切削過程基本規(guī)律

1、LOGO機(jī)制教研室機(jī)制教研室第二節(jié)第二節(jié) 切削過程基本規(guī)律切削過程基本規(guī)律第三章第三章 金屬切削過程基本規(guī)律及其應(yīng)用金屬切削過程基本規(guī)律及其應(yīng)用切削力切削力一一切削熱與切削溫度切削熱與切削溫度二二刀具磨損與刀具壽命刀具磨損與刀具壽命二二一一三三本本節(jié)節(jié)教教學(xué)學(xué)內(nèi)內(nèi)容容第二節(jié)第二節(jié) 切削過程基本規(guī)律切削過程基本規(guī)律（1 1）熟知切削力的概念、會利用手冊使用經(jīng)驗公）熟知切削力的概念、會利用手冊使用經(jīng)驗公式計算切削力、切削功率，熟知影響切削力的因素；式計算切削力、切削功率，熟知影響切削力的因素； （2 2）熟知切削熱、切削溫度的概念及影響切削溫）熟知切削熱、切削溫度的概念及影響切削溫度的因素；度的因

2、素；（3 3）熟知刀具磨損形式、原因、磨損過程、磨鈍）熟知刀具磨損形式、原因、磨損過程、磨鈍標(biāo)準(zhǔn)、刀具壽命的概念及影響刀具壽命的因素。標(biāo)準(zhǔn)、刀具壽命的概念及影響刀具壽命的因素。本本節(jié)節(jié)教教學(xué)學(xué)要要求求第二節(jié)第二節(jié) 切削過程基本規(guī)律切削過程基本規(guī)律（1 1）切削力、切削功率的計算；）切削力、切削功率的計算；（2 2）影響切削力的因素；）影響切削力的因素；（3 3）影響切削溫度的因素；）影響切削溫度的因素；（4 4）刀具壽命的概念及影響壽命的因素。）刀具壽命的概念及影響壽命的因素。本本節(jié)節(jié)教教學(xué)學(xué)重重點點難難點點（1 1）影響切削力的因素；）影響切削力的因素；（2 2）影響切削溫度的因素；）影響切

3、削溫度的因素；（3 3）影響刀具壽命的因素。）影響刀具壽命的因素。第二節(jié)第二節(jié) 切削過程基本規(guī)律切削過程基本規(guī)律 切削過程中，切削過程中，使使工件上的切削層材料發(fā)生變工件上的切削層材料發(fā)生變形形形成切屑形成切屑所需的力，稱為所需的力，稱為切削力切削力。切切削削力力第二節(jié)第二節(jié) 切削過程基本規(guī)律切削過程基本規(guī)律一、切削力一、切削力 切削力是設(shè)計機(jī)床、刀具、夾具的主要依據(jù)，在目前自切削力是設(shè)計機(jī)床、刀具、夾具的主要依據(jù)，在目前自動化生產(chǎn)，精密加工中，常利用切削力來檢測和監(jiān)控加工表動化生產(chǎn)，精密加工中，常利用切削力來檢測和監(jiān)控加工表面質(zhì)量，加工精度和刀具磨損程度，因此，研究切削力的變面質(zhì)量，加工精度

4、和刀具磨損程度，因此，研究切削力的變化規(guī)律，對生產(chǎn)實際有重要的指導(dǎo)意義?；?guī)律，對生產(chǎn)實際有重要的指導(dǎo)意義。切削熱切削熱的產(chǎn)生的產(chǎn)生工藝系統(tǒng)的強(qiáng)度和剛度工藝系統(tǒng)的強(qiáng)度和剛度 加工質(zhì)量加工質(zhì)量切削切削溫度溫度刀具磨損刀具磨損刀具刀具壽命壽命切削力切削力的影響的影響工件熱變形工件熱變形 三個變形區(qū)產(chǎn)生的彈、塑性三個變形區(qū)產(chǎn)生的彈、塑性變形抗力變形抗力 切屑、工件與刀具間切屑、工件與刀具間摩擦力摩擦力切切削削力力 作用在前刀面上作用在前刀面上的彈、塑性變形抗力的彈、塑性變形抗力 Fn 和摩擦力和摩擦力 Ff , ,合力為合力為Fr ； 總的合力為總的合力為 Fr。（1 1）直角自由切削的分力與合力）

5、直角自由切削的分力與合力 作用在后刀面上作用在后刀面上的彈、塑性變形抗力的彈、塑性變形抗力 Fn 和摩擦力和摩擦力 Ff，合力為合力為Fr 。切切削削力力rFcFrFpFfpFfFfpFf pvfvc（2）直角非自由切削時切削力的分力與合力）直角非自由切削時切削力的分力與合力FcFr切削合力主切削力Fp吃刀抗力Ff進(jìn)給抗力切切削削力力 為了便于分析切削力的作用和測量、計算切削力的大小，為了便于分析切削力的作用和測量、計算切削力的大小，通常將合力通常將合力 Fr 在按主運動速度方向、背吃刀量方向和進(jìn)給方在按主運動速度方向、背吃刀量方向和進(jìn)給方向向分解為三個互相垂直的分力：分解為三個互相垂直的分力

