第一章 切削加工概論

第一章切削加工概論第一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四第一節(jié)切削加工的基本概念一、零件表面的形成及切削運(yùn)動(dòng)任何復(fù)雜的機(jī)器零件，均由一些簡(jiǎn)單的幾何表面組成：回轉(zhuǎn)體表面、平面和成形表面。第二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.回轉(zhuǎn)體表面以某一條線（直線或曲線）為準(zhǔn)線，其運(yùn)動(dòng)軌跡為圓時(shí)所形成的表面。2.平面以一直線為準(zhǔn)線，而以另一直線為運(yùn)動(dòng)軌跡作平移運(yùn)動(dòng)時(shí)所形成的表面。3.成形表面準(zhǔn)線和運(yùn)動(dòng)軌跡皆為任意曲線。第三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四在切削加工過程中，刀具和工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱為切削運(yùn)動(dòng)。按其所起的作用，切削運(yùn)動(dòng)分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng).主運(yùn)動(dòng)：切下切屑所必需的基本運(yùn)動(dòng)稱為主運(yùn)動(dòng)。在切削運(yùn)動(dòng)中，主運(yùn)動(dòng)的速度最高，消耗的功率也最大。主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)，其形式可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)。第四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：使被切削的金屬層不斷投入切削的運(yùn)動(dòng)稱為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度較低，消耗功率較少。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是連續(xù)的或斷續(xù)的，其形式可以是直線運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或兩者的組合。第五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四第六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四待加工表面：指加工時(shí)工件上有待切除的表面；已加工表面：指工件上經(jīng)刀具切削后產(chǎn)生的表面;加工表面：指工件上由刀具切削刃形成的表面。

第七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.切削用量切削用量是切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量三者的總稱。1）切削速度:單位時(shí)間內(nèi)，刀具相對(duì)于工件沿主運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移。切削刃上各點(diǎn)的切削速度可能是不同的，計(jì)算時(shí)取最大值。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：（m/s）往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)：（m/s）第八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四2）進(jìn)給速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，刀具相對(duì)于工件沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移。用進(jìn)給速度vf或進(jìn)給量f、af來表示。當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)給量f的單位是mm/r，即工件或刀具每轉(zhuǎn)一周時(shí)，兩者沿進(jìn)給方向之相對(duì)位移；當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，則進(jìn)給量f的單位是mm/str。af是多刃刀具的每齒進(jìn)給量，單位是mm/Z。第九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四3）背吃刀量：背吃刀量ap為工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距離。外圓車削時(shí)鉆孔時(shí)第十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四2.切削層幾何參數(shù)dmdwfn車刀移動(dòng)f之后，切下的金屬層稱為切削層。切削層的大小和形狀，決定了切削部分所承受的載荷大小及切下的切屑的形狀和尺寸。第十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四1)切削厚度（ac）（mm）兩相鄰加工表面之間的垂直距離。（mm）2)切削寬度（aw）（mm）沿主刀刃度量的切削層的長(zhǎng)度。（mm）3)切削面積（AC）（mm2）（mm2）第十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四一、刀具材料⑴較高的硬度。一般要求在HRC60以上。⑵有足夠的強(qiáng)度和韌性。⑶有較好的耐磨性。⑷較高的耐熱性。⑸有較好的工藝性。第二節(jié)切削刀具1.對(duì)刀具材料的基本要求第十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、

刀具材料的種類1.碳素工具鋼C=0.7~1.3%；T8、T10、T10A、T12等HRC≈61~65特點(diǎn)a.淬火后硬度高；b.價(jià)格低；ｃ.耐熱溫度低；250~300℃ｄ.淬火后應(yīng)力、變形大。應(yīng)用：速度低、形狀簡(jiǎn)單的手動(dòng)工具。如銼刀、鋸條等。第十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四2.合金工具鋼應(yīng)用：速度低、形狀復(fù)雜的工具。如絞刀、板牙、絲錐等。在碳素工具鋼中加入少量的鉻、鎢、錳、硅等合金元素，以提高熱硬性和耐磨性，并減少熱處理變形，耐熱溫度為350~400℃.Me<5%；9SiCr、CrWMn等。第十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四3.高速鋼是在鋼中加入鎢、鉻、釩、鉬等合金元素的高合金鋼。常用牌號(hào)：W18Cr4V、CrWMn。高速鋼回火穩(wěn)定性好，熱硬性高，在600℃下仍保持其硬度，故其允許切削速度可達(dá)0.5m/s，比碳素工具鋼高好幾倍。高速鋼的強(qiáng)度和韌性較高，能承受較大的載荷和沖擊；且刃磨性好，熱處理變形小。應(yīng)用：各種形狀復(fù)雜的刀具。

