全套電子課件：金屬切削原理與刀具(第四版)

1、第一節(jié) 切削運(yùn)動(dòng)第二節(jié) 切削要素第一節(jié) 切削運(yùn)動(dòng)一、切削運(yùn)動(dòng)的主要形式切削加工時(shí)，刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為切削運(yùn)動(dòng)。切削運(yùn)動(dòng)的形式主要有五種，見(jiàn)下表。序號(hào)工件運(yùn)動(dòng)刀具運(yùn)動(dòng)示例1轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)2移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)外圓銑平面切削運(yùn)動(dòng)的主要形式序號(hào)工件運(yùn)動(dòng)刀具運(yùn)動(dòng)示例3移動(dòng)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)4直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)移動(dòng)5不動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)刨平面（龍門(mén)刨床）鉆孔刨平面（牛頭刨床）二、切削運(yùn)動(dòng)的種類(lèi) 1主運(yùn)動(dòng) 主運(yùn)動(dòng)是切除工件上多余金屬的必備運(yùn)動(dòng)，是機(jī)床的主要運(yùn)動(dòng)。 2進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是使工件上多余材料不斷被切除的切削運(yùn)動(dòng)。 1已加工表面：已切除多余金屬后形成的新表面。2待加工表面：工件上有待切除的金屬層表面。3過(guò)渡表面（加工表面）：

2、主切削刃正在切削著的表面。車(chē)削與刨削三、工件上形成的三個(gè)表面第二節(jié) 切削要素 切削用量是衡量主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)大小的參數(shù)，也是切削前操作者調(diào)整機(jī)床的依據(jù)。背吃刀量進(jìn)給量切削速度切削用量一、切削用量 1背吃刀量p 背吃刀量p又叫切削深度，是工件上已加工表面和待加工表面之間的垂直距離，單位為mm。 車(chē)端面 車(chē)外圓 車(chē)削外圓時(shí)背吃刀量p就是車(chē)刀每次進(jìn)給切入工件的深度，按下式計(jì)算： 式中： dw待加工表面直徑，mm； dm已加工表面直徑，mm。車(chē)削時(shí)的背吃刀量和進(jìn)給量 例11：車(chē)一直徑為50mm的軸，一次進(jìn)給車(chē)至45mm，求背吃刀量。 解：由題意得： 2進(jìn)給量f 進(jìn)給量f是工件或刀具每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)或往復(fù)一次或

3、刀具每轉(zhuǎn)過(guò)一齒時(shí)，工件與刀具在進(jìn)給方向上的相對(duì)位移。進(jìn)給量是衡量進(jìn)給運(yùn)動(dòng)大小的參數(shù)。 車(chē)端面 車(chē)外圓 （1）車(chē)削時(shí)，進(jìn)給量f為工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，車(chē)刀沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離，單位為mm/r；刨削（牛頭刨床）時(shí)，進(jìn)給量f為刨刀每往復(fù)一次，工件沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離，單位是mm/str（毫米/雙行程）。 （2）用進(jìn)給速度vf來(lái)衡量進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的大小。進(jìn)給速度vf是單位時(shí)間內(nèi)刀具或工件沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離。單位mm/min。 車(chē)外圓時(shí)： 式中：n 工件轉(zhuǎn)速，r/min； f 進(jìn)給量，mm/r。 3切削速度 切削速度是切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)速度，即主運(yùn)動(dòng)的線速度。單位為m/min。切削速度是衡量主運(yùn)動(dòng)大小

4、的參數(shù)。 （1）當(dāng)機(jī)床上主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，切削速度的計(jì)算公式為： 式中 n工件或刀具轉(zhuǎn)速，r/min ； d工件或刀具選定點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)直徑（通常取最大直徑），mm。 （2）當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)（如刨削加工），其平均速度按下式計(jì)算： 式中 L往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的行程長(zhǎng)度，mm； nr主運(yùn)動(dòng)每分鐘的往復(fù)次數(shù)，str/min。 例12：鍛造后的齒輪毛坯直徑為100mm，現(xiàn)在CA6140型車(chē)床上車(chē)外圓，一次進(jìn)給車(chē)至94mm，切削速度為62.8m/min，求背吃刀量ap和車(chē)床主軸轉(zhuǎn)速n1。若工件毛坯直徑為40mm，求車(chē)床主軸轉(zhuǎn)速n2。解：由題意得二、切削層參數(shù) 刀具切削刃相對(duì)于工件沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向每移動(dòng)一個(gè)進(jìn)

5、給量f，從工件上切下來(lái)的一層金屬稱(chēng)為切削層。切削層參數(shù)包括：切削厚度切削寬度切削層面積切削層參數(shù)a）車(chē)外圓 b）車(chē)端面 1切削厚度c 垂直于工件過(guò)渡表面測(cè)量的切削層尺寸稱(chēng)為切削厚度。 計(jì)算公式： c= fsinr切削厚度影響切削過(guò)程中的切削變形切削力切削熱刀具磨損 2切削寬度w 平行于工件過(guò)渡表面測(cè)量的切削層尺寸稱(chēng)為切削寬度。 計(jì)算公式：切削寬度w相當(dāng)于主切削刃工作長(zhǎng)度在基面上的投影。 3切削層面積Ac 切削層面積即切削層截面的面積。 計(jì)算公式： 例13：車(chē)一毛坯直徑dw=60mm的軸，要一次進(jìn)給車(chē)至直徑dm=54mm，若選用f =0.3mm/r，車(chē)刀r=75,求切削厚度c、切削寬度w和切削層

6、面積Ac。（已知sin75=0.9659） 解：由題意得第一節(jié) 刀具材料第二節(jié) 切削刀具的分類(lèi)及結(jié)構(gòu)第三節(jié) 刀具的幾何角度第四節(jié) 刀具的工作角度第一節(jié) 刀具材料一、刀具材料應(yīng)具備的主要性能1高硬度2高耐磨性3足夠的強(qiáng)度和韌性4高耐熱性5良好的工藝性二、常用刀具材料的種類(lèi)及主要性能三、高速鋼 高速鋼是含有鎢（W）、鉬（Mo）、鉻（Cr）、釩（V）等合金元素較多的合金工具鋼，也稱(chēng)為白鋼、鋒鋼。 優(yōu)點(diǎn)：高速鋼具有較高的強(qiáng)度、韌性和良好的刃磨性能，能承受較大的切削力和沖擊力，常用于制造形狀復(fù)雜的刀具。 缺點(diǎn)：高速鋼的耐熱性較差，耐熱溫度為550600，允許的最高切削速度為30m/min。 由于高速鋼的

7、切削速度比其他工具鋼高幾倍甚至十幾倍，故稱(chēng)之為高速鋼。1普通高速鋼普通高速鋼主要牌號(hào)、性能特點(diǎn)及應(yīng)用類(lèi)別主要牌號(hào)性能特點(diǎn)應(yīng)用鎢系高速鋼W18Cr4V 工藝性能好，特別是刃磨性能和熱處理性能好；但碳化物均勻性、高溫塑性較鎢鉬系高速鋼差 應(yīng)用最廣泛的一種高速鋼，適用于制作一般刀具和各種復(fù)雜刀具，如車(chē)刀、銑刀、刨刀、鉆頭、鉸刀、齒輪刀具及機(jī)用絲錐、板牙、鋸條等鎢鉬系高速鋼W6Mo5Cr4V2 降低了碳化物的數(shù)量及分布的不均勻性，細(xì)化了晶粒，抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性提高，耐磨性好，熱塑性好；紅硬性較低 適用于制造各種承受沖擊力較大的刀具，如插齒刀、錐齒輪刨刀和一般切削刀具，也可用于制造大型和熱塑成形刀具W9