6、： Fc 主切削力主切削力，與切削速度方向一致。，與切削速度方向一致。 Ff 進(jìn)給力進(jìn)給力，與進(jìn)給方向平行，車外圓時稱為軸向力。，與進(jìn)給方向平行，車外圓時稱為軸向力。 Fp 背向力背向力( (吃刀抗力吃刀抗力) )，與進(jìn)給方向垂直，車外圓時又稱徑，與進(jìn)給方向垂直，車外圓時又稱徑向力。向力。 直角非自由切削時，由于受到副切削刃上刀尖處變形抗力直角非自由切削時，由于受到副切削刃上刀尖處變形抗力和摩擦力的影響和摩擦力的影響, ,改變了合力改變了合力 Fr 的作用方向。的作用方向。切切削削力力22222fpcpfcrFFFFFF rpfpFFcos rpffFFsincFF）（7 . 015. 0 p

7、cFF）（6 . 01 . 0f式中式中 Fpf 合力合力Fr在基面上的分力。在基面上的分力。 一般情況下，主切削力一般情況下，主切削力Fc最大，最大，F(xiàn)p、Ff小一些。隨著刀小一些。隨著刀具幾何參數(shù)、刃磨質(zhì)量、磨損情況和切削用量的不同，具幾何參數(shù)、刃磨質(zhì)量、磨損情況和切削用量的不同，F(xiàn)p、Ff相對于相對于Fc的比值在很大的范圍內(nèi)變化：的比值在很大的范圍內(nèi)變化： ；切切削削力力 進(jìn)給抗力進(jìn)給抗力Ff 消耗總功率消耗總功率5%5%左右，它是驗算機(jī)床進(jìn)給左右，它是驗算機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)主要零、部件強(qiáng)度和剛性的依據(jù)。系統(tǒng)主要零、部件強(qiáng)度和剛性的依據(jù)。 主切削力主切削力Fc最大，消耗切削總功率的最大，消耗切

8、削總功率的95%95%左右，是設(shè)左右，是設(shè)計與使用刀具的主要依據(jù)，并用于驗算機(jī)床、夾具主要零部計與使用刀具的主要依據(jù)，并用于驗算機(jī)床、夾具主要零部件的強(qiáng)度和剛度以及機(jī)床電動機(jī)功率。件的強(qiáng)度和剛度以及機(jī)床電動機(jī)功率。 背向力背向力Fp 不消耗功率，但在機(jī)床不消耗功率，但在機(jī)床工件工件夾具夾具刀刀具所組成的工藝系統(tǒng)剛性不足時，是造成振動的主要因素。具所組成的工藝系統(tǒng)剛性不足時，是造成振動的主要因素。切切削削力力切切削削力力ffFfFfFfppFpFpFpccFcFcFcFzcyxpFFzcyxpFFzcyxpFKvfaCFKvfaCFKvfaCF fpc式中式中 影響系數(shù)，它的大小與實驗條件有關(guān)；

9、影響系數(shù)，它的大小與實驗條件有關(guān)； fPcFFFCCC、fPcFFFxxx、fPcFFFyyy 、fPcFFFKKK、背吃刀量背吃刀量ap對切削力對切削力Fc、Fp、Ff的影響指數(shù)的影響指數(shù); ; 進(jìn)給量進(jìn)給量f 對切削力對切削力Fc、Fp、Ff的影響指數(shù)的影響指數(shù); ; 切削速度切削速度vc對切削力對切削力Fc、Fp、Ff的影響指數(shù)的影響指數(shù); ; 考慮切削速度、刀具幾何參數(shù)、刀具磨損考慮切削速度、刀具幾何參數(shù)、刀具磨損等因素影響的修正系數(shù)之積，可以根據(jù)切削條等因素影響的修正系數(shù)之積，可以根據(jù)切削條件從工藝手冊中查處。件從工藝手冊中查處。fPcFFFzzz、式中系數(shù)指數(shù)式中系數(shù)指數(shù) 切除單位

10、切削層面積所產(chǎn)生的的主切削力，用切除單位切削層面積所產(chǎn)生的的主切削力，用p（單（單位為位為Nmm2）表示。）表示。wcccccaaFfaFAFpp 單位切削力單位切削力p可從手冊相關(guān)表中查出，則可由上式求可從手冊相關(guān)表中查出，則可由上式求出出Fc，切削條件不同時，再乘以相關(guān)修正系數(shù)即可。求出，切削條件不同時，再乘以相關(guān)修正系數(shù)即可。求出Fp、Ff時，時， 用用Fc再乘以相應(yīng)的比例系數(shù)和修正系數(shù)再乘以相應(yīng)的比例系數(shù)和修正系數(shù)。 在同一切削條件下，用單位切削力算出的切削力與用在同一切削條件下，用單位切削力算出的切削力與用指數(shù)公式算出的切削力基本相同。指數(shù)公式算出的切削力基本相同。 切切削削力力式中

