第三節(jié) 金屬切削過

1、第三節(jié)第三節(jié) 金屬切削過程金屬切削過程本章提要金屬切削過程的基本規(guī)律金屬切削過程基本規(guī)律的應(yīng)用本章提要本章提要 本章主要介紹了金屬切削過程四個(gè)方面的基本規(guī)律及其生產(chǎn)上五個(gè)方面的應(yīng)用。 在切削過程中，產(chǎn)生了切削變形、切削力、切削熱與切削溫度、刀具磨損與耐用度變化等各種現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的進(jìn)行。針對(duì)上述現(xiàn)象，本章分析了產(chǎn)生諸現(xiàn)象的原因及對(duì)切削過程的影響，并在此基礎(chǔ)上總結(jié)出切削變形、切削力、切削熱與切削溫度、刀具磨損與耐用度變化四大規(guī)律。應(yīng)用這些規(guī)律，很好地解決了生產(chǎn)上出現(xiàn)的各種問題，如改善工件材料的切削加工性，合理選擇切削液，合理選擇刀具幾何參數(shù)與切削用量等，并對(duì)促進(jìn)機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展起著很重要

2、的作用。 切削變形第三節(jié)金屬切削過程第三節(jié)金屬切削過程 切削力 切削熱與切削溫度 刀具磨損與刀具耐用度一、切削變形一、切削變形（一）切屑的形成過程(a)壓縮（b）切削塑性金屬受壓縮時(shí)，隨著外力的增加，金屬先后產(chǎn)生彈性變形、塑性變形，并使金屬晶格產(chǎn)生滑移，而后斷裂以直角自由切削為例，如果忽略了摩擦、溫度、和應(yīng)變速度的影響，金屬切削過程如同壓縮過程，切削層受刀具擠壓后也產(chǎn)生塑性變形。圖1.1 金屬的壓縮與切削圖1.1 金屬的壓縮與切削 （二）切削過程變形區(qū)的劃分 如圖1.1（c）所示：第變形區(qū) 近切削刃處切削層內(nèi)產(chǎn)生的塑性變形區(qū)；第變形區(qū) 與前刀面接觸的切屑層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)；第變形區(qū) 近切削刃處已

3、加工表層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)。（c）三個(gè)變形區(qū)（1）帶狀切屑：外形呈帶狀。 由于工件材料不同，切削條件不同，切削過程的變形也不同，所形成的切屑多種多樣。通常將切屑分為四類：（三）切屑的類型及控制（2）擠裂切屑：切屑上與前刀面接觸的一面較光潔，其背面局部開裂成節(jié)狀。(3)單元切屑切屑沿厚度斷裂成均勻的顆粒狀。（4）崩碎切屑 切削層幾乎不經(jīng)過塑性變形就產(chǎn)生脆性崩裂，得到的切屑呈不規(guī)則的細(xì)粒狀。切屑的類型是由材料的應(yīng)力應(yīng)變特性和塑性變形程度決定的。2.切屑控制的措施切屑控制（又稱切屑處理，工廠中一般簡(jiǎn)稱為“斷屑”是指在切削加工中采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣砜刂魄行嫉木砬?、流出與折斷，以形成“可接受”的良好屑形。方法：

4、在前刀面上磨制出斷屑槽或使用壓塊式斷屑器。 如圖1.2所示，積屑瘤是堆積在前刀面上近切削刃處的一個(gè)楔塊，圖12為積屑瘤替代切削刃參加切削情況。當(dāng)積屑瘤的頂部具有大的刃口圓弧半徑時(shí)(圖中R0134mm)，會(huì)產(chǎn)生較大的擠壓作用。此外，由于積屑瘤頂部凹凸不平和脫落后粘附在已加工表面上，促使加工表面粗糙度增加。所以在精加工時(shí)應(yīng)盡量避免或抑制積屑瘤的產(chǎn)生。圖1.2 積屑瘤積屑瘤 此外，接觸面間壓力、粗糙程度、粘結(jié)強(qiáng)度等因素都與形成積屑瘤的條件有關(guān)。 合理控制切削條件，調(diào)節(jié)切削參數(shù)，盡量不形成中溫區(qū)域，就能較有效地抑制或避免積屑瘤的產(chǎn)生。以切削中碳鋼為例，從圖1.3曲線可知，低速(vc3mmin左右)切削

