第三章金屬切削過程的基本規(guī)律

1、研究金屬研究金屬切削過程切削過程的意義的意義金屬切削加工中各種物理現(xiàn)象金屬切削加工中各種物理現(xiàn)象,生產(chǎn)實踐中生產(chǎn)實踐中出現(xiàn)的許多問題出現(xiàn)的許多問題,都同切削過程有關(guān)都同切削過程有關(guān)難加工材料的應(yīng)用愈來愈多，對零件的質(zhì)難加工材料的應(yīng)用愈來愈多，對零件的質(zhì)量要求亦不斷提高量要求亦不斷提高 研究金屬研究金屬切削過程切削過程的方法的方法高頻攝影法高頻攝影法 側(cè)面方格變形觀察法側(cè)面方格變形觀察法快速落刀法快速落刀法 掃描電鏡顯微觀察法掃描電鏡顯微觀察法 光彈性、光塑性試驗法光彈性、光塑性試驗法 其他試驗方法其他試驗方法 第一節(jié)第一節(jié) 切削變形與切屑形成切削變形與切屑形成一、一、變形區(qū)的劃分變形區(qū)的劃分

2、以塑性材料的切屑以塑性材料的切屑形成為例，金屬切削區(qū)形成為例，金屬切削區(qū)可大致劃分為：可大致劃分為： 三個變形區(qū)三個變形區(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)二、金屬在切削過程中的變形二、金屬在切削過程中的變形 1第一變形區(qū)內(nèi)金屬的剪切變形第一變形區(qū)內(nèi)金屬的剪切變形 OA始滑移線始滑移線OM終滑移線終滑移線變形的主要特征：變形的主要特征： 剪切滑移變形剪切滑移變形 加工硬化加工硬化一般速度范圍內(nèi)第一區(qū)一般速度范圍內(nèi)第一區(qū)寬度為寬度為0.020.2mm，速度越高，寬度越小，速度越高，寬度越小，可看作一個可看作一個剪切平面剪切平面金屬晶體沿滑移線的剪切變形金屬晶體沿滑

3、移線的剪切變形剪切面剪切角剪切面剪切角2第二變形區(qū)內(nèi)金屬的擠壓變形第二變形區(qū)內(nèi)金屬的擠壓變形 切屑沿前刀面排出時進(jìn)一步受到前刀面的擠壓和摩切屑沿前刀面排出時進(jìn)一步受到前刀面的擠壓和摩擦，使靠近前刀面的金屬纖維化，基本與前刀面平行。擦，使靠近前刀面的金屬纖維化，基本與前刀面平行。切削變形金相顯微照片切削變形金相顯微照片3第三變形區(qū)內(nèi)金屬的擠壓摩擦回彈第三變形區(qū)內(nèi)金屬的擠壓摩擦回彈 已加工表面受到切削刃鈍圓部分和后刀面的擠壓和已加工表面受到切削刃鈍圓部分和后刀面的擠壓和摩擦，產(chǎn)生變形與回彈，造成纖維化和加工硬化。摩擦，產(chǎn)生變形與回彈，造成纖維化和加工硬化。三、切屑類型三、切屑類型 從變形觀點出發(fā)，

4、可將切屑?xì)w納為四種形態(tài)：從變形觀點出發(fā)，可將切屑?xì)w納為四種形態(tài)：帶狀切屑帶狀切屑節(jié)狀切屑節(jié)狀切屑（擠裂切屑）（擠裂切屑）粒狀切屑粒狀切屑( (單元切屑單元切屑) ) 崩碎切屑崩碎切屑 1 1帶狀切屑帶狀切屑切削層經(jīng)切削層經(jīng)塑性變形后塑性變形后被刀具切離，被刀具切離，其外形呈延其外形呈延綿不斷的帶綿不斷的帶狀，并沿刀狀，并沿刀具前面流出。具前面流出。 2 2節(jié)狀切屑節(jié)狀切屑（擠裂切屑）（擠裂切屑） 切削層切削層在塑性變形在塑性變形過程中，剪過程中，剪切面上局部切面上局部位置處切應(yīng)位置處切應(yīng)力達(dá)到材料力達(dá)到材料強度極限而強度極限而產(chǎn)生局部斷產(chǎn)生局部斷裂，使切屑裂，使切屑頂面開裂形頂面開裂形成節(jié)狀。