11、式中 Fc 主切削力主切削力（N）；）； vc 主運動速度主運動速度（m/min）。）。 60103ccFPc 切削功率切削功率Pc是主切削力是主切削力Fc和進(jìn)給抗力和進(jìn)給抗力Ff消耗的功率之和。消耗的功率之和。由于由于Ff消耗的功率所占比例很小，約消耗的功率所占比例很小，約15，通常略去不計通常略去不計，于是，于是Pc （單位為（單位為kW）為）為在切削過程中消耗的功率。在切削過程中消耗的功率。式中式中 機(jī)床傳動效率，通常機(jī)床傳動效率，通常= 0.750.85。 cPEP切切削削力力單位時間內(nèi)切除單位體積的金屬所消耗的功率。單位時間內(nèi)切除單位體積的金屬所消耗的功率。WcEPpckW（mm3s

12、-1） 601000cpfaEw6cp3cp10100010pfafappc式中式中 Ew 金屬切除率。金屬切除率。 則有則有 從有關(guān)手冊表中可查出單位切削功率從有關(guān)手冊表中可查出單位切削功率pc，即可求出切，即可求出切削功率削功率Pc。切切削削力力 對于塑性材料，硬度、強(qiáng)度越高，材料的剪切對于塑性材料，硬度、強(qiáng)度越高，材料的剪切屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度s越高，切削力越大。材料的塑性或韌性越高，切削力越大。材料的塑性或韌性越高，切屑不易折斷，使切屑與前刀面間摩擦增加，越高，切屑不易折斷，使切屑與前刀面間摩擦增加，故切削力越大。故切削力越大。 對于脆性材料，如鑄鐵、黃銅等，由于塑性變對于脆性材料，如鑄鐵

13、、黃銅等，由于塑性變形小，切屑與前刀面的摩擦小，故切削力小。形小，切屑與前刀面的摩擦小，故切削力小。 （1 1）工件材料的影響）工件材料的影響切切削削力力ap1 1倍倍aw 、Ac1 1倍倍變形抗力和摩擦力變形抗力和摩擦力1 1倍倍 Fc 1 1倍倍ap對對Fc的影響指數(shù)的影響指數(shù)（2）切削用量的影響）切削用量的影響1cFxf1 1倍倍Ac1 1倍倍變形抗力和摩擦力變形抗力和摩擦力 Fc 不到不到1 1倍倍 ac 1 1倍倍切削變形切削變形f 對對Fc的影響指數(shù)的影響指數(shù)1cFy背吃刀量對切削力影響背吃刀量對切削力影響進(jìn)給量對切削力影響進(jìn)給量對切削力影響切切削削力力切削速度對切削力影響切削速度

14、對切削力影響加工條件：加工條件：工件材料：工件材料：45鋼；鋼；刀具材料：刀具材料：YTl5；切削用量：切削用量：ap= 4mm，f =0.3mmr切削速度切削速度vc對切削力對切削力Fc 、Fp、Ff的影響的影響切切削削力力l在積屑瘤增長階段在積屑瘤增長階段 vc h積積變形程度變形程度F l在積屑瘤減小階段在積屑瘤減小階段 vc h積積變形程度變形程度F l在無積屑瘤階段在無積屑瘤階段vc溫度溫度摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)變形程度變形程度 F 速度速度vc 對對F 的影響分為有積屑瘤和無積屑瘤兩種情況的影響分為有積屑瘤和無積屑瘤兩種情況切切削削力力o o 3030或高速切削時，或高速切削時， o o

15、對對 F F 影響不顯著。影響不顯著。（3）刀具幾何參數(shù)的影響）刀具幾何參數(shù)的影響前角前角o o 的影響的影響前角對切削力的影響前角對切削力的影響加工塑性材料時加工塑性材料時o o變形變形F F 摩擦摩擦 F加工脆性材料時，加工脆性材料時， 變形、摩擦很小，變形、摩擦很小，o o對對 F F 影響不顯著影響不顯著切切削削力力主偏角主偏角r的影響的影響主偏角主偏角r r對切削力的影響對切削力的影響 lr r對對F Fc c影響較小影響較小r在在3060內(nèi)內(nèi)增大，由于增大，由于ac的影的影響起主要作用，故響起主要作用，故Fc減小；減??；r約在約在6090內(nèi)增大，刀尖圓弧內(nèi)增大，刀尖圓弧的影響更為突

16、出，的影響更為突出，故故Fc增大。增大。 一般情況下，主偏角一般情況下，主偏角r=6075時，時，F(xiàn)c最小。最小。（3）刀具幾何參數(shù)的影響）刀具幾何參數(shù)的影響切切削削力力Fp Ffp cosrFf Ffp sinrr Fp Ff 主偏角主偏角r對切削力的影響對切削力的影響 lr r對對F Fp p、 F Ff f影響較大影響較大（3）刀具幾何參數(shù)的影響）刀具幾何參數(shù)的影響切切削削力力ls對對F Fc c影響很小影響很小ls對對Fp、 Ff影響較大影響較大s Fp 、Ff 刃傾角刃傾角s s對切削力的影響對切削力的影響刃傾角刃傾角s的影響的影響 ，主切削刃的工，主切削刃的工作長度作長度 ，摩擦，

