機械制造技術(shù)基礎(chǔ)chapter2

1、 第二章 金屬切削原理與刀具第七節(jié) 切削用量的選擇及工件材料加工性第一節(jié) 刀具的結(jié)構(gòu)第二節(jié) 刀具材料 第三節(jié) 金屬切削過程及其物理現(xiàn)象第四節(jié) 切削力與切削功率第五節(jié) 切削熱與切削溫度第六節(jié) 刀具磨損與刀具壽命金屬切削原理與刀具 第一節(jié) 刀具的結(jié)構(gòu) 一、切削運動 1.切削運動 刀具與工件間的相對運動稱為切削運動 （即表面成形運動） 主主 運運 動動：在機床上形成切削速度并消耗大部 分切削力的運動 進給運動進給運動：機床上維持切削加工過程連續(xù)不斷 進行運動金屬切削原理與刀具2.切削要素 待加工表面： 工件上即將被切除的表面 已加工表面： 工件上已切去切削層而形成的新表面 過渡表面(加工表面)： 工

2、件上正被刀具切削著的表面，介于已加工表面和 待加工表面之間 切削過程中，工件上通常存在的3個不斷變化的表面如圖的外圓的車削運動。如圖的外圓的車削運動。c為切削刃某點切削速度，為切削刃某點切削速度，f為同一點的進給運動速度，為同一點的進給運動速度，e為兩個運動的合成速度。為兩個運動的合成速度。 金屬切削原理與刀具切削要素包括切削用量和切削層的幾何參數(shù)切削要素包括切削用量和切削層的幾何參數(shù) (1).切削用量 包括切削速度、進給量、背吃刀量（切削深度） 切削速度Vc（m/s）：刀具切削刃上選定點相對于 工件主運動的速度 計算時常用最大切削速度代表刀具的切削速度 外圓車刀車削外圓時的切削速度計算公式為

3、 1000ndvw dw工件待加工表面的直徑，(mm) n工件的轉(zhuǎn)速，(r/s) 內(nèi)孔車削時的切削速度計算公式為1000ndvm dm工件已加工表面的直徑，(mm) n工件的轉(zhuǎn)速，(r/s) 金屬切削原理與刀具 進給量f 在主運動每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)或每一行程時，刀具與工件 之間沿進給動方向的相對位移 單位是 mm/r(用于車削、鏜削等) mm/行程(用于刨削、磨削等) 進給量表示進給運動的速度 進給速度Vf（mm/s) 每齒進給量fz(多刃刀具，mm/齒) 其中： n主運動的轉(zhuǎn)速，(r/s) z刀齒齒數(shù)Vf=nf=nzfz 背吃刀量ap （切削深度） 待加工表面與已加工表面之間的垂直距離(mm) 單位為

4、mm 對于外圓加工 其中：dw工件待加工表面的直徑，(mm) dm工件已加工表面的直徑，(mm) 對于鉆孔工作2mwpdda2mpda 金屬切削原理與刀具金屬切削原理與刀具 (2).切削層參數(shù) 在切削過程中，工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)或刀具每轉(zhuǎn)一齒，刀 具主切削刃相鄰兩位置間的一層金屬，稱為切削層 切削層公稱寬度aw： 沿過渡表面測量的切削層尺寸 aw反映了切削刃參加切削的工作長度 aw=ap/sinkr 切削層公稱厚度ac： 在過渡表面法線方向測量的切削層尺寸，即相鄰兩 過渡表面之間的距離 ac反映了切削刃單位長度上的切削負(fù)荷 ac=fsinkraw=ap/sinkrac=fsinkr金屬切削原理與刀具

5、切削層公稱橫截面積Ac： 切削層公稱厚度與切削層公稱寬度的乘積 Ac=acaw=fsinkrap/sinkr=fap 切削用量與切削層參數(shù)金屬切削原理與刀具 二、刀具角度 1.刀具切削部分的組成 三面兩刃一尖 前(刀)面 主后(刀)面 副后(刀)面 主切削刃 副切削刃 刀尖(1)：前刀面（刀具上切屑過的表面）(2)：主后刀面（刀具上與工件過渡表面相對的表面）(3)：副后刀面（刀具上與工件已加工表面相對的表面）(4)：主切削刃（前刀面與主后刀面的交線，主要切削工作）(5)：副切削刃（前刀面與副后刀面的交線，參與部分切削工作）(6)：刀尖（主切削刃和副切削刃的聯(lián)接部位，為了增強刀尖的強度，改善散熱

6、條件，通常在刀尖處磨出圓弧或直線過渡刃）金屬切削原理與刀具其它各類刀具，都可以看作是車刀的演變和組合 2.確定刀具角度的靜止參考系假設(shè)： 不考慮進給運動 規(guī)定車刀刀尖與工件中心等高 刀柄的中心線垂直于進給方向因此，參考系為靜止參考系，主要坐標(biāo)平面有基面pr、切削平面ps、正交平面（主剖面）po、假定工作平面pf、背平面pp組成。（1）基面（ pr ）：通過主切削刃 選定點，垂直于假定主運動 方向的平面。（2）切削平面（ ps ）：通過 主切削刃選定點，與切削刃 相切并垂直于基面。（3）正交平面（ po ）：通過主 切削刃選定點，并同時垂直 于基面和切削平面 刀具標(biāo)注角度的參考系（4）假定工作平

7、面（ pf ）（進給平面）通過切削刃選定點，與 基 面垂直，且與假定進給方向平行（5）背平面（ pp ）（切深平面）通過切削刃選定點，同時垂直于基面和假定工作平面3.刀具的標(biāo)注角度 刀具的標(biāo)注角度是指刀具在靜止參考系中的一組角度，也是刀具制造圖上標(biāo)注的角度，是刀具設(shè)計、制造、刃磨和測量所必需的，也稱靜止角度。主要包括：前角（ ）、后角（ ）、主偏角（ ）、副偏角（ ）和刃傾角（ ）。 orkrkso(1)前角（ ）在正交平面內(nèi)，基面與前刀面之間的夾角。 作用：（1）使主切削刃鋒利（2）影響切削刃強度 選取原則：工件材料：塑性材料，大前角；脆性，小前角。 強度、硬度低，大前角，否則，小前角。 刀

8、具材料：高速鋼，大前角；硬質(zhì)合金，小前角。 加工性質(zhì)：精加工，大前角；粗加工，小前角。 選取范圍：(2)后角（ ）在正交平面內(nèi)，切削平面與主后刀面之間的夾角。 作用： （1）減少刀具主后刀面與工件之間的摩擦 （2）后刀面的磨損。 選取原則：加工性質(zhì)：精加工，大后角；粗加工，小后角。 選取范圍：粗加工： 精加工：ooo255oo74oo128o(3)主偏角（ ） 基面內(nèi)，切削平面與假定工作平面間的夾角。 作用：（1）影響切屑的形狀和刀具壽命 （2）影響背向力 與進給力 的比例 （3）影響表面粗糙度 u對切屑的形狀和刀具壽命的影響u主偏角對表面粗糙度大小的影響rkpFfF主偏角?。呵行紝捛冶?。（散

