第28講機(jī)械加工中物理現(xiàn)象副本

1、2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象切削過(guò)程現(xiàn)象切削變形三個(gè)變形區(qū)切屑的形成與種類積削瘤的產(chǎn)生與影響切削變形的影響因素切削力切削力的產(chǎn)生與分解切削力的影響因素切削溫度切削溫度的產(chǎn)生與傳出切削溫度的影響因素刀具磨損與使用壽命刀具磨損的形式與過(guò)程刀具耐用度與使用壽命切削液切削液的種類、作用及選擇刀具角度刀具各角度的作用與選擇1、切削、切削變形變形以塑性材料的切屑形成為以塑性材料的切屑形成為例，金屬切削區(qū)可大致劃例，金屬切削區(qū)可大致劃分為：分為：三個(gè)變形區(qū)三個(gè)變形區(qū) 第一變形區(qū)第一變形區(qū) 第二變形區(qū)第二變形區(qū) 第三變形區(qū)第三變形區(qū) 1）切削

2、變形中的三個(gè)變形區(qū)）切削變形中的三個(gè)變形區(qū) 2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象金屬的切削過(guò)程實(shí)際上是一種擠壓變形的過(guò)程。金屬的切削過(guò)程實(shí)際上是一種擠壓變形的過(guò)程。第一變形區(qū)第一變形區(qū)OA始滑移線始滑移線OM終滑移線終滑移線OA以左以左彈性變形彈性變形OA OM之間之間塑性變形塑性變形 剪切滑移剪切滑移OM以右以右形成切屑形成切屑一般速度范圍內(nèi)一區(qū)寬度為一般速度范圍內(nèi)一區(qū)寬度為0.020.2mm，速度越高，寬度，速度越高，寬度越小，可看作一個(gè)越小，可看作一個(gè)剪切平面剪切平面（剪切滑移區(qū)）（剪切滑移區(qū)）2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象第一變形區(qū)是產(chǎn)生剪切滑移和大量塑第

3、一變形區(qū)是產(chǎn)生剪切滑移和大量塑性變形的區(qū)域，故切削過(guò)程中的性變形的區(qū)域，故切削過(guò)程中的切削切削力、切削熱主要來(lái)自于這個(gè)區(qū)域力、切削熱主要來(lái)自于這個(gè)區(qū)域。第二變形區(qū)第二變形區(qū)第三變形區(qū)第三變形區(qū) 切屑沿前刀面排出時(shí)進(jìn)一步受到切屑沿前刀面排出時(shí)進(jìn)一步受到前刀面的擠壓和摩前刀面的擠壓和摩擦擦，將進(jìn)一步產(chǎn)生塑性變形，使，將進(jìn)一步產(chǎn)生塑性變形，使靠近前刀面的金屬纖維化，靠近前刀面的金屬纖維化，基本與前刀面平行基本與前刀面平行。該區(qū)域的狀況對(duì)積屑瘤的形成和。該區(qū)域的狀況對(duì)積屑瘤的形成和刀具刀具前刀面的磨損前刀面的磨損有直接影響。有直接影響。（擠壓摩擦區(qū)）（擠壓摩擦區(qū)） 已加工表面受到切削刃鈍圓部分和后刀面

4、的擠壓已加工表面受到切削刃鈍圓部分和后刀面的擠壓和摩擦和摩擦，產(chǎn)生變形與回彈，造成纖維化和加工硬化產(chǎn)生變形與回彈，造成纖維化和加工硬化。該該區(qū)域的狀況區(qū)域的狀況對(duì)工件表面的變形強(qiáng)化、殘余應(yīng)力以及刀具對(duì)工件表面的變形強(qiáng)化、殘余應(yīng)力以及刀具后刀面的磨損后刀面的磨損有很大影響。有很大影響。（擠壓摩擦回彈區(qū)）（擠壓摩擦回彈區(qū)）2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象2）切屑的形成與類型）切屑的形成與類型 切切屑屑形形態(tài)態(tài)照照片片帶狀切屑帶狀切屑粒狀切屑粒狀切屑崩碎切屑崩碎切屑切屑的形成切屑的形成2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象 金屬在刀具前刀面的擠壓下，發(fā)金屬在刀具前刀面的擠壓