如鉆頭、銑刀、拉刀、齒輪刀具和其他成形刀具。第十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四高速鋼材料制成的中心鉆第十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四4.硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是由WC、TiC等高熔點(diǎn)的金屬碳化物粉末，用Co或Ni、Mo等作粘結(jié)劑，用粉末冶金的方法燒結(jié)而成。硬質(zhì)合金不僅硬度高達(dá)87~92HRA，并且與很高的熱硬性，當(dāng)切削溫度高達(dá)1000℃時(shí)，尚能保持良好的切削性能。硬質(zhì)合金刀具的切削效率約5~10倍于高速鋼。能切削一般工具鋼刀具無法切削的材料，如淬火鋼之類的硬材料。缺點(diǎn)是性脆、抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性比高速鋼低。第十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四應(yīng)用：車刀和端銑刀大多使用硬質(zhì)合金，鉆頭、深孔鉆、鉸刀、齒輪滾刀等刀具中，使用硬質(zhì)合金的也日益增多。第十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四5.陶瓷材料陶瓷的主要成分是Al2O3，加少量添加劑，壓制高溫?zé)Y(jié)而成。陶瓷的硬度、耐磨性和熱硬性均比硬質(zhì)合金好。硬度為93~94HRA，在1200℃的高溫下仍能繼續(xù)切削。陶瓷和金屬的親和力小，切削不易粘刀，不易產(chǎn)生積屑瘤，加工表面光潔。但陶瓷刀具性脆，抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性低。應(yīng)用：一般用于鋼、鑄鐵以及高硬度材料的半精加工和精加工。第二十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四6.金剛石金剛石是目前已知最硬材料，其硬度為10000HV，精車有色金屬時(shí)，加工精度可達(dá)IT5，表面粗糙度值為0.025~0.012m。耐磨性好，在切削耐磨材料時(shí)，刀具耐用度通常為硬質(zhì)合金的10~100倍。金剛石的耐熱性較差，一般低于800℃，且不適合加工鋼鐵材料。應(yīng)用：多用于在高速下對(duì)有色金屬及其合金進(jìn)行精細(xì)車削和鏜削，常用于連桿、活塞、氣缸等關(guān)鍵零件的最終加工。第二十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四天然單晶金剛石晶體第二十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四聚晶金剛石刀具第二十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.立方氮化硼（CBN）它的硬度僅次于金剛石（8000~9000HV），但熱穩(wěn)定性高于金剛石，可耐1300~1500℃的高溫。且CBN不與鐵原子起作用。應(yīng)用：適于加工不能用金剛石加工的鐵基合金，如高速鋼、脆火鋼、冷硬鑄鐵等，還適于切削鈦合金和高鋁合金。第二十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四立方氮化硼刀具第二十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四4.砂輪的組成與特性砂輪是由磨料和粘接劑燒結(jié)而成的多孔體。（1）磨料它是承擔(dān)切削加工的材料，必須鋒利，并具有高的硬度、耐熱性和一定的韌性。（2）粒度指磨料顆粒的大小，分微粒和微粉兩類。（3）粘結(jié)劑是用以將磨料粘結(jié)在一起的材料，砂輪能否第二十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四耐腐蝕、承受沖擊和經(jīng)受高速旋轉(zhuǎn)而不破裂，主要取決于結(jié)合劑的強(qiáng)度。