9、熱好，刀具壽命提高）主偏角大：切屑窄且厚。主偏角小：表面粗糙度小。主偏角大：表面粗糙度大。常用角度：45、60 、75 、90(4)副偏角（ ）基面內(nèi)，副切削平面與假定工作面間的夾角。 作用：（1）影響副切削刃與工件已加工表面的摩擦 （2）影響表面粗糙度的大小 選取范圍：rkoo155 副偏角?。罕砻娲植诙刃?。副偏角大：表面粗糙度大。 主偏角主偏角：是切削平面與假定進給方向的夾角，在基面內(nèi)測量。 副偏角副偏角/：是副切削平面與進給反方向的夾角，在基面內(nèi)測量。 (7)刃傾角（ ）在切削平面內(nèi)，主切削刃和基面之間的夾角。 作用：（1）影響刀頭的強度 （2）影響排屑方向 ss金屬切削原理與刀具 三、

10、刀具種類 1.刀具分類 按加工方式和具體用途按加工方式和具體用途：車刀、孔加工刀具、銑刀、拉刀、 螺紋刀具、齒輪刀具、自動線及數(shù)控機床刀具和磨具 按所用材料：按所用材料：高速鋼刀具、硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具、立方 氮化硼（CBN）刀具和金剛石刀具等 按結(jié)構(gòu)：按結(jié)構(gòu)：整體刀具、鑲片刀具、機夾刀具和復(fù)合刀具等 按是否標(biāo)準(zhǔn)化：按是否標(biāo)準(zhǔn)化：標(biāo)準(zhǔn)刀具和非標(biāo)準(zhǔn)刀具等金屬切削原理與刀具 2.常用刀具簡介 (1)車刀 在結(jié)構(gòu)上分為： 整體車刀 焊接裝配式車刀 機械夾固刀片車刀 機夾車刀 可轉(zhuǎn)位車刀金屬切削原理與刀具 將硬質(zhì)合金刀 片用機械夾固的方 法安裝在刀桿上， 又稱“機夾重磨式” 車刀金屬切削原理與刀具

11、刀片為多邊形，每一邊都可做切削刃，用鈍 后只需將刀片轉(zhuǎn)位，即以新的切削刃投入工作。 又稱“機夾不重磨式”車刀 第二節(jié)第二節(jié) 刀具材料刀具材料 一、刀具材料一、刀具材料 應(yīng)具備的性能應(yīng)具備的性能 刀具工作時，要受到很大壓力、應(yīng)力、很高的溫度，刀具工作時，要受到很大壓力、應(yīng)力、很高的溫度，將迅速磨損或破裂，因此應(yīng)滿足下列條件：將迅速磨損或破裂，因此應(yīng)滿足下列條件： 1.高的硬度和耐磨性高的硬度和耐磨性: 刀具硬度刀具硬度工件硬度，一般硬工件硬度，一般硬度度 HRC60。同時具有較高的耐磨性，延長刀具的壽命。同時具有較高的耐磨性，延長刀具的壽命一般，硬度一般，硬度，耐磨性，耐磨性。 2.足夠的強度和

12、韌性足夠的強度和韌性 承受切削力、沖擊、振動。承受切削力、沖擊、振動。 3.較高的耐熱性較高的耐熱性 在較高的溫度下保持原有的硬在較高的溫度下保持原有的硬 度、強度、韌性。度、強度、韌性。 4.良好的工藝性良好的工藝性 以便加工各種刀具。如段造性、以便加工各種刀具。如段造性、熱處理性、磨削加工性等。熱處理性、磨削加工性等。 5.經(jīng)濟性經(jīng)濟性 二、常用的刀具材料二、常用的刀具材料 1.碳素工具鋼碳素工具鋼 含含c%為為0.71.3%。加工性好、。加工性好、刃易磨鋒利。淬火后刃易磨鋒利。淬火后HRC6164，價格低。，價格低。 在在200以上失去原有硬度，使刀刃燒損，切削速度以上失去原有硬度，使刀

13、刃燒損，切削速度不能提高，淬火時易產(chǎn)生裂紋和變形，適應(yīng)于做銼刀、不能提高，淬火時易產(chǎn)生裂紋和變形，適應(yīng)于做銼刀、手用鉸刀等。牌號手用鉸刀等。牌號T10、T10A 2.合金工具鋼合金工具鋼 在碳素工具鋼中加入一定的在碳素工具鋼中加入一定的W、 Cr、Mn而成。加入這些元素可提高刀具材料的耐磨性、而成。加入這些元素可提高刀具材料的耐磨性、耐熱性、韌性、減少熱處理時的變形。耐熱性、韌性、減少熱處理時的變形。 淬火后淬火后HRC6165，耐，耐250300高溫，用于制造鉸高溫，用于制造鉸刀、拉刀等。刀、拉刀等。 3.高速鋼高速鋼 合金鋼中含較多合金鋼中含較多W、 Cr耐磨性耐磨性，耐熱性耐熱性。高速鋼

14、約含。高速鋼約含 Cr4%、W1020%、V1% 。 淬火后淬火后HRC6265，耐，耐500600 ，熱處理變，熱處理變形小。用于制造較復(fù)雜的刀具，如車刀、銑刀、鉆形小。用于制造較復(fù)雜的刀具，如車刀、銑刀、鉆頭、拉刀等。常用牌號頭、拉刀等。常用牌號W18Cr4V W6Mo5Cr4V2 4.硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 用金屬碳化物用金屬碳化物(WCTiC)，粘結(jié)劑，粘結(jié)劑（Co、Mo、Ni）等燒結(jié)而成的粉末冶金制品。）等燒結(jié)而成的粉末冶金制品。 切削溫度切削溫度8001000，v=100300m/s，HRA8993 (1)鎢鈷類鎢鈷類(YG) WC和和Co組成，抗彎強度組成，抗彎強度、韌性、韌性與鋼料摩

15、擦?xí)r，耐磨性與鋼料摩擦?xí)r，耐磨性。適于加工鑄鐵、青銅等脆性材適于加工鑄鐵、青銅等脆性材料。常用料。常用YG3、 YG6、 YG8。 （2）鎢鈦鈷類（）鎢鈦鈷類（YT） 由由WC、TiC、Co組成，硬組成，硬 度、耐磨性比度、耐磨性比YG類好，但韌性差，類好，但韌性差，適于加工鋼材。常用適于加工鋼材。常用 牌號牌號YT5、YT18、YT30 （3）鎢類（）鎢類（YW）由）由WC、TaC、Co組成。在組成。在YT中加中加入少量碳化鈮、碳化鉭，提高韌性、抗粘附性，可加工碳入少量碳化鈮、碳化鉭，提高韌性、抗粘附性，可加工碳鋼、合金鋼、不銹鋼、鑄鋼、非鐵金屬，常用牌號鋼、合金鋼、不銹鋼、鑄鋼、非鐵金屬，