5、時(shí)，產(chǎn)生的切削溫度很低；較高速(vc60mmin)切削時(shí)，產(chǎn)生的切削溫度較高，這兩種情況的摩擦系數(shù)均較小，故不易形成積屑瘤。在中速(vc20mmin)，積屑瘤的高度達(dá)到最大值。圖1.3 切削速度對(duì)積屑瘤的影響形成積屑瘤的條件主要決定于切削溫度。影響切削變形的因素 影響切屑變形的因素很多，下面介紹的是其中最主要的、起決定作用的幾個(gè)因素。 （1）前角 增大前角0，使剪切角增大，變形系數(shù)h減小，因此，切屑變形減小。 (2)切削速度 切削速度vc是通過積屑瘤使剪切角改變和通過切削溫度使摩擦系數(shù)變化而影響切削變形的。圖1.4 切削速度vc對(duì)h的影響如圖1.4以中碳鋼為例。 vc 超過40m/min繼續(xù)增

6、高，由于切削溫度逐漸升高，致使摩擦系數(shù)下降，故變形系數(shù)h減小。vc在320m/min范圍內(nèi)提高，積屑瘤高度隨著增加，刀具實(shí)際前角增大，使剪切角增大，故變形系數(shù)h減小vc20m/min時(shí)， h值最小vc在20 40m/min范圍內(nèi)提高，積屑瘤逐漸消失，刀具實(shí)際前角減小，使減小， h增大。 此外，在高速時(shí)，也由于切削層受力小，切削速度又快，切削變形不充分而使切屑變形減小。（3）進(jìn)給量 進(jìn)給量f對(duì)切屑變形的影響規(guī)律如圖1.5所示。圖1.5 進(jìn)給量f（mm/r）(4) 工件材料 工存材料的機(jī)械性能不同，切屑變形也不同。材料的強(qiáng)度、硬度提高，正壓力Fn增大，平均正應(yīng)力av，因此，摩擦系數(shù)下降，剪切角增大

7、，切屑變形減小。所以，切削強(qiáng)度、硬度高的材料，不易產(chǎn)生變形，需達(dá)到一定變形量，應(yīng)施較大作用力和消耗較多的功率。而切削塑性較高的材料，則變形較大。圖1.6又用不同前角0切削不同材料時(shí)的變形系數(shù)h值。圖1.6 材料對(duì)變形系數(shù)h的影響 切削過程中作用在刀具與工件上的力稱為切削力。二、二、 切削力與切削功率切削力與切削功率 切削力的來源 合力及其分力 切削力與切削功率的計(jì)算 影響切削力的主要因素（一）切削力的來源 切削時(shí)作用在刀具上的力，由下列兩個(gè)方面組成：變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的彈性變形抗力和塑性變形抗力切屑、工件與刀具間的摩擦力。(a)直角自由切削圖1.7 合力及其分力 作用在前刀面的彈、塑性變形抗力Fny

8、作用在前刀面的摩擦力Ffy合力Fr作用在后刀面的彈、塑性變形抗力Fna作用在后刀面的摩擦力Ffa圖1.8 合力及其分力（b）非自由切削 在銑削平面時(shí)，上述分力亦稱為：Fz切向力、Fy徑向力、Fx軸向力。 為了便于分析切削力的作用和測(cè)量、計(jì)算切削力的大小,通常將合力Fr在按主運(yùn)動(dòng)速度方向、切深方向進(jìn)給方向作的空間直角坐標(biāo)軸z、y、x上分解成三個(gè)分力，它們是： 主切削力Fz 主運(yùn)動(dòng)切削速度方向的分力切深抗力Fy 切深方向的分力進(jìn)給抗力Fx 進(jìn)給方向的分力圖1.8（c）非自由切削 由圖18(b)可知，合力與各分力間關(guān)系為： 其中，F(xiàn)yFx.ycoskr；Fx=Fx.ysinkr式中 Fxy合力在Fr