5、成節(jié)狀。3 3粒狀切屑粒狀切屑 ( (單元切屑單元切屑) )在剪切面上產(chǎn)在剪切面上產(chǎn)生的切應(yīng)力超生的切應(yīng)力超過材料強度極過材料強度極限，形成的切限，形成的切屑被剪切斷裂屑被剪切斷裂成顆粒狀。成顆粒狀。 4 4崩碎切屑崩碎切屑 在切削在切削鑄鐵類脆性鑄鐵類脆性金屬時，切金屬時，切屑層未經(jīng)塑屑層未經(jīng)塑性變形，在性變形，在材料組織中材料組織中的石墨與鐵的石墨與鐵素體之間疏素體之間疏松界面上產(chǎn)松界面上產(chǎn)生不規(guī)則斷生不規(guī)則斷裂，而形成裂，而形成崩碎切屑。崩碎切屑。 四、變形程度的表示方法四、變形程度的表示方法 1、切削厚度壓縮比切削厚度壓縮比h ：切屑厚度與切削層厚度的比切屑厚度與切削層厚度的比值。值。

6、切屑厚度與切削層厚度的比值。切屑厚度與切削層厚度的比值。sin)cos(sin)cos(, 1ooDchhDchchDhOMOMhhhhll（3-2）2、剪切角、剪切角 ：剪切面與切削速度方向之間的夾角。：剪切面與切削速度方向之間的夾角。)(45o（3-3）3. 相對滑移相對滑移：滑移距離：滑移距離s與單元厚度與單元厚度y之比。之比。 =s/ y =NP/MK =(NK+KP)/MK =ctg + tan( -0）五、前面上摩擦特點五、前面上摩擦特點 切塑性金屬時前刀面上應(yīng)力切塑性金屬時前刀面上應(yīng)力分布情況分布情況刀刀-屑接觸區(qū)可分兩部分：屑接觸區(qū)可分兩部分：粘接區(qū)粘接區(qū)lf1: 剪切滑移，內(nèi)

7、摩擦剪切滑移，內(nèi)摩擦滑動區(qū)滑動區(qū)lf2: 滑動摩擦，外摩擦滑動摩擦，外摩擦一般內(nèi)摩擦力約占總摩擦力的一般內(nèi)摩擦力約占總摩擦力的85%avfavfffnfAAFF1111tan(3-4)滯流層：滯流層：接近前刀面的切屑接近前刀面的切屑底層晶粒拉長，形成與前刀底層晶粒拉長，形成與前刀面平行的纖維層，流速很慢，面平行的纖維層，流速很慢，變形程度非常劇烈。變形程度非常劇烈。六、積屑瘤六、積屑瘤 在速度不高切削塑性金屬形成在速度不高切削塑性金屬形成帶狀切屑的情況下，滯流層金帶狀切屑的情況下，滯流層金屬粘接在前刀面上，形成硬度屬粘接在前刀面上，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

8、對切削過程的影響：積屑瘤對切削過程的影響： 1. 代替刀具切削，保護(hù)刀具代替刀具切削，保護(hù)刀具 2. 增大前角，減小變形和力增大前角，減小變形和力 3. 產(chǎn)生過切及犁溝，產(chǎn)生過切及犁溝，精度精度 4. 增大已加工表面粗糙度增大已加工表面粗糙度切屑底切屑底層產(chǎn)生層產(chǎn)生滯留層滯留層滯留層與切滯留層與切屑分離，粘屑分離，粘結(jié)在前刀面結(jié)在前刀面前刀面和切前刀面和切屑底面的屑底面的擠擠壓和摩擦壓和摩擦逐層滯逐層滯留粘結(jié)留粘結(jié)形成楔塊形成楔塊沖擊沖擊振動振動不斷破裂，不斷破裂，脫落再生脫落再生積屑瘤對精加工是不利的，應(yīng)避免它產(chǎn)生：積屑瘤對精加工是不利的，應(yīng)避免它產(chǎn)生：1)1)采用低速或高速切削。采用低速或