16、常用牌號YW1、YW2 5.陶瓷陶瓷 純純Al2O3及混合陶瓷及混合陶瓷Al2O3TiC，硬度，硬度（9195HRA），耐熱性），耐熱性，1200 下正常切削，下正常切削，v比硬質(zhì)比硬質(zhì)合金合金 高高 25倍，但抗彎強度倍，但抗彎強度、沖擊韌性、沖擊韌性，用于精加工、用于精加工、半精加工或加工高硬度、高強度鋼、冷硬鑄鐵。半精加工或加工高硬度、高強度鋼、冷硬鑄鐵。 6.立方氮化硼立方氮化硼 由軟立方氮化硼在高溫下催化轉(zhuǎn)變而由軟立方氮化硼在高溫下催化轉(zhuǎn)變而成。成。 有整體聚晶立方氮化硼刀具立方氮化硼復(fù)合刀片有整體聚晶立方氮化硼刀具立方氮化硼復(fù)合刀片 它的耐磨性、硬度（它的耐磨性、硬度（800090

17、00HV）、熱穩(wěn)性比金剛石）、熱穩(wěn)性比金剛石高高 (1400)，與鐵族金屬接觸時，在，與鐵族金屬接觸時，在12001300也不易也不易起化學(xué)作用，為此起化學(xué)作用，為此用于加工淬硬鋼和冷硬鑄鐵。用于加工淬硬鋼和冷硬鑄鐵。 7.金剛石金剛石 切削刃鋒利，切削刃鋒利，Ra0.010.006m，切削時，切削時不易產(chǎn)生積屑瘤，加工非金屬時，不易產(chǎn)生積屑瘤，加工非金屬時，Ra可小于可小于0.040.012m、IT5, 不適應(yīng)加工鋼鐵材料。不適應(yīng)加工鋼鐵材料。(因金剛石與因金剛石與鐵有很強的化學(xué)親合力，高溫下易與鐵有很強的化學(xué)親合力，高溫下易與C原子作用轉(zhuǎn)化為原子作用轉(zhuǎn)化為石墨結(jié)構(gòu)，刀具極易損壞。石墨結(jié)構(gòu)，

18、刀具極易損壞。) 金屬切削原理與刀具 第三節(jié) 金屬切削過程及其物理現(xiàn)象 一、切削過程及切屑種類 1.切削形成過程 金屬切削過程是指將工件上多余的金屬層，通過切削加工被刀具切除而形成切屑并獲得幾何形狀、尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的零件的過程。 在這一過程中，始終存在著刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，從而產(chǎn)生一系列現(xiàn)象，如切削變形、切削力、切削熱與切削溫度以及有關(guān)刀具的磨損與刀具壽命、卷屑與斷屑等。對這些現(xiàn)象進行研究，揭示其內(nèi)在的機理，探索和掌握金屬切削過程的基本規(guī)律，從而主動地加以有效的控制，對保證加工精度和表面質(zhì)量，提高切削效率，降低生產(chǎn)成本和勞動強度具有十分重大的意義?？傊?，金屬切

19、削過程的優(yōu)劣，直接影響機械加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率與生產(chǎn)成本。 （1）切削變形 金屬的切削過程與金屬的擠壓過程很相似。金屬材料受到刀具的作用以后，開始產(chǎn)生彈性變形；雖著刀具繼續(xù)切入，金屬內(nèi)部的應(yīng)力、應(yīng)變繼續(xù)加大，當(dāng)達到材料的屈服點時，開始產(chǎn)生塑性變形，并使金屬晶格產(chǎn)生滑移；刀具再繼續(xù)前進，應(yīng)力進而達到材料的斷裂強度，便會產(chǎn)生擠裂。 （2）變形區(qū)的劃分 大量的實驗和理論分析證明，塑性金屬切削過程中切屑的形成過程就是切削層金屬的變形過程。切削層的金屬變形大致劃分為三個變形區(qū)：第一變形區(qū)（剪切滑移）、第二變形區(qū)（纖維化）、第三變形區(qū)（纖維化與加工硬化）。 金屬切削過程中的滑移線金屬切削過程中的滑移線 第一

20、變形區(qū)第一變形區(qū) 從從OA線開始發(fā)生塑性變形，到線開始發(fā)生塑性變形，到OM線線金屬晶粒的剪切滑移基本完成。金屬晶粒的剪切滑移基本完成。OA線和線和OM線之間線之間的區(qū)域（圖中的區(qū)域（圖中區(qū)）稱為第一變形區(qū)。區(qū)）稱為第一變形區(qū)。 第二變形區(qū)第二變形區(qū) 切屑沿前刀面排出時進一步受到前刀切屑沿前刀面排出時進一步受到前刀面的擠壓和摩擦，使靠近前刀面處的金屬纖維化，面的擠壓和摩擦，使靠近前刀面處的金屬纖維化，基本上和前刀面平行。這一區(qū)域（圖中基本上和前刀面平行。這一區(qū)域（圖中區(qū)）稱為區(qū)）稱為第二變形區(qū)。第二變形區(qū)。 第三變形區(qū)第三變形區(qū) 已加工表面受到切削刃鈍圓部分和后已加工表面受到切削刃鈍圓部分和后刀

21、面的擠壓和摩擦，造成表層金屬纖維化與加工硬刀面的擠壓和摩擦，造成表層金屬纖維化與加工硬化。這一區(qū)（圖中化。這一區(qū)（圖中區(qū)）稱為第三變形區(qū)。區(qū)）稱為第三變形區(qū)。 2、切屑的類型及其控制由于工件材料不同，切削過程中的變形程度也就不同，因而產(chǎn)生的切屑種類也就多種多樣，如下圖示。圖中從左至右前三者為切削塑性材料的切屑，最后一種為切削脆性材料的切屑。切屑的類型是由應(yīng)力-應(yīng)變特性和塑性變形程度決定的。 帶狀切屑 擠裂切屑 單元切屑 崩碎切屑 以上前三種切屑只有在加工塑性材料時才可能得到。其中，帶狀切屑的切削過程最平穩(wěn)，單元切屑的切削力波動最大。在生產(chǎn)中最常見的是帶狀切屑，有時得到擠裂切屑，單元切屑則很少見

22、。如下圖：第一節(jié)第一節(jié) 金屬切削的基礎(chǔ)知識金屬切削的基礎(chǔ)知識 假如改變擠裂切屑的條件，如進一步減小刀具前角，減低切削速度，或加大切削厚度，就可以得到單元切屑。反之，則可以得到帶狀切屑。這說明切屑的形態(tài)是可以隨切削條件而轉(zhuǎn)化的。掌握了它的變化規(guī)律，就可以控制切屑的變形、形態(tài)和尺寸，以達到卷屑和斷屑的目的。 第一節(jié)第一節(jié) 金屬切削的基礎(chǔ)知識金屬切削的基礎(chǔ)知識 3、積屑瘤現(xiàn)象 在切削速度不高而又能形成連續(xù)切屑的情況下，加工一般鋼料或其它塑性材料時，常常在前刀面處粘著一塊剖面有時呈三角狀的硬塊。這塊冷焊在前刀面上的金屬稱為積屑瘤（或刀瘤）。它的硬度很高，通常是工件材料的23倍，在處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)時，