8、Mo3Cr4V 是一種新牌號(hào)高速鋼，綜合性能優(yōu)于W6Mo5Cr4V2，成本較低 適用性強(qiáng) 2高性能高速鋼 高性能高速鋼是在普通高速鋼中增加一些碳（C）、釩（V），并添加鈷（Co）或鋁（Al）等合金元素而獲得，耐磨性和耐熱性得到顯著提高。 3粉末冶金高速鋼 優(yōu)點(diǎn)：粉末冶金高速鋼完全避免了碳化物的偏析，晶粒細(xì)化，分布均勻，強(qiáng)度、硬度、耐磨性等有了顯著提高。由于物理、力學(xué)性能各向同性，減少了熱處理造成的變形與應(yīng)力。 用途: （1）制造切削難加工材料的刀具。 （2）進(jìn)行強(qiáng)力、斷續(xù)切削時(shí)，要求鋒利、強(qiáng)度和韌性高的刀具。 4高速鋼刀具的表面處理 表面處理：通過(guò)某種特殊工藝改善刀具表層的成分與組織或在刀具表

9、面涂鍍一層耐磨薄層（0.002mm左右）。 常見(jiàn)的表面處理有： 經(jīng)過(guò)表面處理的刀具，耐用度得到顯著提高。如目前一些銑刀、鉆頭的切削部分呈金黃色，多為T(mén)iN涂層。氮化處理離子注入液體氮碳共滲真空濺射涂鍍物理氣相沉積TiN、TiC1常用硬質(zhì)合金四、硬質(zhì)合金 我國(guó)常用硬質(zhì)合金牌號(hào)與ISO分類(lèi)對(duì)照及用途種類(lèi)牌號(hào)相近ISO牌號(hào)主要用途加工性質(zhì)鎢鈷類(lèi)K30YG8加工鑄鐵、有色金屬及其合金粗加工K20YG6半精加工K01YG3精加工鎢鈦鈷類(lèi)P30YT5加工鋼等塑性金屬粗加工P10YT15半精加工P01YT30精加工鎢鈦鉭（鈮）鈷類(lèi)M10YW1加工耐熱鋼，高錳鋼、不銹鋼等難加工材料、一般鋼材和鑄鐵、有色金屬的

10、加工精加工半精加工M20YW2粗加工半精加工 例21：根據(jù)下列加工條件選擇合適的硬質(zhì)合金牌號(hào)。 （1）粗車(chē)鑄鐵工件材料是鑄鐵，選用YG類(lèi)硬質(zhì)合金；粗車(chē)，為粗加工，應(yīng)選用含鈷（Co）量多的牌號(hào)YG8。 （2）精車(chē)45鋼工件材料是45鋼，選用YT類(lèi)硬質(zhì)合金；精車(chē)，為精加工，應(yīng)選含（碳化鈦）TiC量多的牌號(hào)YT30。 （3）粗車(chē)不銹鋼（Cr18Ni9Ti）軸工件材料是鈦不銹鋼，應(yīng)選用YW類(lèi)硬質(zhì)合金；粗車(chē)，為粗加工，應(yīng)選用牌號(hào)YW2。2其他硬質(zhì)合金種類(lèi)主要成分優(yōu)缺點(diǎn)主要用途碳化鈦基（YN類(lèi)）硬質(zhì)合金 以TiC為主要成分，加入少量的WC、NbC，以Ni和Co為黏結(jié)劑 耐磨，耐熱，抗黏結(jié)，切削速度高。強(qiáng)度

11、、韌性較低 用于合金鋼、淬火鋼的精加工 鋼結(jié)硬質(zhì)合金（YE類(lèi)） 以TiC或WC做硬質(zhì)相，高速鋼做黏結(jié)相，屬高速鋼基硬質(zhì)合金 耐熱，耐磨，韌性好，可鍛造性、熱處理性和可切削性較好 制作結(jié)構(gòu)復(fù)雜的刀具，如鉆頭、銑刀等細(xì)晶粒、超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金 細(xì)晶粒合金平均粒度在1.5m左右，超細(xì)晶粒合金粒度在0.21m 抗彎強(qiáng)度較高，在中、低速及斷續(xù)切削的狀態(tài)下不易發(fā)生崩刃現(xiàn)象涂層硬質(zhì)合金 在硬質(zhì)合金表面涂覆一層或多層（513m）的難熔金屬碳化物 硬度、耐磨性和耐熱性得到較大提高 多用于機(jī)夾式不重磨刀片 五、陶瓷刀具材料 1陶瓷刀具材料的主要特點(diǎn)及應(yīng)用 特點(diǎn)：（1）高硬度與高耐磨性 （2）高耐熱性 （3）良好的化

12、學(xué)穩(wěn)定性和抗黏結(jié)性 （4）摩擦因數(shù)小（5）強(qiáng)度和韌性差、熱導(dǎo)率低 陶瓷刀具材料：以氧化鋁（Al2O3）或氮化硅（Si3N4）為基體，再添加少量金屬，在高溫下燒結(jié)而成的一種刀具材料。 應(yīng)用：陶瓷刀具一般適用于高速精細(xì)加工硬材料，如在200m/min條件下車(chē)削淬火鋼。 2陶瓷刀具材料的種類(lèi) （1）氧化鋁基陶瓷 成分：將一定量的碳化物（多以TiC）添加到Al2O3中，稱(chēng)為混合陶瓷或組合陶瓷。若添加鎳（Ni）、鈷（Co）、鎢（W）等作為黏結(jié)金屬，可較大地提高陶瓷刀具的強(qiáng)度。 應(yīng)用：適合在中等切削速度下切削難加工材料，如冷硬鑄鐵、淬硬鋼等。 （2）氮化硅基陶瓷 成分：將硅粉經(jīng)氮化、球磨后添加助燒劑于模腔

13、內(nèi)熱壓燒結(jié)而成。其抗熱沖擊性能優(yōu)于其他陶瓷刀具，并不易發(fā)生崩刃現(xiàn)象。 應(yīng)用：切削速度可達(dá)500600m/min，適宜精車(chē)、半精車(chē)，精銑、半精銑加工?？捎糜谇邢麟y加工材料。 六、超硬刀具材料 1金剛石（1）金剛石刀具的優(yōu)點(diǎn) 1）極高的硬度和耐磨性 2）很好的導(dǎo)熱性和很低的熱膨脹系數(shù) 3）刀具的切削刃很鋒利，刃面的粗糙度值很小 4）摩擦因數(shù)低于其他刀具材料 金剛石是碳的同素異形體，是目前最硬的物質(zhì)。有天然與人造之分。 （2）金剛石刀具的主要缺點(diǎn)及適用范圍 1）耐熱性差、強(qiáng)度低、脆性大 對(duì)沖擊、振動(dòng)敏感，因而對(duì)機(jī)床的精度、剛性要求較高。一般只適宜用于精加工。 2）金剛石與鐵和碳原子的親和性強(qiáng) 易使其

14、喪失切削能力，故不宜用于加工鐵族材料。 2立方氮化硼（簡(jiǎn)稱(chēng)CBN） 優(yōu)點(diǎn)： （1）很高的硬度與耐磨性。 （2）很高的熱穩(wěn)定性。 （3）有較好的導(dǎo)熱性，與鋼鐵的摩擦因數(shù)較小。 應(yīng)用：用于淬硬鋼、冷硬鑄鐵的粗加工與半精加工，以及高速切削高溫合金等難加工材料。但由于其強(qiáng)度及韌性仍較低（介于陶瓷與硬質(zhì)合金之間），因此不宜用于低速切削。第二節(jié) 切削刀具的分類(lèi)及結(jié)構(gòu)一、刀具的分類(lèi) 切削刀具用于將毛坯上多余的材料切除，以獲得具有預(yù)期的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量的零件。刀具的分類(lèi)方法通常有：按應(yīng)用場(chǎng)合分類(lèi)按主切削刃的數(shù)量分類(lèi)按刀具的結(jié)構(gòu)分類(lèi)按刀具材料分類(lèi)第二節(jié) 切削刀具的分類(lèi)及結(jié)構(gòu)a）車(chē)刀b）鉆頭c）銑刀