9、高速切削。2)2)減小進(jìn)給量、增大刀具前角、提高刀具刃磨質(zhì)量減小進(jìn)給量、增大刀具前角、提高刀具刃磨質(zhì)量和合理選用切削液，使摩擦和粘結(jié)減少，可達(dá)到抑和合理選用切削液，使摩擦和粘結(jié)減少，可達(dá)到抑制積屑瘤的作用。制積屑瘤的作用。3)3)合理調(diào)整各切削參數(shù)值，以防止形成中溫區(qū)域。合理調(diào)整各切削參數(shù)值，以防止形成中溫區(qū)域。 七、已加工表面變形和加工硬化七、已加工表面變形和加工硬化 刀刃鈍圓半徑刀刃鈍圓半徑 rn彈性恢復(fù)區(qū)彈性恢復(fù)區(qū)CD變形特征：變形特征：擠壓、摩擦與回彈擠壓、摩擦與回彈 金屬進(jìn)入第一變形區(qū)金屬進(jìn)入第一變形區(qū)時，晶粒因壓縮而變長，時，晶粒因壓縮而變長，因剪切滑移而傾斜。因剪切滑移而傾斜。

10、金屬層接近刀刃時，晶粒更為伸長，成為包圍在刀刃周圍的金屬層接近刀刃時，晶粒更為伸長，成為包圍在刀刃周圍的纖維層，最后在纖維層，最后在O點斷裂。點斷裂。 已加工表面的金屬纖維被拉伸的又細(xì)又長，纖維方向平行于已加工表面的金屬纖維被拉伸的又細(xì)又長，纖維方向平行于已加工表面，金屬晶粒被破壞，發(fā)生了劇烈的塑性變形，產(chǎn)生已加工表面，金屬晶粒被破壞，發(fā)生了劇烈的塑性變形，產(chǎn)生加工硬化，表面殘余應(yīng)力加工硬化，表面殘余應(yīng)力，稱之為，稱之為加工變質(zhì)層加工變質(zhì)層。經(jīng)過嚴(yán)重塑性變形而使表經(jīng)過嚴(yán)重塑性變形而使表面層硬度增高的現(xiàn)象稱為面層硬度增高的現(xiàn)象稱為加工硬化亦稱冷硬。加工硬化亦稱冷硬。 %1001HHHN硬化程度的

11、指標(biāo)硬化程度的指標(biāo): :加工硬化程度加工硬化程度N N硬化層深度硬化層深度h hD DH H1 1是已加工表面顯微硬度，是已加工表面顯微硬度， H H是是金屬材料基體顯微硬度金屬材料基體顯微硬度減輕硬化程度減輕硬化程度的措施：的措施：1)1)磨出鋒利的切削刃磨出鋒利的切削刃 2)2)增大前角或后角增大前角或后角 3)3)減小背吃刀量減小背吃刀量a ap p4)4)合理選用切削液合理選用切削液 八、影響切削變形的主要因素八、影響切削變形的主要因素1 1加工材料加工材料強度強度 、硬度、硬度 刀刀- -屑面間正壓力屑面間正壓力 、平均正平均正應(yīng)力應(yīng)力avav 則由：則由：avfavfffnfAAF

12、F1111tan(3-4)(45o（3-3）sin)cos(oh（3-2）2 2前角前角o o 前角前角o o增大，楔角增大，楔角o o減小，切削刃鈍圓弧半減小，切削刃鈍圓弧半徑徑r rn n減小，切屑流出阻力小，使摩擦系數(shù)減小，切屑流出阻力小，使摩擦系數(shù)減減小，剪切角小，剪切角增大，故切削變形減小。增大，故切削變形減小。 3 3切削速度切削速度v vc c切削速度是通過切削溫度和積屑瘤影響切切削速度是通過切削溫度和積屑瘤影響切削變形的。削變形的。 4 4進(jìn)給量進(jìn)給量f f 當(dāng)進(jìn)給量增大時，切屑厚度當(dāng)進(jìn)給量增大時，切屑厚度h hD D與切屑厚度與切屑厚度h hchch增加，使前面上正壓力增加，

13、使前面上正壓力F Frnrn增大，使平均正增大，使平均正應(yīng)力應(yīng)力avav增大，因此，摩擦系數(shù)增大，因此，摩擦系數(shù)減小和切屑減小和切屑厚度壓縮比厚度壓縮比h 減小。減小。切屑的彈切屑的彈塑性變形塑性變形抗力抗力工件的彈工件的彈塑性變形塑性變形抗力抗力后刀面與后刀面與工件的摩工件的摩擦力擦力前刀面與前刀面與切屑的摩切屑的摩擦力擦力一、切削力來源、合力及其分力一、切削力來源、合力及其分力1 1、來源來源2、合力合力兩者作兩者作用在刀用在刀具上的具上的合力為合力為F F 3、分力分力切削力切削力F Fc c( (主切削力主切削力F Fz z) )在主運動方向上的分力；在主運動方向上的分力；背向力背向力