5、下，發(fā)生塑性剪切滑移變形，當(dāng)剪應(yīng)力超生塑性剪切滑移變形，當(dāng)剪應(yīng)力超過(guò)工件材料屈服極限，金屬層將被過(guò)工件材料屈服極限，金屬層將被切離工件，形成切屑。切離工件，形成切屑。形成條件影響名稱簡(jiǎn)圖形態(tài)變形帶狀，底面光滑，背面呈毛茸狀節(jié)狀，底面光滑有裂紋，背面呈鋸齒狀粒狀不規(guī)則塊狀顆粒剪切滑移尚未達(dá)到斷裂程度局部剪切應(yīng)力達(dá)到斷裂強(qiáng)度剪切應(yīng)力完全達(dá)到斷裂強(qiáng)度未經(jīng)塑性變形即被擠裂加工塑性材料，切削速度較高，進(jìn)給量較小， 刀具前角較大加工塑性材料，切削速度較低，進(jìn)給量較大， 刀具前角較小工件材料硬度較高，韌性較低，切削速度較低加工硬脆材料， 刀具前角較小切削過(guò)程平穩(wěn)，表面粗糙度小， 妨礙切削工作，應(yīng)設(shè)法斷屑切削

6、過(guò)程欠平穩(wěn)，表面粗糙度欠佳切削力波動(dòng)較大，切削過(guò)程不平穩(wěn)，表面粗糙度不佳切削力波動(dòng)大，有沖擊，表面粗糙度惡劣，易崩刀帶狀切屑節(jié)狀切屑粒狀切屑崩碎切屑表2-1 切屑類型及形成條件2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象3）積屑瘤的產(chǎn)生及影響）積屑瘤的產(chǎn)生及影響 在在中等切削速度中等切削速度切削切削塑性金屬塑性金屬形成形成帶狀切屑帶狀切屑的情況下的情況下，由于切削底面，由于切削底面與前刀面的擠壓和劇烈摩擦，滯與前刀面的擠壓和劇烈摩擦，滯流流層層金屬金屬粘接在粘接在前刀面前刀面上，形成硬度上，形成硬度很高的硬塊，稱為很高的硬塊，稱為積屑瘤。積屑瘤。積屑瘤對(duì)切削過(guò)程的影響： 1. 代替刀具切削

7、，保護(hù)刀具； 2. 增大前角，減小變形和力； 3.產(chǎn)生溝痕，影響表面質(zhì)量； 4.影響加工過(guò)程穩(wěn)定性。滯留粘接長(zhǎng)大破裂2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象粗加工時(shí)利用積屑瘤保護(hù)刀尖；精加工時(shí)避免產(chǎn)生積屑瘤以保證加工質(zhì)量。抑制或消除積屑瘤的措施：抑制或消除積屑瘤的措施：采用低速或高速切削，采用低速或高速切削，由于切削速度是通過(guò)切削溫度影響積屑瘤的，以切削45鋼為例，在低速vc3m/min和較高速度vc60m/min范圍內(nèi)，摩擦系數(shù)都較小，故不易形成積屑瘤；適當(dāng)提高工件材料的硬度；適當(dāng)提高工件材料的硬度；采用高潤(rùn)滑性的切削液，采用高潤(rùn)滑性的切削液，使摩擦和粘結(jié)減少；適當(dāng)減少進(jìn)給量、增大刀

8、具前角適當(dāng)減少進(jìn)給量、增大刀具前角；2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象4）影響切削變形的因素）影響切削變形的因素（1 1）工件材料的影響）工件材料的影響 工件材料的強(qiáng)度、硬度越大工件材料的強(qiáng)度、硬度越大，塑性越小，則變形系數(shù)越小，塑性越小，則變形系數(shù)越?。? 2）切削用量的影響）切削用量的影響 進(jìn)給量進(jìn)給量 f f切屑的平均變形切屑的平均變形變形系數(shù)變形系數(shù) 速度速度v v 對(duì)切削變形的影響對(duì)切削變形的影響分為有積屑瘤和無(wú)積屑瘤兩種情況分為有積屑瘤和無(wú)積屑瘤兩種情況 積削瘤生長(zhǎng)階段積削瘤生長(zhǎng)階段v v 實(shí)際前角實(shí)際前角 變形系數(shù)變形系數(shù) 積積削削瘤消失階段瘤消失階段v v 實(shí)際實(shí)

9、際前角前角 變形變形系數(shù)系數(shù) 在在無(wú)積屑瘤階段，無(wú)積屑瘤階段， v v 變形系數(shù)變形系數(shù)（3 3）刀具幾何參數(shù)）刀具幾何參數(shù) 前角前角 則則變形系數(shù)變形系數(shù) ； 刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑 變形變形系數(shù)系數(shù) 。 切削變形切削變形系數(shù)系數(shù)描述切削變形程度描述切削變形程度的重要參數(shù)。的重要參數(shù)。2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象切削過(guò)程現(xiàn)象切削變形三個(gè)變形區(qū)切屑的形成與種類積削瘤的產(chǎn)生與影響切削變形的影響因素切削力切削力的產(chǎn)生與分解切削力的影響因素切削溫度切削溫度的產(chǎn)生與傳出切削溫度的影響因素刀具磨損與使用壽命刀具磨損的形式與過(guò)程刀具耐用度與使用壽命切削液切削液的種類、作用及選擇刀具角