9、基面上的分力。 22222xyzxyzrFFFFFF(1.1) 測(cè)力實(shí)驗(yàn)的方法有單因素法和多因素法，通常采用單因素法. 通過切削力實(shí)驗(yàn)建立的車削力實(shí)驗(yàn)公式，其一般形式為：式中 CFX、CFy、CFz影響系數(shù)，它的大小與實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)； xFx、 xFy、 xFz背吃刀量口，對(duì)切削力影響指數(shù)； yFx、 yFy、 yFz進(jìn)給量對(duì)切削力影響指數(shù)； KFx、KFy、KFz計(jì)算條件與實(shí)驗(yàn)條件不同時(shí)對(duì)切削力的修正系數(shù)。1)車削力實(shí)驗(yàn)公式的建立zzFzFzFyxpFzKfaCF yyFyFyFyxpFyKfaCF xxFxFxFyxpFxKfaCF (N) (1.2)(N) (1.3)(N) (1.4)2）

10、 單位切削力、切削功率和單位切削功率(1)單位切削力 單位切削力p是指切除單位切削層面積所產(chǎn)生的主切削力，可用下式表示： 式（1.5）表明，單位切削力p與進(jìn)給量f有關(guān)，它隨著進(jìn)給量f增加而減小。單位切削力p不受背吃刀量ap的影響，這是因?yàn)楸吵缘读扛淖兒?，切削力Fz與切削層面積AD以相同的比例隨著變化。而進(jìn)給量f增大，切削層面積AD隨之增大，而切削力Fz增大不多。 利用單位切削力p來計(jì)算主切削力Fz較為簡(jiǎn)易直觀。21/mmNfCfafaCAFpZFzzFzFzyFpyxpFDZ(1.5)（2）切削功率 切削功率Pm是指車削時(shí)在切削區(qū)域內(nèi)消耗的功率，通常計(jì)算的是主運(yùn)動(dòng)所消耗的功率。 式中 Fz主切

11、削力（N）; vc主運(yùn)動(dòng)切削速度。 機(jī)床電動(dòng)機(jī)所需功率PE應(yīng)為： PE=Pm/ kW （1.7） 式中機(jī)床傳動(dòng)效率kWvFPczm60103(1.6) 單位切削功率Ps是指單位時(shí)間內(nèi)切除單位體積金屬Zw所消耗的功率。 Ps=Pm/Zw kW/（ ） (1.8) 另外可導(dǎo)出Pm， Ps之間的關(guān)系式： 表1.1為使用硬質(zhì)合金車刀對(duì)部分常用金屬材料進(jìn)行切削實(shí)驗(yàn)求得的單位切削力p和單位切削功率Ps值。實(shí)驗(yàn)是在固定進(jìn)給量f0.3mmr和其余條件下進(jìn)行的。當(dāng)進(jìn)給量f改變時(shí)，應(yīng)將p和Ps 值乘表1.2中修正系數(shù)Kfp、Kfps。13.smm)./(101010001363smmkWpfvafvpaZPPcp

12、cpwms(1.9)（3）單位切削功率表1.1 硬質(zhì)合金外圓車刀切削常用金屬時(shí)單位切削力和單位切削功率（f0.3mm/r）加工材料實(shí)驗(yàn)條件單位切削力單位切削功率名稱牌號(hào)制造熱處理狀態(tài)硬度（HB）車刀幾何參數(shù)切削用量范圍P（N/ ）PkW/( )碳素結(jié)構(gòu)鋼A3熱軋或正火134137015kr75s0br10前刀面帶卷屑ap15mmf0.10.5mm/rvc90105m/min18841884x 4518719621962x 40Cr21219621962x 合金結(jié)構(gòu)鋼45調(diào)質(zhì)22923052305x 40Cr28523052305x 不銹鋼1CR18Ni9Ti淬火回火170179020其余同上2