（4）硬度是指磨料在外力作用下脫落的難易程度，它主要取決于結(jié)合劑的粘結(jié)力。磨料易脫落，表示砂輪的硬度軟，反之則硬。（5）組織表示磨料排列的疏密程度，即磨料占磨具的容積比率。第二十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四三、刀具結(jié)構(gòu)車刀按結(jié)構(gòu)分類，有整體式、焊接式、機(jī)夾式和可轉(zhuǎn)位式四種型式。第二十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四上壓式車刀實(shí)物照片第二十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四可轉(zhuǎn)位式車刀第三十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四可轉(zhuǎn)位式車刀在切削加工第三十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四名稱特點(diǎn)適用場(chǎng)合整體式用整體高速鋼制造,刃口較鋒利,但價(jià)高的刀具材料消耗較大小型車床或加工有色金屬焊接式焊接硬質(zhì)合金或高速鋼于預(yù)制刀柄上,結(jié)構(gòu)緊湊,剛性好,靈活性大。但硬質(zhì)合金刀片經(jīng)過高溫焊接和刃磨，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和裂紋各類車刀機(jī)夾式避免了焊接式的缺陷,刀桿利用率高。刀片可集中精確刃磨,使用靈活。但刀具設(shè)計(jì)制造較為復(fù)雜外圓、端面、鏜孔、割斷、螺紋車刀。大刃傾角、小后角刨刀等可轉(zhuǎn)位式不焊接、刃磨,刀片可快換轉(zhuǎn)位,生產(chǎn)率高?？墒褂猛繉拥镀?斷屑效果好。刀具已標(biāo)準(zhǔn)化，方便選用和管理大中型車床、特別適用自動(dòng)、數(shù)控車床與加工中心等第三十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四四、刀具的組成切削部分（刀頭）夾持部分（刀體）前刀面A：主后刀面A：副后刀面A′：主刀刃副刀刃刀尖切屑流出所經(jīng)過的表面。刀具上與工件的加工表面相對(duì)的表面。刀具上與工件的已加工表面相對(duì)的表面。第三十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四夾持部分（刀體）切削部分（刀頭）前刀面主后刀面副后刀面主刀刃副刀刃刀尖第三十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四主切削刃S——前刀面與主后刀面的相交部位，它完成主要的切削工作。副切削刃S′——前刀面與副后刀面的相交部位，它完成部分的切削工作，并最終形成已加工表面。刀尖——主切削刃和副切削刃的聯(lián)結(jié)部位。為了增強(qiáng)刀尖，很多刀具都在刀尖處磨出圓弧或直線過渡刃。第三十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四一、刀具幾何形狀1.刀具標(biāo)注角度的參考系在設(shè)計(jì)刀具圖時(shí)，為了表示出刀具幾何角度的大小以及刃磨和測(cè)量刀具角度的需要，必須表示出上述刀面和切削刃的空間位置。而要確定它們的空間位置，就應(yīng)當(dāng)建立假想的參考平面坐標(biāo)系，稱為刀具標(biāo)注角度參考系。它是在不考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)大小，并假定車刀刀尖與工件中心等高，刀桿中心線垂直于進(jìn)給方向的條件下建立的，是參照ISO標(biāo)準(zhǔn)，兼用主剖面參考系和法剖面參考系。第三十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四靜態(tài)參考系：