17、摩擦 ，但但rn ，切削刃鋒利性，切削刃鋒利性 ，切削變形，切削變形，上述作上述作用的結(jié)果，使用的結(jié)果，使Fc變化變化很小。很小。 s（3）刀具幾何參數(shù)的影響）刀具幾何參數(shù)的影響切切削削力力負(fù)倒棱負(fù)倒棱b b11的影響的影響b1 與與f 之比增大之比增大, ,切削力隨之增大切削力隨之增大。當(dāng)切鋼當(dāng)切鋼b1/f 5或或切鑄鐵切鑄鐵b1/f 3時時，切切削力趨于穩(wěn)定，接近削力趨于穩(wěn)定，接近于負(fù)前角的狀態(tài)。于負(fù)前角的狀態(tài)。正前角負(fù)倒棱車刀的切屑流出情況正前角負(fù)倒棱車刀的切屑流出情況（3）刀具幾何參數(shù)的影響）刀具幾何參數(shù)的影響切切削削力力刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑r r的影響的影響r對對Fc影響很小影響

18、很小r Fp Ff 刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑r r增大時切削刃曲線部分長度增大增大時切削刃曲線部分長度增大（3）刀具幾何參數(shù)的影響）刀具幾何參數(shù)的影響切切削削力力 后刀面平均磨后刀面平均磨損帶寬度損帶寬度VB 越越大，摩擦越強(qiáng)烈，大，摩擦越強(qiáng)烈，切削力也越大。切削力也越大。 VB對背向力對背向力Fp影響最顯著影響最顯著（4）刀具磨損的影響）刀具磨損的影響切切削削力力（6）刀具材料的影響）刀具材料的影響 刀具材料不同，刀具與工件之間的摩擦系數(shù)不刀具材料不同，刀具與工件之間的摩擦系數(shù)不同，對力的影響也不同。按立方氮化硼、陶瓷、涂同，對力的影響也不同。按立方氮化硼、陶瓷、涂層、硬質(zhì)合金、高速鋼順序，

19、切削力依次增大。層、硬質(zhì)合金、高速鋼順序，切削力依次增大。（5）切削液的影響）切削液的影響 切削液潤滑作用越好，力減小越顯著，低速時切削液潤滑作用越好，力減小越顯著，低速時更突出。更突出。切切削削力力切削熱和由此產(chǎn)生的切削溫度是切削過程中產(chǎn)生切削熱和由此產(chǎn)生的切削溫度是切削過程中產(chǎn)生的又一重要的物理現(xiàn)象。它們直接影響刀具的磨損和的又一重要的物理現(xiàn)象。它們直接影響刀具的磨損和刀具壽命，并影響工件的加工精度和表面質(zhì)量。刀具壽命，并影響工件的加工精度和表面質(zhì)量。二、切削熱與切削溫度二、切削熱與切削溫度 切削熱是由切削過程中產(chǎn)生的切削功和摩擦功切削熱是由切削過程中產(chǎn)生的切削功和摩擦功轉(zhuǎn)變而來的。轉(zhuǎn)變而

20、來的。 一是切削層發(fā)生的彈、塑性變形功；一是切削層發(fā)生的彈、塑性變形功； 二是切屑與前刀面、工件與后刀面間消耗的摩二是切屑與前刀面、工件與后刀面間消耗的摩擦功。擦功。 具體在三個變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生。具體在三個變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生。1.切削熱切削熱切切削削熱熱與與切切削削溫溫度度切削熱的來源與傳出 切屑切屑Qch 、刀具刀具Qc、工件工件Qw、周圍介質(zhì)（周圍介質(zhì)（切削液、空氣切削液、空氣) )Qf切削熱產(chǎn)生與傳出的關(guān)系為切削熱產(chǎn)生與傳出的關(guān)系為 剪切區(qū)的變形功轉(zhuǎn)變的熱剪切區(qū)的變形功轉(zhuǎn)變的熱Qp；切屑與前刀面的摩擦功轉(zhuǎn)變的熱切屑與前刀面的摩擦功轉(zhuǎn)變的熱Qf；已加工表面與后刀面的摩擦功轉(zhuǎn)變的熱已加工表面與后刀面的

21、摩擦功轉(zhuǎn)變的熱Qf。 fwcchaffrpQQQQQQQccvFQ 1.切削熱切削熱切切削削熱熱與與切切削削溫溫度度750刀具2.切削溫度切削溫度二維切削中的溫度分布二維切削中的溫度分布 工件材料：低碳易切鋼工件材料：低碳易切鋼 刀具：刀具： o=30 ， o=7 ； 切削用量：切削用量：ap=0.6mm， vc =0.38m/s； 切削條件：干切削，切削條件：干切削， 預(yù)熱預(yù)熱611 C切切削削熱熱與與切切削削溫溫度度切削脆性材料時切削脆性材料時最高溫度區(qū)域最高溫度區(qū)域后刀面靠近刀后刀面靠近刀尖處尖處切削塑性材料時最高切削塑性材料時最高溫度區(qū)域溫度區(qū)域前刀面前刀面靠近刀尖處靠近刀尖處切削溫度