14、F Fp p( (切深抗力切深抗力F Fy y) )在垂直于假定工作平面上分力；在垂直于假定工作平面上分力；進(jìn)給力進(jìn)給力F Ff f( (進(jìn)給抗力進(jìn)給抗力F Fx x) )在進(jìn)給運動方向上的分力。在進(jìn)給運動方向上的分力。 rDfrDpfpccDFFFFFFFFFFsin;cos22222（3-5）二、各分力的作用二、各分力的作用 1、切削分力的作用、切削分力的作用-切削力切削力Fc（主切削力（主切削力Fz）它是設(shè)計機床主軸、齒輪和計算主運動功率的主要依據(jù)，也它是設(shè)計機床主軸、齒輪和計算主運動功率的主要依據(jù)，也是用于選用刀桿、刀片尺寸、設(shè)計夾具和選擇切削用量的重是用于選用刀桿、刀片尺寸、設(shè)計夾具

15、和選擇切削用量的重要依據(jù)。使要依據(jù)。使車刀產(chǎn)生彎矩，也是計算切削功率的依據(jù)車刀產(chǎn)生彎矩，也是計算切削功率的依據(jù)2、切削分力的作用、切削分力的作用-背向力背向力Fp（切深抗力（切深抗力Fy）F Fp p使工件產(chǎn)生彎曲，是影響加工工件精度，引起切削振動的主使工件產(chǎn)生彎曲，是影響加工工件精度，引起切削振動的主要原因，是計算系統(tǒng)剛度的依據(jù)。要原因，是計算系統(tǒng)剛度的依據(jù)。 3、切削分力的作用、切削分力的作用-進(jìn)給力進(jìn)給力Ff(進(jìn)給抗力進(jìn)給抗力Fx)F Ff f作用在機床進(jìn)給機構(gòu)上，是計算和檢驗進(jìn)給機構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)作用在機床進(jìn)給機構(gòu)上，是計算和檢驗進(jìn)給機構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)零件強度的主要依據(jù)。零件強度的主要依據(jù)。 三、

16、切削力的實驗公式三、切削力的實驗公式 1 1切削力的測定原理及種類切削力的測定原理及種類 (1)(1)電阻應(yīng)變片式測力儀電阻應(yīng)變片式測力儀 (2)(2)壓電晶體測力儀壓電晶體測力儀 2 2切削力實驗公式切削力實驗公式 F Fc c,F,Fp p、F Ff f各切削分力，單位為各切削分力，單位為N N；C CFzFz、C CFpFp、C CFfFf公式中系數(shù)，根據(jù)加工條件由實驗確定；公式中系數(shù)，根據(jù)加工條件由實驗確定；x xF F、y yF F、n nF F表示各因素對切削力的影響程度指數(shù)；表示各因素對切削力的影響程度指數(shù)；K KFcFc、K KFpFp、K KFfFf不同加工條件對各切削分力的

17、影響修正系數(shù)。不同加工條件對各切削分力的影響修正系數(shù)。 (3-6)cccccFnFcyFxFpFcKvfaCF pppppFnFcyFxFpFpKvfaCF fffffFnFcyFxFpFfKvfaCF 3 3單位切削力單位切削力單位切削力是切削單位切削層面積所產(chǎn)生單位切削力是切削單位切削層面積所產(chǎn)生的作用力。的作用力。 cFccFcFcyFpyxpFDccfCfafaCAFk1fakAkFpcDcc(3-7)(3-8)4 4切削功率切削功率主運動消耗的切削功率主運動消耗的切削功率Pc(Pc(單位為單位為kW)kW)應(yīng)為：應(yīng)為： 31060/cccpccvFfvakPF Fc c切削力，單位為

18、切削力，單位為N N；v vc c切削速度，單位為切削速度，單位為m/minm/min。P Pc c切削功率，單位為切削功率，單位為kWkW。 四、影響切削力的因素四、影響切削力的因素 （一）切削用量的影響（一）切削用量的影響 1背吃刀量背吃刀量ap與進(jìn)給量與進(jìn)給量f apAc成正比成正比， kc不變，不變， ap的的 指數(shù)約等于指數(shù)約等于1，因而，因而 切削力成正比增加切削力成正比增加 fAc成正比成正比，但，但 kc略略減小，減小， f 的的 指數(shù)小于指數(shù)小于1，因而，因而 切削力增加但與切削力增加但與f 不成正比不成正比如果從切削力和切削功率來考慮，如果從切削力和切削功率來考慮，加大進(jìn)給