15、d）鉸刀e）拉刀f）絲錐g）滾刀1按應(yīng)用場(chǎng)合分類(lèi) 2按主切削刃的數(shù)量分類(lèi) 單刃刀具：指具有一條主切削刃的刀具。 多刃刀具：具有兩條或兩條以上主切削刃的刀具。a）車(chē)刀b）鉆頭c）銑刀d）鉸刀e）拉刀f）絲錐g）滾刀3按刀具的結(jié)構(gòu)分類(lèi) a） 整體式 b）焊接式c）機(jī)夾式4按刀具材料分類(lèi) 工具鋼硬質(zhì)合金陶瓷超硬材料二、刀具切削部分的構(gòu)成前（刀）面切屑流過(guò)的刀面。主后（刀）面切削時(shí)，與工件過(guò)渡表面相對(duì)的刀面。副后（刀）面切削時(shí)，與工件已加工表面相對(duì)的刀面。主切削刃主后刀面與前刀面的交線，擔(dān)負(fù)主要的切削工作。 副切削刃副后刀面與前刀面的交線，配合主切削刃完成切削工作。刀尖主、副切削刃的交點(diǎn)。 第三節(jié) 刀

16、具的幾何角度一、參考系 參考系是用來(lái)定義和測(cè)量刀具角度的參考平面，是具有一定空間位置的假想平面。 參考系 標(biāo)注參考系（靜止參考系） 工作參考系（動(dòng)態(tài)參考系） 標(biāo)注參考系是刀具設(shè)計(jì)、制造、刃磨與測(cè)量的基準(zhǔn)。工作參考系是確定工作狀態(tài)中刀具角度的基準(zhǔn)。正交平面參考系（常用） 法平面參考系 進(jìn)給平面參考系 背平面參考系 1標(biāo)注參考系的假定條件 （1）假定運(yùn)動(dòng)條件：不考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響，只考慮主運(yùn)動(dòng)（切削速度）的影響。 （2）假定安裝條件：車(chē)刀刀尖與工件軸線等高、刀桿中心線垂直于進(jìn)給方向。 2正交平面參考系 正交平面參考系由基面Pr、切削平面Ps與正交平面Po組成，即：PrPsPo 。 （1）基面Pr通

17、過(guò)切削刃上某一選定點(diǎn)，垂直于該點(diǎn)主運(yùn)動(dòng)（切削速度v）方向的平面。切削平面與基面 正交平面、切削平面與基面 （2）切削平面Ps通過(guò)切削刃上某一選定點(diǎn)，相切于工件過(guò)渡表面并垂直于基面的平面。切削平面與基面 正交平面、切削平面與基面 （3）正交平面Po通過(guò)切削刃上某一選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面，也叫剖面或截面。正交平面、切削平面與基面基面通過(guò)選定點(diǎn)的水平面。切削平面經(jīng)過(guò)切削刃的鉛垂面。正交平面通過(guò)選定點(diǎn)垂直于切削平面的鉛垂面。副切削平面經(jīng)過(guò)副切削刃的鉛垂面。副正交平面通過(guò)副切削刃上選定點(diǎn)垂直于副切削平面的鉛垂面。 副正交平面、正交平面、基面 3其他參考平面簡(jiǎn)介 （1）法平面Pn 通過(guò)切削

18、刃上某一選定點(diǎn)，垂直于切削刃的平面。法平面與正交平面的區(qū)別 （2）進(jìn)給平面Pf通過(guò)切削刃上某一選定點(diǎn)，垂直于基面Pr且平行于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的平面。 （3）背平面Pp （切深平面）通過(guò)切削刃上某一選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于基面和進(jìn)給平面的平面。二、刀具角度的定義及標(biāo)注1刀具角度的定義 投影面圖示角度定義基面pr 主偏角r 主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給方向之間的夾角副偏角r 副切削刃在基面上的投影與背進(jìn)給方向之間的夾角刀尖角r 主切削刃和副切削刃在基面上的投影之間的夾角投影面圖示角度定義正交平面Po 前角o 正交平面內(nèi)，前面與基面之間的夾角主后角o 正交平面內(nèi)，后面與切削面之間的夾角楔角o 在正交平面內(nèi)，前

19、面與后面之間的夾角投影面圖示角度定義副正交平面Po 副后角o 在副正交平面內(nèi)，副后面與副切削平面之間的夾角切削平面Ps 刃傾角s 在切削平面內(nèi)，主切削刃與基面之間的夾角2刀具幾何角度的標(biāo)注 （1）標(biāo)注方法 1）投影作圖法 它嚴(yán)格按投影關(guān)系來(lái)繪制幾何形狀，是認(rèn)識(shí)和分析刀具切削部分幾何形狀的重要方法，但該方法繪制煩瑣，一般比較少用。 2）簡(jiǎn)單畫(huà)法 該方法繪制時(shí)，視圖間大致符合投影關(guān)系，但角度與尺寸必須按比例繪制，這是一種常用的方法。（2）車(chē)刀刀具圖的簡(jiǎn)單畫(huà)法與角度標(biāo)注 75硬質(zhì)合金外圓車(chē)刀幾何角度的標(biāo)注 三、刀具角度的主要作用及合理選擇 1前角 （1）前角的主要作用影響刀刃的鋒利程度和強(qiáng)度影響切削

20、變形和切削力影響工件加工表面質(zhì)量 前角大，楔角小，切削刃鋒利，切削省力，排屑順利，切削變形小，但隨著楔角小，切削刃低，刀具的散熱條件差。 基本原則：“銳中求固，力求鋒利” 強(qiáng)化刀刃和刀尖前角大小的選擇依據(jù)是：1） 工件材料2） 加工性質(zhì)3） 刀具材料4） 工藝系統(tǒng)剛度 正、負(fù)、零度前角示例 （2）前角的選擇 硬質(zhì)合金車(chē)刀合理前角參考值 2主后角（1）主后角的作用 影響切削刃的鋒利程度和強(qiáng)度。影響刀頭的散熱性能。用來(lái)減小刀具后刀面與工件加工表面之間的摩擦，從而改善工件表面質(zhì)量。 （2）主后角的選擇 1） 粗加工時(shí)主后角取較小值（o= 4 6），精加工時(shí)可取較大的主后角（o=812）。 2）工件材

21、料的硬度、強(qiáng)度較高時(shí)，應(yīng)取較小的主后角。 3）工件材料的塑性、韌性較大時(shí)，應(yīng)取較大的主后角。 4）刀具材料的強(qiáng)度和韌性較好時(shí)，可選擇較大的主后角。 5）工藝系統(tǒng)的剛度較差時(shí)，應(yīng)選擇較小的主后角。 3副后角 作用：減小刀具副后刀面與工件已加工表面的摩擦。 選擇：副后角的選擇與主后角的選擇基本相同。但切斷刀由于刀頭強(qiáng)度較低，應(yīng)取較小的副后角，一般o=12。 4主偏角 （1）主偏角的作用 1）影響刀尖強(qiáng)度和散熱性能主偏角對(duì)刀尖強(qiáng)度和散熱性能的影響 2）影響切削分力大小 車(chē)削時(shí)，增大主偏角r可使背向力(徑向力Fy)減小，進(jìn)給力（軸向力Fx）增大。 3）影響斷屑 在進(jìn)給量f一定時(shí)，增大主偏角r，使切削厚

22、度ac增大，切削變形增大，切屑易折斷。主偏角對(duì)切削分力的影響 （2）主偏角的選擇 1）主偏角r的選擇主要取決于工件表面形狀。例如車(chē)削臺(tái)階軸或鏜盲孔時(shí)，應(yīng)選擇r 90，車(chē)削需要中間切入的工件則應(yīng)取r =4560。 2）粗加工和工藝系統(tǒng)的剛度較好時(shí)，主偏角r可取較小值，以增大刀尖角r，提高刀尖強(qiáng)度。 3）工藝系統(tǒng)剛度較差時(shí)，宜取較大的主偏角r，以減小徑向力，避免切削時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)和變形。如車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，通常取r = 8093。 5副偏角副偏角r影響工件副切削刃與工件已加工表面之間的摩擦，從而影響工件的表面粗糙度，影響刀尖強(qiáng)度和散熱性能。副偏角r的選擇：適用范圍，加工條件主偏角r副偏角r工藝系統(tǒng)剛度足夠