10、度刀具各角度的作用與選擇2、切削力的產(chǎn)生及其影響因素、切削力的產(chǎn)生及其影響因素 切削力切削力切削加工時(shí)，工件切削加工時(shí)，工件材料抵抗刀具材料抵抗刀具切削所產(chǎn)生的阻力。切削所產(chǎn)生的阻力。切削力切削力的來(lái)源：的來(lái)源： 被切削材料的彈性、塑性變形抗力被切削材料的彈性、塑性變形抗力 刀具與切屑、工件表面之間的摩擦力刀具與切屑、工件表面之間的摩擦力 將切削合力將切削合力F 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F Fc c 、F Ff f 、F Fp p F Fc c 主切削力主切削力，總切削力總切削力在主運(yùn)動(dòng)方向在主運(yùn)動(dòng)方向上的上的投影，與投影，與切削速切削速度方向度方向一致，消耗機(jī)床功率

11、的一致，消耗機(jī)床功率的95%95%以上；以上； F Ff f 進(jìn)給力進(jìn)給力，總切削力在進(jìn)給方向上的總切削力在進(jìn)給方向上的投影，投影，車外圓時(shí)稱為車外圓時(shí)稱為軸向力，一般消耗軸向力，一般消耗機(jī)床功率機(jī)床功率的的1%5%1%5%； F Fp p 背向力背向力( (切深抗力切深抗力) )，與，與進(jìn)給方向垂直，又稱進(jìn)給方向垂直，又稱徑向力。背徑向力。背向力向力不做功不做功，但其會(huì)使工件產(chǎn)生彈性彎曲，引起振動(dòng)，影響加，但其會(huì)使工件產(chǎn)生彈性彎曲，引起振動(dòng)，影響加工精度和表面粗糙度。工精度和表面粗糙度。rFcFFpFf pFfFf pFf pfv圖2-32 切削力的分解加載對(duì)切削力的影響F 切削合力Fc主切

12、削力Fp吃刀抗力Ff進(jìn)給抗力2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象影響切削力的因素影響切削力的因素（1 1）工件）工件材料材料 工件材料的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性越大工件材料的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性越大，則屈服強(qiáng)度越高，則屈服強(qiáng)度越高，切削力切削力越大。越大。（2 2）切削）切削用量用量 進(jìn)給量與背吃刀量進(jìn)給量與背吃刀量主切削力主切削力F Fc c，但影響程度不同。，但影響程度不同。 a ap p切削刃上的切削刃上的切削負(fù)荷切削負(fù)荷切削力切削力成正比增加成正比增加 f f切削力有所增加但切削力有所增加但與與f f 不成正比不成正比速度速度v v 對(duì)對(duì)F F 的影響分為有積屑瘤和無(wú)積屑瘤

13、兩種的影響分為有積屑瘤和無(wú)積屑瘤兩種情況情況在積在積屑屑瘤的生長(zhǎng)階段瘤的生長(zhǎng)階段 v v 變形系數(shù)變形系數(shù) F Fc c 在積屑瘤在積屑瘤的的消失消失階段階段 v v 變形變形系數(shù)系數(shù) F Fc c 在無(wú)積屑瘤階段，在無(wú)積屑瘤階段， v v 變形程度變形程度 F Fc c 加工脆性材料，加工脆性材料， v v 的的變化對(duì)主切削力的的變化對(duì)主切削力F Fc c無(wú)明顯影響無(wú)明顯影響（3 3）刀具幾何參數(shù)的影響）刀具幾何參數(shù)的影響 1. 1. 前角前角0 0 的影響的影響 加工塑性材料時(shí)，加工塑性材料時(shí)，0 0 變形程度變形程度F F加工脆性材料時(shí)，切削變形很小，加工脆性材料時(shí)，切削變形很小， 0