19、量比加大切削深度有利。加大進(jìn)給量比加大切削深度有利。 1) 在積屑瘤增長階段在積屑瘤增長階段 隨隨v 積屑瘤高度積屑瘤高度 變形程度變形程度，F(xiàn) 2) 在積屑瘤減小階段在積屑瘤減小階段 v 變形程度變形程度，F(xiàn) 3) 在無積屑瘤階段在無積屑瘤階段 隨隨v ， F , v中速后，溫中速后，溫度升高，摩擦系數(shù)度升高，摩擦系數(shù)變形程度變形程度 F 2 2切削速度切削速度v vc c速度速度v 對對F 的影響在無積屑瘤的影響在無積屑瘤階段，階段，v 變形程度變形程度切削力減小切削力減?。ǘ┕ぜ牧系挠绊懀ǘ┕ぜ牧系挠绊懀ㄏ禂?shù)（系數(shù)C CF F 或單位切削力或單位切削力k kc c體現(xiàn)）體現(xiàn)） 工

20、件材料的強度、硬度、塑性和韌性越大，切削力越大。工件材料的強度、硬度、塑性和韌性越大，切削力越大。加工脆性金屬時，因變形和摩擦均較小，故切削速度對加工脆性金屬時，因變形和摩擦均較小，故切削速度對切削力影響不大。切削力影響不大。 ( (三三) )刀具幾何參數(shù)影響刀具幾何參數(shù)影響 1. 1. 前角前角0 0加工塑性材料時，加工塑性材料時，0 0 變形變形程度程度F F加工脆性材料時，切削變形很小，加工脆性材料時，切削變形很小， 0 0對對 F F 影響不顯著影響不顯著0 0 30300 0對對 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對對F Fc c影

21、響較小，影響較小， 影響程度不超過影響程度不超過10%10% r r在在60607070之之 間時，間時，F(xiàn) Fc c最小。最小。（2）r r對對F Fp p、 F Ff f影響較大影響較大 F Fp p F FD D coscosr r F Ff f F FD D sinsinr r F Fp p隨隨r r 增大而減小，增大而減小， F Ff f隨隨r r 增大而增大增大而增大( (四四) )其它因素影響其它因素影響 1. 1. 刃傾角刃傾角s s的影響的影響（1 1）s s對對F Fc c影響很小影響很小（2） s s對對F Fp p、 F Ff f影響較大影響較大 F Fp p隨隨s s

22、增大而減小，增大而減小， F Ff f隨隨s s增大而增大增大而增大2.2.刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑r r的影響的影響（1 1）r r對對F Fc c影響很小影響很小（2 2）F Fp p隨隨 r r增大而增大增大而增大 F Ff f隨隨 r r增大而減小增大而減小r r增大相當(dāng)于增大相當(dāng)于r r減小的影響減小的影響3 3刀具磨損刀具磨損 刀具的切削刃及后刀面產(chǎn)生磨損后，會使刀具的切削刃及后刀面產(chǎn)生磨損后，會使切削時摩擦和擠壓加劇，故使切削力切削時摩擦和擠壓加劇，故使切削力F Fc c和和F Fp p增增大。大。 4 4切削液切削液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

23、減小越顯著，低速時更突出。更突出。 5 5刀具材料刀具材料 各種刀具材料對切削力的影響，是通過刀各種刀具材料對切削力的影響，是通過刀具材料與工件之間的親和力、摩擦力和磨損等具材料與工件之間的親和力、摩擦力和磨損等因素決定的。因素決定的。按立方氮化硼、陶瓷、涂層、硬按立方氮化硼、陶瓷、涂層、硬質(zhì)合金、高速鋼順序，切削力依次增大。質(zhì)合金、高速鋼順序，切削力依次增大。第三節(jié)第三節(jié) 切削熱與切削溫度切削熱與切削溫度一、切削熱的來源與傳散一、切削熱的來源與傳散切削層金屬切削層金屬發(fā)生彈性變形發(fā)生彈性變形和塑性變形和塑性變形 切屑與前切屑與前刀面、工件與刀面、工件與后刀面間消耗后刀面間消耗的摩擦功的摩擦功