又稱標(biāo)注角度參考系，用于刀具的設(shè)計(jì)、制造刃磨和測(cè)量時(shí)定義幾何參數(shù)的參考系。工作參考系：

用于確定刀具在切削過程中幾何參數(shù)的參考系。第三十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四

三個(gè)輔助平面①基面Prdwdmnf過主刀刃上一點(diǎn)，與該點(diǎn)切削速度方向相垂直的平面。②切削平面Ps過主刀刃上一點(diǎn)，與該點(diǎn)加工表面相切的平面。切削平面③主剖面Po主剖面過主刀刃上一點(diǎn)，與主刀刃在基面上的投影相垂直的平面。第三十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四主剖面Po：⊥Ps⊥Pγ基面Pγ：Pγ⊥Vc∥刀具安裝面（車刀）切削平面Ps:與S相切且⊥Pγ假定主運(yùn)動(dòng)方向Vc主剖面參考系（Pr-Ps-Po)主切削刃上選定點(diǎn)第三十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四2.

刀具的標(biāo)注角度dwdmnf切削平面主剖面1)

前角（0）前刀面和基面之間的夾角。02）后角（0）主后刀面和切削平面之間的夾角。03）主偏角（kr）4）副偏角（kr’）krKr’主切削刃和假定進(jìn)給方向在基面上的投影。副切削刃和假定進(jìn)給相反方向在基面上的投影。第四十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四5）刃傾角（S）主切削刃與基面之間的夾角。刀具角度正負(fù)的規(guī)定：如圖所示：前刀面與基面平行時(shí)前角為零。前刀面與切削平面間夾角小于90度時(shí)，前角為正，大于90度時(shí)，前角為負(fù)。后刀面與基面間夾角小于90度時(shí)，后角為正，大于90度時(shí)，后角為負(fù)。刃傾角是前刀面與基面在切削平面中的測(cè)量值，其正負(fù)與前角判斷類似：切削刃與基面平行時(shí)，刃傾角為零；刀尖相對(duì)于車刀的底平面處于最高點(diǎn)時(shí)，刃傾角為正；處于最低點(diǎn)時(shí)，刃傾角為負(fù)。第四十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四車刀前、后角和刃傾角正、負(fù)的規(guī)定a）前、后角b）刃傾角第四十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四1．前角和前刀面形狀的選擇3．主偏角、副偏角的選擇2．后角及形狀的選擇4．刃傾角的選擇在一定切削條件下的基本選擇方法：刀具幾何參數(shù)的合理選擇是指在保證加工質(zhì)量的前提下，選擇能提高切削效率，降低生產(chǎn)成本，獲得最高刀具耐用度的刀具幾何參數(shù)。刀具幾何參數(shù)的合理選擇第四十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四*前角的選擇在選擇刀具前角時(shí)首先應(yīng)保證刀刃鋒利，同時(shí)也要兼顧刀刃的強(qiáng)度與耐用度。刀具前角的合理選擇，主要由刀具材料和工件材料的種類與性質(zhì)決定。具體又應(yīng)該從下面來考慮：①刀具材料②工件材料③加工條件第四十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四①刀具材料

強(qiáng)度和韌性大的刀具材料可以選擇大的前角，而脆性大的刀具甚至取負(fù)的前角。下圖是不同刀具材料韌性的變化第四十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四②工件材料加工鋼件等塑性材料時(shí)，切屑沿前刀面流出時(shí)和前刀面接觸長(zhǎng)度長(zhǎng)，壓力與摩擦較大，為減小變形和摩擦，一般采用選擇大的前角。加工脆性材料時(shí)，切屑為碎狀，切屑與前刀面接觸短，切削力主要集中在切削刃附近，受沖擊時(shí)易產(chǎn)生崩刃，因此刀具前角相對(duì)塑性材料取得小些或取負(fù)值，以提高刀刃的強(qiáng)度。第四十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四③加工條件粗加工時(shí)，一般取較小的前角；精加工時(shí)，宜取較大的前角，以減小工件變形與表面粗糙度；總之，前角選擇的原則是在滿足刀具耐用度的前提下，盡量選取較大前角。通常硬質(zhì)合金車刀的前角可在-5°~+25°的范圍內(nèi)選取。第四十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四后角的選擇后角用以減少刀具主后刀面與工件之間的摩擦和主后刀面的磨損。后角的選擇考慮因素：（1）切削厚度當(dāng)切削厚度hD（和進(jìn)給量f）較小時(shí)，后角αo應(yīng)取大些粗車時(shí)，切削厚度hD較大，刀具承受沖擊載荷作用。為保證刀刃強(qiáng)度，取較小后角，通常為4°~7°.精車時(shí)，為保證加工表面質(zhì)量，減少后刀面磨損，應(yīng)取較大后角，取αo＝8o～12o。第四十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四（2）工件材料工件材料強(qiáng)度或硬度較高時(shí)，一般采用較小后角。對(duì)于塑性較大材料，已加工表面易產(chǎn)生加工硬化時(shí)，一般取較大后角。選擇后角的原則：在不產(chǎn)生摩擦的條件下，應(yīng)適當(dāng)減小后角。第四十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四

所謂的工藝系統(tǒng)剛性，它包括機(jī)床的剛性、刀具的剛性、工件的剛性（包括裝夾剛性）等。金屬切削加工中的剛性問題，主要反映在加工過程中在切削力的作用下抵抗振動(dòng)能力的大小。