23、，小切深車(chē)削淬硬鋼、冷硬鑄鐵10o30o5o10o工藝系統(tǒng)剛度較好，需中間切入，車(chē)端面、倒角45o45o工藝系統(tǒng)剛度較差，粗車(chē)、強(qiáng)力車(chē)削70o75o10o15o工藝系統(tǒng)剛度差，車(chē)臺(tái)階軸、細(xì)長(zhǎng)軸80o93o6o10o切斷、車(chē)槽 90o1o2o 6刃傾角（1）刃傾角的作用 1） 影響排屑方向 不同刃傾角的車(chē)刀對(duì)排屑的影響 2） 影響刀頭強(qiáng)度 正值刃傾角（+s）的刀尖容易受沖擊引起崩刃，負(fù)值刃傾角（-s）的刀頭強(qiáng)度較好，可以減小切削力對(duì)刀尖的沖擊，保護(hù)刀尖。 正、負(fù)值刃傾角的受力情況 3） 影響切削的平穩(wěn)性 當(dāng)刃傾角s0時(shí)，切削刃同時(shí)切入和切出，沖擊力較大。當(dāng)刃傾角s0時(shí)，切削刃（斜刃）逐漸切入工件

24、，沖擊力較小，切削較平穩(wěn)。如大螺旋角（s60 70）圓柱銑刀比普通圓柱銑刀切削要平穩(wěn)且刀刃鋒利。 4）影響切削刃的鋒利性 要使刀具刃口鋒利，必須減小刃口圓弧半徑。但受客觀條件限制，刃口圓弧半徑不能磨得太?。ㄓ绕涫怯操|(zhì)合金刀具）。磨出刃傾角s后，實(shí)際刃口圓弧半徑減小，且增大了實(shí)際前角，切削刃變得更鋒利，有利于進(jìn)行微量切削。 （2）刃傾角的選擇 1）精加工時(shí)應(yīng)取正值刃傾角（+s），使切屑排向待加工表面，以免劃傷、拉毛已加工表面。 2）粗加工、斷續(xù)切削和帶沖擊的切削，應(yīng)選負(fù)值刃傾角（-s），以提高刀頭強(qiáng)度、保護(hù)刀尖。 3）工藝系統(tǒng)剛度較差時(shí)不宜選擇負(fù)值刃傾角（-s）。 4）微量切削可采用大刃傾角s刀

25、具，以提高刀刃的鋒利程度，如s4575。s值05510-50-10-5-15-10-45-1045 75應(yīng)用范圍精車(chē)鋼，車(chē)細(xì)長(zhǎng)軸精車(chē)有色金屬粗車(chē)鋼和灰鑄鐵粗車(chē)余量不均勻鋼斷續(xù)車(chē)削鋼、灰鑄鐵帶沖擊切削淬硬鋼大刃傾角微量切削第四節(jié) 刀具的工作角度一、工作參考系與工作角度 1工作角度形成的原因 由于刀具安裝位置、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的變化，都會(huì)引起刀具工作角度的變化，使之與刀具標(biāo)注角度不相同。 刀具工作角度示意圖 2工作參考系及工作角度 以切削過(guò)程中的刀具與工件的實(shí)際相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)建立的參考系稱(chēng)為工作參考系。 刀具上的刀面、刀刃與工作參考系平面的夾角稱(chēng)為工作角度。 3工作參考系與標(biāo)注參考系的區(qū)別 （1

26、） 用合成切削運(yùn)動(dòng)（速度）e代替假定主運(yùn)動(dòng)（速度），即不僅考慮主運(yùn)動(dòng)還要考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)刀具角度的影響。 （2） 用刀具實(shí)際安裝條件代替假定安裝條件。 二、標(biāo)注角度與工作角度的關(guān)系 1實(shí)際安裝誤差對(duì)工作角度的影響 （1）刀桿中心線與進(jìn)給方向不垂直 車(chē)刀刀桿中心線與進(jìn)給方向不垂直時(shí)，工作主偏角re和工作副偏角re都會(huì)發(fā)生變化。工作主偏角增大，工作副偏角減小。 刀桿中心線與進(jìn)給方向不垂直對(duì)主、副偏角的影響 （2）刀尖與工件軸線不等高 橫車(chē)（如切斷）時(shí)，當(dāng)?shù)都飧哂诠ぜS線時(shí)，工作切削平面將變成Pse，工作基面變?yōu)镻re，與標(biāo)注角度比較，工作前角oe增大，工作后角aoe減小。同理，車(chē)削外圓時(shí)與之相同，而

27、車(chē)內(nèi)孔時(shí)則相反。刀尖低于工件軸線時(shí)，結(jié)論則相反。刀具安裝高低對(duì)前、后角的影響 2實(shí)際運(yùn)動(dòng)條件對(duì)工作角度的影響 （1）合成切削運(yùn)動(dòng) 由瞬時(shí)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)合成的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為合成切削運(yùn)動(dòng)。切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的瞬時(shí)合成切削運(yùn)動(dòng)速度，稱(chēng)為合成切削速度e 。 車(chē)削外圓時(shí)的合成切削運(yùn)動(dòng) 同一瞬時(shí)主運(yùn)動(dòng)方向與合成運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角稱(chēng)為合成切削速度角，以“”表示。 （2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響 由于工作基面、工作切削平面的位置與標(biāo)注參考系的空間位置不同，造成工作角度與刃磨角度不同，關(guān)系如下： aoe = ao- oe=o+式中 ao、 aoe 刃磨后角、工作后角； o、oe 刃磨前角、工作前角。第一節(jié) 切

28、削變形第二節(jié) 切屑的類(lèi)型與控制第三節(jié) 積屑瘤第四節(jié) 切削力與切削功率第五節(jié) 切削熱和切削溫度第六節(jié) 刀具磨損與刀具耐用度 第一節(jié) 切削變形 金屬切削變形的本質(zhì)是金屬材料在切應(yīng)力作用下屈服而沿剪切面發(fā)生滑移。 切屑的形成 金屬滑移示意一、金屬切削變形過(guò)程 第一變形區(qū)I（剪切滑移變形）：是滑移面附近的區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)切削層經(jīng)剪切滑移后形成切屑。二、切削變形區(qū)的劃分 第二變形區(qū)II（切屑的擠壓變形）：是切屑在流出過(guò)程中與前面接觸的區(qū)域，在此區(qū)域切屑受前面的擠壓和摩擦進(jìn)一步產(chǎn)生變形，使切屑卷曲。 第三變形區(qū)III（已加工表面的變形）：是切削刃刃口附近已加工表面表層的區(qū)域，在此區(qū)域已加工表面受刃口鈍圓部

29、分和后面的擠壓、摩擦而產(chǎn)生彈性變形和塑性變形。三、切削變形系數(shù) 被切金屬層經(jīng)切削變形后形成切屑，其長(zhǎng)度縮短、厚度增加的現(xiàn)象，稱(chēng)為切屑收縮。 式中 Lc 、c 被切金屬層的長(zhǎng)度、厚度； Lch 、ch 切屑的長(zhǎng)度、厚度。 切削變形系數(shù)（切屑收縮系數(shù)）可直觀地反映出切削過(guò)程中金屬切削變形的程度，從而反映切削條件的優(yōu)劣。越大，說(shuō)明切削變形程度越大。前 角 40 20 -5 1.814.2310.08不同前角的刀具切削純銅時(shí)的切削變形系數(shù) 第二節(jié) 切屑的類(lèi)型與控制一、切屑的類(lèi)型a)帶狀切屑 b)節(jié)狀切屑 c)粒狀切屑 d )崩碎切屑四種切屑類(lèi)型比較 二、切屑的控制 （1）切屑的折斷過(guò)程切屑的折斷經(jīng)歷了

30、“卷碰斷”這三個(gè)過(guò)程。1切屑的折斷（2）切屑形狀切屑形狀的分類(lèi) 2影響斷屑的主要因素1）斷屑槽斷屑槽槽形組成、對(duì)斷屑的影響及適用范圍 斷屑槽槽形組成對(duì)斷屑的影響適用范圍直線圓弧型一段直線和一段圓弧槽底圓半徑R小時(shí)，切屑卷曲半徑小，變形大，易斷屑適用于切削碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼等材料的刀具直線型兩段直線槽底角小，則切屑卷曲半徑小，變形大，易斷屑中等背吃刀量時(shí)，一般槽底角=110120圓弧型一段圓弧圓弧半徑小，切屑卷曲半徑小，變形大，易斷屑適用于切削純銅、不銹鋼等高塑性材料的刀具 槽底半徑R對(duì)切屑卷曲的影響 槽底角對(duì)切屑卷曲的影響 斷屑槽形狀對(duì)斷屑的影響 2）斷屑槽的寬度 斷屑槽寬度LBn減小，能使：