14、0對(duì)對(duì) F F 影響不顯著影響不顯著0 0 3030或高速切削時(shí)，或高速切削時(shí)， 0 0對(duì)對(duì) F F 影響不顯著影響不顯著2. 2. 主偏角主偏角r r的影響的影響（1 1）r r對(duì)主切削力對(duì)主切削力F Fc c影響較小，影響較小，影響程度不超過(guò)影響程度不超過(guò)1010%，F(xiàn) Fc c 隨著隨著r r的增大而減少，的增大而減少，r r在在60607575之間時(shí)，之間時(shí)，F(xiàn) Fc c最小。最小。（2 2）r r對(duì)背向力對(duì)背向力F Fp p、進(jìn)給力進(jìn)給力F Ff f影響影響較大較大 F Fp p F FD D coscosr r F Ff f F FD D sinsinr r F Fp p隨隨r r

15、 增大而減小，增大而減小，F(xiàn) Ff f隨隨r r 增大而增大增大而增大3. 3. 刃傾角刃傾角s s的影響的影響（1 1）s s對(duì)對(duì)F Fc c影響很小影響很小（2 2） s s對(duì)對(duì)F Fp p、 F Ff f影響較大影響較大 背向力背向力 F Fp p隨隨s s增大而減小，增大而減小， 進(jìn)給力進(jìn)給力F Ff f隨隨s s增大而增大而增大。增大。4.4.刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑r r的影響的影響（1 1）r r對(duì)主切削力對(duì)主切削力F Fc c影響很小影響很?。? 2）背向力）背向力F Fp p隨隨 r r增大而增大增大而增大 進(jìn)給力進(jìn)給力F Ff f隨隨 r r增大而減小增大而減小r r增大增

16、大相當(dāng)于主偏角相當(dāng)于主偏角r r減小的影響減小的影響2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象切削過(guò)程現(xiàn)象切削變形三個(gè)變形區(qū)切屑的形成與種類積削瘤的產(chǎn)生與影響切削變形的影響因素切削力切削力的產(chǎn)生與分解切削力的影響因素切削溫度切削溫度的產(chǎn)生與傳出切削溫度的影響因素刀具磨損與使用壽命刀具磨損的形式與過(guò)程刀具耐用度與使用壽命切削液切削液的種類、作用及選擇刀具角度刀具各角度的作用與選擇3、切削熱和切削溫度、切削熱和切削溫度切削熱由切屑、工件、刀具和周圍介切削熱由切屑、工件、刀具和周圍介質(zhì)（切削液、空氣質(zhì)（切削液、空氣) )等傳散等傳散出去。出去。工

17、件工件切屑切屑刀具刀具圖圖2-36 切削熱的來(lái)源與傳出切削熱的來(lái)源與傳出切削熱切削熱產(chǎn)生于三個(gè)變形區(qū)產(chǎn)生于三個(gè)變形區(qū)，因變形和摩擦所做的，因變形和摩擦所做的功功絕大部分絕大部分（約約 98%98%）都轉(zhuǎn)化成為熱能。）都轉(zhuǎn)化成為熱能。 2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象切削切削熱傳入工件熱傳入工件工件產(chǎn)生熱變形，影工件產(chǎn)生熱變形，影響加工精度；響加工精度；切削熱切削熱傳入刀具傳入刀具加劇刀具磨損，影響加劇刀具磨損，影響加工尺寸；加工尺寸；2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象（1 1）工件工件材料材料 強(qiáng)度硬度、塑性和韌性越強(qiáng)度硬度、塑性和韌性越大大， 變形系變形系數(shù)越大

18、，切削力數(shù)越大，切削力越大越大，消耗的功率越多，消耗的功率越多，則切削則切削溫度升高溫度升高。導(dǎo)熱系數(shù)小，散熱慢，。導(dǎo)熱系數(shù)小，散熱慢，切削溫度升高。切削溫度升高。（2 2）切削用量）切削用量 總的來(lái)說(shuō)，切削總的來(lái)說(shuō)，切削用量用量時(shí)切削溫度時(shí)切削溫度 其中其中v v 對(duì)對(duì)影響最大，影響最大，進(jìn)給量進(jìn)給量 f f 的影響的影響比比v v 小，背吃刀量小，背吃刀量a ap p的影響很小。的影響很小。（3 3）刀具幾何參數(shù)的影響刀具幾何參數(shù)的影響 1. 1. 前角前角0 0 的影響的影響 0 0 變形程度變形程度F F切削溫度切削溫度 但但0 0 2020時(shí)，時(shí)，因切削部分的散熱因切削部分的散熱面積

