切削與磨削過程課件

切削與磨削過程幽默來自智慧，惡語來自無能切削與磨削過程切削與磨削過程幽默來自智慧，惡語來自無能2第1章切削與磨削過程1.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)1.2切削變形、切削力與切削熱1.3刀具磨損和耐用度1.4切

削

液1.5磨削過程3第1章切削與磨削過程1.1.1金屬切削加工的基本概念1.1.2刀具的角度1.1.3刀具的材料1.1.4刀具角度的選擇1.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)切削與磨削過程幽默來自智慧，惡語來自無能切削與磨削過程切削與1第1章切削與磨削過程1.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)1.2切削變形、切削力與切削熱1.3刀具磨損和耐用度1.4切

削

液1.5磨削過程2第1章切削與磨削過程1.1金屬切削過程與刀具的基本3第1章切削與磨削過程1.1.1金屬切削加工的基本概念1.1.2刀具的角度1.1.3刀具的材料1.1.4刀具角度的選擇1.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)3第1章切削與磨削過程1.1.1金屬切削加工的基本概念341.1.1金屬切削加工的基本概念1.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量圖1外圓車削的切削運(yùn)動(dòng)

與加工表面圖2平面刨削的切削運(yùn)動(dòng)

與加工表面41.1.1金屬切削加工的基本概念1.1金屬切削過程與刀451.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)5切削速度Vc，進(jìn)給量f(或進(jìn)給速度Vf)和背吃刀量ap51.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)5切削速度Vc，進(jìn)給量f561.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)切削運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)合成切削運(yùn)動(dòng)二、工件表面待加工表面已加工表面過渡表面61.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)切削運(yùn)動(dòng)671.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)7三、切削層參數(shù)：

公稱厚度hD，公稱寬度bD，公稱橫截面積AD=hDbD=fap71.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)7三、切削層參數(shù)：

781.1.2刀具角度1.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)一、切削部分的組成（車刀）前刀面Aγ主后刀面Aα副后刀面主切削刃S副切削刃S’刀尖81.1.2刀具角度1.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)一891.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)其它刀具可看作是車刀的演變和組合91.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)其它刀具可看作是車刀的演9101.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)二、定義刀具角度的參考系刀具標(biāo)注角度參考系基面Pr切削平面Ps正交平面P0101.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)二、定義刀具角度的參考10111.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)11三、刀具的標(biāo)注角度前角0：前刀面—基面（正交平面）后角

0

：主后刀面—切削平面（正交平面）主偏角r

：主刃投影—假定進(jìn)給方向（基面）副偏角’r

：主刃投影—假定進(jìn)給方向（基面）刃傾角s

：主刃—基面（切削平面）111.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)11三、刀具的標(biāo)注角度11121.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)12

車刀的主要標(biāo)注角度121.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)12車刀的主要標(biāo)注12131.1金屬切削工程與刀具的基本知識(shí)13橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響四、刀具的工作角度131.1金屬切削工程與刀具的基本知識(shí)13橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響13141.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響141.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響14151.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)安裝高度的影響151.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)安裝高度的影響15161.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)刀桿中心線偏斜的影響161.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)刀桿中心線偏斜的影響16171.1.3刀具的材料1.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)加工時(shí)要承受高溫、高壓、強(qiáng)烈的摩擦，沖擊和振動(dòng)。一、刀具材料應(yīng)具備的性能高的硬度

：比工件高，>HRC60高的耐磨性：耐用度足夠的強(qiáng)度和韌性：不崩刃，不斷高的耐熱性（熱穩(wěn)定性）：高溫時(shí)可以加工

良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能

良好的工藝性能：刀具制造成本低171.1.3刀具的材料1.1金屬切削過程與刀具的基本知17181.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)常用刀具材料碳素工具鋼；合金工具鋼；高速鋼；硬質(zhì)合金；陶瓷；金剛石；立方氮化硼等。181.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)常用刀具材料18191.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)高速鋼

含有較多鎢、鉬、烙、釩等元素的高合金工具鋼較高的硬度（HRC62—67）和耐熱性（切削溫度可達(dá)550—600o）切速比碳素工具鋼和合金工具鋼高1—3倍（因此而得名），刀具耐用度高10—40倍，甚至更多加工范圍：有色金屬到高溫合金制造工藝簡單，能鍛造，容易磨出鋒利的刀刃在復(fù)雜刀具（鉆頭、絲錐、成形刀具、拉刀、齒輪刀具等）的制造中占有重要地位。分類：通用型高速鋼和高性能高速鋼（按用途）

熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼（按制造工藝）191.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)高速鋼19201.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)硬質(zhì)合金用高耐熱性和高耐磨性的金屬碳化物（碳化鎢，碳化鈦，碳化鉭，碳化鈮等）與金屬粘結(jié)劑（鈷，鎳，鉬等）在高溫下燒結(jié)而成的粉末冶金制品。硬度：HRA89-93，能耐850-1000oC的高溫，良好的耐磨性，切速可達(dá)100-300m/min，可加工包括淬硬鋼在內(nèi)的多種材料。廣泛應(yīng)用硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度低，沖擊韌性差，不鋒利，較難加工，不易做成形狀復(fù)雜的整體刀具。常用的硬質(zhì)合金有鎢鈷類（YG類），鎢鈦鈷類（YT類）和通用硬質(zhì)合金（YW類）3類。201.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)硬質(zhì)合金用高耐熱性和高20211.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)涂層刀具：耐磨性高的難熔金屬化合物耐用度至少可提高1—3倍（刀片），或2—10倍（高速鋼）。加工材料的硬度愈高，效果愈好。人造金剛石：在高溫高壓下由石墨轉(zhuǎn)化而成極高的硬度（顯微硬度可達(dá)HV10000）和耐磨性，摩擦系數(shù)小，切削刃非常鋒利。很高的加工表面質(zhì)量。陶瓷材料：以氧化鋁為主要成分，經(jīng)壓制而成在1200°C時(shí)可保持HRA80的硬度，脆。熱穩(wěn)定性較差（不得超過700～800℃），與鐵元素的化學(xué)親和力很強(qiáng)，不宜加工鋼鐵件。加工硬質(zhì)合金。立方氮化硼：由六方氮化硼在高溫高壓下轉(zhuǎn)變而成硬度熱穩(wěn)定性很高（可達(dá)1300—1400°C）。最大的優(yōu)點(diǎn)：在高溫（1200—1300°C）時(shí)也不易與鐵族金屬起反應(yīng)。211.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)涂層刀具：耐磨性高的難21221.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)CVD金剛石切削刀具激光焊接金剛石圓鋸片人造金剛石單晶壽命相當(dāng)于硬質(zhì)合金刀具的100倍以上加工特性：刀刃強(qiáng)度高，能承受較單晶金剛石刀具更高的沖擊載荷。磨耗小，耐用度比硬質(zhì)合金高100倍以上，性能優(yōu)于PCD刀具?？梢远啻涡弈ィ磸?fù)使用。用單晶金剛石刀具的研磨方法將刃部精細(xì)研磨拋光至Ra≤0.05um,被加工工件表面可達(dá)到鏡面光。熱導(dǎo)率>5W/cmK。熱穩(wěn)定性好，最高工作溫度800℃。221.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)CVD金剛石切削刀具激22231.1.4刀具角度的選擇1.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)刀具各角度之間是相互聯(lián)系，相互影響的，孤立地選擇某一角度并不能得到所希望的合理值。1.前角g0選擇2.后角αo選擇3.主偏角κr

和副偏角κ′r選擇4.刃傾角ls選擇231.1.4刀具角度的選擇1.1金屬切削過程與刀具的基23241.1.4刀具角度的選擇

1.前角g0影響：切削的難易程度-很大。↖前角，使刀刃變得鋒利，使切削更輕快，切屑變形↘，切削力和切削功率↘↖前角，刀刃和刀尖強(qiáng)度↘，散熱體積↘，影響刀具壽命。對(duì)表面粗糙度，排、斷屑等有一定的影響241.1.4刀具角度的選擇