31、切屑卷曲半徑rch減小增大卷曲變形和彎曲應(yīng)力 而寬度LBn大則卷曲半徑rch較大，產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力不易使切屑折斷。 斷屑槽寬度LBn必須與進(jìn)給量f和背吃刀量ap聯(lián)系起來(lái)考慮。進(jìn)給量小，槽應(yīng)窄些背吃刀量小，槽寬也應(yīng)適當(dāng)減小 容易卷屑、斷屑3）斷屑槽斜角（） a）外斜式 b）平行式 c）內(nèi)斜式（2）切削用量 切削用量中對(duì)斷屑影響最大的是進(jìn)給量f，其次是背吃刀量ap和切削速度v。 1）進(jìn)給量 f 進(jìn)給量f加大，切削厚度c按比例增大，切削變形增大，切屑易折斷。 但要注意，隨著進(jìn)給量的增大，工件表面粗糙度值將會(huì)增大。 2）背吃刀量ap 背吃刀量ap 減小時(shí)，過(guò)渡刃和副切削刃參加切削的比例增大，使出屑角增大

32、。出屑角的大小對(duì)切屑的卷曲和折斷后的屑形有很大影響。 出屑角對(duì)卷屑的影響 3）切削速度v 切削速度提高后，切削溫度升高，在一般情況下，切屑的塑性增大，不易折斷。 （3）刀具角度 1）前角o 前角o 越大，排屑越順利，切屑變形小，不易斷屑；反之，易斷屑。 2）主偏角r 在背吃刀量ap 和進(jìn)給量f已選定的條件下，主偏角r越大，切削厚度ac越大，故切屑卷曲應(yīng)力越大，越易斷屑。 3）刃傾角s 當(dāng)s為正值時(shí)，使切屑流向待加工表面或與后面相碰形成“C”形切屑，也可能呈螺旋屑而甩斷； 當(dāng)s為負(fù)值時(shí)，切屑流向已加工表面或過(guò)渡表面，容易碰斷成“C”形或“6”形切屑。第三節(jié) 積屑瘤 以中等切削速度切削鋼料或其他塑

33、性金屬材料時(shí)，經(jīng)常會(huì)有一小塊呈楔狀的金屬（工件材料）牢固地黏結(jié)在靠近刀刃的前面上，這就是積屑瘤，也稱(chēng)為刀瘤。 積屑瘤及其對(duì)加工的影響一、積屑瘤的形成 切削塑性金屬材料時(shí)，在一定條件下，切屑沿前面流出時(shí)，由于切屑與前面之間的強(qiáng)烈擠壓與摩擦，使切屑底層的一部分金屬產(chǎn)生“滯流”現(xiàn)象，當(dāng)滯流層與前面的摩擦力大于材料內(nèi)部的結(jié)合力時(shí)，則使滯流層從切屑母體中分離，并牢固地黏結(jié)（冷焊）在靠近刀刃的前面上。積屑瘤在切削過(guò)程中是不穩(wěn)定的，它因不斷層積長(zhǎng)大，又因局部脫落而減小。二、積屑瘤對(duì)切削加工的影響 1保護(hù)刀具 2增大實(shí)際前角 3影響加工精度和表面粗糙度 1工件材料 切削脆性材料不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤。塑性越好的材料越

34、容易產(chǎn)生積屑瘤。 2切削用量 切削用量三要素中對(duì)積屑瘤的產(chǎn)生影響最大的是切削速度v，其次是進(jìn)給量f和背吃刀量ap。 三、影響積屑瘤產(chǎn)生的因素切削速度對(duì)積屑瘤的影響 3刀具方面 （1）前角o 前角o增大，排屑更順利，切屑與前面的擠壓摩擦作用減小，減少了切削熱的產(chǎn)生，從而可抑制積屑瘤的產(chǎn)生。 （2）刀具表面粗糙度 減小刀具前面的表面粗糙度值，以減小前面與切屑的摩擦，可減少積屑瘤的產(chǎn)生。 4切削液 有切削液參加切削，一可起降溫作用，二可起潤(rùn)滑作用。第四節(jié) 切削力與切削功率 一、切削力的來(lái)源與分解 1切削力的來(lái)源工件材料的變形切屑、工件與刀具之間的摩擦2切削力的分解主切削力Fc背向力Fp進(jìn)給力Ff 切

35、削力與切削分力 車(chē)削時(shí)切削力與切削分力 二、切削分力的計(jì)算切削分力的經(jīng)驗(yàn)公式如下： 式中 CFc 、 CFp 、CFf 系數(shù)XFc 、YFc 、 XFp 、YFp 、 XFf 、YFf 指數(shù)車(chē)削外圓時(shí)主切削力經(jīng)驗(yàn)公式中的系數(shù)、指數(shù)值 若已知ap和f，車(chē)削時(shí)Fc可用下面的近似公式計(jì)算： 切削鋼件時(shí)： Fc=2000 ap f （N） 切削鑄鐵時(shí)： Fc=1000 ap f （N）三、切削分力的實(shí)用意義1主切削力Fc 通常主切削力是最大的分力，它是確定機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率、計(jì)算機(jī)床強(qiáng)度和剛度、設(shè)計(jì)夾具主要零部件、驗(yàn)算刀桿和刀片強(qiáng)度的主要依據(jù)。 2背向力Fp 車(chē)削時(shí)，背向力是切削時(shí)引起振動(dòng)的主要因素，也是

36、引起工件彎曲變形的主要原因。 3進(jìn)給力Ff 進(jìn)給力是驗(yàn)算機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)主要零部件強(qiáng)度和剛度的依據(jù)。 四、影響切削力的因素1工件材料 材料的強(qiáng)度、硬度越高，變形抗力越大，切削力就越大。若材料的強(qiáng)度、硬度相近，塑性越大則切削力越大。 2切削用量 （1）背吃刀量ap和進(jìn)給量f 背吃刀量ap和進(jìn)給量f決定切削面積的大小，它們的增大均會(huì)使切削力增大，但其影響程度各不相同。在切削加工中，如果從減小切削力和切削功率來(lái)考慮，加大進(jìn)給量f比加大背吃刀量ap有利。 （2）切削速度v 切削速度v對(duì)切削力的影響與工件材料、積屑瘤有關(guān)。 切削塑性金屬時(shí)，切削速度v對(duì)切削力的影響主要因積屑瘤影響實(shí)際前角所造成。 切削速度對(duì)

37、切削力的影響 3刀具方面（1）刀具幾何參數(shù)對(duì)切削力的影響 （2）刀具磨損 前、后刀面磨損會(huì)使摩擦力增大，當(dāng)后角ao減小至0時(shí)，刀具與工件產(chǎn)生劇烈摩擦，切削力會(huì)成倍增大，甚至無(wú)法正常切削。 4切削液 切削時(shí)澆注切削液，由于潤(rùn)滑作用，摩擦因數(shù)減小，切削力減小。如選用潤(rùn)滑效果較好的切削液，比干切削時(shí)的切削力小10%20% 。五、切削功率 式中：Fc 主切削力 ，N； v 切削速度，m/min。 實(shí)際應(yīng)用中，通常根據(jù)切削功率Pm校核機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率PE ，以判斷是否超負(fù)荷切削。要求： Pm PE m式中 m機(jī)床傳動(dòng)效率，一般取0.750.85 。 若Pm PE m，則應(yīng)考慮降低切削功率Pm ,此時(shí)應(yīng)通過(guò)

