和較細(xì)的表面粗糙度）能獲得較高的加工精度和

55、較細(xì)的表面粗糙度n（3）磨削速度高（）磨削速度高（30m/s60m/s）n（4）磨削溫度高）磨削溫度高n（5）磨削余量?。┠ハ饔嗔啃（6）磨削的工藝范圍廣（內(nèi)外圓、平面、螺紋、齒形、刀具的刃磨）磨削的工藝范圍廣（內(nèi)外圓、平面、螺紋、齒形、刀具的刃磨） http:/ 基本概念n由于磨削速度高，能耗大，因此磨削溫度很高。通由于磨削速度高，能耗大，因此磨削溫度很高。通常磨削溫度是指砂輪與工件接觸區(qū)的平均溫度，它常磨削溫度是指砂輪與工件接觸區(qū)的平均溫度，它包含三個(gè)區(qū)域的溫度：包含三個(gè)區(qū)域的溫度：n（1）工件平均溫度）工件平均溫度指磨削熱傳入工件而引起指磨削熱傳入工件而引起的工件溫升，它影響工件的尺寸

56、精度和形狀精度。的工件溫升，它影響工件的尺寸精度和形狀精度。http:/ 磨削溫度http:/ 影響磨削溫度的主要因素n（1）砂輪速度）砂輪速度v 砂輪速度增大，單位時(shí)間內(nèi)的工作磨粒砂輪速度增大，單位時(shí)間內(nèi)的工作磨粒數(shù)將增多，單個(gè)磨粒的切削厚度變小，擠壓和摩擦作用加劇，數(shù)將增多，單個(gè)磨粒的切削厚度變小，擠壓和摩擦作用加劇，滑擦熱顯著增多。此外還會(huì)使磨粒在工件表面的滑擦次數(shù)增滑擦熱顯著增多。此外還會(huì)使磨粒在工件表面的滑擦次數(shù)增多。所有這些，都將促使磨削溫度的升高。多。所有這些，都將促使磨削溫度的升高。n（2）工件速度）工件速度vw 工件速度增大就是熱源移動(dòng)速度增大，工件速度增大就是熱源移動(dòng)速度增

57、大，工件表面溫度可能有所降低，但不明顯。這是由于工件速度工件表面溫度可能有所降低，但不明顯。這是由于工件速度增大后，增大了金屬切除量，從而增加了發(fā)熱量。增大后，增大了金屬切除量，從而增加了發(fā)熱量。 http:/ 徑向進(jìn)給量的增大，將導(dǎo)致徑向進(jìn)給量的增大，將導(dǎo)致磨削過(guò)程中磨削變形力和摩擦力的增大，從而引起磨削過(guò)程中磨削變形力和摩擦力的增大，從而引起發(fā)熱量的增多和磨削溫度的升高。發(fā)熱量的增多和磨削溫度的升高。n（4）工件材料）工件材料 金屬的導(dǎo)熱性越差，則磨削區(qū)的金屬的導(dǎo)熱性越差，則磨削區(qū)的溫度越高。溫度越高。 n（5）砂輪硬度與粒度）砂輪硬度與粒度 用軟砂輪磨削時(shí)的磨削溫用軟砂輪磨削時(shí)的磨削溫度

58、低度低(自尖銳好自尖銳好)；反之則磨削溫度高。；反之則磨削溫度高。 http:/ 砂輪磨損的形態(tài)n砂輪磨損包含砂輪磨損包含磨粒的磨耗磨損磨粒的磨耗磨損、磨粒破碎磨粒破碎和和脫落磨損脫落磨損等三種形態(tài)等三種形態(tài)(圖圖2.34)。http:/ 砂輪磨損的三種形態(tài)n1-切屑切屑 2結(jié)合劑結(jié)合劑 3磨粒磨粒A磨耗磨損磨耗磨損 B磨粒破碎磨粒破碎 C脫落磨損脫落磨損http:/ 砂輪的修整n砂輪雖有一定的自礪性，例如粗磨時(shí)砂輪的磨削表面就是靠砂輪雖有一定的自礪性，例如粗磨時(shí)砂輪的磨削表面就是靠自礪更新的，但在一般條件下不可能完全自礪，因此磨損后自礪更新的，但在一般條件下不可能完全自礪，因此磨損后必須及時(shí)

59、修整，以獲得良好的表面形貌，保證其磨削性能。必須及時(shí)修整，以獲得良好的表面形貌，保證其磨削性能。n砂輪的修整應(yīng)起到兩個(gè)作用：一是去除外層已鈍化的磨?；蛏拜喌男拚麘?yīng)起到兩個(gè)作用：一是去除外層已鈍化的磨?；蛉コ驯荒バ级氯说囊粚幽チ?，使新的磨粒顯露出來(lái)；二去除已被磨屑堵塞了的一層磨粒，使新的磨粒顯露出來(lái)；二是使砂輪修整后具有足夠數(shù)量的有效切削刃，從而提高已加是使砂輪修整后具有足夠數(shù)量的有效切削刃，從而提高已加工表面質(zhì)量。工表面質(zhì)量。 http:/ 4托板托板5擋塊擋塊http:/ n（4）按磨削加工精度，有普通磨削和高精度磨削。）按磨削加工精度，有普通磨削和高精度磨削。n普通磨削的加工精度可達(dá)普

60、通磨削的加工精度可達(dá)IT8IT6，表面粗糙度值為，表面粗糙度值為1.250.63m。高精度磨削又可分為精密磨削（值為。高精度磨削又可分為精密磨削（值為0.160.06 m）、超精密磨削（值為）、超精密磨削（值為0.040.02 m）和鏡面磨削（值）和鏡面磨削（值為為0.01 m），磨削后工件的尺寸精度可達(dá)），磨削后工件的尺寸精度可達(dá)IT5。http:/ http:/ 5壓輪壓輪6支承板支承板7導(dǎo)輪導(dǎo)輪http:/ 刀具幾何參數(shù)的選擇刀具幾何參數(shù)的選擇n2.6.2 切削用量的選擇切削用量的選擇http:/ 選擇刀具幾何參數(shù)應(yīng)考慮的因素n（1）工件材料工件材料 要考慮工件材料的化學(xué)成分、制造方法、