23、能夠代替刀刃進行切削。 產(chǎn)生原因： 切塑性材料； 適當(dāng)?shù)牡臏囟群蛪毫Γ?切屑上的部分金屬冷焊在刀尖上。 生長過程：生成長大脫落生成 影響： 保護刀尖延長刀具壽命 使實際前角增大切削過程容易進行 增大實際 切削深度和切削厚度工件尺寸精度 形狀不規(guī)則且脫落后易嵌入已加工面工件表面 留下硬質(zhì)點，Ra 粗加工可用，精加工絕對不要防止積屑瘤的主要方法 1）降低切削速度，使溫度較低，粘結(jié)現(xiàn)象不易發(fā)生。 2）采用高速切削，使切削溫度高于積屑瘤消失的相 應(yīng)溫度。 3）采用潤滑性能好的切削液，減小摩擦。 4）增加刀具前角，以減小切屑與前刀面接觸區(qū)的壓力。 5）適當(dāng)提高工件材料硬度，減小加工硬化傾向。 第四節(jié)第四

24、節(jié) 切削力與切削功率切削力與切削功率 (一)、切削力的來源 研究切削力，對進一步弄清切削機理，對計算功率消耗，對刀具、機床、夾具的設(shè)計，對制定合理的切削用量，優(yōu)化刀具幾何參數(shù)等，都具有非常重要的意義。金屬切削時，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生變形并成為切屑所需的力，稱為切削力。切削力來源于三個方面： 1克服被加工材料對彈性變形的抗力。 2克服被加工材料對塑性變形的抗力。 3克服切屑對前刀面的摩擦力和刀具后刀面對過渡表面與已加工表面之間的摩擦力。 （二）影響切削力因素 實踐證明，切削力的影響因素很多，主要有工件材料、切削用量、刀具幾何參數(shù)、刀具材料刀具磨損狀態(tài)和切削液等。 工件材料 硬度或強度提

25、高，剪切屈服強度s增大，切削力增大。塑性或韌性提高，切屑不易折斷，切屑與前刀面摩擦增大，切削力增大。 切削用量 （1）背吃刀量（切削深度）ap、進給量增大，切削層面積增大，變形抗力和摩擦力增大，切削力增大。 所以在實踐中，當(dāng)需切除一定量的金屬層時，為了提高生產(chǎn)率，采用大進給切削比大切深切削較省力又省功率。 （2）切削速度vc 加工塑性金屬時，切削速度Vc對切削力的影響規(guī)律如同對切削變形影響一樣，它們都是通過積屑瘤與摩擦的作用造成的。（以車削45鋼為例，見下圖） 切削脆性金屬時，因為變形和摩擦均較小，故切削速度Vc改變時切削力變化不大。 刀具幾何角度 （1）前角：前角增大，變形減小，切削力減小。

26、 （2）主偏角：主偏角Kr在300-600范圍內(nèi)增大，由切削厚度hD的影響起主要作用，使主切削力Fz減??；主偏角Kr在600-900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。（三）總切削力的分（三）總切削力的分解解1 1）切削力）切削力Fc (Fz)Fc (Fz)2 2）背向力）背向力FpFp (Fy)(Fy)3 3）進給力）進給力Ff (Fx)Ff (Fx) rFFxyycosrFFxyxsinzxzyFFFF0.6)(0.10)7 . 015. 0(22222yxzxyzFFFFFF切削力的經(jīng)驗公式切削力的經(jīng)驗公式切削力切削力背向力背向力進給力進給力FyFyFyFy

27、KyXCfaFyPFxFxFxFxKyXCfaFxPFzFzFzFzKyXCfaFzP金屬切削原理與刀具 第五節(jié) 切削熱與切削溫度 一、切削熱的產(chǎn)生和傳導(dǎo) 切削時所消耗的能量，絕 大部分（98% 99%）轉(zhuǎn)化為熱能 切削熱是切削溫度上升的根源 切削熱被切屑、工件、刀具和周圍的介質(zhì)傳出 車、銑、刨加工中，切削熱大部分傳遞給切屑 鉆、磨加工中，切削熱大部分傳遞給工件 若切削熱不及時傳散，則若切削熱不及時傳散，則切削區(qū)的平均溫度將大幅度地上升切削區(qū)的平均溫度將大幅度地上升。切削溫度。切削溫度的升高，一方面的升高，一方面使切削區(qū)工件材料的強度、硬度下降使切削區(qū)工件材料的強度、硬度下降，另一方面切削溫度

28、的，另一方面切削溫度的升高，會升高，會加速刀具的磨損加速刀具的磨損，使工件和機床產(chǎn)生熱變形使工件和機床產(chǎn)生熱變形，影響零件的加工精度，影響零件的加工精度，造成工件表面的熱損傷等。造成工件表面的熱損傷等。 通常所指的切削區(qū)溫度是指切屑、工件與刀通常所指的切削區(qū)溫度是指切屑、工件與刀具接觸表面上的具接觸表面上的平均溫度平均溫度。實際上，切屑、工件。實際上，切屑、工件和刀具上各點處的溫度是不相同的。和刀具上各點處的溫度是不相同的。二切削溫度的測定二切削溫度的測定 目前比較成熟的有自然熱電偶和人工熱電偶目前比較成熟的有自然熱電偶和人工熱電偶法。法。（1）.自然熱電偶法自然熱電偶法 自然熱電偶法是利用工

29、件自然熱電偶法是利用工件和刀具材料化學(xué)成份的不同而和刀具材料化學(xué)成份的不同而構(gòu)成熱電偶的兩極，并分別連構(gòu)成熱電偶的兩極，并分別連接測量儀表，組成測量電路，接測量儀表，組成測量電路，刀具切削工件的切削區(qū)域產(chǎn)生刀具切削工件的切削區(qū)域產(chǎn)生高溫形成熱端，刀具的尾端與高溫形成熱端，刀具的尾端與工件為熱電偶冷端，冷、熱端工件為熱電偶冷端，冷、熱端之間熱電勢由儀表（毫伏計）之間熱電勢由儀表（毫伏計）測定。測定。 切削溫度越高，測得熱電切削溫度越高，測得熱電勢越大，它們之間得對應(yīng)關(guān)系勢越大，它們之間得對應(yīng)關(guān)系可利用專用裝置經(jīng)標(biāo)定得到。可利用專用裝置經(jīng)標(biāo)定得到。（2）.人工熱電偶法人工熱電偶法 人工熱電偶法是將