19、面積溫度反而上升。溫度反而上升。2. 2. 主偏角主偏角r r的影響的影響 r r ，切削寬度，切削寬度a aw w ，散熱面積散熱面積 切削溫度切削溫度2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象（4 4）刀具磨損的影響）刀具磨損的影響 后刀面磨損增大后刀面磨損增大，后角減小，主后面與工件的摩擦加劇，后角減小，主后面與工件的摩擦加劇，切削切削溫度溫度升高升高; ; 切削速度切削速度v v越高，刀具磨損對(duì)越高，刀具磨損對(duì)切削溫度切削溫度影響影響越越顯著。顯著。（5 5）切削液的影響）切削液的影響 澆切削液對(duì)澆切削液對(duì)切削溫度切削溫度刀具磨損刀具磨損加工質(zhì)量有明顯效果。加工質(zhì)量有明顯效果。

20、熱導(dǎo)率，比熱容熱導(dǎo)率，比熱容，流量流量越大，本身溫度越低冷卻效果越顯著越大，本身溫度越低冷卻效果越顯著2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象切削過(guò)程現(xiàn)象切削變形三個(gè)變形區(qū)切屑的形成與種類積削瘤的產(chǎn)生與影響切削變形的影響因素切削力切削力的產(chǎn)生與分解切削力的影響因素切削溫度切削溫度的產(chǎn)生與傳出切削溫度的影響因素刀具磨損與使用壽命刀具磨損的形式與過(guò)程刀具耐用度與使用壽命切削液切削液的種類、作用及選擇刀具角度刀具各角度的作用與選擇4、刀具磨損與使用壽命、刀具磨損與使用壽命刀具失效形式：刀具失效形式：磨損磨損 （正常工作時(shí)逐漸產(chǎn)生的損耗）（正常工

21、作時(shí)逐漸產(chǎn)生的損耗） 破損破損 （突發(fā)的破壞，隨機(jī)的）（突發(fā)的破壞，隨機(jī)的）1 1、刀具的磨損形式、刀具的磨損形式（1 1）前刀面磨損）前刀面磨損 用較高的切削速度用較高的切削速度v v 和較大的切削厚度和較大的切削厚度a ac c切削塑性材料時(shí)，在切削塑性材料時(shí)，在前刀面上形成前刀面上形成月月牙洼磨損，牙洼磨損，以最大深度以最大深度KT KT 表示。表示。2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象（3 3）邊界磨損）邊界磨損 切鋼料時(shí)，主刃、副刃與工件待加工表面或已加工表面切鋼料時(shí)，主刃、副刃與工件待加工表面或已加工表面接觸接觸處處磨出溝紋，稱為邊界磨損。邊界處的加工硬化層、磨出溝紋，

22、稱為邊界磨損。邊界處的加工硬化層、硬質(zhì)硬質(zhì)點(diǎn)、較大點(diǎn)、較大的應(yīng)力梯度和溫度梯度所造成。的應(yīng)力梯度和溫度梯度所造成。2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象（2 2）后刀面磨損）后刀面磨損 切鑄鐵或切鑄鐵或v v 和和a ac c較小切塑性材料時(shí)，主要發(fā)生這種較小切塑性材料時(shí)，主要發(fā)生這種磨損，磨損，以平均磨損高度以平均磨損高度VBVB表示。表示。2 2、刀具磨損的原因、刀具磨損的原因（1 1）磨料磨損磨料磨損相互相互摩擦摩擦引起表面材料引起表面材料損失，是損失，是最常見(jiàn)的，最常見(jiàn)的，同時(shí)也是危害最為嚴(yán)重的磨損同時(shí)也是危害最為嚴(yán)重的磨損形式。形式。低速低速切削切削時(shí)，磨料磨損時(shí)，磨料磨損

23、是刀具磨損的主要原因。是刀具磨損的主要原因。（2 2）粘結(jié)）粘結(jié)磨損磨損工件或切削表面與刀具表面的粘結(jié)點(diǎn)，由于工件或切削表面與刀具表面的粘結(jié)點(diǎn)，由于切削運(yùn)動(dòng)將刀面上的微粒帶走，從而造成刀具切削運(yùn)動(dòng)將刀面上的微粒帶走，從而造成刀具磨損。中磨損。中速切削速切削形成不穩(wěn)定積屑瘤時(shí)，磨損嚴(yán)重形成不穩(wěn)定積屑瘤時(shí)，磨損嚴(yán)重；刀具刀具材料硬度比較小親合力材料硬度比較小親合力大時(shí)磨損嚴(yán)重；刀具刃磨質(zhì)量差磨損嚴(yán)重。大時(shí)磨損嚴(yán)重；刀具刃磨質(zhì)量差磨損嚴(yán)重。（3 3）擴(kuò)散磨損擴(kuò)散磨損在高溫或高壓下在高溫或高壓下，刀具與切削表面相互，刀具與切削表面相互緊密貼緊密貼合，并發(fā)生相互吸引和粘著合，并發(fā)生相互吸引和粘著，加快刀