例如：-

新機(jī)床的剛性好于舊機(jī)床的剛性；-機(jī)床主要運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量大、精度高的比機(jī)床主要運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量小、精度低的剛性好；-長(zhǎng)徑比小的軸類工件的剛性比長(zhǎng)徑比大的軸類工件（如細(xì)長(zhǎng)軸）好；-工件和刀具的懸伸長(zhǎng)度大時(shí)剛性較差等第五十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四*主偏角、副偏角的選擇（1）主偏角的選擇主偏角的大小影響切削斷面形狀和切削分力的大小。綜合考慮選擇原則：①、工藝系統(tǒng)剛性較好時(shí)，主偏角κr可以取小值，將得到薄而寬的切屑。由于主切削刃參加工作長(zhǎng)度增加，增大散熱面積，使刀具壽命得到提高，但使徑向分力增加。②、工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)，或帶有沖擊性的切削，主偏角κr可以取大值，，一般κr＝60o～75o，甚至主偏角κr可以大于90o，以避免加工時(shí)振動(dòng)。車刀常見的主偏角有45°、60°、75°、90°幾種。第五十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四（2）副偏角的選擇副偏角的作用是為了減少副切削刃與工件已加工表面間的摩擦，防止切削時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)?？紤]的各種綜合因素：①、工藝系統(tǒng)剛性好時(shí)，加工高強(qiáng)度高硬度材料，一般κrˊ＝5o～10o；加工外圓及端面，能中間切入，κrˊ＝45o。②、工藝系統(tǒng)剛度較差時(shí)，粗加工、強(qiáng)力切削時(shí)，κrˊ＝10o～15o；車臺(tái)階軸、細(xì)長(zhǎng)軸、薄壁件，κrˊ＝5o～10o。③、切斷切槽，為了保證刀頭強(qiáng)度和重磨后主刀刃寬度變化小，κrˊ＝1o～2o。副偏角的選擇原則是：在不影響摩擦和振動(dòng)的條件下，應(yīng)選取較小的副偏角。第五十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四*刃傾角的選擇刃傾角主要影響刀頭強(qiáng)度和排屑方向。刃傾角對(duì)切屑流向的影響(下圖)因此：一般大前角刀具通常選用負(fù)的刃傾角。第五十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四當(dāng)s≠0時(shí)，增大刃傾角的絕對(duì)值，還會(huì)增大刀具的實(shí)際工作前角，使切削輕快。粗加工和斷續(xù)切削時(shí)，為了增加刀頭強(qiáng)度，s常取負(fù)值。精加工時(shí)，為了防止切屑劃傷已加工表面，s常取正值或零度。通常車刀的刃傾角s=-5°~+10°。選擇刀具幾何角度時(shí)，應(yīng)遵循“銳字當(dāng)先，銳中求固”原則。即將刀具鋒利放在第一位，同時(shí)保證刀具有一定的強(qiáng)固。國(guó)內(nèi)外先進(jìn)刀具在角度的變革方面，大致有“三大一小”的趨勢(shì)，即采用大的前角、刃傾角和主偏角，采用小的后角。第五十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四3.車刀的工作角度切削加工過程中，由于車刀安裝位置的變化以及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響，使得參考平面坐標(biāo)系的位置發(fā)生變化，從而導(dǎo)致了刀具角度大小的變化。按照切削工作中的參考平面坐標(biāo)系所確定的角度，稱為工作角度。刀具工作參考系有三種：工作平面參考系，工作假定工作平面、背平面參考系，工作法平面參考系。其中工作平面參考系應(yīng)用最多。第五十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四1）刀尖安裝高低對(duì)工作角度的影響當(dāng)?shù)都馀c工件中心等高，工作角度與刃磨角度相同，即：oe=o,oe=o.當(dāng)?shù)都飧哂诠ぜ行臅r(shí)，工作前角增大，工作后角減小。即oe＞o,oe＜o(jì)。當(dāng)?shù)都獾陀诠ぜ行臅r(shí)，工作前角減小，工作后角增大。即oe＜o(jì),oe

＞o。第五十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四2）刀桿中心線安裝偏斜對(duì)工作角度的影響當(dāng)?shù)稐U中心線與進(jìn)給方向不垂直時(shí)，工作主偏角和工作副偏角將發(fā)生變化。第五十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四3）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響以切斷刀為例，若不考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，則oe=o,oe=o?？紤]橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡為阿基米德旋線，這時(shí)工作前角增大，而工作后角減小。第五十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四第三節(jié)金屬切削過程金屬切削過程實(shí)質(zhì)上是一種擠壓過程。在擠壓過程中，被切削層金屬主要經(jīng)過剪切滑移變形而變成切屑。金屬在切削過程中，會(huì)出現(xiàn)一系列物理現(xiàn)象，如金屬變形、切削力、切削熱、刀具磨損等，這些都是以切屑形成過程為基礎(chǔ)而生產(chǎn)中出現(xiàn)的許多問題，如積屑瘤、振動(dòng)、卷屑、斷屑等，都與切削過程密切相關(guān)。第五十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四一、切屑的形成及種類