13、4532453x 灰鑄鐵HT2040退火170前刀面無卷槽其余同上ap210mmf0.10.5mm/rvc7080m/min11181118x 可鍛鑄鐵KT306退火170前刀面無卷槽其余同上13441344x 2mm13.smm610610610610610610610610影響 切削力的主要因素 影響切削力的因素主要有四個(gè)方面：工件材料、切削用量、刀具幾何參數(shù)及其它方面的因素。（1）工件材料的影響 工件材料是通過材料的剪切屈極強(qiáng)度s、塑性變形、切屑與刀具間摩擦系數(shù)等條件影響切削力的。 從表1.1中可以反映出不同材料對(duì)切削力的影響程度。表1.2 進(jìn)給量f對(duì)單位切削力或單位切削功率的修正系數(shù)K

14、fp、Kfpsf0.10.150.20.250.30.350.40.450. 50.6Kfp.Kfps1.181.111.061.031.00.970.960.940.9250.9背吃刀量和進(jìn)給量 背吃刀量ap和進(jìn)給量f增大，分別使切削寬度bD、切削厚度hD增大因而切削層面積AD增大，故變形抗力和摩擦增加，而引起切削力增大。但是ap和f增大后，它們分別使變形和摩擦增加的程度不同。(2)切削用量的影響 切削速度 加工塑性金屬時(shí)，切削速度vc對(duì)切削力的影響規(guī)律如同對(duì)切削變形影響一樣，它們都是積屑瘤與摩擦的作用造成的。 在低速到中速范圍內(nèi)(520mrain)，隨著速度vc的提高，切削變形減小，故主切

15、削力Fz逐漸減小；中速時(shí)(20mmin左右)，變形值最小，F(xiàn)z減至最小值；超過中速，隨著速度vc的提高，切削變形增大，故Fz逐漸增大。 在更高速度范圍內(nèi)（ vc 35m/min），切削變形隨著速度增加而減小，故切削力Fz逐漸減小而后達(dá)到穩(wěn)定。 以車削45鋼為例，由圖1.9可知：圖1.9切削速度vc對(duì)切削力Fz影響表1.3 切削速度vc改變時(shí)切削力Fz影響的修正系數(shù)KvFz Vc（m/min）工件材料507510012515017520045鋼40Cr鋼1.051.021.000.980.960.950.94 前角 前角0增大，切削變形減小，切削力減小。但增大前角0，使三個(gè)分力Fz、Fy和Fx減

16、小的程度不同。 表1.4為用kr75外圓車刀車削45號(hào)鋼和灰鑄鐵時(shí)前角0對(duì)切削力的修正系數(shù)。表1.3為車削鋼時(shí)切削速度vc對(duì)切削力Fz影響的修正系數(shù)。（3）刀具幾何角度的影響工件材料 前角0修正系數(shù)1001015203045號(hào)鋼K0Fz1.281.181.051.000.890.85K0Fy1.411.231.081.000.790.73K0Fx2.151.701.241.000.500.30灰鑄鐵K0Fz1.371.211.051.000.950.84K0Fy1.471.301.091.000.950.85K0Fx2.441.831.221.000.730.37表1.4 前角改變時(shí)切削力的修

17、正系數(shù)K0F 主偏角kr改變使切削面積的形狀和切削分力Fxy的作用方向改變，因而使切削力也隨之變化。 由實(shí)驗(yàn)得到的圖1.10中表明：主偏角kr在3060范圍內(nèi)增大，由切削厚度hD的影響起主要作用，促使主切削Fz減??；主偏角約在6090范圍內(nèi)增大，刀尖處圓弧和副前角的影響更為突出，故主切削力Fz增大。圖1.10 主偏角kr對(duì)切削力影響 主偏角 表1.5 主偏角kr對(duì)切削力的修正系數(shù)KkrF工件材料 主偏角kr修正系數(shù)304560759045號(hào)鋼K0Fz1.101.051.001.001.05K0Fy2.001.601.251.000.85K0Fx0.650.800.901.001.15灰鑄鐵HT