1.前角g0影響：24251.1.4刀具角度的選擇選擇前角g0主要取決于：工件材料、刀具材料、加工要求工件強(qiáng)度、硬度較低時(shí)，取較大的前角，反之取較小的前角；加工塑性材料（如鋼）選較大的前角，脆性材料（如鑄鐵）選較小的前角。刀具材料韌性好（如高速鋼），前角可選得大些，反之（如硬質(zhì)合金）則前角應(yīng)選得小一些。粗加工時(shí)，特別是斷續(xù)切削時(shí)，應(yīng)選用較小的前角；精加工時(shí)應(yīng)選用較大前角。硬質(zhì)合金車刀的前角γ0在－5°～＋20°范圍內(nèi)選，高速鋼刀具的前角應(yīng)比硬質(zhì)合金刀具大5°～10°，而陶瓷刀具的前角一般?。?°～15。251.1.4刀具角度的選擇選擇前角g0主要取決于：工件25261.1.4刀具角度的選擇2.后角αo后角的主要功用：減小后刀面與工件的摩擦和后刀面的磨損，其大小對(duì)刀具耐用度和加工表面質(zhì)量都有很大的影響。

大小取決于：切削厚度（或進(jìn)給量），也與工件材料，工藝系統(tǒng)的剛性有關(guān)。車削一般鋼和鑄鐵時(shí)，車刀后角常選用4°～6°。261.1.4刀具角度的選擇2.后角αo后角的主要功用26271.1.4刀具角度的選擇3.主偏角κr和副偏角κ′r影響：主偏角和副偏角對(duì)刀具耐用度影響很大。減小主偏角和副偏角刀尖角增大，刀尖強(qiáng)度提高，散熱條件改善，刀具耐用度提高。降低殘留面積高度，減小加工表面的粗糙度。主偏角和副偏角還會(huì)影響各切削分力的大小和比例。主偏角取值：在工藝系統(tǒng)剛性較好時(shí)，主偏角κr宜取較小值，如κr=30°~70°。車削細(xì)長軸時(shí)，取κr=90°~93°，以減小背向力Fp。副偏角κr的大小主要根據(jù)表面粗糙度的要求選取，一般為5°~15°，粗加工時(shí)取大值，精加工時(shí)取小值。271.1.4刀具角度的選擇3.主偏角κr和副偏角κ′27281.1.4刀具角度的選擇4.刃傾角ls影響：刀頭的強(qiáng)度和切屑流動(dòng)的方向。取值：在加工一般鋼件和鑄鐵時(shí)，無沖擊的粗車取ls

=0~-5°精車取ls

=0~+5°；有沖擊負(fù)荷時(shí)，取ls

=－

5°~－

15°；當(dāng)沖擊特別大時(shí)，取ls

=－

30°~－

45°。切削高強(qiáng)度鋼，冷硬鋼時(shí)，可取ls

=－30°~－

10°。281.1.4刀具角度的選擇4.刃傾角ls影響：刀頭的2829第1章切削與磨削過程1.2.1金屬切削變形1.2.2切削力1.2.3切削熱

1.2切削變形、切削力與切削熱29第1章切削與磨削過程1.2.1金屬切削變形1.229301.2.1金屬切削變形1.2切削變形、切削力與切削熱一、概述二、切削變形三、切削變形程度四、前刀面與切屑間的摩擦五、積屑瘤的形成及其對(duì)切削過程的影響六、影響切屑變形的主要因素七、切屑的類型及控制301.2.1金屬切削變形1.2切削變形、切削力與切削30金屬切削過程是用刀具從工件表面上切去多余的金屬，形成已加工表面的過程，也是工件的切削層在刀具前面擠壓下產(chǎn)生塑性變形，形成切屑被切下來的過程。切削過程中的許多物理現(xiàn)象，如切削力、切削熱、刀具磨損等，都與金屬的變形及其變化規(guī)律有密切的關(guān)系。研究切削過程對(duì)保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本和促進(jìn)切削加工技術(shù)的發(fā)展，有著十分重要的意義。31金屬切削過程是用刀具從工件表面上切去多余的金屬，形成已加工表一、概述1.研究金屬切削變形的常用方法金屬切削過程是高速進(jìn)行的微觀變形過程。1）側(cè)面方格變形觀察法2）快速落刀法3）其他方法高速攝影法：動(dòng)態(tài)觀察切削過程掃描電鏡顯微觀察法：觀察金屬晶粒內(nèi)部的微觀滑移情況帶顯微鏡頭的工業(yè)電視觀察法光彈性、光塑性實(shí)驗(yàn)法掃描電鏡觀察法側(cè)面方格變形觀察法示意圖32一、概述1.研究金屬切削變形的常用方法側(cè)面方格變形觀察法示2.變形區(qū)的劃分第Ⅰ變形區(qū)：

從OA線（稱始剪切線）開始發(fā)生塑性變形，到OM線（稱終剪切線）晶粒的剪切滑移基本完成；第Ⅱ變形區(qū)：

切屑沿前刀面排出時(shí)進(jìn)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，纖維化方向基本上和前刀面平行；第Ⅲ變形區(qū)：

已加工表面受到刀刃鈍圓部分和后刀面的擠壓與摩擦，產(chǎn)生變形和回彈，造成纖維化與加工硬化。332.變形區(qū)的劃分第Ⅰ變形區(qū)：

從OA線（二、切削變形追蹤切削層上任一點(diǎn)P，可以觀察切削的變形和形成過程。始剪切滑移線終剪切滑移線變形特征：沿滑移線的剪切滑移變形以及隨之產(chǎn)生的加工硬化。第Ⅰ變形區(qū)的剪切變形34二、切削變形追蹤切削層上任一點(diǎn)P，可以觀察切削的變形和形三、前刀面與切屑間的摩擦切削過程中的許多因素，都通過影響刀-屑之間的摩擦狀況來改變，從而影響切屑變形。變形特征：使切屑底層靠近前刀面處纖維化，切屑流動(dòng)速度減慢，底層金屬甚至?xí)粼谇暗睹嫔希挥捎谇行嫉讓永w維化晶粒被伸長，形成切屑的卷曲；由摩擦產(chǎn)生的熱量使切屑底層與前刀面處溫度升高。35三、前刀面與切屑間的摩擦切削過程中的許多因素，都通過影響刀-前刀面與切屑間的摩擦特性-內(nèi)摩擦塑性金屬在切削過程中，切屑與前刀面之間壓力很大，再加上幾百度的高溫，實(shí)際上切屑底層與前刀面呈粘結(jié)狀態(tài)。故切屑與前刀面之間不是一般的外摩擦，而是切屑與前刀面粘結(jié)層與其上層金屬之間的內(nèi)摩擦。前刀面上的平均摩擦系數(shù)μ是一個(gè)變數(shù)。36前刀面與切屑間的摩擦特性-內(nèi)摩擦塑性金屬在切削過程中，切影響前刀面摩擦系數(shù)的主要因素工件材料：在相同切削條件下，加工幾種不同工件材料，如銅、10鋼、10Cr鋼、1Cr18Ni9Ti等，隨著工件材料的強(qiáng)度和硬度的依次增大，摩擦系數(shù)μ略有減少。切削厚度：ac增加時(shí)，μ也略為下降，如10鋼的ac從0.1mm增大到0.18mm,μ從0.74降至0.72。因?yàn)閍c增加后正應(yīng)力也隨之增大。刀具前角：在一般切削速度范圍內(nèi)，前角γ0愈大，則μ值愈大。因?yàn)殡S著γ0增大，正應(yīng)力減小，故μ增加。切削速度：當(dāng)v<30m/min時(shí)，切削速度提高，摩擦系數(shù)變大。37影響前刀面摩擦系數(shù)的主要因素工件材料：在相同切削條件下，加工切削速度對(duì)摩擦系數(shù)的影響38切削速度對(duì)摩擦系數(shù)的影響38四、積屑瘤的形成及其對(duì)切削過程的影響積屑瘤：在切削速度不高而又能形成連續(xù)性切屑的情況下，加工鋼料等塑性材料時(shí)，常在前刀面切削處粘著一塊剖面呈三角狀的硬塊。它的硬度很高（通常是工件材料的2-3倍），在處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，能夠代替刀刃進(jìn)行切削。積屑瘤的形成：切削加工時(shí)，切屑與前刀面發(fā)生強(qiáng)烈摩擦而形成新鮮表面接觸。當(dāng)接觸面具有適當(dāng)?shù)臏囟群洼^高的壓力時(shí)就會(huì)產(chǎn)生粘結(jié)（冷焊）。于是，切屑底層金屬與前刀面冷焊而滯留在前刀面上。連續(xù)流動(dòng)的切屑從粘在刀面的底層上流過時(shí)，在溫度、壓力適當(dāng)?shù)那闆r下，也會(huì)被阻滯在底層上。使粘結(jié)層逐層在前一層上積聚，最后長成積屑瘤。39四、積屑瘤的形成及其對(duì)切削過程的影響積屑瘤：在切削速度不高而積屑瘤的形成及其對(duì)切削過程的影響影響：