切屑形成過程切削層的金屬?gòu)椥宰冃嗡苄宰冃螖D裂切離切屑切削層的金屬受到刀具前刀面的推擠后產(chǎn)生彈性變形隨著切應(yīng)力、切應(yīng)變逐漸增大，達(dá)到其屈服強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生塑性變形而滑移刀具繼續(xù)切入時(shí)，材料內(nèi)部的應(yīng)力、應(yīng)變繼續(xù)增大，當(dāng)切應(yīng)力達(dá)到其斷裂強(qiáng)度時(shí)，金屬材料被擠裂沿刀具前刀面流出第六十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四切削變形區(qū)

根據(jù)切削過程中整個(gè)切削區(qū)域金屬材料的變形特點(diǎn)，可將切削層劃分為三個(gè)變形區(qū)，如圖所示。分為：第一變形、第二變形區(qū)、第三變形區(qū)。第六十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四2、切屑的種類1)

帶狀切屑特征：內(nèi)表面光滑，外表面呈毛茸狀。形成條件：塑性材料、速度中等、較大的0

、較小的f和ap。第六十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四2)

擠裂切屑特征：內(nèi)表面有時(shí)有裂紋，外表面呈鋸齒狀。形成條件：中等硬度的塑性材料、速度較低、較小的0

、較小的f和ap。第六十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四3)崩碎狀切屑特征：不規(guī)則的碎塊狀。形成條件：工件材料脆性越大，刀具前角越小，切削深度和進(jìn)給量越大，越易產(chǎn)生此類切削。第六十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四(1)切屑的形態(tài)可隨切削條件不同而改變(2)可控制切削條件，使切屑形態(tài)向有利于生產(chǎn)的方面轉(zhuǎn)化，保證切削加工的順利進(jìn)行和工件的加工質(zhì)量增大前角提高切削速度減小進(jìn)給量有利于使粒狀切屑、節(jié)狀切屑向帶狀切屑轉(zhuǎn)化使切削過程平穩(wěn)降低加工表面粗造度數(shù)值第六十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、積屑瘤在一定的切削速度下切削塑性材料時(shí)，常發(fā)現(xiàn)在刀具前刀面上靠近刀刃的部位粘附著一小塊很硬的金屬—稱為積屑瘤。積屑瘤的形成oM滯留層第六十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四切削過程中，由于金屬的擠壓和強(qiáng)烈摩擦，使切屑與前刀面之間產(chǎn)生很大的應(yīng)力和很高的切削溫度。當(dāng)應(yīng)力和溫度條件適當(dāng)時(shí)，切屑底層與前刀面之間的摩擦力很大，使得切屑底層流出速度變得緩慢，形成一層很薄的“滯流層”，當(dāng)滯流層與前刀面的摩擦阻力超過切屑內(nèi)部的結(jié)合力時(shí)，滯流層的金屬與切屑分離而粘附在切削刃附近形成積屑瘤.1)積屑瘤的形成過程第六十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四滯流層與積屑瘤a)滯流層b）刀刃處積屑瘤c）積屑瘤在切削第六十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四有利方面保護(hù)刀具增加工作前角積屑瘤硬度很高可代替切削刃進(jìn)行切屑，減少刀具的磨損積屑瘤的存在，使刀具的實(shí)際工作前角增大可減小切削變形和切削力，使切削輕快2）積屑瘤對(duì)加工過程的影響第六十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四不利方面影響工件尺寸精度影響工件表面粗造度積屑瘤破裂后會(huì)劃傷表面，加快刀具磨損會(huì)形成硬點(diǎn)和毛刺，使工件表面粗造度值增大時(shí)大時(shí)小，時(shí)有時(shí)無，使切削力產(chǎn)生波動(dòng)而引起振動(dòng)積屑瘤的頂端突出于切削刃之外，使實(shí)際的切削深度不斷變化第七十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四

影響積屑瘤的因素工件材料：塑性材料切削用量：中等（10~50m/min），溫度300℃；刀具角度：0偏??；切削液等：不加切削液。控制措施要避免在中溫、中速加工塑性材料增大前角可減小切削變形，降低切削溫度，減小積屑瘤的高度采用潤(rùn)滑性能優(yōu)良的切削液可減少甚至消除積屑瘤3）積屑瘤的控制第七十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四切削速度對(duì)積屑瘤的影響加工條件：工件45鋼、硬質(zhì)合金刀具、ap=4.5mm、f=0.67mm/r第七十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四三、切削力和切削功率1.