18、2040K0Fz1.101.001.001.001.00K0Fy2.801.801.171.000.70K0Fx2.801.801.171.000.70表1.5為主偏角kr對(duì)切削力的修正系數(shù)刃傾角s 由實(shí)驗(yàn)可知，刃傾角s對(duì)主切削力Fz影響很小，但對(duì)切深抗力Fy、進(jìn)給抗力Fx影響較顯著。 刃傾角s的絕對(duì)值增大時(shí)，使主切削刃參加工作長(zhǎng)度增加，摩擦加??；但在法剖面中刃口圓弧半徑r減小，刀刃鋒利，切削變形減小。上述作用的結(jié)果是使Fz變化很小。 刃傾角s對(duì)Fy、Fx的作用如圖1.10所示，當(dāng)刃傾角s由正值向負(fù)值變化時(shí)，使正壓力Fn傾斜了刃傾角s ，從而改變了合力Fr及其分力Fxy的作用方向，F(xiàn)xy的切深

19、分力Fy增大、進(jìn)給分力Fx減小。通常刃傾角s每增減l，使切深分力Fy增減，23。圖1.10 刃傾角s對(duì)切削力Fy、Fx影響 由此可見，從切削力觀點(diǎn)分析，切削時(shí)不宜選用過大的負(fù)刃傾角。尤其在加工的工藝系統(tǒng)剛性較差情況下，往往因s增大Fy的作用而產(chǎn)生振動(dòng)。表1.6 車削45號(hào)鋼時(shí)刃傾角s對(duì)切削力修正系數(shù)K sF車刀系數(shù) 刃傾角s修正系數(shù)+10+505103045焊接車刀（平前面）KsFzKsFyKsFx1.00.81.61.00.91.31.01.01.01.01.10.951.01.20.91.01.70.71.02.00.5(4)其它因素的影響刀具的棱面,刀尖圓弧半徑,刀具磨損的影響。 表1.

20、6為車削45號(hào)鋼時(shí)刃傾角s改變對(duì)切削力修正系數(shù)。三、三、 切削熱與切削溫度切削熱與切削溫度 切削熱的產(chǎn)生與傳導(dǎo) 影響切削溫度的因素 （一）切削熱的產(chǎn)生與傳導(dǎo) 切削是由切削功轉(zhuǎn)變而來的。如圖1.11所示，其中包括：剪切區(qū)變形功形成的熱Qp、切屑與前刀面摩擦功形成的熱Qf、已加工表面與后刀面摩擦功形成的熱Qf。產(chǎn)生總的切削熱Q，分別傳人切屑Qch、刀具Qc、工件Qw和周圍介質(zhì)Qf。切削熱的形成及傳導(dǎo)關(guān)系為： Qp+Qf+QfQch+Qw+Qc+Qf (1.10)（二）影響切削溫度的主要因素 切削溫度與變形功、摩擦功和熱傳導(dǎo)有關(guān)。也就是說，切削溫度的高低是由產(chǎn)生的熱和傳走的熱兩方面綜合影響的結(jié)果。做

21、功越多、生熱越多、散熱越少時(shí)，切削溫度越高。影響生熱和散熱的因素有：切削用量、刀具幾何參數(shù)、工件材料和切削液等；（四）刀具磨損與刀具壽命（四）刀具磨損與刀具壽命 刀具磨損形式 磨損過程和磨鈍標(biāo)準(zhǔn) 刀具磨損原因 刀具耐用度影響刀具耐用度的因素 （一）刀具磨損形式刀具磨損形式分為正常磨損和非正常磨損兩大類。 正常磨損是指在刀具設(shè)計(jì)與使用合理、制造與刃磨質(zhì)量符合要求的情況下，刀具在切削過程中逐漸的磨損。(1)正常磨損后刀面磨損前刀面磨損前后刀面同時(shí)磨損 非正常磨損是指刀具在切削過程中突然或過早產(chǎn)生損壞現(xiàn)象。其中有：破損 在切削刃或刀面上產(chǎn)生裂紋、崩刃或碎裂。卷刃 切削時(shí)在高溫作用下，使切削刃或刀面產(chǎn)