22、一般指切削區(qū)（切屑與切削溫度一般指切削區(qū)（切屑與前刀面接觸區(qū)）的平均溫度前刀面接觸區(qū)）的平均溫度3.影響切削溫度的因素影響切削溫度的因素影響切削溫度的因素主要有兩個方面：影響切削溫度的因素主要有兩個方面：切削熱的產(chǎn)生與傳出切削熱的產(chǎn)生與傳出（1 1）切削用量的影響）切削用量的影響 式中式中 前刀面接觸區(qū)的平均溫度前刀面接觸區(qū)的平均溫度( C)； C 與工件、刀具材料和其它切削參數(shù)有關(guān)的修正系與工件、刀具材料和其它切削參數(shù)有關(guān)的修正系數(shù)；數(shù)； z、y、x vc、f、ap 的影響指數(shù)。的影響指數(shù)。經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式KafCxypzc切切削削熱熱與與切切削削溫溫度度刀具材料加工方法高速鋼車削14017

23、00.350.450.20.30.080.10銑削80鉆削150硬質(zhì)合金車削320f (mm/r)0.10.410.150.050.20.310.30.26切削溫度的系數(shù)及指數(shù)3.影響切削溫度的因素影響切削溫度的因素切削用量切削用量切削溫度切削溫度 vc對對影響最大，進(jìn)給量影響最大，進(jìn)給量 f 的影響比的影響比vc小，背吃刀量小，背吃刀量ap的的影響很小。影響很小。切切削削熱熱與與切切削削溫溫度度（2 2）刀具幾何參數(shù)的影響）刀具幾何參數(shù)的影響 前角前角o增大，變形增大，變形和摩擦減小，因此和摩擦減小，因此產(chǎn)生的熱量少，切產(chǎn)生的熱量少，切削溫度下降。削溫度下降。 但前角但前角o增大到增大到一定

24、值后，如果前一定值后，如果前角角o再增加，楔角再增加，楔角o減小，將使刀具散減小，將使刀具散熱變差，切削溫度熱變差，切削溫度又會上升。又會上升。 前角前角o對切削溫度對切削溫度的影響的影響切切削削熱熱與與切切削削溫溫度度3.影響切削溫度的因素影響切削溫度的因素主偏角主偏角r r對切削溫度對切削溫度的影響的影響主偏角主偏角r增大，增大，切削厚度切削厚度ac增大增大，產(chǎn)生的熱量減，產(chǎn)生的熱量減少。但主偏角增少。但主偏角增大，刀尖角大，刀尖角r減減小，切削寬度小，切削寬度aw減小，刀具的散減小，刀具的散熱能力降低，切熱能力降低，切削溫度升高。削溫度升高。 切切削削熱熱與與切切削削溫溫度度3.影響切削

25、溫度的因素影響切削溫度的因素 刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑r增大，刀具切削刃的平均主偏角增大，刀具切削刃的平均主偏角rc減小，切削寬度減小，切削寬度aw增大，刀具散熱能力增強(qiáng)，增大，刀具散熱能力增強(qiáng)，切削溫度降低。切削溫度降低。切切削削熱熱與與切切削削溫溫度度3.影響切削溫度的因素影響切削溫度的因素強(qiáng)度硬度、強(qiáng)度硬度、塑性和韌性塑性和韌性越大，切削越大，切削力越大，切力越大，切削溫度升高。削溫度升高。 導(dǎo)熱率大，導(dǎo)熱率大，散熱快，溫散熱快，溫度下降度下降（3 3）工件材料的影響）工件材料的影響切切削削熱熱與與切切削削溫溫度度3.影響切削溫度的因素影響切削溫度的因素 后刀面磨損增大，切削溫度升高后刀

26、面磨損增大，切削溫度升高; ; VB達(dá)一定值影響加達(dá)一定值影響加劇劇; ; vc越高刀磨損對越高刀磨損對影響越顯著。影響越顯著。 澆切削液對澆切削液對切削溫度切削溫度刀具磨損刀具磨損加工質(zhì)量有明顯效加工質(zhì)量有明顯效果。果。 熱導(dǎo)率比熱容和流量越大，本身溫度越低冷卻效果越熱導(dǎo)率比熱容和流量越大，本身溫度越低冷卻效果越顯著顯著（4 4）刀具磨損的影響）刀具磨損的影響（5 5）切削液的影響）切削液的影響切切削削熱熱與與切切削削溫溫度度3.影響切削溫度的因素影響切削溫度的因素 工件和刀具材料不同，組成熱電偶兩極，切削時刀具與工件和刀具材料不同，組成熱電偶兩極，切削時刀具與工件接觸處的高溫產(chǎn)生溫差電勢，