24、具的磨損。，加快刀具的磨損。切削切削溫度越高溫度越高擴(kuò)擴(kuò)散越快散越快；高速高速切削時(shí)切削時(shí)擴(kuò)散磨損是刀具磨損的主要原因。擴(kuò)散磨損是刀具磨損的主要原因。（4 4）化學(xué)）化學(xué)磨損磨損 在一定溫度下在一定溫度下，刀具中的某些元素與氧氣或切，刀具中的某些元素與氧氣或切削液中的某些元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所形成的化合物被切削和工件削液中的某些元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所形成的化合物被切削和工件帶走，加速刀具帶走，加速刀具磨損。磨損。主要主要發(fā)生在發(fā)生在較高速較高速切削切削條件條件下。下。（5 5）熱電）熱電磨損磨損工件、切屑與刀具由于材料不同，切削時(shí)在接觸工件、切屑與刀具由于材料不同，切削時(shí)在接觸區(qū)將產(chǎn)生熱電勢(shì)，這種

25、熱電勢(shì)有促進(jìn)擴(kuò)散的作用而加速刀具區(qū)將產(chǎn)生熱電勢(shì)，這種熱電勢(shì)有促進(jìn)擴(kuò)散的作用而加速刀具磨損。磨損。 3 3、刀具磨損過(guò)程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)、刀具磨損過(guò)程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)（1 1）刀具磨損過(guò)程）刀具磨損過(guò)程 A. A. 初期磨損階段初期磨損階段 切削刃較鋒利，后刀面與加工切削刃較鋒利，后刀面與加工表面接觸面積小，磨損很快。表面接觸面積小，磨損很快。 B. B. 正常正常磨損磨損階段階段 刀具的粗糙表面已經(jīng)磨平，承刀具的粗糙表面已經(jīng)磨平，承壓面積增大，磨損速度明顯降壓面積增大，磨損速度明顯降低，磨損緩慢而均勻，這是刀低，磨損緩慢而均勻，這是刀具工作的有效階段。具工作的有效階段。 C. C. 急劇急劇磨損階段磨損階

26、段不期望到達(dá)的階段，應(yīng)提前換刀不期望到達(dá)的階段，應(yīng)提前換刀 切削刃變鈍，切削刃變鈍，切削力、溫度急升，切削力、溫度急升，刀具刀具磨損磨損加劇。加劇。（2 2）刀具磨損標(biāo)準(zhǔn)）刀具磨損標(biāo)準(zhǔn)刀具磨損到一定限度后就不能繼續(xù)使用，這個(gè)磨損刀具磨損到一定限度后就不能繼續(xù)使用，這個(gè)磨損限度稱為限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。 A. A. 小廠、有經(jīng)驗(yàn)工人根據(jù)一些現(xiàn)象來(lái)判斷刀具是否磨鈍；小廠、有經(jīng)驗(yàn)工人根據(jù)一些現(xiàn)象來(lái)判斷刀具是否磨鈍； B. ISOB. ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以1/2 1/2 a ap p處的處的VBVB值作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)；值作為刀具的磨鈍標(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

27、。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。 粗車碳素鋼粗車碳素鋼0.60.60.8 0.8 粗車鑄鐵粗車鑄鐵0.80.81.21.2 粗車合金鋼粗車合金鋼0.40.40.5 0.5 精車碳鋼精車碳鋼0.10.10.30.3C C. . 自動(dòng)化精加工刀具，以徑向自動(dòng)化精加工刀具，以徑向磨損量作為磨損量作為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)磨鈍標(biāo)準(zhǔn)2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象4 4、刀具使用壽命及其與切削用量的關(guān)系、刀具使用壽命及其與切削用量的關(guān)系（1 1）刀具使用壽命）刀具使用壽命T T刀具使用壽命刀具使用壽命：刀具刃磨后開(kāi)始切削到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具刃磨后開(kāi)始切削到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止的

28、切削時(shí)間。為止的切削時(shí)間。 刀具刀具總使用壽命：總使用壽命：刀具從開(kāi)始使用到報(bào)廢刀具從開(kāi)始使用到報(bào)廢為止的為止的總切削時(shí)間?？偳邢鲿r(shí)間。 刀具總使用壽命刀具使用壽命刀具總使用壽命刀具使用壽命刃磨次數(shù)刃磨次數(shù)（2 2）刀具使用壽命與切削速度的關(guān)系）刀具使用壽命與切削速度的關(guān)系 工件、刀具材料和刀具幾何形狀確定后，工件、刀具材料和刀具幾何形狀確定后，v v 對(duì)對(duì)T T 影響最大。影響最大。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)得經(jīng)驗(yàn)公式：通過(guò)實(shí)驗(yàn)得經(jīng)驗(yàn)公式： v v T T m m =C C0 0系數(shù)系數(shù)C C0 0 ，與刀具、工件材料和切削條件有關(guān)。，與刀具、工件材料和切削條件有關(guān)。指數(shù)指數(shù)mm 表示表示v v 對(duì)對(duì) T