22、生塌陷或隆起的塑性變形現(xiàn)象。 （2）非正常磨損 （二）磨損過程和磨鈍標(biāo)準(zhǔn) 正常磨損情況下，刀具磨損量隨切削時(shí)間增加而逐漸擴(kuò)大。若以后刀面磨損為例，它的典型磨損過程如圖111所示，圖中大致分三個(gè)階段。初期磨損階段(段)、正常磨損階段(段)、急劇磨損階段(段)。圖1.11 刀具磨損過程曲線 在后刀面月區(qū)內(nèi)均勻磨損VB03mm； 在后刀面月區(qū)內(nèi)非均勻磨損VBmax06mm； 月牙洼深度標(biāo)準(zhǔn)KT0.06十0.3f ( f進(jìn)給量mmr)。 精加工根據(jù)達(dá)到表面粗糙度等級(jí)要求確定。表1.8 磨鈍標(biāo)準(zhǔn)VB值（mm） 加工條件加工方式剛性差鋼件鑄鐵件鋼、鑄鐵大件精車0.10.3粗車0.40.50.60.80.8

23、1.21.01.5 在ISO標(biāo)準(zhǔn)中，供作研究用推薦的高速鋼和硬質(zhì)合金刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為： 表1.8為車刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，供選用時(shí)參考（三）刀具磨損原因 切削時(shí)刀具的磨損是在高溫高壓條件下產(chǎn)生的。因此，形成刀具磨損的原因就非常復(fù)雜，它涉及到機(jī)械、物理、化學(xué)和相變等的作用?，F(xiàn)將其中主要的原因簡(jiǎn)述如下：（1)磨粒磨損 (2)粘結(jié)磨損 (3)擴(kuò)散磨損 (4)相變磨損 (5)氧化磨損（五） 刀具耐用度(1)刀具耐用度概念 刀具耐用度是指刃磨后的刀具從開始切削到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止所用的切削時(shí)間，用T分鐘表示。刀具耐用度還可以用達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)過的切削路程lm或加工出的零件N來表示。 刀具耐用度高低是衡量刀具切

24、削性能好壞的重要標(biāo)志。利用刀具耐用度來控制磨損量VB值，比用測(cè)量VB來判別是否達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)要簡(jiǎn)便。 （六）合理壽命的選擇刀具壽命合理數(shù)值有兩種： 最高生產(chǎn)率刀具壽命Tp 所確定的Tp能達(dá)到最高生產(chǎn)率?；蛘哒f，加工一個(gè)零件所花的時(shí)間加工一個(gè)零件的生產(chǎn)時(shí)間最少。 加工一個(gè)零件的生產(chǎn)時(shí)間tpr由下列幾部分組成： tprtmtltc tm/T （1.11）式中 tm切削時(shí)間(min件)； tl輔助時(shí)間，包括裝卸零件、刀具空行程時(shí)間等(min件)； tc一次換刀所需時(shí)間(min次)； tm/ T換刀次數(shù)。 所確定的耐用度能保證加工成本最低，亦即使加工每一個(gè)零件的成本最低。 每個(gè)零件平均加工成本Cpr為：

25、 CprMtm+MttMt0 Ct式中 M全廣每分鐘開支分?jǐn)偟奖玖慵募庸べM(fèi)用，包括工作人員開支和機(jī)床損耗等； C換刀一次所需費(fèi)用，包括刀具砂輪消耗和工人工資等。 TtmTtm 最低生產(chǎn)成本刀具壽命Tc 上式改寫為： 對(duì)上式微分，并令dCpr/dT0，求出最低成本耐用度Tc為： 刀具耐用度的具體數(shù)值，可參考有關(guān)資料或手冊(cè)選用。 lmtmcmprMtTKCTKMtKMTC11)(1MCtmmTtcc(1.12)影響刀具耐用度的因素 (1)切削用量的影響; (2)刀具幾何參數(shù)的影響; (3)加工材料的影響; (4)刀具材料的影響。 金屬切削過程基本規(guī)律的應(yīng)用提要：本節(jié)運(yùn)用金屬切削過程基本規(guī)律的理論