27、通過電位差計測得切削區(qū)工件接觸處的高溫產(chǎn)生溫差電勢，通過電位差計測得切削區(qū)的平均溫度。的平均溫度。切切削削熱熱與與切切削削溫溫度度 利用紅外輻射原理，借助熱敏利用紅外輻射原理，借助熱敏感元件，測量切削區(qū)溫度?？蓽y量感元件，測量切削區(qū)溫度?？蓽y量切削區(qū)側(cè)面溫度場。切削區(qū)側(cè)面溫度場。 用不同材料、相互絕緣金屬絲用不同材料、相互絕緣金屬絲作熱電偶兩極。作熱電偶兩極。mV人工熱電偶工件刀具金屬絲小孔 可測量刀具或工件指定點溫度可測量刀具或工件指定點溫度，可測最高溫度及溫度分布場。，可測最高溫度及溫度分布場。切切削削熱熱與與切切削削溫溫度度三、刀具磨損和刀具壽命三、刀具磨損和刀具壽命1.1.刀具磨損的形

28、式刀具磨損的形式正常磨損正常磨損刀具在設(shè)計與使用合理、制造與刃磨質(zhì)量符合刀具在設(shè)計與使用合理、制造與刃磨質(zhì)量符合要求的情況下，在切削過程中逐漸產(chǎn)生的磨損。要求的情況下，在切削過程中逐漸產(chǎn)生的磨損。非正常磨損非正常磨損（破損（破損 ）刀刀具具磨磨損損前刀面磨損前刀面磨損后刀面磨損后刀面磨損前后刀面同時磨損前后刀面同時磨損刀具在切削過程中突然或過早產(chǎn)生的損壞現(xiàn)象。刀具在切削過程中突然或過早產(chǎn)生的損壞現(xiàn)象。脆性破損脆性破損塑性破損塑性破損刀刀具具磨磨損損與與刀刀具具壽壽命命刀刀面面磨磨損損形形態(tài)態(tài)刀刀具具磨磨損損與與刀刀具具壽壽命命1.1.刀具磨損的形式刀具磨損的形式車刀正常磨損形式示意圖車刀正常磨

29、損形式示意圖a a）前刀面月牙洼磨損斷面形狀）前刀面月牙洼磨損斷面形狀 b b）前刀面月牙洼磨損形狀）前刀面月牙洼磨損形狀 c c）后刀面磨損區(qū)的形狀）后刀面磨損區(qū)的形狀刀刀具具磨磨損損與與刀刀具具壽壽命命1.1.刀具磨損的形式刀具磨損的形式 切削塑性材料，切削塑性材料，vc和和ac較大時，較大時， 在前刀面上形成月牙在前刀面上形成月牙洼磨損，以最大深度洼磨損，以最大深度KT 表示，表示，（1 1）前刀面磨損）前刀面磨損刀刀具具磨磨損損與與刀刀具具壽壽命命1.1.刀具磨損的形式刀具磨損的形式 切削鑄鐵或切削鑄鐵或vc 和和ac較小切塑性較小切塑性 材料時，主要發(fā)生這種材料時，主要發(fā)生這種磨損。

30、磨損。（2 2）后刀面磨損）后刀面磨損 后刀面磨損帶不后刀面磨損帶不均勻，刀尖部分磨損均勻，刀尖部分磨損嚴(yán)重，最大值為嚴(yán)重，最大值為VC；中間部位磨損較均勻，中間部位磨損較均勻，平均磨損寬度以平均磨損寬度以VB表表示；邊界處磨損嚴(yán)重，示；邊界處磨損嚴(yán)重，以以VN表示。常用表示。常用VB表示刀面磨損的大小。表示刀面磨損的大小。刀刀具具磨磨損損與與刀刀具具壽壽命命1.1.刀具磨損的形式刀具磨損的形式 切削之后，刀具上同時出現(xiàn)前刀面磨損和后刀面磨損。在切削之后，刀具上同時出現(xiàn)前刀面磨損和后刀面磨損。在中等切削速度和中等進(jìn)給量下切削塑性金屬時，常出現(xiàn)這種磨中等切削速度和中等進(jìn)給量下切削塑性金屬時，常出

31、現(xiàn)這種磨損形式。損形式。（3 3）前、后刀面同時磨損）前、后刀面同時磨損刀刀具具磨磨損損與與刀刀具具壽壽命命1.1.刀具磨損的形式刀具磨損的形式 切鋼料時，主刃、副刃與工件待加工表面或已加工表切鋼料時，主刃、副刃與工件待加工表面或已加工表面接觸處磨出溝紋，稱為邊界磨損。邊界處的加工硬化層、面接觸處磨出溝紋，稱為邊界磨損。邊界處的加工硬化層、硬質(zhì)點、較大的應(yīng)力梯度和溫度梯度所造成。硬質(zhì)點、較大的應(yīng)力梯度和溫度梯度所造成。（4 4）邊界磨損）邊界磨損刀刀具具磨磨損損與與刀刀具具壽壽命命1.1.刀具磨損的形式刀具磨損的形式（1）磨料磨損）磨料磨損 切屑或工件表面上的硬質(zhì)點（碳化物、氧化物等）對刀具切