29、T 的影響程度，的影響程度，m m 越小，則越小，則v v 對(duì)對(duì) T T 的影響越的影響越大大。2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象（3 3）刀具使用壽命與切削用量的關(guān)系）刀具使用壽命與切削用量的關(guān)系 經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)得經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)得類似類似關(guān)系式：關(guān)系式： f f T T n n =C C1 1 a ap p T T p p =C C2 2 綜合可得到切削用量與刀具使用壽命的關(guān)系式：綜合可得到切削用量與刀具使用壽命的關(guān)系式：T = CT v1/m f 1/n ap1/p切削用量切削用量， T T ，其中速度，其中速度v v 對(duì)對(duì)T T 影響最大，影響最大，進(jìn)給量進(jìn)給量f f 次之，背吃刀量次

30、之，背吃刀量a ap p影響最小，與影響最小，與對(duì)切削溫度影響一致對(duì)切削溫度影響一致。2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象切削過(guò)程現(xiàn)象切削變形三個(gè)變形區(qū)切屑的形成與種類積削瘤的產(chǎn)生與影響切削變形的影響因素切削力切削力的產(chǎn)生與分解切削力的影響因素切削溫度切削溫度的產(chǎn)生與傳出切削溫度的影響因素刀具磨損與使用壽命刀具磨損的形式與過(guò)程刀具耐用度與使用壽命切削液切削液的種類、作用及選擇刀具角度刀具各角度的作用與選擇2 2. .切削液的分類切削液的分類 水溶液水溶液 水水添加劑（防銹劑）添加劑（防銹劑） 冷卻冷卻作用最好作用最好 乳化液乳化液 礦

31、物油礦物油乳化劑水乳化劑水 冷卻（低濃度乳化液）冷卻（低濃度乳化液） 潤(rùn)滑潤(rùn)滑（高濃度（高濃度乳化液）乳化液） 粗加工粗加工 切削油切削油 礦物油添加劑礦物油添加劑 潤(rùn)滑潤(rùn)滑 精加工精加工1 1. . 切削液的作用機(jī)理切削液的作用機(jī)理 潤(rùn)滑潤(rùn)滑 切削切削液的滲透性、形成潤(rùn)滑液的滲透性、形成潤(rùn)滑膜膜 冷卻冷卻 摩擦摩擦熱的產(chǎn)生；將熱量帶走熱的產(chǎn)生；將熱量帶走。 排屑、排屑、清洗清洗 帶走粘附在刀具、工件機(jī)床上的切屑。帶走粘附在刀具、工件機(jī)床上的切屑。 防銹防銹 加入防銹加入防銹添加劑，形成保護(hù)膜。添加劑，形成保護(hù)膜。 2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象3. 3. 切削液的合理選用切

32、削液的合理選用（1 1）從加工要求考慮）從加工要求考慮 粗加工，以冷卻為主，選用粗加工，以冷卻為主，選用水溶液或低濃度乳化液；水溶液或低濃度乳化液； 精加工，改善表面加工質(zhì)量，選用切削油精加工，改善表面加工質(zhì)量，選用切削油或高濃度或高濃度乳化液；乳化液；（2 2）從刀具材料考慮）從刀具材料考慮 高速鋼高速鋼，耐熱性差，需用，耐熱性差，需用切削液切削液；硬質(zhì)合金刀等；硬質(zhì)合金刀等, ,一般不用。一般不用。（3 3）從工件材料考慮）從工件材料考慮 塑性材料塑性材料，需用切削液；鑄鐵等脆材，可不用；，需用切削液；鑄鐵等脆材，可不用； 高強(qiáng)度鋼等難加工材料，宜用極壓切削油或乳化液高強(qiáng)度鋼等難加工材料，

33、宜用極壓切削油或乳化液（4 4）從加工方法考慮）從加工方法考慮 鉆孔鉸孔、攻螺紋和拉削等，宜用極壓乳化液或切削油；鉆孔鉸孔、攻螺紋和拉削等，宜用極壓乳化液或切削油； 成形刀具齒輪刀具等用極壓切削油；磨削宜用乳化液。成形刀具齒輪刀具等用極壓切削油；磨削宜用乳化液。2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象切削過(guò)程現(xiàn)象切削變形三個(gè)變形區(qū)切屑的形成與種類積削瘤的產(chǎn)生與影響切削變形的影響因素切削力切削力的產(chǎn)生與分解切削力的影響因素切削溫度切削溫度的產(chǎn)生與傳出切削溫度的影響因素刀具磨損與使用壽命刀具磨損的形式與過(guò)程刀具耐用度與使用壽命切削液切削液的種