24、 1、來源、來源ccvFQ （3-10）Q切削熱切削熱Q t刀具刀具Q w工件工件Qc切屑切屑Q m介質(zhì)介質(zhì)Q屑屑占占5086、Q刀刀占占1040、Q工工占占39、Q介介占占l 二、切削溫度測定原理與切削溫度分布二、切削溫度測定原理與切削溫度分布（一）切削溫度測定原理（一）切削溫度測定原理 1自然熱電偶法自然熱電偶法2、人工熱電偶法、人工熱電偶法(二二)切削溫度分布切削溫度分布 1)刀刀-屑接觸面間摩擦大，屑接觸面間摩擦大，熱量不易傳散，故溫度值熱量不易傳散，故溫度值最高最高 溫度分布規(guī)律溫度分布規(guī)律 2)切削區(qū)域的最高溫度點在前面上近切削刃處，切削區(qū)域的最高溫度點在前面上近切削刃處，在離切削

25、刃在離切削刃1mm處的最高溫度約處的最高溫度約900，因為，因為在該處熱量集中，壓力高。在后面上離切削刃在該處熱量集中，壓力高。在后面上離切削刃約約0.3mm處的最高溫度為處的最高溫度為700；3)切屑帶走熱量最多，切屑上平均溫度高于刀具切屑帶走熱量最多，切屑上平均溫度高于刀具和工件上的平均溫度，因切屑剪切面上塑性變和工件上的平均溫度，因切屑剪切面上塑性變形嚴(yán)重，其上各點剪切變形功大致相同。各點形嚴(yán)重，其上各點剪切變形功大致相同。各點溫度值也較接近。工件切削層中最高溫度在近溫度值也較接近。工件切削層中最高溫度在近切削刃處，它的平均溫度較刀具上最高溫度點切削刃處，它的平均溫度較刀具上最高溫度點低

26、低23倍。倍。三、影響切削溫度的因素三、影響切削溫度的因素 1切削用量切削用量1）切削速度）切削速度 切削速度切削速度 切削溫度切削溫度 增加最顯增加最顯著，但不著，但不成正比的成正比的增加增加2）進(jìn)給量）進(jìn)給量 進(jìn)給量的增大進(jìn)給量的增大 ，切削溫度上升，但切削溫度切削溫度上升，但切削溫度隨進(jìn)給量增大而升高的幅度不如切削速度那隨進(jìn)給量增大而升高的幅度不如切削速度那樣顯著。樣顯著。3）切削深度）切削深度 雖然隨著切削深度的增加，切削溫度也有所雖然隨著切削深度的增加，切削溫度也有所增加，但是切削深度增加，但是切削深度ap對切削溫度的影響很對切削溫度的影響很小小 。影響程度規(guī)律是：影響程度規(guī)律是：v

27、c增加增加1倍，切削溫度約增倍，切削溫度約增32；進(jìn)給量增加進(jìn)給量增加1倍，切削溫度增加倍，切削溫度增加18；背吃刀量增加背吃刀量增加1倍，切削溫度增加倍，切削溫度增加7。 2工件材料工件材料 強度硬度、塑性強度硬度、塑性和韌性越大，和韌性越大，切削力越大，切切削力越大，切削溫度升高。削溫度升高。導(dǎo)熱率大，散熱導(dǎo)熱率大，散熱快，溫度下降快，溫度下降3刀具幾何參數(shù)刀具幾何參數(shù) 1）前角前角o 的影響的影響o 變形程度變形程度摩擦熱摩擦熱 但但o 20時，因散時，因散熱面積熱面積，對，對的影響的影響減小減小2） 主偏角主偏角r的影響的影響r ，切削刃工作長度切削刃工作長度 刀尖角減小刀尖角減小，散