26、，從解決控制切屑、改善材料加工性能，合理選用切削液，刀具幾何參數(shù)和切削用量方面問題，來達(dá)到保證加工質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率的目的。介紹這些知識(shí)，也是為使用與設(shè)計(jì)刀具以及分析刀具以及分析解決生產(chǎn)中有關(guān)的工藝技術(shù)問題打下必要的基礎(chǔ)。 工件材料的切削加工性 切削液 刀具幾何參數(shù)的合理選擇 切削用量的合理選擇本節(jié)提綱 工件材料的切削加工性是指工件材料被切削成合格的零件的難易程度。 評(píng)定工件材料加工性的主要指標(biāo)（1）刀具耐用度指標(biāo) 在切削普通金屬材料時(shí)，用刀具耐用度達(dá)到60min時(shí)允許的切削速度v60的高低來評(píng)定材料的加工性。難加工材料用v20來評(píng)定。 此外，經(jīng)常使用相對(duì)加工性指標(biāo)，即以45號(hào)鋼

27、（HB170229，b0.637GPa）的v60為基準(zhǔn)，記作v060。其它材料的v60與v20之比值稱為相對(duì)加工性，即： Kv (1.13)06060vv 工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性（2）加工表面粗糙度指標(biāo) 在相同加工條件下，比較加工后表面粗糙度等級(jí)。粗糙度值低，加工性好；反之，加工性差。 此外，材料加工的難易程度主要決定于材料的物理、力學(xué)和機(jī)械性能，其中包括材料的硬度HB、抗拉強(qiáng)度b、延伸率、沖擊值ak和導(dǎo)熱系數(shù)k，故通常還可按它們的大小來劃分加工性等級(jí)，見表1.9。 確定了材料加工性能，對(duì)于改善材料加工性，合理選擇刀具材料刀具幾何參數(shù)和切削用量提供了重要的依據(jù)。切削加工性易切

28、削較易切削較難切削難切削等級(jí)代號(hào)01234567899a9b硬度HB5050100100150150200200250300350350400350400400480480635635HRC1424.824.832.332.338.138.1434350506060抗拉強(qiáng)度b（GPa）0.1960.1960.4410.4410.5880.5880.7840.7840.980.981.1761.1761.3721.3721.5861.5861.7641.7641.961.962.452.45延伸率（）101015102020252530303535404050506060100100沖擊值ak（

29、kj/m）19619639239258858878478498098013721372176417641962196224502450294029403920導(dǎo)熱系數(shù)k（W/m.）481.68293.08293.08167.27167.2783.7483.7462.8062.8041.8741.8733.533.525.1225.1216.75163758.3790 。 副偏角kr影響加工表面粗糙度和刀具強(qiáng)度。通常在不產(chǎn)生摩擦和振動(dòng)條件下應(yīng)選取較小的副偏角。表 1.13為不同加工條件時(shí)的主、副偏角值，供選擇參考。三、 主偏角、副偏角的功用與選擇 適用范圍 加工條件加工系統(tǒng)剛性足夠、淬硬鋼、冷硬

30、鑄鐵 加工系統(tǒng)剛性較好，中間切入，加工外圓、端面、倒角可加工系統(tǒng)剛性較差，粗車，強(qiáng)力車削、加工系統(tǒng)剛性差、臺(tái)階軸、細(xì)長(zhǎng)軸、多刀車，仿形車切斷、切槽主偏角kr1030456070759390副偏角kr10545151010612表1.13 主偏角kr、副偏角kr選用值 過渡刃的選擇原則是，普通切削刀具常磨出較小圓弧過渡刃，以增加刀尖強(qiáng)度和提高耐用度。隨著工件強(qiáng)度和硬度提高，切削用量增大，則過渡刃尺寸可相應(yīng)加大，一般可取過渡刃偏角kr1/2 kr，寬度b 0.52mm或取圓弧半徑r 0.53mm。 刃傾角s主要影響切屑的流向和刀具強(qiáng)度。 刃傾角s的選擇原則是，主要根據(jù)刀具強(qiáng)度、流屑方向和加工條件而