38、減小Fc或降低的方法來(lái)解決。（kW）切削功率是切削分力消耗功率的總和。切削功率Pm的計(jì)算式為: 例31：某車(chē)床電動(dòng)機(jī)功率為6kW，傳動(dòng)效率為0.75，車(chē)削某鋼件時(shí)若選擇背吃刀量為5mm，進(jìn)給量為0.4mm/r。求機(jī)床功率允許條件下可選擇的最高轉(zhuǎn)速。解： 因?yàn)楣ぜ牧蠟殇摷?又因?yàn)?Pm PE m；Pm = Fc v /（100060）v 67.5m/min 所以 故機(jī)床功率允許條件下可選擇的最高轉(zhuǎn)速為430r/min。第五節(jié) 切削熱和切削溫度一、切削熱的產(chǎn)生與傳散1切削熱的來(lái)源工件材料的變形刀具前面與切屑之間、后面與工件之間的摩擦2切削熱的傳散 不使用切削液車(chē)削、鉆削時(shí)切削熱的傳散比例Q屑

39、Q刀Q工Q介車(chē) 削50%86%40%10%9%3%1%鉆 削28%14.5%52.5%5%二、切削區(qū)域溫度的分布和實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)切削溫度的 判斷方法1切削區(qū)域溫度的分布 切削溫度一般是指切屑、工件和刀具接觸表面上的平均溫度，即切削區(qū)域的平均溫度。 刀具、切屑和工件的切削溫度分布2實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)切削溫度的判斷方法 切屑顏色與切削溫度的關(guān)系 切屑顏色切削溫度銀白色500以下淡黃色500550左右深藍(lán)色650900左右淡灰色1000以上紫黑色1300以上三、影響切削溫度的因素 1切削用量 切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量對(duì)切削溫度都有影響。切削速度對(duì)切削溫度的影響最大，其次是進(jìn)給量，背吃刀量的影響最小。當(dāng)切削

40、速度增大一倍時(shí)，切削溫度約增高20%33%。 進(jìn)給量增大一倍時(shí)，切削溫度約增高10%。背吃刀量增大一倍時(shí)，切削溫度只增高約5% 。 不同前角下切削溫度的對(duì)比值 前 角-100101825切削溫度對(duì)比值1.081.0310.850.8附 注車(chē)削45鋼，刀具YT15，o= 68r=75, s=0,=0.2mm，切削用量：p=3mm， f=0.1mm/r 1）前角 前角的大小直接影響切削過(guò)程中的變形和摩擦，因此它對(duì)切削溫度有明顯的影響。 2刀具方面（1）刀具角度 2）主偏角 減小主偏角切屑厚度減小切削變形減小產(chǎn)生的熱量減少刀刃參加切削的長(zhǎng)度增加刀尖角增大刀具的散熱條件變好切削溫度降低主偏角增大，切削

41、溫度升高。在背吃刀量相同時(shí)：（2）刀具磨損 刀具磨損對(duì)切削溫度也有著明顯的影響。刀具磨損后刀刃變鈍切割作用減小推擠作用增大切削變形增加摩擦增大溫度升高3工件材料 （1）材料的強(qiáng)度、硬度 材料的強(qiáng)度、硬度越高，切削力越大，切削溫度也越高。 （2）材料的導(dǎo)熱系數(shù) 材料的導(dǎo)熱系數(shù)越低，由工件和切屑傳走的熱量就越少，切削溫度就越高。 （3）材料的類(lèi)別 切削脆性金屬材料時(shí)，由于塑性變形很小，且切屑呈崩碎狀，與前面的摩擦小，產(chǎn)生的熱量也就少，故切削溫度一般較塑性材料低。 4切削液方面 切削過(guò)程澆注切削液，由于其具有潤(rùn)滑作用，能夠減小切屑、工件與刀具的摩擦，產(chǎn)生的熱量少；同時(shí)切削液還有冷卻作用，能夠帶走大量

42、的切削熱，所以切削溫度低。 切削熱給金屬切削加工帶來(lái)許多不利影響，采取措施減少和限制切削熱的產(chǎn)生是必要的和重要的。 切削熱有時(shí)也可以加以利用，如在加工淬火鋼時(shí)，可采用負(fù)前角并在一定的切削速度下進(jìn)行切削，既加強(qiáng)了刀刃的強(qiáng)度，同時(shí)產(chǎn)生的大量切削熱能使切削層軟化，降低硬度，從而易于切削。四、切削熱的利用與限制第六節(jié) 刀具磨損與刀具耐用度一、刀具磨損1刀具的磨損形式后面磨損 前面磨損 前、后面磨損 （1）切削塑性金屬時(shí)刀具的磨損形式 磨損形式主要發(fā)生位置磨損面變形特征磨損量大小表示切削條件切削速度切削厚度后面磨損后面后角為零度的棱面棱面高度（VB）較低較?。╝c0.1mm）前面磨損前面月牙洼深度（KT

43、）較高較大（ac0.5mm）前、后面同時(shí)磨損前、后面前面：月牙洼后面：棱面棱面高度（VB）中等切削用量（ac=0.10.5mm） （2）切削脆性金屬時(shí)刀具的磨損形式 切削脆性金屬時(shí)，由于產(chǎn)生崩碎切屑，切屑與前面擠壓和摩擦作用較小，因此，只發(fā)生后面磨損。 2刀具的磨損原因 （1）磨粒磨損 實(shí)質(zhì)是硬粒與刀具材料的硬度差所造成的機(jī)械擦傷，也稱(chēng)機(jī)械擦傷磨損。 （2）相變磨損 由于切削溫度升高，刀具材料的金相組織轉(zhuǎn)變，致使硬度和耐磨性下降所造成的刀具磨損。 （3）黏結(jié)磨損 切削時(shí)，切屑與前面、工件與后面在較大的壓力和適當(dāng)?shù)那邢鳒囟鹊淖饔孟?，?huì)產(chǎn)生材料分子之間的吸附作用，使刀具表面局部強(qiáng)度較低的微粒被切屑

44、或工件黏結(jié)帶走造成的刀具磨損。也稱(chēng)為冷焊磨損。 （4）擴(kuò)散磨損 在高溫切削時(shí)，刀具與工件之間的合金元素相互擴(kuò)散置換，改變了材料原來(lái)的成分與結(jié)構(gòu)，使刀具材料的物理、力學(xué)性能降低，從而加劇刀具的磨損。 （5）氧化磨損 氧化磨損是硬質(zhì)合金中的碳化物和黏結(jié)劑氧化后造成的。切削溫度機(jī)械摩擦影響刀具磨損的主要因素二、刀具磨損過(guò)程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具磨損過(guò)程曲線 1刀具磨損過(guò)程 2刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn) 刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)就是刀具允許的磨損量，故刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)也是判斷刀具是否重磨和換刀的依據(jù)。 加工條件后面的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)VB精車(chē)0.10.3粗車(chē)合金鋼、粗車(chē)剛度差的工件0.40.5粗車(chē)碳素鋼0.60.8粗車(chē)鑄鐵件0.81.2鋼及鑄鐵

45、大件的低速粗車(chē)1.01.5刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn) 硬質(zhì)合金車(chē)刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)VB 推薦值 3實(shí)際生產(chǎn)中判斷刀具磨損的常用方法通過(guò)觀察工件已加工表面的粗糙度變化切屑顏色的變化切屑形態(tài)的變化聽(tīng)噪聲的大小感覺(jué)切削時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng) 在采用數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化機(jī)床加工及進(jìn)行大批量生產(chǎn)時(shí)，就應(yīng)該按試驗(yàn)等得到的參數(shù)制訂出合理的刀具耐用度，從而定時(shí)換刀。三、刀具耐用度與刀具壽命 刀具耐用度：刃磨后的刀具從開(kāi)始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止的純切削時(shí)間的總和，以“T”表示，單位為min。不同的刀具材料，在相同的切削條件下，耐用度越高，表明刀具材料的耐磨性越好。不同的刀具幾何參數(shù)，在相同的切削條件下，耐用度越高，表明刀具的幾何參數(shù)越合