30、兩種預(yù)人工熱電偶法是將兩種預(yù)先經(jīng)過標(biāo)定的金屬絲組成熱電先經(jīng)過標(biāo)定的金屬絲組成熱電偶，熱電偶的熱端焊接在刀具偶，熱電偶的熱端焊接在刀具或工件需要測定溫度的指定點或工件需要測定溫度的指定點上，冷端通過導(dǎo)線串聯(lián)在電位上，冷端通過導(dǎo)線串聯(lián)在電位差計或毫伏表上。差計或毫伏表上。 根據(jù)儀表上的指示值和熱根據(jù)儀表上的指示值和熱電偶標(biāo)定曲線，可測得指定點電偶標(biāo)定曲線，可測得指定點的溫度。的溫度。三、切削溫度的分布三、切削溫度的分布 此圖是紅外膠片法測得的切削此圖是紅外膠片法測得的切削鋼料時，正交平面內(nèi)的溫度場。鋼料時，正交平面內(nèi)的溫度場。分析歸納切削溫度分布規(guī)律：分析歸納切削溫度分布規(guī)律：剪切區(qū)內(nèi)，沿剪切面方

31、向上各點剪切區(qū)內(nèi)，沿剪切面方向上各點溫度幾乎相同，形成等溫線，與溫度幾乎相同，形成等溫線，與滑移線相近；而在垂直于剪切面滑移線相近；而在垂直于剪切面方向上的溫度形成梯度，方向上的溫度形成梯度，OM線線溫度比溫度比OA線上溫度高，因而剪線上溫度高，因而剪切區(qū)內(nèi)的剪切滑移變形很強烈，切區(qū)內(nèi)的剪切滑移變形很強烈，產(chǎn)生的熱量十分集中。產(chǎn)生的熱量十分集中。1. 剪切變形是切削熱的第一來剪切變形是切削熱的第一來源源 2、 前、后刀面的最高溫度前、后刀面的最高溫度點都不在切削刃上，而是在點都不在切削刃上，而是在離切削刃有一定距離的地方。離切削刃有一定距離的地方。這是摩擦熱沿前刀面不斷增這是摩擦熱沿前刀面不斷

32、增加的緣故。加的緣故。 切屑上最高溫度比剪切切屑上最高溫度比剪切區(qū)溫度高，切屑底層溫度比區(qū)溫度高，切屑底層溫度比上層溫度高上層溫度高 摩擦是切削熱的又一來源摩擦是切削熱的又一來源四、影響切削溫度的主要因素四、影響切削溫度的主要因素切削溫度切削溫度： 是指切屑、工件和刀具接觸表面上的平均溫是指切屑、工件和刀具接觸表面上的平均溫度。切削溫度的高低取決于切削熱的產(chǎn)生和傳出情況。度。切削溫度的高低取決于切削熱的產(chǎn)生和傳出情況。 工件材料的強度、硬度越高，總切削力越大，單位工件材料的強度、硬度越高，總切削力越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，切削溫度也就越高。時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，切削溫度也就越高。 工件材

33、料的導(dǎo)熱性好，從切屑和工件傳出的切削熱相工件材料的導(dǎo)熱性好，從切屑和工件傳出的切削熱相應(yīng)增多，切削區(qū)的平均溫度降低。應(yīng)增多，切削區(qū)的平均溫度降低。 例如，合金結(jié)構(gòu)鋼的強度普遍高于例如，合金結(jié)構(gòu)鋼的強度普遍高于4545鋼，而導(dǎo)鋼，而導(dǎo)熱系數(shù)又一般均低于熱系數(shù)又一般均低于4545鋼，所以切削合金結(jié)構(gòu)鋼鋼，所以切削合金結(jié)構(gòu)鋼的切削溫度高于切削的切削溫度高于切削4545鋼的切削溫度。鋼的切削溫度。（一）工件材料（一）工件材料（二）切削用量的影響（二）切削用量的影響 由實驗得出切削溫度經(jīng)驗公式如下由實驗得出切削溫度經(jīng)驗公式如下 C vc z f y ap x C- 與工件、刀具材料和其它切削參數(shù)有關(guān)的切

34、削溫與工件、刀具材料和其它切削參數(shù)有關(guān)的切削溫 度系數(shù)度系數(shù) z 、y 、 x 、 - vc 、f 、ap的指數(shù)的指數(shù) 式中系數(shù)及指數(shù)見手冊表，由表中數(shù)據(jù)可查出：式中系數(shù)及指數(shù)見手冊表，由表中數(shù)據(jù)可查出： z z在在0.30.5之間，之間，y在在0.150.3，x在在0.050.1 在切削用量中，切削速度對切削溫度的影響最大，其次在切削用量中，切削速度對切削溫度的影響最大，其次是進給量，而背吃刀量影響最小。是進給量，而背吃刀量影響最小。 1、vc : 切削速度提高，使切屑底層與前刀面發(fā)生強烈的切削速度提高，使切屑底層與前刀面發(fā)生強烈的摩擦，在很短的時間里會產(chǎn)生大量的摩擦熱，使切削溫度摩擦，在很

35、短的時間里會產(chǎn)生大量的摩擦熱，使切削溫度明明顯上升顯上升。切削速度的提高，單位時間內(nèi)的金屬切除量成正比。切削速度的提高，單位時間內(nèi)的金屬切除量成正比地增多，消耗的功增大了，切削熱增加，切削溫度增加，但地增多，消耗的功增大了，切削熱增加，切削溫度增加，但不與切削速度成正比增加。不與切削速度成正比增加。 2、f : 進給量增加，使切屑變厚，單位時間內(nèi)的金屬切進給量增加，使切屑變厚，單位時間內(nèi)的金屬切除量也增加，使切削溫度上升。雖然變形熱有所增加，但切除量也增加，使切削溫度上升。雖然變形熱有所增加，但切屑的熱容量也增大，由切屑帶走的熱量也增多，散熱條件得屑的熱容量也增大，由切屑帶走的熱量也增多，散熱

36、條件得以改善，故切削溫度以改善，故切削溫度有所上升有所上升。 3、ap : 背吃刀量的增加，切削產(chǎn)生的熱量雖然成正比增背吃刀量的增加，切削產(chǎn)生的熱量雖然成正比增多，但使切削刃參加切削工作的長度也成正比增加，大大改多，但使切削刃參加切削工作的長度也成正比增加，大大改善了刀具的散熱條件，故對切削溫度的善了刀具的散熱條件，故對切削溫度的影響不大影響不大。 因此，若要切除給定的余量，又要求切因此，若要切除給定的余量，又要求切削溫度較低，則在選擇切削用量時，應(yīng)優(yōu)先削溫度較低，則在選擇切削用量時，應(yīng)優(yōu)先考慮采用大的背吃刀量，然后選擇一個適當(dāng)考慮采用大的背吃刀量，然后選擇一個適當(dāng)?shù)倪M給量，最后再選擇合理的切

37、削速度。的進給量，最后再選擇合理的切削速度。 上述切削用量選擇原則是從最低切削溫上述切削用量選擇原則是從最低切削溫度出發(fā)考慮的，這也是制訂零件加工工藝規(guī)度出發(fā)考慮的，這也是制訂零件加工工藝規(guī)程時，確定切削用量的原則。程時，確定切削用量的原則。 （三）刀具幾何參數(shù)的影響（三）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 Q 但但0 0 2020時，會使刀頭時，會使刀頭部分散熱體積部分散熱體積，對，對的降低有影的降低有影響。響。 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aw w ，散熱面積散熱面積 （四）刀具磨損的影響