1）使實(shí)際前角增大

；

2）增大切入深度；

3）使加工表面粗糙度值增大；

4）影響刀具耐用度。積屑瘤高度與切削速度關(guān)系示意圖40積屑瘤的形成及其對(duì)切削過程的影響影響：積屑瘤高度與切削40積屑瘤高度與切削速度關(guān)系示意圖①控制切削速度，盡量采用很低或者很高的速度，避開中速區(qū)；②使用潤滑性能好的切削液，以減小摩擦；③增大刀具前角，以減小刀屑接觸區(qū)壓力；④提高工件材料硬度，減少加工硬化傾向。精加工時(shí)避免或減小積屑瘤的措施41積屑瘤高度與切削①控制切削速度，盡量采用很低或者很高的速度，五、影響切屑變形的主要因素1.工件材料

工件材料強(qiáng)度愈高，切屑變形愈小工件材料的塑性越大，切屑變形越大2.刀具前角

刀具前角愈大，切削變形愈小42五、影響切屑變形的主要因素1.工件材料

工件材料強(qiáng)度愈高3.切削速度在無積屑瘤的切削速度范圍內(nèi)，切削速度愈高，則變形系數(shù)愈小。在有積屑瘤的切削速度范圍內(nèi)，切削速度的影響是通過積屑瘤所形成的實(shí)際前角來影響切削變形的。

切削速度對(duì)剪切角的影響

切削速度及進(jìn)給量對(duì)的影響433.切削速度切削速度對(duì)剪切角的影響切削速度及進(jìn)給4.切削層公稱厚度當(dāng)切削厚度增加時(shí)，摩擦系數(shù)減小，φ增大，變形變小。在無積屑瘤情況下，f愈大（ac愈大），則ξ愈小。444.切削層公稱厚度44七、切屑的類型及控制帶狀切屑切屑的內(nèi)表面光滑。塑性金屬，切削厚度較小，切削速度較高，刀具前角較大時(shí)產(chǎn)生。擠裂切屑

外表面呈鋸齒狀，內(nèi)表面有時(shí)有裂紋。切削速度較低，切削厚度較大，刀具前角較小時(shí)產(chǎn)生。單元切屑

以上三種為切削塑性材料時(shí)產(chǎn)生。崩碎切屑形狀不規(guī)則，加工表面凸凹不平。力求避免45七、切屑的類型及控制帶狀切屑切屑的內(nèi)表面光滑。塑性金屬，切國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的切屑分類法（參見ISO3685:1993(E)）46國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的切屑分類法（參見ISO3685:199471.2.2切削力1.2切削變形、切削力與切削熱一、切削力的來源、切削合力及分力、切削功率二、切削力計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式三、影響切削力的因素471.2.2切削力1.2切削變形、切削力與切削熱一、47481.2.2切削力一、切削力的來源、切削合力及分力、切削功率1.切削力的來源481.2.2切削力一、切削力的來源、切削合力及分力、切48491.2.2切削力2.切削合力及分力3.切削功率：4.單位切削力：491.2.2切削力2.切削合力及分力3.切削功率：49501.2.2切削力二、切削力計(jì)算2.計(jì)算切削力的指數(shù)形式的經(jīng)驗(yàn)公式用單位切削力計(jì)算主切削力1.切削力的理論公式501.2.2切削力二、切削力計(jì)算2.計(jì)算切削力的指數(shù)50511.2.2切削力三、影響切削力的因素

即，影響變形和摩擦的因素工件材料:強(qiáng)度、硬度↗力↗，脆性材料力小切削用量1）背吃刀量ap和進(jìn)給量f的影響：ap或f↗，均使切削力↗，但兩者的影響程度不同。ap↗時(shí)，變形系數(shù)ξ不變，切削力成正比例↗；f↗時(shí)，ξ有所下降，故切削力不成正比例↗。在車削力的經(jīng)驗(yàn)公式中，加工各種材料，ap的指數(shù)x≈1,而f的指數(shù)y＝0.75～0.9。即當(dāng)ap加大一倍時(shí)，F(xiàn)c均增大一倍；而f增大一倍時(shí)，F(xiàn)c只增大68%～86%。切削加工中，如從切削力和切削功率角度考慮，加大f比加大ap有利。511.2.2切削力三、影響切削力的因素

51521.2.2切削力2）切削速度的影響加工塑性金屬vc＞27m/min時(shí)，積屑瘤消失，切削力一般隨vc的增大而減小。這主要是因?yàn)殡S著v的增大，切削溫度升高，μ下降，從而使ξ減小。vc＜27m/min時(shí)，切削力是受積屑瘤影響而變化的。約在vc

＝5m/min時(shí)已出現(xiàn)積屑瘤，隨著vc的提高，積屑瘤逐漸增大，刀具的實(shí)際前角加大，故切削力逐漸減小；約在vc

＝17m/min處，積屑瘤最大，切削力最??；vc

>17m/min時(shí)，由于積屑瘤減小，切削力逐步增大。切削脆性金屬（灰鑄鐵、鉛黃銅）時(shí)，因金屬的塑性變形很小，切削與前刀面的摩擦也很小，所以vc對(duì)切削力沒有顯著的影響。521.2.2切削力2）切削速度的影響加工塑性金屬52531.2.2切削力531.2.2切削力53541.2.2切削力刀具幾何參數(shù)1）前角

0，被切金屬的變形，變形系數(shù)值，刀-屑間摩擦力和正應(yīng)力也。因此，切削力。但0增大對(duì)塑性大的材料（如鋁合金、紫銅等）影響顯著，即材料的塑性變形、加工硬化程度明顯，切削力降低較多；而加工脆性材料（灰鑄鐵、脆黃銅等），因切削時(shí)塑性變形很小，故0變化對(duì)切削力影響不大。

541.2.2切削力刀具幾何參數(shù)1）前角54551.2.2切削力2）負(fù)倒棱的影響：前刀面上的負(fù)倒棱，可以提高刃區(qū)的強(qiáng)度，但此時(shí)被切金屬的變形增大，使切削力有所增加。負(fù)倒棱是通過它的寬度b1對(duì)f的比值（b1/f）來影響切削力的。b1/f增大，切削力增大。當(dāng)b1小于lf（lf為切屑與刀具前面的接觸長度）時(shí)，切屑除與倒棱接觸外，還與前面接觸，前面仍起作用。而當(dāng)切鋼b1/f≥5或切灰鑄鐵b1/f≥3,即b1大于lf時(shí)，切屑只與倒棱接觸，不與前面接觸，切削力趨于穩(wěn)定，且相當(dāng)于用負(fù)前角為01車刀加工時(shí)的切削力。551.2.2切削力2）負(fù)倒棱的影響：前刀面上的負(fù)倒棱，55561.2.2切削力3）主偏角

Fp＝FDcosκr；

Ff＝FDsinκr；

κr，F(xiàn)p

，F(xiàn)f

。561.2.2切削力3）主偏角56571.2.2切削力5）刃傾角

4）刀尖圓弧半徑

571.2.2切削力5）刃傾角

4）刀尖圓弧半徑

57581.2.2切削力刀具材料：陶瓷切削力最小，硬質(zhì)合金次之，高速鋼最大刀具磨損：使各個(gè)分力都增加切削液以冷卻作用為主的水溶液對(duì)切削力的影響很小潤滑作用強(qiáng)的切削油，有效地減少了刀具前刀面與切屑、后刀面與工件表面之間的摩擦，甚至還能減小被加工金屬的塑性變形，從而能顯著的降低切削力。581.2.2切削力刀具材料：陶瓷切削力最小，硬質(zhì)合金次58591.2.3切削熱

1.2切削變形、切削力與切削熱一、切削熱的產(chǎn)生和傳出二、切削溫度及其對(duì)切削過程的影響三、切削溫度的測(cè)量及其分布四、影響切削溫度的因素591.2.3切削熱1.2切削變形、切削力與切削熱一59601.2.3切削熱

一、切削熱的產(chǎn)生和傳導(dǎo)切削熱的產(chǎn)生產(chǎn)生-來源：切削層金屬發(fā)生彈性變形、塑性變形所產(chǎn)生的熱和切屑與前刀面、工件與后刀面間的摩擦熱。傳導(dǎo)：切削熱由切削、工件、刀具及周圍的介質(zhì)傳導(dǎo)出去。601.2.3切削熱一、切削熱的產(chǎn)生和傳導(dǎo)切削熱的產(chǎn)生60611.2.3切削熱