34、類、作用及選擇刀具角度刀具各角度的作用與選擇6刀具幾何參數(shù)對(duì)切削過(guò)程的影響刀具幾何參數(shù)對(duì)切削過(guò)程的影響 * 1.1.前角的作用前角的作用 0 0 變形程度變形程度F F 切削溫度切削溫度 T T振動(dòng)振動(dòng)質(zhì)量質(zhì)量 刀刃和刀頭強(qiáng)度刀刃和刀頭強(qiáng)度散熱面積容熱體積散熱面積容熱體積斷屑困難斷屑困難 在一定的條件下，存在一個(gè)合理值在一定的條件下，存在一個(gè)合理值2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象刀具的各參數(shù)之間存在著相互依賴、相互制約的作用，應(yīng)綜合考慮各種參數(shù)以便進(jìn)行合理選擇，這里主要介紹前角、后角、主偏角、副偏角、刃傾角對(duì)切削過(guò)程的影響。前角：前刀面與基面（平行于刀桿底面）的夾角。角度從前刀

35、面逆時(shí)針?lè)较蛳蚧婵拷鼮檎?，反之為?fù)。對(duì)于不同的刀具材料和工件材料對(duì)于不同的刀具材料和工件材料，T T 隨隨0 0 的變化趨勢(shì)為駝峰的變化趨勢(shì)為駝峰形，其中對(duì)應(yīng)最大刀具形，其中對(duì)應(yīng)最大刀具使用壽命的前角為使用壽命的前角為合理前角合理前角。刀具：高速鋼刀具：高速鋼的合理前角比的合理前角比Y Y合金的大。合金的大。工件：加工工件：加工塑材的合理前角比脆材的大塑材的合理前角比脆材的大2.2.合理前角的選擇原則合理前角的選擇原則粗加工、斷續(xù)切削、刀材強(qiáng)度韌性低粗加工、斷續(xù)切削、刀材強(qiáng)度韌性低 工材強(qiáng)度硬度高，選較小的前角；工材強(qiáng)度硬度高，選較小的前角；工材塑韌性大、系統(tǒng)剛性差，易振動(dòng)工材塑韌性大、系統(tǒng)

36、剛性差，易振動(dòng) 或機(jī)床功率不足，選較大的前角；或機(jī)床功率不足，選較大的前角；成形刀具、自動(dòng)線刀具取小成形刀具、自動(dòng)線刀具取小前角前角。2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象 * * 1. 1.后角的后角的作用作用 用來(lái)減少后刀面與工件切削表面間的摩擦，用來(lái)減少后刀面與工件切削表面間的摩擦，降低切削阻力。降低切削阻力。 0 0摩擦摩擦力力 切削力，切削溫度切削力，切削溫度質(zhì)量質(zhì)量 VB VB 一定，磨損體積一定，磨損體積T T 刀頭強(qiáng)度刀頭強(qiáng)度重重磨體積磨體積 在一定的條件下，存在一個(gè)合理值在一定的條件下，存在一個(gè)合理值2.2.合理后角的選擇原則合理后角的選擇原則粗加工、斷續(xù)切削、工材強(qiáng)度硬度高，選較粗加工、斷續(xù)切削、工材強(qiáng)度硬度高，選較小后角小后角, , 已用大負(fù)前角應(yīng)已用大負(fù)前角應(yīng)0 0 ；精加工取較大后角，保證表面質(zhì)量；精加工取較大后角，保證表面質(zhì)量；成形、復(fù)雜、尺寸刀具取小后角；成形、復(fù)雜、尺寸刀具取小后角；系統(tǒng)剛性差，易振動(dòng)，取較小后角；系統(tǒng)剛性差，易振動(dòng)，取較小后角；工材塑性大取較大后角，脆材工材塑性大取較大后角，脆材0 0 2828thth機(jī)械機(jī)械加工物理現(xiàn)象加工物理現(xiàn)象后角：主后刀面與切削平面之間的夾角。后角沒(méi)有零值與負(fù)值。 * * 1. 1.主偏角的主偏角的作用作用較小較小r r，改善刀具切入條件，不易造成刀尖沖擊。，改善刀具切入條件，不易造成刀尖