38、（四）刀具磨損的影響 后刀面磨損增大，切削溫度升高后刀面磨損增大，切削溫度升高; 磨損量磨損量VB達一定值后，達一定值后，對切削溫度的影響加??；切削速度對切削溫度的影響加?。磺邢魉俣葀c越高，刀具磨損對切削越高，刀具磨損對切削溫度溫度影響越顯著。影響越顯著。（五）切削液的影響（五）切削液的影響 澆注切削液對降低切削溫度，減少刀具磨損，提高加工質(zhì)量澆注切削液對降低切削溫度，減少刀具磨損，提高加工質(zhì)量有明顯效果。有明顯效果。 切削液的熱導(dǎo)率、比熱容和流量越大，切削溫度越低。如果切削液的熱導(dǎo)率、比熱容和流量越大，切削溫度越低。如果切削液本身溫度越低，其冷卻效果越顯著。切削液本身溫度越低，其冷卻效果越

39、顯著。第六節(jié)第六節(jié) 刀具磨損與刀具壽命刀具磨損與刀具壽命刀具磨損形式：刀具磨損形式： 正常磨損正常磨損 ：指隨著切削時間增加，磨損逐漸擴大的磨損。：指隨著切削時間增加，磨損逐漸擴大的磨損。 破損破損 ：突發(fā)的破壞，隨機的：突發(fā)的破壞，隨機的一、刀具的磨損形式一、刀具的磨損形式（一）前刀面磨損（一）前刀面磨損 切削塑性材料時，如果切削速度和切削厚度較大，這時刀切削塑性材料時，如果切削速度和切削厚度較大，這時刀屑接觸區(qū)的壓力和溫度都很高，切屑就將刀具前刀面磨出一個屑接觸區(qū)的壓力和溫度都很高，切屑就將刀具前刀面磨出一個月牙洼，形成月牙洼磨損。月牙洼，形成月牙洼磨損。如圖如圖。 月牙洼它是在切削溫度最

40、高的位置為中心開始發(fā)生的，然月牙洼它是在切削溫度最高的位置為中心開始發(fā)生的，然后逐漸向前后擴展，月牙洼與主切削刃之間有一條小棱邊，在后逐漸向前后擴展，月牙洼與主切削刃之間有一條小棱邊，在磨損過程中，月牙洼不斷變深、變寬，棱邊變窄，刃口強度降磨損過程中，月牙洼不斷變深、變寬，棱邊變窄，刃口強度降低，容易崩刃。低，容易崩刃。 前刀面磨損程度用月牙洼的深度前刀面磨損程度用月牙洼的深度KT和寬度和寬度KB表示。表示。車刀典型磨損形式示意圖車刀典型磨損形式示意圖 后刀面磨損帶不均勻，刀尖部分磨損嚴(yán)重，最大值為后刀面磨損帶不均勻，刀尖部分磨損嚴(yán)重，最大值為VC；中間部位磨損較均勻，平均磨損寬度以中間部位磨

41、損較均勻，平均磨損寬度以VB表示；邊表示；邊界處磨損嚴(yán)重，以界處磨損嚴(yán)重，以VN表示。表示。（二）后刀面磨損（二）后刀面磨損 后刀面磨損一般發(fā)生在切削脆性金屬（如鑄鐵）或以較后刀面磨損一般發(fā)生在切削脆性金屬（如鑄鐵）或以較低的切削速度和較小的切削厚度切削塑性金屬材料的情況下。低的切削速度和較小的切削厚度切削塑性金屬材料的情況下。 切削時，刀具主后刀面和副后刀面分別與過渡表面和已切削時，刀具主后刀面和副后刀面分別與過渡表面和已加工表面發(fā)生接觸和強烈的摩擦，由于接觸面很小，壓力大，加工表面發(fā)生接觸和強烈的摩擦，由于接觸面很小，壓力大，很快在靠近切削刃處就會磨出一個后角為零的不規(guī)則的磨損很快在靠近切

42、削刃處就會磨出一個后角為零的不規(guī)則的磨損棱面。棱面。如圖如圖。車刀典型磨損形式示意圖車刀典型磨損形式示意圖（三）邊界磨損（三）邊界磨損 切削鋼料時，常常在主切削刃、副切削刃與工件待加工切削鋼料時，常常在主切削刃、副切削刃與工件待加工表面或已加工表面接觸處磨出較深的溝紋，其磨損寬度大于表面或已加工表面接觸處磨出較深的溝紋，其磨損寬度大于B區(qū)，區(qū)，這種磨損稱為邊界磨損。邊界磨損主要是由于邊界處的加工硬這種磨損稱為邊界磨損。邊界磨損主要是由于邊界處的加工硬化層、硬質(zhì)點和刀具在邊界處的較大應(yīng)力梯度和溫度梯度所造化層、硬質(zhì)點和刀具在邊界處的較大應(yīng)力梯度和溫度梯度所造成。成。 切削塑性金屬，采用中等切削速

43、度和中等進給切削塑性金屬，采用中等切削速度和中等進給量時，多為前、后刀面同時磨損。量時，多為前、后刀面同時磨損。二、刀具磨損過程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)二、刀具磨損過程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)（一）刀具磨損過程（一）刀具磨損過程 1. 1. 初期磨損階段初期磨損階段 與刀具刃磨質(zhì)量有關(guān)與刀具刃磨質(zhì)量有關(guān) 2. 2. 正常磨損階段正常磨損階段 VBVB與切削時間近似正比與切削時間近似正比 斜率表示磨損強度斜率表示磨損強度 3. 3. 急劇磨損階段急劇磨損階段 切削力、溫度急升，刀切削力、溫度急升，刀 具磨損加劇，之前換刀具磨損加劇，之前換刀 （二）刀具磨（二）刀具磨鈍鈍標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 刀具磨損到一定限度后就不能繼續(xù)使用，這個磨損

44、限度刀具磨損到一定限度后就不能繼續(xù)使用，這個磨損限度 稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。通常是指后刀面磨損帶中間部分平均磨損量稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。通常是指后刀面磨損帶中間部分平均磨損量允許達到的最大值，以允許達到的最大值，以VB表示。表示。 l 因此國際標(biāo)準(zhǔn)ISO統(tǒng)一規(guī)定以l2背吃刀量處后(刀)面上測定的磨損帶寬度VB作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn) 常以沿工件徑向的刀具磨損尺寸作為衡量刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，稱為刀具徑向磨損量NB 三、刀具壽命三、刀具壽命 為了更加方便、快速、準(zhǔn)確地判斷刀具的磨損為了更加方便、快速、準(zhǔn)確地判斷刀具的磨損情況，通常是用刀具壽命來間接反映刀具的磨鈍標(biāo)情況，通常是用刀具壽命來間接反映刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)。（一）刀具