一、切削熱的產(chǎn)生和傳導(dǎo)影響切削熱傳導(dǎo)的主要因素工件材料的導(dǎo)熱性能刀具材料的導(dǎo)熱性能：刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)高，切削熱易從刀具傳導(dǎo)出去，降低了切削區(qū)溫度，有利于刀具耐用度的提高。周圍介質(zhì)：采用冷卻性能好的切削液及采用高效冷卻方式能傳導(dǎo)出較多的切削熱。切屑與刀具的接觸時(shí)間。611.2.3切削熱一、切削熱的產(chǎn)生和傳導(dǎo)影響切削熱傳61621.2.3切削熱

二、切削溫度及其影響吸熱多且散熱不易的部位溫度高。一般所說的切削溫度是指切削區(qū)的平均溫度。切削溫度對(duì)工件、刀具及切削過程將產(chǎn)生一定的影響。高的切削溫度是造成刀具磨損的主要原因。但較高的切削溫度對(duì)硬質(zhì)合金刀具材料的韌性有利。由于切削溫度的影響，精加工時(shí)，工件本身和刀桿受熱膨脹致使工件尺寸精度達(dá)不到要求。切削中產(chǎn)生的熱量還會(huì)使機(jī)床產(chǎn)生熱變形而導(dǎo)致加工誤差的產(chǎn)生。621.2.3切削熱二、切削溫度及其影響吸熱多且62631.2.3切削熱

二、切削溫度及其影響可以利用切削溫度控制切削過程。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：對(duì)給定的刀具材料，以不同的切削用量加工各種工件材料都有一個(gè)最佳切削溫度。在這個(gè)溫度下，刀具磨損強(qiáng)度最小，耐用度最高，工件材料的切削加工性也最好。如硬質(zhì)合金車刀切削碳素鋼、合金鋼、不銹鋼時(shí)的最佳切削溫度大致為800℃；高速鋼車刀切削45鋼的最佳切削溫度大致為300~350℃。因此，可按最佳切削溫度來控制切削用量以提高生產(chǎn)率及加工質(zhì)量。切削溫度是影響切削過程最佳化的重要因素之一。631.2.3切削熱二、切削溫度及其影響可以利用切削溫63641.2.3切削熱

二、切削溫度及其影響切削溫度的分布641.2.3切削熱二、切削溫度及其影響切削溫度的分布64651.2.3切削熱

二、切削溫度及其影響影響切削溫度的因素切削用量：主要因素切削速度vc:

vcθ顯著;zθ=0.2~0.31進(jìn)給量f:f,切削熱θ;zθ=0.15背吃刀量ap:ap對(duì)θ的影響很小;zθ=0.05vc對(duì)θ影響最大，f次之，ap最小651.2.3切削熱二、切削溫度及其影響影響切削溫度的65661.2.3切削熱

二、切削溫度及其影響影響切削溫度的因素前角0

：

0大，θ低；

0小，θ高；但

0達(dá)18o～20o后，對(duì)θ影響，因?yàn)槠踅鞘股狍w積。主偏角κr：κr，切削刃工作長度，切削熱相對(duì)的集中；同時(shí)刀尖角，使散熱條件變差θ

。κr，刀尖角和切削刃工作長度，散熱條件改善θ

。刀具幾何參數(shù)對(duì)切削溫度的影響661.2.3切削熱二、切削溫度及其影響影響切削溫度的66671.2.3切削熱

工件材料對(duì)切削溫度的影響工件材料的硬度和強(qiáng)度越高，切削時(shí)所消耗的功越多，產(chǎn)生的切削熱越多，θ就越高。工件材料導(dǎo)熱系數(shù)的大小，直接影響切削熱的導(dǎo)出，如不銹鋼1Cr18Ni9Ti和高溫合金GH131，不僅導(dǎo)熱系數(shù)小，且在高溫下仍有較高的強(qiáng)度和硬度，故θ高?；诣T鐵等脆性材料，切削時(shí)金屬變形小，切削呈崩碎狀，與前刀面摩擦小，產(chǎn)生的切削熱小，故θ一般較切削鋼料時(shí)低。刀具磨損對(duì)切削溫度的影響切削刃變鈍，金屬變形，后刀面與工件的摩擦θ

。后刀面上的磨損量愈大時(shí)，θ的上升愈為迅速。671.2.3切削熱工件材料對(duì)切削溫度的影響6768第1章切削與磨削過程1.3.1刀具磨損方式1.3.2刀具磨損原因1.3.3刀具磨損過程1.3.4刀具耐用度1.3.5刀具破損1.3刀具磨損與耐用度68第1章切削與磨削過程1.3.1刀具磨損方式1.368691.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度正常磨損

指刀具的刀面和切削刃上的金屬微粒被工件、切屑帶走而使刀具喪失切削能力的現(xiàn)象。非正常磨損

指裂紋、崩刃、卷刃和破碎等使刀具喪失切削能力。磨損部位

1）前刀面

2）主后刀面

3）邊界磨損691.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度正常磨69701.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度1）前刀面磨損（月牙洼磨損）701.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度1）前70711.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度1）前刀面磨損（月牙洼磨損）切削塑性材料時(shí)，如果切削速度和切削厚度較大，在前刀面上經(jīng)常會(huì)磨出一個(gè)月牙洼。月牙洼的位置發(fā)生在刀具前刀面上切削溫度最高的地方。月牙洼和切削刃之間有一條小棱邊。在磨損過程中，月牙洼的寬度、深度不斷增大，當(dāng)月牙洼擴(kuò)展到使棱邊很窄時(shí)，切削刃的強(qiáng)度大為削弱，極易導(dǎo)致崩刃。月牙洼磨損量以其最大深度KT表示。711.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度1）前71721.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度1）前刀面磨損（月牙洼磨損）月牙洼磨損量的測(cè)量

以其最大深度KT表示。721.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度1）前72731.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度2）后刀面磨損

在后刀面上毗鄰切削刃的地方被磨出后角為零的小棱面。發(fā)生條件：

在切削速度較低、切削厚度較小的情況下切削塑性材料或加工脆性材料時(shí)，主要發(fā)生后刀面磨損。磨損特征：

后刀面磨損帶往往是不均勻的，刀尖部分（C區(qū)）強(qiáng)度較低，散熱條件又差，磨損比較嚴(yán)重，其最大值為VC。731.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度2）后73741.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度2）后刀面磨損表示方式：主切削刃靠近工件外表面處（N區(qū)），由于上道工序的加工硬化層或毛坯表面硬層的影響，被磨成較嚴(yán)重的深溝，以VN表示。在后刀面磨損帶中間部位（B區(qū)）上，磨損比較均勻，平均磨損帶寬度以VB表示，而最大磨損帶寬度以VBmax表示。741.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度2）后74751.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度3）邊界磨損邊界磨損：切削鋼料時(shí)，常在主切削刃靠近工件外皮處以及副切削刃靠近刀尖處的后刀面上，磨出較深的溝紋。加工鑄、鍛等外皮粗糙的工件，也容易發(fā)生邊界磨損。751.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度3）邊75761.3.2刀具磨損原因1.3刀具磨損與耐用度

機(jī)械、熱和化學(xué)三種作用的綜合結(jié)果1.磨粒磨損（硬質(zhì)點(diǎn)磨損、耕犁磨損）：切屑、工件材料中含有的一些碳化物、氮化物和氧化物等硬質(zhì)點(diǎn)以及積屑瘤碎片等，可在刀具表面刻劃處溝紋。2.粘接磨損：切屑、工件與前、后刀面之間，存在著很大的壓力和強(qiáng)烈的摩擦，形成新鮮表面接觸而發(fā)生冷焊粘接。由于摩擦面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，冷焊結(jié)破裂被一方帶走，從而造成冷焊磨損。3.擴(kuò)散磨損：在切削高溫下，刀具表面與切出的工件、切屑新鮮表面接觸，刀具和工件、切屑雙方的化學(xué)元素互相擴(kuò)散到對(duì)方去，改變了原來材料的成分與結(jié)構(gòu)，削弱了刀具材料的性能，加速磨損過程。761.3.2刀具磨損原因1.3刀具磨損與耐用度76771.3刀具磨損與耐用度4.