31、定。 刃傾角的具體數(shù)值可參考表1.14選擇。表1.14 刃傾角s數(shù)值的選用表s值0+5+5+1005510101510 454575應(yīng)用范圍精車鋼、車細(xì)長(zhǎng)軸精車有色金屬粗車鋼和灰鑄鐵粗車余量不均勻鋼斷續(xù)車削鋼、灰鑄鐵帶沖擊切削淬硬鋼大刃傾角刀具薄切削四、 刃傾角功用與選擇第五節(jié)第五節(jié) 切削用量的合理選擇切削用量的合理選擇一、切削用量選擇原則 根據(jù)不同的加工條件和加工要求，又考慮到切削用量各參數(shù)對(duì)切削過程規(guī)律的不同影響，故切削用量參數(shù) ap、 f 和vc增大的次序和程度應(yīng)有所區(qū)別?？梢詮囊韵聨讉€(gè)主要方面分析：表面粗糙度生產(chǎn)效率 機(jī)床功率刀具耐用度生產(chǎn)效率 機(jī)床功率刀具耐用度 切削用量ap、f和v

32、c增大，切削時(shí)間減小。一般情況下盡量?jī)?yōu)先增大ap ，以求一次進(jìn)刀全部切除加工余量。 當(dāng)背吃刀量ap和切削速度vc增大時(shí)，均使切削功率成正比增加。此外，增大背吃刀量口ap 、使切削力增加多，而增大進(jìn)給量f使切削力增加較少、消耗功率也較少。所以，在粗加工時(shí)，應(yīng)盡量增大進(jìn)給量f是合理的。 在切削用量參數(shù)中，對(duì)刀具耐用度影響最大的是切削速度vc，其次是進(jìn)給量f，影響最小的是背吃刀量ap，優(yōu)先增大背吃刀量ap不只是達(dá)到高的生產(chǎn)率，相對(duì)vc與f來說對(duì)發(fā)揮刀具切削性能、降低加工成本也是有利的。 綜上所述，合理選擇切削用量，應(yīng)該首先選擇一個(gè)盡量大的背吃刀量ap，其次選擇一個(gè)大的進(jìn)給量f，最后根據(jù)已確定的ap和

33、f，并在刀具耐用度和機(jī)床功率允許條件下選擇一個(gè)各理的初削速度vc。 這是在半精加工、精加工時(shí)確定切削用量應(yīng)考慮的主要原則。在較理想的條件下，提高切削速度vc，能降低表面粗糙度值。而在一般的條件下，提高背吃刀量ap對(duì)切削過程產(chǎn)生的積屑瘤、鱗刺、冷硬和殘余應(yīng)力的影響并不顯著，故提高背吃刀量對(duì)表面粗糙度影響較小。所以，加工表面粗糙度主要限制的是進(jìn)給量f的提高。表面粗糙度 二、切削用量選擇方法 (1)粗車時(shí)切削用量的選擇 背吃刀量ap 根據(jù)加工余量多少而定。除留給下道工序的余量外，其余的粗車余量盡可能一次切除，以使走刀次數(shù)最少。例如在縱車外圓時(shí)； 當(dāng)粗車余量太大或加工的工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)，則加工余量分兩次或數(shù)次走刀后切除。通常使：第一次走刀的背吃刀量apl為： 第二次走刀的背吃刀量ap2為： mmddamwp2)4332(1pa)4131(2pa進(jìn)給量f 當(dāng)背吃刀量ap確定后，再選出進(jìn)給量f就能計(jì)算切削力。該力作用在工件、機(jī)床和刀具上，也就是說，應(yīng)該在不損壞刀具的刀片和刀桿，不超出機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度，不頂彎工件和不產(chǎn)生振動(dòng)等條件下，選取一個(gè)最大的進(jìn)給量f值?；蛘呃么_定的a