46、理。取相同的刀具耐用度，加工效率越高的其切削用量選擇越合理。 刀具壽命：指一把新刀從投入切削直到報(bào)廢為止的總的切削時(shí)間，以“t”表示，單位為min。對(duì)于可重磨刀具，刀具壽命等于刀具耐用度的總和，即t=nT (n-刀具重磨次數(shù))對(duì)于不重磨刀具，刀具耐用度等于刀具壽命。即t= T。四、影響刀具耐用度的因素 1工件材料 工件材料的強(qiáng)度、硬度越高，導(dǎo)熱性能越差，致使切削溫度升高，使刀具耐用度下降。 2切削用量 增大切削用量ap 、 f 、三個(gè)要素都對(duì)刀具耐用度造成影響。 3刀具方面 （1）刀具材料 合理選用刀具材料、應(yīng)用新型刀具材料，是提高刀具耐用度的有效途徑。 4切削液 切削液的作用是：降低切削溫度

47、減小摩擦 （2）刀具幾何參數(shù)方面 1）前角o 前角o 增大，切削變形減小，摩擦減小，切削力減小，切削溫度降低，刀具耐用度提高。但過(guò)大的前角會(huì)使使刀具耐用度下降。 2）主偏角 減小主偏角和副偏角，增大刀尖圓弧半徑，能提高刀具耐用度。第一節(jié) 工件材料的切削加工性第二節(jié) 已加工表面質(zhì)量第三節(jié) 切削用量的選擇第四節(jié) 切削液第一節(jié) 工件材料的切削加工性一、切削加工性的評(píng)定指標(biāo)1刀具耐用度指標(biāo) 用刀具耐用度來(lái)衡量工件材料被切削的難易程度。 在切削普通金屬材料時(shí)，用v60的高低來(lái)評(píng)定材料切削加工性的好壞。 相對(duì)加工性指標(biāo)： 材料切削加工性等級(jí) 2已加工表面質(zhì)量指標(biāo) 表面質(zhì)量越好，切削加工性越好；反之，切削加

48、工性差。 3切屑控制難易指標(biāo) 相同的切削條件下，越易斷屑、得到的切屑形狀越理想，也就是切屑越容易控制，切削加工性越好。 4切削溫度、切削力和切削功率指標(biāo) 根據(jù)切削加工時(shí)產(chǎn)生的切削溫度的高低、切削力的大小和消耗功率的多少來(lái)判斷材料的切削加工性。這些數(shù)值越大，說(shuō)明材料的切削加工性越差。二、切削加工性的評(píng)定方法 1根據(jù)不同加工條件和要求評(píng)定 實(shí)用中往往根據(jù)具體的加工情況和要求，以其中某一兩項(xiàng)指標(biāo)為主衡量工件材料的切削加工性。 2材料性能綜合評(píng)定法工件材料切削加工性分級(jí)表三、影響材料切削加工性的因素1工件材料的物理、力學(xué)性能的影響 （1）塑性和韌性 （2）硬度和強(qiáng)度 （3）導(dǎo)熱系數(shù) （4）線膨脹系數(shù)

49、2工件材料的化學(xué)成分及組織的影響 （1）碳對(duì)鋼的切削加工性的影響 （2）合金元素對(duì)鋼和鑄鐵切削加工性的影響 （3）鋼的金相組織對(duì)切削加工性的影響 四、改善材料切削加工性的途徑1調(diào)整材料的化學(xué)成分2通過(guò)熱處理控制材料的金相組織3選擇加工性好的供應(yīng)狀態(tài)第二節(jié) 已加工表面質(zhì)量一、已加工表面的表面粗糙度 1殘留面積 在已加工表面上未被切去部分的截面積，稱(chēng)為殘留面積。 影響工件表面粗糙度的主要因素有： 積屑瘤對(duì)表面質(zhì)量的影響 2積屑瘤 因積屑瘤不穩(wěn)定，它代替切削刃切削時(shí)會(huì)留下深淺不一的痕跡；脫落的積屑瘤嵌入已加工表面，使之形成硬點(diǎn)和毛刺，表面粗糙度值變大。 3振動(dòng) 在切削過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)使工件表面出現(xiàn)

50、振紋，增大工件表面粗糙度值。 常見(jiàn)表面粗糙度值偏大的現(xiàn)象和解決方法二、已加工表面的加工硬化 經(jīng)過(guò)切削加工，工件已加工表面層的硬度和強(qiáng)度提高的現(xiàn)象稱(chēng)為加工硬化，也叫冷作硬化。 一般來(lái)說(shuō)，表層塑性變形是加工硬化的主要成因，變形程度越大，加工硬化程度越嚴(yán)重，硬化層越深。 凡對(duì)切削變形、摩擦、切削溫度產(chǎn)生影響的因素，均會(huì)影響加工硬化。1加工硬化的成因2加工硬化對(duì)工件的影響 缺點(diǎn)：加工硬化會(huì)降低已加工表面質(zhì)量，降低材料的疲勞強(qiáng)度。同時(shí)，切削加工時(shí)出現(xiàn)加工硬化，會(huì)給下一道工序的切削帶來(lái)困難，加劇刀具的磨損，甚至無(wú)法加工。 優(yōu)點(diǎn)：它可提高工件表層的強(qiáng)度、硬度、耐磨性，提高其使用性能。3影響加工硬化的因素（1

51、）工件材料 （2）切削用量 （3）刀具方面 4加工硬化的控制 （1）提高刃磨質(zhì)量，減小刀具刃口的鈍圓半徑，必要 時(shí)采用高速鋼刀具。 （2）盡量增大刀具前角，減小切削變形。 （3）適當(dāng)增大刀具主后角和副后角，減小摩擦。 （4）提高切削速度，使加工硬化不充分。 （5）避免采用很小的進(jìn)給量，以減小刀具對(duì)工件的擠壓作用。三、殘余應(yīng)力1殘余應(yīng)力的概念 經(jīng)切削加工后在工件已加工表面層中所殘存的內(nèi)應(yīng)力，叫做殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力有： （1）殘余拉應(yīng)力 （2）殘余壓應(yīng)力壓應(yīng)力 拉應(yīng)力 2殘余應(yīng)力的成因（1）彈塑性變形作用 （2）熱塑性變形作用 （3）相變作用 3影響殘余應(yīng)力的因素 （1）工件材料 塑性較大的材料，

52、在切削后容易產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，且塑性越大，殘余拉應(yīng)力越大。切削脆性材料時(shí)，刀具后面擠壓與摩擦嚴(yán)重，使加工表面產(chǎn)生拉伸變形，其產(chǎn)生的殘余應(yīng)力多為壓應(yīng)力。 （2）刀具方面 刀具前角由正值減小到負(fù)值時(shí)，表層拉應(yīng)力減小，當(dāng)o-30時(shí)甚至變成壓應(yīng)力，同時(shí)應(yīng)力擴(kuò)展深度增大。切削刃鈍圓半徑和后面磨損量增大時(shí)，殘余拉應(yīng)力與擴(kuò)展深度均隨之增大。 （3）切削用量 切削速度提高時(shí)，因熱塑性變形作用而產(chǎn)生的殘余拉應(yīng)力增大，但擴(kuò)展深度減小。進(jìn)給量增大時(shí)，表層殘余拉應(yīng)力與擴(kuò)展深度均有所增大。 （4）切削液 采用冷卻潤(rùn)滑效果良好的切削液有助于減小表面殘余應(yīng)力的擴(kuò)展深度。第三節(jié) 切削用量的選擇一、合理選擇切削用量的意義 合理選

53、擇切削用量是指在加工對(duì)象、刀具材料、刀具幾何形狀及其他切削條件已經(jīng)確定的情況下，選擇最佳的切削用量要素進(jìn)行切削加工，在保證加工質(zhì)量的前提下，充分發(fā)揮刀具的切削性能和機(jī)床性能，獲得較高的切削效率和較低的加工成本。二、切削用量的選擇原則1切削用量與生產(chǎn)率的關(guān)系 衡量生產(chǎn)率高低的指標(biāo)之一是基本（機(jī)動(dòng)）時(shí)間tm。車(chē)削外圓時(shí)基本時(shí)間tm可由下式計(jì)算：解： 因?yàn)樾枰淮芜M(jìn)給車(chē)成所以 例41 ：車(chē)一直徑為60mm的軸，行程長(zhǎng)度l=1000mm，切削速度=60m/min，進(jìn)給量f =0.5mm/r，ap=3mm，一次進(jìn)給車(chē)成，求加工此工件需要的基本時(shí)間。即：故加工此工件需要的基本時(shí)間為6.28min。 2粗加