氧化磨損：當(dāng)切削溫度達(dá)到700~800℃時(shí)，硬質(zhì)合金刀具中的Co、WC、TiC等與空氣發(fā)生氧化反應(yīng)，生成疏松脆弱的氧化物（如Co3O4、CoO、WO3、TiO2等），它們極易被切屑、工件擦掉，形成刀具磨損。5.

相變磨損：碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼刀具切削時(shí)，當(dāng)切削溫度超過相變溫度時(shí)，刀具材料中的金相組織發(fā)生變化（即相變），其硬度和耐磨性因此顯著下降，造成刀具磨損加快。6.

熱電磨損：切削時(shí)，刀具與工件構(gòu)成自然熱電偶，產(chǎn)生熱電勢(shì)，使工藝系統(tǒng)構(gòu)成回路，在刀具切入或切出時(shí)，產(chǎn)生放電現(xiàn)象，會(huì)電蝕刀具，造成刀具磨損。7.

塑性變形：切削溫度很高時(shí)，切削刃會(huì)發(fā)生塑性變形而改變?cè)械膸缀涡螤睿瑔适Щ蛳魅跚邢髂芰?。?00℃以上，硬質(zhì)合金也會(huì)產(chǎn)生表層塑性流動(dòng)，甚至使切削刃或刀尖塌陷。771.3刀具磨損與耐用度4.氧化磨損：當(dāng)切削溫度達(dá)到777781.3刀具磨損與耐用度硬質(zhì)點(diǎn)磨損粘結(jié)磨損擴(kuò)散磨損氧化磨損切削速度對(duì)刀具磨損的影響781.3刀具磨損與耐用度硬質(zhì)點(diǎn)磨損切削速度對(duì)刀具磨損的影78791.3.3刀具磨損過程1.3刀具磨損與耐用度1.刀具磨損過程1）初期磨損階段

2）正常磨損階段

3）急劇磨損階段

791.3.3刀具磨損過程1.3刀具磨損與耐用度1.刀79801.3.3刀具磨損過程1.3刀具磨損與耐用度2.刀具磨鈍的標(biāo)準(zhǔn)

刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用。這個(gè)磨損限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。國際標(biāo)準(zhǔn)ISO推薦硬質(zhì)合金外圓車刀耐用度的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，可以使下列任何一種：

（1）VB＝0.3mm；

（2）如果主后面為無規(guī)則磨損，取VB

＝0.6mm；

（3）前面磨損量KT＝0.06+0.3f（f為進(jìn)給量）。801.3.3刀具磨損過程1.3刀具磨損與耐用度2.刀80811.3.4刀具耐用度1.3刀具磨損與耐用度刀具耐用度：

刀具由開始切削起，至磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)止的實(shí)際切削時(shí)間稱為刀具耐用度，以T表示，單位min(s)。刀具壽命：

指一把新刀具從投入切削起，直到刀具報(bào)廢為止的切削時(shí)間總和。因此，在數(shù)值上，刀具壽命等于刀具耐用度乘以刃磨次數(shù)。

811.3.4刀具耐用度1.3刀具磨損與耐用度刀具耐用81821.3.4刀具耐用度1.3刀具磨損與耐用度耐用度是個(gè)時(shí)間概念，但在某些情況下，也可用切出的工件數(shù)目或切削路程lm來表示，lm等于切削速度與耐用度的乘積。刀具耐用度反映了刀具磨損的速率，因此，凡影響磨損和切削溫度的因素，都影響刀具耐用度。對(duì)于切削過程而言，耐用度又是一個(gè)非常重要的參數(shù)。在相同的切削條件下，切削不同的工件材料，可用刀具耐用度的高低來衡量工件材料切削加工性的好壞，還可用刀具耐用度來判斷刀具幾何參數(shù)的合理與否。此外，刀具材料、切削液等性能的優(yōu)劣也可以通過刀具耐用度的高低來反映。

821.3.4刀具耐用度1.3刀具磨損與耐用度耐用度是82831.3刀具磨損與耐用度各種切削速度下的刀具磨損曲線在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上的T-v曲線刀具耐用度的經(jīng)驗(yàn)公式

影響刀具耐用度的因素831.3刀具磨損與耐用度各種切削速度下的刀具磨損曲線在雙83841.3刀具磨損與耐用度刀具耐用度的選擇原則最大生產(chǎn)率耐用度Tp最低成本耐用度Tc最大利潤耐用度Tpr還考慮一下幾點(diǎn):刀具的復(fù)雜程度和制造、重磨費(fèi)用刀具結(jié)構(gòu)和裝卡、調(diào)整的復(fù)雜程度生產(chǎn)線上的刀具耐用度應(yīng)規(guī)定為一個(gè)班或兩個(gè)班，以便能在換班時(shí)間內(nèi)換刀。精加工尺寸很大的工件時(shí)，為避免在加工同一表面時(shí)中途換刀，耐用度應(yīng)規(guī)定得至少能完成一次走刀，刀具耐用度應(yīng)按零件精度和表面粗糙度要求決定。841.3刀具磨損與耐用度刀具耐用度的選擇原則最大生產(chǎn)率耐84851.3.5刀具破損1.3刀具磨損與耐用度塑性破損：

切削時(shí)，由于高溫和高壓的作用，有時(shí)在前、后刀面和切屑、工件的接觸層上，刀具表層材料發(fā)生塑性流動(dòng)而喪失切削能力。脆性破損：

在機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力的沖擊作用下，發(fā)生崩刃、碎斷、剝落、裂紋破損。851.3.5刀具破損1.3刀具磨損與耐用度塑性破損：

85861.3刀具磨損與耐用度防止刀具破損的措施：首先，提高刀具材料的強(qiáng)度和抗熱振性能。合理選擇刀具材料的牌號(hào)；選擇合理的刀具角度。通過調(diào)整前角、后角、刃傾角和主、副偏角，增加切削刃和刀尖的強(qiáng)度；在主切削刃上磨出倒棱，可以有效的防止崩刃。選擇合適的切削用量。硬質(zhì)合金較脆，要避免切削速度過低時(shí)切削力過大而崩刃；也要防止切削速度過高，因溫度太高而產(chǎn)生熱裂紋。盡量采用可轉(zhuǎn)位刀具；采用焊接刀具時(shí)，要避免焊接、刃磨不當(dāng)所產(chǎn)生的各種弊病。保證工藝系統(tǒng)有較好的剛性，以減少切削時(shí)的振動(dòng)。861.3刀具磨損與耐用度防止刀具破損的措施：首先，提高刀8687第1章切削與磨削過程1.4.1切削液的作用1.4.2切削液的種類與選擇1.4.3切削液的使用1.4切削液87第1章切削與磨削過程1.4.1切削液的作用1.487881.4.1切削液的作用1.4切削液

1冷卻作用：主要靠熱傳導(dǎo)帶走大量的切削熱，從而降低切削溫度，提高刀具耐用度；減少工件、刀具的熱變形，提高加工精度；降低斷續(xù)切削時(shí)的熱應(yīng)力，防止刀具熱裂破損等。在切削速度高、刀具、工件材料導(dǎo)熱性差，熱膨脹系數(shù)較大的情況下，切削液的冷卻作用尤顯重要。切削液的冷卻性能取決于它的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、汽化熱、汽化速度、流量、流速等。水溶液的冷卻性能要比油類好。乳化液介于兩者之間。881.4.1切削液的作用1.4切削液1冷卻作用88891.4.1切削液的作用1.4切削液2潤滑作用：3清洗作用：沖刷切削中產(chǎn)生的碎屑（如切鑄鐵）或磨粉（磨削）。清洗性能的好壞，與切削液的滲透性、流動(dòng)性和使用的壓力有關(guān)。磨削精密加工,自動(dòng)線加工,深孔加工。4防銹作用：減少工件、機(jī)床、刀具的腐蝕。防銹作用的好壞，取決于切削液本身的性能和加入的防銹添加劑的性質(zhì)。潤滑油膜891.4.1切削液的作用1.4切削液2潤滑作用：389901.4.2切削液的種類與選擇1.4切削液種類：水溶性和油（非水溶）性添加劑：改善切削液性能所加入的化學(xué)物質(zhì)。油性添加劑:油性添加劑含有極性分子，能與金屬表面形成牢固的吸附膜，主要起潤滑作用。但這種吸附膜只能在較低溫度下起較好的潤滑作用，故多用于低速精加工的情況。油性添加劑有動(dòng)植物油（如豆油、菜籽油、豬油等），脂肪酸、胺類、醇類及脂類。極壓添加劑:常用的極壓添加劑是含硫、磷、氯、碘等的有機(jī)化合物。這些化合物在高溫下與金屬表面起化學(xué)反應(yīng)，形成化學(xué)潤滑膜。它比物理吸附膜能耐較高的溫度。為了得到性能良好的切削液，按實(shí)際需要常在一種切削液中加入幾種極壓添加劑。901.4.2切削液的種類與選擇1.4切削液種類：水溶90911.4.2切削液的種類與選擇1.4切削液表面活性劑乳化劑是一種表面活性劑。它是使礦物油和水乳化，形成穩(wěn)定乳化液的添加劑。表面活性劑是一種有機(jī)化合物，它的分子由極性基團(tuán)和非極性基團(tuán)兩部分組成。前者親水，可溶于水；后者親油，可溶于油。911.4.2切削液的種類與選擇1.4切削液表面活性劑91921.4.2切削液的種類與選擇1.4切削液