28、熱面積散熱面積 3）刀尖圓弧半徑、負(fù)倒棱的影響刀尖圓弧半徑、負(fù)倒棱的影響r 、 b 切屑變形程度切屑變形程度切削熱切削熱 同時散熱條件改善，兩者趨于平衡，對同時散熱條件改善，兩者趨于平衡，對影響影響很小很小4切削液切削液 澆切削液對切削溫度澆切削液對切削溫度刀具磨損刀具磨損 加工質(zhì)量加工質(zhì)量有有明顯效果。熱導(dǎo)率比熱容和流量越大，本身溫明顯效果。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度越低冷卻效果越顯著切削熱錄象臨時放置位切削熱錄象臨時放置位第四節(jié)第四節(jié) 刀具磨損與刀具壽命刀具磨損與刀具壽命一、刀具磨損一、刀具磨損 (一一)刀具磨損形式刀具磨損形式 磨損磨損 （正常工作時逐（正常工作

29、時逐漸產(chǎn)生的損耗）漸產(chǎn)生的損耗）破損破損 （突發(fā)的破壞，（突發(fā)的破壞，隨機的）隨機的）1正常磨損正常磨損 (1)前面磨損前面磨損切塑性材料，切削速度切塑性材料，切削速度 和切削厚度較大時，和切削厚度較大時， 在前刀面上在前刀面上形成形成月牙洼磨損月牙洼磨損， 以最大深度以最大深度KT 表示表示(2)主后面磨損主后面磨損切鑄鐵或切削速度切鑄鐵或切削速度 和切削厚度較小切塑性材料時，主要和切削厚度較小切塑性材料時，主要發(fā)生這種磨損發(fā)生這種磨損,而不產(chǎn)生月牙洼磨損。而不產(chǎn)生月牙洼磨損。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

30、，平均磨損寬度以；中間部位磨損較均勻，平均磨損寬度以VB表示；表示；邊界處磨損嚴(yán)重，以邊界處磨損嚴(yán)重，以VN表示。表示。(3)副后面磨損副后面磨損在切削過程中因副后角在切削過程中因副后角o及副偏角及副偏角r過過小，致使副后面受到嚴(yán)重摩擦而產(chǎn)生磨損。小，致使副后面受到嚴(yán)重摩擦而產(chǎn)生磨損。 2非正常磨損非正常磨損（破損）（破損） (1)溝槽磨損溝槽磨損 因刀具材料耐磨性因刀具材料耐磨性不夠，或加工材料不夠，或加工材料表面有硬質(zhì)點摩擦表面有硬質(zhì)點摩擦等所致。等所致。 (2)切削刃細(xì)小缺口切削刃細(xì)小缺口(3)塑性變形塑性變形 是由于刀片硬度是由于刀片硬度高、脆性增大、切高、脆性增大、切削刃鋒利使強度變

31、削刃鋒利使強度變差、斷續(xù)切削或切差、斷續(xù)切削或切屑碰壞造成的。屑碰壞造成的。 切削溫度過高和切削溫度過高和切削壓力過大，刀頭切削壓力過大，刀頭強度和硬度降低。尤強度和硬度降低。尤其在高速鋼刀具上較其在高速鋼刀具上較易出現(xiàn)。易出現(xiàn)。 (4)切削刃崩裂切削刃崩裂在切削刃和前在切削刃和前刀面上受較大刀面上受較大沖擊力作用、沖擊力作用、背吃刀量背吃刀量 ap 和和進(jìn)給量進(jìn)給量 f 過大使過大使切削力增大，切削力增大，中間切人使主、副切削刃均受切削力作用，刀具中間切人使主、副切削刃均受切削力作用，刀具前角大和強度低等情況前角大和強度低等情況 (5)切削刃剝落切削刃剝落 (6)熱裂熱裂 常發(fā)生在硬度高、脆

32、性常發(fā)生在硬度高、脆性大的陶瓷刀具上。并在壓力大的陶瓷刀具上。并在壓力和摩擦力較大情況下易產(chǎn)生。和摩擦力較大情況下易產(chǎn)生。 由熱循環(huán)使材料疲勞，由熱循環(huán)使材料疲勞，或因間斷切削和切削液澆注或因間斷切削和切削液澆注不均勻使切削溫度驟變，易不均勻使切削溫度驟變，易引起前、后刀面上出現(xiàn)細(xì)微引起前、后刀面上出現(xiàn)細(xì)微裂紋。裂紋。 (二二)磨損過程和磨損標(biāo)準(zhǔn)磨損過程和磨損標(biāo)準(zhǔn)(磨損判據(jù)磨損判據(jù)) 1磨損過程曲線磨損過程曲線 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）正常磨損階段正常磨損階段 VB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） 急劇磨