32、屑或工件表面上的硬質(zhì)點（碳化物、氧化物等）對刀具表面刻劃作用造成的機(jī)械磨損。表面刻劃作用造成的機(jī)械磨損。 低速切削時，磨料磨損是刀具磨損的主要原因低速切削時，磨料磨損是刀具磨損的主要原因(HSS(HSS刀刀) )。（2）粘結(jié)磨損）粘結(jié)磨損 刀具與切屑、工件間存在高溫高壓和強(qiáng)烈摩擦，達(dá)到原刀具與切屑、工件間存在高溫高壓和強(qiáng)烈摩擦，達(dá)到原子間結(jié)合而產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，又稱為冷焊。相對運動使粘接點子間結(jié)合而產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，又稱為冷焊。相對運動使粘接點破裂而被工件材料帶走，造成粘結(jié)磨損。破裂而被工件材料帶走，造成粘結(jié)磨損。 中速切削形成不穩(wěn)定積屑瘤時，磨損嚴(yán)重；刀具工件材中速切削形成不穩(wěn)定積屑瘤時，磨損嚴(yán)重；

33、刀具工件材料硬度比小，親合力大時磨損嚴(yán)重；刀具刃磨質(zhì)量差磨損嚴(yán)料硬度比小，親合力大時磨損嚴(yán)重；刀具刃磨質(zhì)量差磨損嚴(yán)重。重。2.2.刀具磨損的原因刀具磨損的原因刀刀具具磨磨損損與與刀刀具具壽壽命命（3）擴(kuò)散磨損）擴(kuò)散磨損 刀具與切屑、工件接觸處由于高溫作用，雙方化學(xué)元素在刀具與切屑、工件接觸處由于高溫作用，雙方化學(xué)元素在固態(tài)下互相擴(kuò)散，使刀具材料的成分、結(jié)構(gòu)改變造成的磨損。固態(tài)下互相擴(kuò)散，使刀具材料的成分、結(jié)構(gòu)改變造成的磨損。 切削溫度越高擴(kuò)散越快；刀具工件材料親合力越大，擴(kuò)散切削溫度越高擴(kuò)散越快；刀具工件材料親合力越大，擴(kuò)散越快；高速切削時擴(kuò)散磨損是刀具磨損的主要原因。越快；高速切削時擴(kuò)散磨損

34、是刀具磨損的主要原因。a a）元素分布）元素分布 b b）WC+CoWC+Co擴(kuò)散擴(kuò)散 c c）Ti+Ta+ WC +CoTi+Ta+ WC +Co擴(kuò)散擴(kuò)散 刀刀具具磨磨損損與與刀刀具具壽壽命命2.2.刀具磨損的原因刀具磨損的原因（4）相變磨損）相變磨損 當(dāng)?shù)毒呱献罡邷囟瘸^刀具材料的相變溫度時，刀具表面金當(dāng)?shù)毒呱献罡邷囟瘸^刀具材料的相變溫度時，刀具表面金相組織發(fā)生變化，如馬氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，使硬度下降，相組織發(fā)生變化，如馬氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，使硬度下降，磨損加劇。磨損加劇。 工具鋼刀具在高溫時易產(chǎn)生相變磨損。它們的相變溫度為：工具鋼刀具在高溫時易產(chǎn)生相變磨損。它們的相變溫度為：合金工

35、具鋼為合金工具鋼為300350，高速鋼為，高速鋼為550600。相變磨損。相變磨損嚴(yán)重時會造成刀面的塌陷和切削刃卷曲。嚴(yán)重時會造成刀面的塌陷和切削刃卷曲。（5）氧化磨損）氧化磨損 當(dāng)切削溫度達(dá)當(dāng)切削溫度達(dá)700800時，空氣中的氧便與硬質(zhì)合金時，空氣中的氧便與硬質(zhì)合金中的中的CoCo及及WCWC、TiCTiC等發(fā)生氧化作用，產(chǎn)生較軟的氧化物（如等發(fā)生氧化作用，產(chǎn)生較軟的氧化物（如CoCo3 3O O4 4、CoOCoO、TiOTiO2 2等），被切屑或工件擦掉而形成磨損。等），被切屑或工件擦掉而形成磨損。刀刀具具磨磨損損與與刀刀具具壽壽命命2.2.刀具磨損的原因刀具磨損的原因溫度對磨損的影響溫

36、度對磨損的影響1-1-粘結(jié)磨損粘結(jié)磨損 2-2-磨粒磨損磨粒磨損 3-3-擴(kuò)散磨損擴(kuò)散磨損 4-4-相變磨損相變磨損 5-5-氧化磨損氧化磨損刀刀具具磨磨損損與與刀刀具具壽壽命命2.2.刀具磨損的原因刀具磨損的原因積屑瘤脫落時引起大面積剝落；積屑瘤脫落時引起大面積剝落；刀具材料硬度低、韌性差；刀具材料硬度低、韌性差；刀具幾何參數(shù)和切削用量選擇不合理導(dǎo)致切削力過刀具幾何參數(shù)和切削用量選擇不合理導(dǎo)致切削力過大、切削溫度過高；大、切削溫度過高；在焊接或刃磨時因驟冷驟熱而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力或裂紋；在焊接或刃磨時因驟冷驟熱而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力或裂紋；操作、保管不當(dāng)?shù)?。操作、保管不?dāng)?shù)?。?）刀具非正常磨損原因）刀具非正