3切削液的選用

粗加工：冷卻為主,降低切削溫度，如離子型切削液或3%～5%的乳化液。精加工：具有良好的潤滑性能,減小工件表面粗糙度和提高加工精度。難加工材料的切削：極壓切削油或極壓乳化液。磨削加工：具有良好的冷卻清洗作用，并有一定的潤滑性能和防銹作用。故一般常用乳化液或極壓乳化液。

921.4.2切削液的種類與選擇1.4切削液3切92931.4.3切削液的使用1.4切削液澆注法噴霧法內(nèi)冷卻法

931.4.3切削液的使用1.4切削液澆注法9394第1章切削與磨削過程1.5.1磨粒特征1.5.2磨屑的形成過程1.5.3磨削力1.5.4磨削熱和磨削溫度1.5.5砂輪磨損1.5.6磨削的基本特點(diǎn)1.5磨削過程94第1章切削與磨削過程1.5.1磨粒特征1.5磨削94951.5.1磨粒特征1.5磨削過程由于磨粒是由機(jī)械粉碎方法得到的，所以其形狀極不規(guī)則。

1）頂尖角通常為90~120，因此，磨削時(shí)磨粒基本上以負(fù)前角進(jìn)行切削；

2）磨粒的切削刃和前面雖很不規(guī)則，但卻幾乎都存在切削刃鈍圓半徑，多在幾到幾十微米，磨粒磨損后其值還要大；

3）磨粒在砂輪表面除分布不均勻外，位置高低也各不相同；砂輪如果經(jīng)過精細(xì)修整，其磨粒表面可出現(xiàn)數(shù)個(gè)微小的切削刃，稱之為微刃。

磨粒常見形狀

磨粒的微刃951.5.1磨粒特征1.5磨削過程由95961.5.2磨屑的形成過程1.5磨削過程961.5.2磨屑的形成過程1.5磨削過程96971.5.2磨屑的形成過程1.5磨削過程滑擦階段：磨粒切削厚度非常小，在工件表面上滑擦而過，工件僅產(chǎn)生彈性變形。刻劃階段：工件材料開始產(chǎn)生塑性變形，磨粒切入金屬表面，磨粒的前方及兩側(cè)出現(xiàn)表面隆起現(xiàn)象，在工件表面刻劃成溝紋。磨粒與工件間擠壓摩擦加劇，磨削熱顯著增加。切削階段：隨著切削厚度的增加，在達(dá)到臨界值時(shí)，被磨粒推擠的金屬明顯的滑移而形成切屑。971.5.2磨屑的形成過程1.5磨削過程滑擦階段：磨97981.5.3磨削力1.5磨削過程來源：工件材料產(chǎn)生變形時(shí)的抗力和與工件間的摩擦力。特征：由于磨粒形狀的特殊及磨削過程的復(fù)雜，磨削力不同于其他切削力而有其本身的特征。1)

單位磨削力很大。這主要由于磨粒形狀的不合理及其隨機(jī)性所致。一般，單位磨削力kc約在7×104~20×104MPa之間變化，而其他加工方法kc值均在7000MPa以下。2)

徑向分力很大。一般切削加工中往往以切向分力為最大，磨削時(shí)的徑向分力遠(yuǎn)超出切向分力，約為其2~4倍。這是由于磨削時(shí)背吃刀量小、磨粒負(fù)前角大及刃口鈍的緣故。徑向力雖不耗功，但會(huì)使工件產(chǎn)生水平方向的彎曲，直接影響加工精度。3)

磨削力隨不同的磨削階段而變化。981.5.3磨削力1.5磨削過程來源：工件材料產(chǎn)生變98991.5.3磨削力1.5磨削過程3)

磨削力隨不同的磨削階段而變化。磨削過程中，由于徑向分力Fy較大，工藝系統(tǒng)將沿工件徑向產(chǎn)生彈性變形，使實(shí)際磨削背吃刀量不同于徑向進(jìn)給量，實(shí)際磨削力也發(fā)生變化。991.5.3磨削力1.5磨削過程3)磨削力隨不同的991001.5.4磨削熱和磨削溫度1.5磨削過程磨削溫度的基本概念：平均影響磨削溫度的主要因素

砂輪速度V：V

↑→θ↑工件速度Vw：

Vw

↑→θ↓徑向進(jìn)給量fr：

fr↑→θ↑工件材料:導(dǎo)熱性↓→θ↑砂輪硬度與粒度：硬度↓→θ↓磨粒大小↑→θ↓1001.5.4磨削熱和磨削溫度1.5磨削過程磨削溫度1001011.5.5砂輪磨損1.5磨削過程特征：磨粒一層層被磨掉形態(tài)：磨耗磨損(A)、磨粒破碎(B-B)和脫落磨損(C-C)。砂輪耐用度：砂輪鈍化、變形后加工質(zhì)量和效率降低。~用砂輪在兩次修整之間的實(shí)際磨削時(shí)間表示。砂輪磨損量：最主要的耐用度判據(jù)。當(dāng)磨損量大至一定程度時(shí)，工件將發(fā)生顫振，表面粗糙度突然增大，或出現(xiàn)表面燒傷現(xiàn)象。1011.5.5砂輪磨損1.5磨削過程特征：磨粒一層層1011021.5.6磨削的基本特點(diǎn)1.5磨削過程磨削加工的精度高，表面粗糙度?。篟a0.04~0.01磨削可以加工多種材料:不適合加工有色金屬磨削的徑向磨削力Fy大，且作用在工藝系統(tǒng)較差的方向上磨削溫度高:應(yīng)采用大量切削液砂輪有自銳作用：但仍然需要修整磨削加工的工藝范圍廣：各種表面，刃磨刀具磨削在切削加工中的比重日益增大：３０％～４０％1021.5.6磨削的基本特點(diǎn)1.5磨削過程磨削加工10266、節(jié)制使快樂增加并使享受加強(qiáng)?！轮兛死?/p>

67、今天應(yīng)做的事沒有做，明天再早也是耽誤了?！崴固┞妪R

68、決定一個(gè)人的一生，以及整個(gè)命運(yùn)的，只是一瞬之間?！璧?/p>

69、懶人無法享受休息之樂?！伎?/p>

70、浪費(fèi)時(shí)間是一樁大罪過?！R梭66、節(jié)制使快樂增加并使享受加強(qiáng)?！轮兛死?03切削與磨削過程幽默來自智慧，惡語來自無能切削與磨削過程切削與磨削過程幽默來自智慧，惡語來自無能2第1章切削與磨削過程1.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)1.2切削變形、切削力與切削熱1.3刀具磨損和耐用度1.4切

削

液1.5磨削過程3第1章切削與磨削過程1.1.1金屬切削加工的基本概念1.1.2刀具的角度1.1.3刀具的材料1.1.4刀具角度的選擇1.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)切削與磨削過程幽默來自智慧，惡語來自無能切削與磨削過程切削與104第1章切削與磨削過程1.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)1.2切削變形、切削力與切削熱1.3刀具磨損和耐用度1.4切

削

液1.5磨削過程105第1章切削與磨削過程1.1金屬切削過程與刀具的基本106第1章切削與磨削過程1.1.1金屬切削加工的基本概念1.1.2刀具的角度1.1.3刀具的材料1.1.4刀具角度的選擇1.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)3第1章切削與磨削過程1.1.1金屬切削加工的基本概念1061071.1.1金屬切削加工的基本概念1.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)一、切削運(yùn)動(dòng)與切削用量圖1外圓車削的切削運(yùn)動(dòng)