45、壽命定義（一）刀具壽命定義 刀具壽命是指：刀具刃磨刀具壽命是指：刀具刃磨或換刃后，從或換刃后，從開始切削到磨損開始切削到磨損量達到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止所經(jīng)過的切削時間。量達到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止所經(jīng)過的切削時間。符號用符號用T，單位用，單位用min。 刀具壽命是一個判斷刀具磨損量是否已達到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的刀具壽命是一個判斷刀具磨損量是否已達到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的間接控制量，比直接測量后刀面磨損量是否達到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)要間接控制量，比直接測量后刀面磨損量是否達到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)要簡潔。簡潔。 刀具壽命是衡量刀具材料切削性能、工件材料的切削加刀具壽命是衡量刀具材料切削性能、工件材料的切削加工性及刀具幾何參數(shù)是否合理的一個重要參數(shù)。工性及刀具幾

46、何參數(shù)是否合理的一個重要參數(shù)。（二）影響刀具壽命的因素（二）影響刀具壽命的因素 若磨鈍標(biāo)準(zhǔn)相同，刀具壽命大，則表示刀具磨損慢。因若磨鈍標(biāo)準(zhǔn)相同，刀具壽命大，則表示刀具磨損慢。因此，影響刀具磨損的因素，也就是影響刀具壽命的因素。此，影響刀具磨損的因素，也就是影響刀具壽命的因素。 1 1、工件材料的影響、工件材料的影響 工件材料的強度、硬度越高，導(dǎo)熱性越差，產(chǎn)生的切削溫工件材料的強度、硬度越高，導(dǎo)熱性越差，產(chǎn)生的切削溫度越高，刀具磨損越快，刀具壽命降低。度越高，刀具磨損越快，刀具壽命降低。2 2、切削用量的影響、切削用量的影響（1）切削速度與刀具壽命的關(guān)系）切削速度與刀具壽命的關(guān)系 Vc1Vc2V

47、c3Vc4 金屬切削原理與刀具 三、刀具壽命的經(jīng)驗公式 刀具壽命:一把新刀（或重新刃磨過的刀具）從開始使用直至達到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)歷的實際切削時間 刀具總壽命:刀具從第一次投入使用直至完全報廢時所經(jīng)歷的實際切削時間 切削速度與刀具壽命的關(guān)系:0CvTm 陜西科技大學(xué) 當(dāng)工件、刀具材料和刀具幾何形狀確定后，當(dāng)工件、刀具材料和刀具幾何形狀確定后，vc 對對T 影響很大。影響很大。 通過實驗可以得到通過實驗可以得到VC-T的經(jīng)驗公式：的經(jīng)驗公式： vc T m=C式中式中 C- 與切削條件有關(guān)的系數(shù)；與切削條件有關(guān)的系數(shù)； m- 是指數(shù)，表示切削速度對刀具壽命的影響是指數(shù)，表示切削速度對刀具壽命的影響程

48、度，其值越小，影響越大。程度，其值越小，影響越大。 當(dāng)車削中碳鋼和灰鑄鐵時，當(dāng)車削中碳鋼和灰鑄鐵時，m值大致為值大致為:高速鋼車刀，高速鋼車刀， m =0.11; 硬質(zhì)合金焊接刀，硬質(zhì)合金焊接刀，m = 0.2；硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀，硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀，m = 0.250.3；陶瓷車刀，；陶瓷車刀， m = 0.4 f= B / Tnap= C/Tp 進給量、被吃刀量增加，會使切削面積和切削熱進給量、被吃刀量增加，會使切削面積和切削熱增加，使切削溫度升高，刀具壽命降低；同時又使刀增加，使切削溫度升高，刀具壽命降低；同時又使刀具散熱條件得以改善，故切削溫度上升較慢，對刀具具散熱條件得以改善，故切削

49、溫度上升較慢，對刀具壽命的影響不如切削速度顯著。壽命的影響不如切削速度顯著。（2）進給量、背吃刀量與刀具壽命的關(guān)系：）進給量、背吃刀量與刀具壽命的關(guān)系：同樣通過實驗得經(jīng)驗公式：同樣通過實驗得經(jīng)驗公式：式中式中 B、C-與切削條件有關(guān)的系數(shù)；與切削條件有關(guān)的系數(shù)； n、p- 是指數(shù)，分別表示進給量和背吃刀量對刀是指數(shù)，分別表示進給量和背吃刀量對刀具壽命的影響程度，其值越小，影響越大。具壽命的影響程度，其值越小，影響越大。綜合以上三式，可以得到切削用量三要素與壽命的關(guān)系：綜合以上三式，可以得到切削用量三要素與壽命的關(guān)系：T= CT/vcx f yapz 當(dāng)用當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車刀切削硬質(zhì)合金車刀

50、切削b0.63GPa的碳鋼時，切的碳鋼時，切削用量與刀具壽命的關(guān)系式為：削用量與刀具壽命的關(guān)系式為：T= CT/vc5 f2.25ap0.75式中式中 CT-壽命系數(shù)，與刀具材料、工件材料和其它切削條件壽命系數(shù)，與刀具材料、工件材料和其它切削條件有關(guān)；有關(guān)； x、y、z- 指數(shù)，分別表示各切削用量對刀具壽命的影響程度指數(shù)，分別表示各切削用量對刀具壽命的影響程度 由上式可知，切削速度對刀具壽命的影響最大，進給量由上式可知，切削速度對刀具壽命的影響最大，進給量其次，背吃刀量的影響最小。這與切削用量對切削溫度的影其次，背吃刀量的影響最小。這與切削用量對切削溫度的影響是一致的，也反映出切削溫度對刀具磨

51、損、刀具壽命有著響是一致的，也反映出切削溫度對刀具磨損、刀具壽命有著最重要的影響。最重要的影響。 制訂工藝規(guī)程時，如果既要保證較長的刀具壽制訂工藝規(guī)程時，如果既要保證較長的刀具壽命，又要追求較高的切削效益，那么，確定切削命，又要追求較高的切削效益，那么，確定切削用量就應(yīng)該遵循下列原則：用量就應(yīng)該遵循下列原則： 采用盡可能大的背吃刀量，在能滿足已加工采用盡可能大的背吃刀量，在能滿足已加工表面粗糙度要求的情況下，盡可能采用大的進給表面粗糙度要求的情況下，盡可能采用大的進給量，再根據(jù)所確定的刀具壽命值，按切削用量與量，再根據(jù)所確定的刀具壽命值，按切削用量與刀具壽命的關(guān)系公式計算切削速度。刀具壽命的關(guān)