33、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2磨損標(biāo)準(zhǔn)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)。磨損限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。正常磨損正常磨損VB=0.3mm 后面：后面：非正常磨損非正常磨損 VBmax=0.6mm 前面：前面：KT=(0.06+0.3f )mm (三三)刀具磨損原因刀具磨損原因切削過程中的刀具磨損具有下列特點：切削過程中的刀具磨損具有下列特點：(1)刀具與切屑、工件間的接觸表面經(jīng)常是新鮮刀具與切屑、工件間的接觸表面經(jīng)常是新鮮表面。表面。 (2)接觸壓力非常

34、大，有時超過被切削材料的接觸壓力非常大，有時超過被切削材料的屈服強度。屈服強度。 (3)接觸表面的溫度很高，對于硬質(zhì)合金刀具接觸表面的溫度很高，對于硬質(zhì)合金刀具可達(dá)可達(dá)8001000，對于高速鋼刀具可達(dá)，對于高速鋼刀具可達(dá)800600。1磨粒磨損磨粒磨損（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）對切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械磨損。刀具表面刻劃作用造成的機械磨損。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2相變磨損相變磨損刀具在較高速度刀具在較高速度切削時，由于切削切削時，由于切削溫度升

35、高，使刀具溫度升高，使刀具材料產(chǎn)生相變，硬材料產(chǎn)生相變，硬度降低，若繼續(xù)切度降低，若繼續(xù)切削，會引起前面塌削，會引起前面塌陷和切削刃卷曲的陷和切削刃卷曲的“塑性變形塑性變形”3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烈刀具與切屑、工件間存在高溫高壓和強烈摩擦，達(dá)到原子間結(jié)合而產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，又稱摩擦，達(dá)到原子間結(jié)合而產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，又稱為為冷焊冷焊。相對運動使粘接點破裂而被工件材料。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。帶走，造成粘結(jié)磨損。 在高速鋼刀具的正常工作速度和硬質(zhì)合金刀具在高速鋼刀具的正常工作速度和硬質(zhì)合金刀具偏低的工作速度下比較嚴(yán)重偏低的工作速度下比較嚴(yán)重 4

36、擴(kuò)散磨損擴(kuò)散磨損 擴(kuò)散磨損是在高溫作用下，使工件與刀具材擴(kuò)散磨損是在高溫作用下，使工件與刀具材料中合金元素相互擴(kuò)散置換造成的。料中合金元素相互擴(kuò)散置換造成的。切削溫度越高切削溫度越高擴(kuò)散越快；刀擴(kuò)散越快；刀體材料親合力體材料親合力越大擴(kuò)散越快；越大擴(kuò)散越快；高速切削時擴(kuò)高速切削時擴(kuò)散磨損是刀具散磨損是刀具磨損的主要原磨損的主要原因。因。 5氧化磨損氧化磨損 一定溫度下，刀材與空氣中的氧起化學(xué)作一定溫度下，刀材與空氣中的氧起化學(xué)作用，生成較軟的氧化物，造成刀具磨損。用，生成較軟的氧化物，造成刀具磨損。 氧化磨損是邊界磨氧化磨損是邊界磨損原因之一；主要損原因之一；主要發(fā)生在較高速切削發(fā)生在較高速切

37、削條件下。條件下。二、刀具壽命二、刀具壽命 (一一)刀具壽命概念刀具壽命概念 刀具壽命刀具壽命T定義為刀具磨損達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)定義為刀具磨損達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時的總切削時問時的總切削時問(單位為單位為min)。達(dá)到正常磨損達(dá)到正常磨損VB=0.3mm 刀具壽命：刀具壽命：在規(guī)定加工條件下，按質(zhì)完成額定工作數(shù)量在規(guī)定加工條件下，按質(zhì)完成額定工作數(shù)量的可靠性壽命的可靠性壽命 為保持工件尺寸精度，通常用達(dá)到該尺寸精為保持工件尺寸精度，通常用達(dá)到該尺寸精度的工件數(shù)量來表示的壽命度的工件數(shù)量來表示的壽命達(dá)到規(guī)定承受沖擊次數(shù)的疲勞壽命達(dá)到規(guī)定承受沖擊次數(shù)的疲勞壽命(二二)影響刀具壽命的因素影響刀具壽命的因素 1切削速度切削速度vc切削速度切削速度vc，切削溫度，切削溫度，磨損，磨損，刀具壽命，刀具壽命T。cmmcvCTTCv或