與加工表面圖2平面刨削的切削運(yùn)動(dòng)

與加工表面41.1.1金屬切削加工的基本概念1.1金屬切削過程與刀1071081.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)108切削速度Vc，進(jìn)給量f(或進(jìn)給速度Vf)和背吃刀量ap51.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)5切削速度Vc，進(jìn)給量f1081091.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)切削運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)合成切削運(yùn)動(dòng)二、工件表面待加工表面已加工表面過渡表面61.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)切削運(yùn)動(dòng)1091101.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)110三、切削層參數(shù)：

公稱厚度hD，公稱寬度bD，公稱橫截面積AD=hDbD=fap71.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)7三、切削層參數(shù)：

1101111.1.2刀具角度1.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)一、切削部分的組成（車刀）前刀面Aγ主后刀面Aα副后刀面主切削刃S副切削刃S’刀尖81.1.2刀具角度1.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)一1111121.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)其它刀具可看作是車刀的演變和組合91.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)其它刀具可看作是車刀的演1121131.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)二、定義刀具角度的參考系刀具標(biāo)注角度參考系基面Pr切削平面Ps正交平面P0101.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)二、定義刀具角度的參考1131141.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)114三、刀具的標(biāo)注角度前角0：前刀面—基面（正交平面）后角

0

：主后刀面—切削平面（正交平面）主偏角r

：主刃投影—假定進(jìn)給方向（基面）副偏角’r

：主刃投影—假定進(jìn)給方向（基面）刃傾角s

：主刃—基面（切削平面）111.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)11三、刀具的標(biāo)注角度1141151.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)115

車刀的主要標(biāo)注角度121.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)12車刀的主要標(biāo)注1151161.1金屬切削工程與刀具的基本知識(shí)116橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響四、刀具的工作角度131.1金屬切削工程與刀具的基本知識(shí)13橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響1161171.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響141.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響1171181.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)安裝高度的影響151.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)安裝高度的影響1181191.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)刀桿中心線偏斜的影響161.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)刀桿中心線偏斜的影響1191201.1.3刀具的材料1.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)加工時(shí)要承受高溫、高壓、強(qiáng)烈的摩擦，沖擊和振動(dòng)。一、刀具材料應(yīng)具備的性能高的硬度

：比工件高，>HRC60高的耐磨性：耐用度足夠的強(qiáng)度和韌性：不崩刃，不斷高的耐熱性（熱穩(wěn)定性）：高溫時(shí)可以加工

良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能

良好的工藝性能：刀具制造成本低171.1.3刀具的材料1.1金屬切削過程與刀具的基本知1201211.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)常用刀具材料碳素工具鋼；合金工具鋼；高速鋼；硬質(zhì)合金；陶瓷；金剛石；立方氮化硼等。181.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)常用刀具材料1211221.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)高速鋼

含有較多鎢、鉬、烙、釩等元素的高合金工具鋼較高的硬度（HRC62—67）和耐熱性（切削溫度可達(dá)550—600o）切速比碳素工具鋼和合金工具鋼高1—3倍（因此而得名），刀具耐用度高10—40倍，甚至更多加工范圍：有色金屬到高溫合金制造工藝簡單，能鍛造，容易磨出鋒利的刀刃在復(fù)雜刀具（鉆頭、絲錐、成形刀具、拉刀、齒輪刀具等）的制造中占有重要地位。分類：通用型高速鋼和高性能高速鋼（按用途）

熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼（按制造工藝）191.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)高速鋼1221231.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)硬質(zhì)合金用高耐熱性和高耐磨性的金屬碳化物（碳化鎢，碳化鈦，碳化鉭，碳化鈮等）與金屬粘結(jié)劑（鈷，鎳，鉬等）在高溫下燒結(jié)而成的粉末冶金制品。硬度：HRA89-93，能耐850-1000oC的高溫，良好的耐磨性，切速可達(dá)100-300m/min，可加工包括淬硬鋼在內(nèi)的多種材料。廣泛應(yīng)用硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度低，沖擊韌性差，不鋒利，較難加工，不易做成形狀復(fù)雜的整體刀具。常用的硬質(zhì)合金有鎢鈷類（YG類），鎢鈦鈷類（YT類）和通用硬質(zhì)合金（YW類）3類。201.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)硬質(zhì)合金用高耐熱性和高1231241.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)涂層刀具：耐磨性高的難熔金屬化合物耐用度至少可提高1—3倍（刀片），或2—10倍（高速鋼）。加工材料的硬度愈高，效果愈好。人造金剛石：在高溫高壓下由石墨轉(zhuǎn)化而成極高的硬度（顯微硬度可達(dá)HV10000）和耐磨性，摩擦系數(shù)小，切削刃非常鋒利。很高的加工表面質(zhì)量。陶瓷材料：以氧化鋁為主要成分，經(jīng)壓制而成在1200°C時(shí)可保持HRA80的硬度，脆。熱穩(wěn)定性較差（不得超過700～800℃），與鐵元素的化學(xué)親和力很強(qiáng)，不宜加工鋼鐵件。加工硬質(zhì)合金。立方氮化硼：由六方氮化硼在高溫高壓下轉(zhuǎn)變而成硬度熱穩(wěn)定性很高（可達(dá)1300—1400°C）。最大的優(yōu)點(diǎn)：在高溫（1200—1300°C）時(shí)也不易與鐵族金屬起反應(yīng)。211.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)涂層刀具：耐磨性高的難1241251.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)CVD金剛石切削刀具激光焊接金剛石圓鋸片人造金剛石單晶壽命相當(dāng)于硬質(zhì)合金刀具的100倍以上加工特性：刀刃強(qiáng)度高，能承受較單晶金剛石刀具更高的沖擊載荷。磨耗小，耐用度比硬質(zhì)合金高100倍以上，性能優(yōu)于PCD刀具?？梢远啻涡弈?，反復(fù)使用。用單晶金剛石刀具的研磨方法將刃部精細(xì)研磨拋光至Ra≤0.05um,被加工工件表面可達(dá)到鏡面光。熱導(dǎo)率>5W/cmK。熱穩(wěn)定性好，最高工作溫度800℃。221.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)CVD金剛石切削刀具激1251261.1.4刀具角度的選擇1.1金屬切削過程與刀具的基本知識(shí)刀具各角度之間是相互聯(lián)系，相互影響的，孤立地選擇某一角度并不能得到所希望的合理值。1.前角g0選擇2.后角αo選擇3.主偏角κr

和副偏角κ′r選擇4.刃傾角ls選擇231.1.4刀具角度的選擇1.1金屬切削過程與刀具的基1261271.1.4刀具角度的選擇

1.前角g0影響：切削的難易程度-很大。↖前角，使刀刃變得鋒利，使切削更輕快，切屑變形↘，切削力和切削功率↘↖前角，刀刃和刀尖強(qiáng)度↘，散熱體積↘，影響刀具壽命。對(duì)表面粗糙度，排、斷屑等有一定的影響241.1.4刀具角度的選擇

1.前角g0影響：1271281.1.4刀具角度的選擇選擇前角g0主要取決于：工件材料、刀具材料、加工要求工件強(qiáng)度、硬度較低時(shí)，取較大的前角，反之取較小的前角；加工塑性材料（如鋼）選較大的前角，脆性材料（如鑄鐵）選較小的前角。刀具材料韌性好（如高速鋼），前角可選得大些，反之（如硬質(zhì)合金）則前角應(yīng)選得小一些。粗加工時(shí)，特別是斷續(xù)切削時(shí)，應(yīng)選用較小的前角；精加工時(shí)應(yīng)選用較大前角。硬質(zhì)合金車刀的前角γ0在－5°～＋20°范圍內(nèi)選，高速鋼刀具的前角應(yīng)比硬質(zhì)合金刀具大5°～10°，而陶瓷刀具的前角一般?。?°～15。251.1.4刀具角度的選擇選擇前角g0主要取決于：工件1281291.1.4刀具角度的選擇2.后角αo后角的主要功用：減小后刀面與工件的摩擦和后刀面的磨損，其大小對(duì)刀具耐用度和加工表面質(zhì)量都有很大的影響。