54、工時(shí)切削用量的選擇 （1）背吃刀量ap的選擇 背吃刀量ap應(yīng)根據(jù)加工余量來(lái)確定，除留給必要的精加工余量外，其余的應(yīng)盡可能一次切除完。當(dāng)余量太大時(shí)，應(yīng)分兩次或多次切除。工藝系統(tǒng)剛度較差時(shí)，則應(yīng)相應(yīng)減小背吃刀量ap，以減小切削力，單邊加工余量A可多次切除。但應(yīng)把第一次進(jìn)給的背吃刀量ap選得大些，最后一次選得小些。 （2）進(jìn)給量f 的選擇 粗加工時(shí)，進(jìn)給量的選擇受工藝系統(tǒng)所能承受的切削力的限制。工藝系統(tǒng)剛度較好時(shí)，可選用較大的進(jìn)給量，一般取f0.30.9mmr 。 硬質(zhì)合金及高速鋼車(chē)刀粗車(chē)外圓和端面時(shí)的進(jìn)給量參考值 （3）切削速度的選擇 在ap和 f確定之后，在保證合理刀具耐用度的前提下，選擇合理的

55、切削速度。3精加工時(shí)切削用量的選擇 （1）切削速度 精加工時(shí)的ap和f較小，可忽略切削力對(duì)工藝系統(tǒng)剛度的影響，故切削速度主要受刀具耐用度和已加工表面質(zhì)量的限制。在保證刀具耐用度的前提下，硬質(zhì)合金刀具通常應(yīng)選用較高的切削速度（大于70m/min）。而高速鋼刀具則應(yīng)選用較低的切削速度（小于5m/min），以盡量減小和避免積屑瘤的產(chǎn)生。 （2）進(jìn)給量f 精加工時(shí)一般選用較小的進(jìn)給量。常取f 0.080.30mm/r。 普通硬質(zhì)合金外圓車(chē)刀精車(chē)、半精車(chē)時(shí)的進(jìn)給量 （3）背吃刀量ap 精加工時(shí)的背吃刀量ap通常由上一工序合理留下，并應(yīng)于一次進(jìn)給切除掉。 例如：采用硬質(zhì)合金車(chē)刀精車(chē)，由于刀具的刃磨性能較差

56、，鋒利程度受到限制， ap不宜過(guò)小，一般應(yīng)取0.30.5mm 。 第四節(jié) 切削液一、切削液的作用1冷卻作用2潤(rùn)滑作用3清洗與排屑作用4防銹作用二、切削液添加劑及切削液種類(lèi)1切削液添加劑 （1）油性添加劑 一般的切削油都是在礦物油中加入油性添加劑的混合油。但物理吸附油膜在切削溫度升高時(shí)便失去吸附能力，因此混合油只適宜在200以下使用。 （2）極壓添加劑 極壓添加劑具有一定的活性，在高溫下能快速與金屬發(fā)生反應(yīng)，生成氯化鐵、硫化鐵等化學(xué)吸附膜，這些生成物能起到固體潤(rùn)滑劑的作用。 （3）乳化劑 乳化劑（如石油磺酸鈉、磺化蓖麻油等）是一種表面活性劑，它的分子是由極性基團(tuán)和非極性基團(tuán)兩部分組成。前者親水，

57、可溶于水；后者親油，可溶于油。 此外，還有防銹添加劑抗泡沫添加劑防霉添加劑 2切削液的種類(lèi) （1）水溶液 1）電介質(zhì)水溶液是在水中加入電介質(zhì)作為防銹劑，主要用于磨削、鉆孔和粗車(chē)等加工。 2）表面活性水溶液中是加入了皂類(lèi)、硫化蓖麻油等表面活性物質(zhì)，以增加水溶液的潤(rùn)滑作用，主要用于精車(chē)、精銑和鉸孔等。 （2） 乳化液 1）濃度低（如濃度為3%5%）的乳化液，冷卻和清洗作用較好，適于粗加工和磨削。 2）濃度高（如濃度為10%20%）的乳化液潤(rùn)滑作用較好，適于精加工（如拉削和鉸孔等）。 （3）切削油 切削油主要起潤(rùn)滑作用。 1）一類(lèi)是以礦物油為基體加入油性添加劑的混合油。 2）一類(lèi)是極壓切削油，它是在

58、礦物油或混合油中加入極壓添加劑而制成。 常用的有： L-AN15、 L-AN32全損耗系統(tǒng)用油輕柴油煤油三、切削液的合理選用常用切削液的選用 選擇切削液的一般原則是： 1根據(jù)加工性質(zhì)選用 2根據(jù)工件材料選用 3根據(jù)刀具材料選用 四、切削液的使用方式幾種常見(jiàn)的澆注方法 常見(jiàn)切削液的使用方式有澆注法、高壓冷卻法和噴霧冷卻法，應(yīng)用最多的是澆注法。 噴霧冷卻法是利用壓力為0.30.6MPa的壓縮空氣使切削液霧化，并高速?lài)娤蚯邢鲄^(qū)。此方法多應(yīng)用于難加工材料的切削。噴霧冷卻裝置原理圖第三節(jié) 成形車(chē)刀第一節(jié) 焊接式車(chē)刀第二節(jié) 可轉(zhuǎn)位車(chē)刀 車(chē)削的主要內(nèi)容 a) 車(chē)外圓 b) 車(chē)端面 c) 車(chē)內(nèi)孔 d) 切斷、

59、切槽 e) 車(chē)螺紋 車(chē)刀的種類(lèi)145彎頭車(chē)刀 290外圓車(chē)刀（右偏刀） 3外螺紋車(chē)刀 475外圓車(chē)刀5成形車(chē)刀 690外圓車(chē)刀（左偏刀） 7車(chē)槽刀 8內(nèi)溝槽車(chē)刀 9內(nèi)螺紋車(chē)刀 10盲孔車(chē)刀 11通孔車(chē)刀 車(chē)刀的種類(lèi) a）整體式 b）焊接式 c）機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式 車(chē)刀結(jié)構(gòu)類(lèi)型及應(yīng)用場(chǎng)合類(lèi)型名稱(chēng)特點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)合整體式整體高速鋼制造、刃磨鋒利小型車(chē)床、加工有色金屬、成形車(chē)刀焊接式焊接硬質(zhì)合金刀片，結(jié)構(gòu)緊湊，使用靈活各類(lèi)車(chē)刀，特別是小刀具機(jī)械夾固式機(jī)夾重磨式避免了焊接式車(chē)刀的缺點(diǎn)，使用靈活方便各類(lèi)車(chē)刀機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式避免焊接式車(chē)刀的缺點(diǎn)，效率高特別適用于數(shù)控機(jī)床第一節(jié) 焊接式車(chē)刀一、焊接式車(chē)刀的特點(diǎn) 1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，

60、制造方便，刀具剛度好。 2使用靈活，可根據(jù)使用要求隨意刃磨。 3刀片利用較充分。 4切削性能較低。 5輔助時(shí)間長(zhǎng)。 6切削性能主要取決于工人刃磨的技術(shù)水平，與現(xiàn)代化生產(chǎn)不相適應(yīng)。 7刀桿不能重復(fù)使用，刀桿材料消耗較大。二、硬質(zhì)合金焊接刀片型號(hào)和刀桿槽的形式 常用硬質(zhì)合金焊接刀片的形式1硬質(zhì)合金焊接刀片型號(hào)2刀桿槽的形式a) 開(kāi)口式 b) 半封閉式 c) 封閉式 d)加強(qiáng)半封閉式三、刀片釬焊工藝簡(jiǎn)介 工藝過(guò)程：將焊接件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)而低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用熔化后的釬料擴(kuò)散滲透到焊接件，冷卻后將焊接件牢固地連接在一起。 常用的釬料：1銅鎳合金或純銅 2銅鋅合金或105#釬料 3銀銅合金