37、常磨損原因主要是由于機(jī)械沖擊力或熱效應(yīng)作用造成的。主要是由于機(jī)械沖擊力或熱效應(yīng)作用造成的。 非正常磨損使刀具壽命大大降低，甚至報廢。非正常磨損使刀具壽命大大降低，甚至報廢。因此，應(yīng)及時找出原因，并采取措施加以解決。因此，應(yīng)及時找出原因，并采取措施加以解決。刀刀具具磨磨損損與與刀刀具具壽壽命命2.2.刀具磨損的原因刀具磨損的原因4.4.刀具磨損過程和磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具磨損過程和磨鈍標(biāo)準(zhǔn)（1 1）刀具磨損過程）刀具磨損過程初期磨損階段（初期磨損階段（I段段） 與刀具刃磨質(zhì)量有關(guān)與刀具刃磨質(zhì)量有關(guān)正常磨損階段正常磨損階段（段）段） VB VB與切削時間近與切削時間近似正比斜率表示磨損似正比斜率表示磨損強(qiáng)度

38、。強(qiáng)度。急劇磨損階段急劇磨損階段（段）段） 切削力、溫度急切削力、溫度急升，刀具磨損加劇，升，刀具磨損加劇，之前換刀。之前換刀。刀具磨損過程曲線刀具磨損過程曲線刀刀具具磨磨損損與與刀刀具具壽壽命命 在使用刀具時，應(yīng)該控制刀具在產(chǎn)生急劇磨損在使用刀具時，應(yīng)該控制刀具在產(chǎn)生急劇磨損前必須重磨或更換新切削刃。這時刀具的磨損量稱前必須重磨或更換新切削刃。這時刀具的磨損量稱為為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)磨鈍標(biāo)準(zhǔn)或或磨損限度磨損限度。 由于由于后刀面磨損后刀面磨損最常見，且易于控制和測量。最常見，且易于控制和測量。因此，規(guī)定將后刀面上均勻磨損區(qū)平均磨損量允許因此，規(guī)定將后刀面上均勻磨損區(qū)平均磨損量允許達(dá)到的最大值達(dá)到的最大

39、值VBVB作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。加工條件不作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。加工條件不同，磨鈍標(biāo)準(zhǔn)同，磨鈍標(biāo)準(zhǔn)VBVB值也不同。使用時可參考有關(guān)手冊值也不同。使用時可參考有關(guān)手冊選取。選取。 （2 2）刀具磨損標(biāo)準(zhǔn)）刀具磨損標(biāo)準(zhǔn)刀刀具具磨磨損損與與刀刀具具壽壽命命4.4.刀具磨損過程和磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具磨損過程和磨鈍標(biāo)準(zhǔn)小廠、有經(jīng)驗工人根據(jù)一些現(xiàn)象來判斷刀具是否磨鈍；小廠、有經(jīng)驗工人根據(jù)一些現(xiàn)象來判斷刀具是否磨鈍；ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以1/2 ap處的處的VB值作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)；值作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)；自動化精加工刀具，以徑向磨損量自動化精加工刀具，以徑向磨損量NB作為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。作為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的選擇

40、刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的選擇刀刀具具磨磨損損與與刀刀具具壽壽命命4.4.刀具磨損過程和磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具磨損過程和磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的選擇刀刀具具磨磨損損與與刀刀具具壽壽命命4.4.刀具磨損過程和磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具磨損過程和磨鈍標(biāo)準(zhǔn) 在不同的加工條件下，磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的具體數(shù)值是不同的。在不同的加工條件下，磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的具體數(shù)值是不同的。切削難加工材料（如高溫合金、不銹鋼、鈦合金等）一般切削難加工材料（如高溫合金、不銹鋼、鈦合金等）一般應(yīng)取較小的應(yīng)取較小的VB值，加工一般材料，可取值，加工一般材料，可取VB值大些。值大些。系統(tǒng)剛性差時，取較小系統(tǒng)剛性差時，取較小VB值。值。高速鋼刀具高速鋼刀具VB值較大；

41、硬質(zhì)合金刀具值較大；硬質(zhì)合金刀具VB值較小。值較小。加工精度和表面質(zhì)量要求高時，取較小的加工精度和表面質(zhì)量要求高時，取較小的VB值。值。加工大型工件時，為避免頻繁換刀，取較大的加工大型工件時，為避免頻繁換刀，取較大的VBVB值。值。 刀具刃磨后開始切削到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為刀具刃磨后開始切削到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止的切削時間。止的切削時間。 4.4.刀具壽命刀具壽命（1 1）刀具壽命）刀具壽命T 刀具從開始使用到報廢為止的總切削時間。刀具從開始使用到報廢為止的總切削時間。 刀具總壽命刀具壽命刀具總壽命刀具壽命刃磨次數(shù)刃磨次數(shù)（2 2）刀具總壽命）刀具總壽命刀刀具具磨磨損損與與刀刀具具壽壽命命經(jīng)實驗得到的切削用量與刀具壽命的關(guān)系式：經(jīng)實驗得到的切削用量與刀具壽命的關(guān)系式：T = CT vc1/m f 1/n ap1/p1/m1/n1/p用用YT5車削車削b