大小取決于：切削厚度（或進(jìn)給量），也與工件材料，工藝系統(tǒng)的剛性有關(guān)。車削一般鋼和鑄鐵時(shí)，車刀后角常選用4°～6°。261.1.4刀具角度的選擇2.后角αo后角的主要功用1291301.1.4刀具角度的選擇3.主偏角κr和副偏角κ′r影響：主偏角和副偏角對(duì)刀具耐用度影響很大。減小主偏角和副偏角刀尖角增大，刀尖強(qiáng)度提高，散熱條件改善，刀具耐用度提高。降低殘留面積高度，減小加工表面的粗糙度。主偏角和副偏角還會(huì)影響各切削分力的大小和比例。主偏角取值：在工藝系統(tǒng)剛性較好時(shí)，主偏角κr宜取較小值，如κr=30°~70°。車削細(xì)長軸時(shí)，取κr=90°~93°，以減小背向力Fp。副偏角κr的大小主要根據(jù)表面粗糙度的要求選取，一般為5°~15°，粗加工時(shí)取大值，精加工時(shí)取小值。271.1.4刀具角度的選擇3.主偏角κr和副偏角κ′1301311.1.4刀具角度的選擇4.刃傾角ls影響：刀頭的強(qiáng)度和切屑流動(dòng)的方向。取值：在加工一般鋼件和鑄鐵時(shí)，無沖擊的粗車取ls

=0~-5°精車取ls

=0~+5°；有沖擊負(fù)荷時(shí)，取ls

=－

5°~－

15°；當(dāng)沖擊特別大時(shí)，取ls

=－

30°~－

45°。切削高強(qiáng)度鋼，冷硬鋼時(shí)，可取ls

=－30°~－

10°。281.1.4刀具角度的選擇4.刃傾角ls影響：刀頭的131132第1章切削與磨削過程1.2.1金屬切削變形1.2.2切削力1.2.3切削熱

1.2切削變形、切削力與切削熱29第1章切削與磨削過程1.2.1金屬切削變形1.21321331.2.1金屬切削變形1.2切削變形、切削力與切削熱一、概述二、切削變形三、切削變形程度四、前刀面與切屑間的摩擦五、積屑瘤的形成及其對(duì)切削過程的影響六、影響切屑變形的主要因素七、切屑的類型及控制301.2.1金屬切削變形1.2切削變形、切削力與切削133金屬切削過程是用刀具從工件表面上切去多余的金屬，形成已加工表面的過程，也是工件的切削層在刀具前面擠壓下產(chǎn)生塑性變形，形成切屑被切下來的過程。切削過程中的許多物理現(xiàn)象，如切削力、切削熱、刀具磨損等，都與金屬的變形及其變化規(guī)律有密切的關(guān)系。研究切削過程對(duì)保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本和促進(jìn)切削加工技術(shù)的發(fā)展，有著十分重要的意義。134金屬切削過程是用刀具從工件表面上切去多余的金屬，形成已加工表一、概述1.研究金屬切削變形的常用方法金屬切削過程是高速進(jìn)行的微觀變形過程。1）側(cè)面方格變形觀察法2）快速落刀法3）其他方法高速攝影法：動(dòng)態(tài)觀察切削過程掃描電鏡顯微觀察法：觀察金屬晶粒內(nèi)部的微觀滑移情況帶顯微鏡頭的工業(yè)電視觀察法光彈性、光塑性實(shí)驗(yàn)法掃描電鏡觀察法側(cè)面方格變形觀察法示意圖135一、概述1.研究金屬切削變形的常用方法側(cè)面方格變形觀察法示2.變形區(qū)的劃分第Ⅰ變形區(qū)：

從OA線（稱始剪切線）開始發(fā)生塑性變形，到OM線（稱終剪切線）晶粒的剪切滑移基本完成；第Ⅱ變形區(qū)：

切屑沿前刀面排出時(shí)進(jìn)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，纖維化方向基本上和前刀面平行；第Ⅲ變形區(qū)：

已加工表面受到刀刃鈍圓部分和后刀面的擠壓與摩擦，產(chǎn)生變形和回彈，造成纖維化與加工硬化。1362.變形區(qū)的劃分第Ⅰ變形區(qū)：

從OA線（二、切削變形追蹤切削層上任一點(diǎn)P，可以觀察切削的變形和形成過程。始剪切滑移線終剪切滑移線變形特征：沿滑移線的剪切滑移變形以及隨之產(chǎn)生的加工硬化。第Ⅰ變形區(qū)的剪切變形137二、切削變形追蹤切削層上任一點(diǎn)P，可以觀察切削的變形和形三、前刀面與切屑間的摩擦切削過程中的許多因素，都通過影響刀-屑之間的摩擦狀況來改變，從而影響切屑變形。變形特征：使切屑底層靠近前刀面處纖維化，切屑流動(dòng)速度減慢，底層金屬甚至?xí)粼谇暗睹嫔?；由于切屑底層纖維化晶粒被伸長，形成切屑的卷曲；由摩擦產(chǎn)生的熱量使切屑底層與前刀面處溫度升高。138三、前刀面與切屑間的摩擦切削過程中的許多因素，都通過影響刀-前刀面與切屑間的摩擦特性-內(nèi)摩擦塑性金屬在切削過程中，切屑與前刀面之間壓力很大，再加上幾百度的高溫，實(shí)際上切屑底層與前刀面呈粘結(jié)狀態(tài)。故切屑與前刀面之間不是一般的外摩擦，而是切屑與前刀面粘結(jié)層與其上層金屬之間的內(nèi)摩擦。前刀面上的平均摩擦系數(shù)μ是一個(gè)變數(shù)。139前刀面與切屑間的摩擦特性-內(nèi)摩擦塑性金屬在切削過程中，切影響前刀面摩擦系數(shù)的主要因素工件材料：在相同切削條件下，加工幾種不同工件材料，如銅、10鋼、10Cr鋼、1Cr18Ni9Ti等，隨著工件材料的強(qiáng)度和硬度的依次增大，摩擦系數(shù)μ略有減少。切削厚度：ac增加時(shí)，μ也略為下降，如10鋼的ac從0.1mm增大到0.18mm,μ從0.74降至0.72。因?yàn)閍c增加后正應(yīng)力也隨之增大。刀具前角：在一般切削速度范圍內(nèi)，前角γ0愈大，則μ值愈大。因?yàn)殡S著γ0增大，正應(yīng)力減小，故μ增加。切削速度：當(dāng)v<30m/min時(shí)，切削速度提高，摩擦系數(shù)變大。140影響前刀面摩擦系數(shù)的主要因素工件材料：在相同切削條件下，加工切削速度對(duì)摩擦系數(shù)的影響141切削速度對(duì)摩擦系數(shù)的影響38四、積屑瘤的形成及其對(duì)切削過程的影響積屑瘤：在切削速度不高而又能形成連續(xù)性切屑的情況下，加工鋼料等塑性材料時(shí)，常在前刀面切削處粘著一塊剖面呈三角狀的硬塊。它的硬度很高（通常是工件材料的2-3倍），在處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，能夠代替刀刃進(jìn)行切削。積屑瘤的形成：切削加工時(shí)，切屑與前刀面發(fā)生強(qiáng)烈摩擦而形成新鮮表面接觸。當(dāng)接觸面具有適當(dāng)?shù)臏囟群洼^高的壓力時(shí)就會(huì)產(chǎn)生粘結(jié)（冷焊）。于是，切屑底層金屬與前刀面冷焊而滯留在前刀面上。連續(xù)流動(dòng)的切屑從粘在刀面的底層上流過時(shí)，在溫度、壓力適當(dāng)?shù)那闆r下，也會(huì)被阻滯在底層上。使粘結(jié)層逐層在前一層上積聚，最后長成積屑瘤。142四、積屑瘤的形成及其對(duì)切削過程的影響積屑瘤：在切削速度不高而積屑瘤的形成及其對(duì)切削過程的影響影響：

1）使實(shí)際前角增大

；

2）增大切入深度；

3）使加工表面粗糙度值增大；

4）影響刀具耐用度。積屑瘤高度與切削速度關(guān)系示意圖143積屑瘤的形成及其對(duì)切削過程的影響影響：積屑瘤高度與切削40積屑瘤高度與切削速度關(guān)系示意圖①控制切削速度，盡量采用很低或者很高的速度，避開中速區(qū)；②使用潤滑性能好的切削液，以減小摩擦；③增大刀具前角，以減小刀屑接觸區(qū)壓力；④提高工件材料硬度，減少加工硬化傾向。精加工時(shí)避免或減小積屑瘤的措