52、系公式計算切削速度。（3 3）刀具的影響）刀具的影響 a 刀具材料的影響：刀具材料是影響刀具壽命的重要因素。刀具材料的影響：刀具材料是影響刀具壽命的重要因素。刀具材料的強度硬度越高，耐磨性越好；刀具材料的耐熱性、刀具材料的強度硬度越高，耐磨性越好；刀具材料的耐熱性、導(dǎo)熱性越好，刀具壽命就越高。導(dǎo)熱性越好，刀具壽命就越高。 合理選用刀具材料，采用涂層刀具材料和使用新型刀具材合理選用刀具材料，采用涂層刀具材料和使用新型刀具材料，改善和提高刀具的切削性能，是提高刀具壽命和提高切削料，改善和提高刀具的切削性能，是提高刀具壽命和提高切削速度的重要途徑之一。速度的重要途徑之一。 b 刀具幾何參數(shù)的影響：增

53、大前角，可使切削力減小，切削刀具幾何參數(shù)的影響：增大前角，可使切削力減小，切削溫度降低，刀具壽命提高。但前角太大，刀具強度降低，散熱溫度降低，刀具壽命提高。但前角太大，刀具強度降低，散熱差，導(dǎo)致刀具壽命降低。因此，應(yīng)選擇合理的刀具前角，以獲差，導(dǎo)致刀具壽命降低。因此，應(yīng)選擇合理的刀具前角，以獲得高的刀具壽命。減小主偏角、副偏角，增大刀尖圓弧半徑可得高的刀具壽命。減小主偏角、副偏角，增大刀尖圓弧半徑可提高刀具強度和降低切削溫度，均能提高刀具壽命。提高刀具強度和降低切削溫度，均能提高刀具壽命。 一般情況下，應(yīng)采用最低成本壽命，當(dāng)任務(wù)緊迫或一般情況下，應(yīng)采用最低成本壽命，當(dāng)任務(wù)緊迫或生產(chǎn)中出現(xiàn)不平衡

54、環(huán)節(jié)時，可采用最大生產(chǎn)率壽命。生產(chǎn)中出現(xiàn)不平衡環(huán)節(jié)時，可采用最大生產(chǎn)率壽命。（三）刀具壽命的選擇原則（三）刀具壽命的選擇原則 確定合理刀具壽命的兩種方法確定合理刀具壽命的兩種方法最大生產(chǎn)率壽命：根據(jù)最高生產(chǎn)率的原則來確定壽命Tp。最低成本壽命：根據(jù)最低加工成本的原則來確定壽命Tc。 刀刀 具具 壽命值壽命值/min 高速鋼車刀高速鋼車刀 3060 硬質(zhì)合金焊接車刀硬質(zhì)合金焊接車刀 60 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 1545 高速鋼鉆頭高速鋼鉆頭 80120 硬質(zhì)合金端銑刀硬質(zhì)合金端銑刀 120180 齒輪刀具齒輪刀具 200300 自動機床及自動線用刀具自動機床及自動線用刀具 240

55、480推薦的刀具壽命值推薦的刀具壽命值第七節(jié) 切削用量的選擇及工件材料加工性（一）切削用量選擇原則 粗加工時切削用量的選擇原則 首先選取盡可能大的背吃刀量；其次要根據(jù)機床動力和剛性的限制條件等，選取盡可能大的進給量；最后根據(jù)刀具耐用度確定最佳的切削速度。 精加工時切削用量的選擇原則 首先根據(jù)粗加工后的余量確定背吃刀量；其次根據(jù)已加工表面粗糙度要求，選取較小的進給量；最后在保證刀具耐用度的前提下盡可能選用較高的切削速度。一、切削用量的選擇（二）切削用量選擇方法1.背吃刀量的選擇 根據(jù)加工余量確定。2.進給量的選擇 根據(jù)加工材料、刀桿尺寸、工件直徑及已確定的背吃刀量來選擇進給量。3.切削速度的選擇

56、 根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量、進給量及刀具耐用度選擇切削速度。4.機床功率的校核 根據(jù)切削功率和機床有效功率的比較，確定選擇的切削用量是否可在指定機床上使用。二、工件材料的切削加工性 工件材料切削加工性的概念工件材料切削加工性的概念 材料的切削加工性籠統(tǒng)地說是指對某種材料的切削加工性籠統(tǒng)地說是指對某種材料進行切削加工的難易程度。切削加工材料進行切削加工的難易程度。切削加工性的概念具有相對性。所謂某種材料切削性的概念具有相對性。所謂某種材料切削加工性好壞，是相對于另一種材料而言的。加工性好壞，是相對于另一種材料而言的。一般在討論鋼料的切削加工性時，習(xí)慣地一般在討論鋼料的切削加工性時，習(xí)慣地以以45碳

57、素結(jié)構(gòu)鋼作為比較的基準(zhǔn)。如高強碳素結(jié)構(gòu)鋼作為比較的基準(zhǔn)。如高強度鋼比較難加工，就是相對于度鋼比較難加工，就是相對于45鋼而言的。鋼而言的。 衡量切削加工性的指標(biāo)衡量切削加工性的指標(biāo) 以刀具壽命以刀具壽命T T或一定壽命下的切削速度或一定壽命下的切削速度V VT T衡衡量加工性量加工性 以切削力或切削溫度衡量切削加工性以切削力或切削溫度衡量切削加工性 以已加工表面質(zhì)量衡量切削加工性以已加工表面質(zhì)量衡量切削加工性 以切屑控制或斷屑的難易衡量切削加工性以切屑控制或斷屑的難易衡量切削加工性 改善切削加工性的途徑：改善切削加工性的途徑： 通過熱處理改變材料的組織和機械性能通過熱處理改變材料的組織和機械性

58、能 高碳鋼和工具鋼高碳鋼和工具鋼 球化退火球化退火 熱軋狀態(tài)的中碳鋼熱軋狀態(tài)的中碳鋼 正火正火 低碳鋼低碳鋼 冷拔或正火冷拔或正火 調(diào)整材料的化學(xué)成分調(diào)整材料的化學(xué)成分 在鋼中適當(dāng)添加一些元素，如硫、鈣、鉛等，使鋼的切在鋼中適當(dāng)添加一些元素，如硫、鈣、鉛等，使鋼的切削加工性得到顯著改善，這樣的鋼叫削加工性得到顯著改善，這樣的鋼叫“易切鋼易切鋼”。 第八節(jié) 高速切削及刀具高速切削的定義 高速切削是一個相對概念，是相對常規(guī)切削而言，用較高的切削速度對工件進行切削。一般認(rèn)為應(yīng)是常規(guī)切削速度的510倍。 高速切削的速度范圍與加工方法和工件材料密切相關(guān)。HSCHigh-Speed-CuttingHSMHigh-Speed-Machining HSMHigh-Speed-MillingHSDHigh-Speed-DrillingHSTHigh-Speed-TurningHSTM High-Speed-Turn-Milling鋁合金纖維增強塑料青銅，黃銅鑄鐵鋼鈦合金鎳基合金10100m/min100001000工件材料切削速度 vc（銑削）普通切削過渡區(qū)高速切削高速范圍與加工材料密切相關(guān)高速范圍與加工材料密切相關(guān)高速范圍與加工方法密切相關(guān)高速范圍與加工方法密切相關(guān)車削：