切削力的來源于分解1)切削力的構(gòu)成oM①材料的彈性變形和塑性抗力；②切屑、工件表面與刀具的摩擦力。2)切削力的分解刀具切削工件時(shí)作用在刀具或工件上的力。將Fr沿速度方向、軸向和徑向三個(gè)相互垂直的發(fā)現(xiàn)分解為Fz、Fx、Fy。F彈、塑F摩1F摩2第七十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四Fr①主切削力（切向分力）FCFz是Fr在切削速度方向上的分力。主切削力占總切削力的80%~90%，消耗的功率占總功率的95%以上。是計(jì)算機(jī)床動(dòng)力及主要傳動(dòng)零件強(qiáng)度和剛度的依據(jù)，也是選擇刀具幾何角度和切削用量的依據(jù)。②進(jìn)給力（走刀抗力或軸向分力）FfFx是Fr在進(jìn)給方向上的分力。消耗的功率僅占總功率的1~5%。是設(shè)計(jì)和計(jì)算進(jìn)給機(jī)構(gòu)零件強(qiáng)度和剛度的依據(jù)。第七十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四③背向力（吃刀抗力或徑向分力）Fp是Fr在切削深度方向上的分力。FrFzFxFyFX、Y它作用在機(jī)床、工件剛性最弱的方向上，使刀架移位和工件彎曲，容易引起振動(dòng)，影響加工質(zhì)量。第七十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四2.切削功率Pm切削功率是各切削分力消耗功率的總和，但在車外圓時(shí)，F(xiàn)Y不作功，F(xiàn)X方向的運(yùn)動(dòng)速度很小，且FX＜FZ，F(xiàn)X消耗的功率很小，可忽略不計(jì)?；蛟O(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)，應(yīng)根據(jù)切削功率確定機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率PE，還要考慮機(jī)床的傳動(dòng)效率，——機(jī)床傳動(dòng)效率，一般取0.75~0.85.第七十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四四、切削熱與切削溫度1.切削熱的來源與傳散1）在刀具的切削作用下，切削層金屬發(fā)生彈性變形和塑性變形，這是切削熱的一個(gè)來源。2）同時(shí)，切屑與前刀面，工件與后刀面間消耗的摩擦功，也將轉(zhuǎn)化為熱能，這是切削熱的又一個(gè)來源。3）切削熱由切屑、工件、刀具以及周圍的介質(zhì)傳導(dǎo)出去。4）影響熱傳導(dǎo)的主要因素是工件和刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)以及周圍介質(zhì)的狀況。第七十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四切削熱產(chǎn)生與傳散區(qū)域第七十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四2.切削溫度的分布

切削溫度一般指前刀面與切屑接觸區(qū)域的平均溫度。在切削過程中，切屑、刀具和工件不同部位的溫度分布是不均勻的。切削溫度的高低，除了用儀器進(jìn)行測(cè)定外，還可以通過觀察切屑的顏色大致估計(jì)出來。例如切削碳鋼時(shí)，隨著切削溫度的升高，切屑的顏色也發(fā)生相應(yīng)的變化：淡黃色約200℃，藍(lán)色約320℃.第七十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四

切削溫度分布a）刀具、切屑和工作中溫度分布b）刀具中溫度分布

加工條件：刀具材料P20（YT20）、υc=60m/min

加工條件：工件材30Mn4，ap=3mm、f=0.25mm/r第八十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四3.影響切削溫度的因素（1）切削速度對(duì)切削溫度有顯著的影響。實(shí)驗(yàn)證明，隨著切削速度的提高，切削溫度將明顯上升。（2）進(jìn)給量f對(duì)切削溫度也有一定的影響。隨著進(jìn)給量的增大，單位時(shí)間內(nèi)的金屬切除量增多，切削過程產(chǎn)生的切削熱也增多，使切削溫度上升。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樣顯著。（3）切削深度ap對(duì)切削溫度的影響很小。因?yàn)榍邢魃疃萢p增大以后，切削區(qū)產(chǎn)生的熱量雖然成正比例地增多，但因改善了散熱條件，所以切削溫度的升高并不明顯。

1）切削用量對(duì)切削溫度的影響第八十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四2）工件材料對(duì)切削溫度的影響工件材料主要是通過它的硬度、強(qiáng)度和熱導(dǎo)率不同而影響切削溫度的。工件材料的硬度和強(qiáng)度越高，切削時(shí)所消耗的功就越多，產(chǎn)生的切削熱也多，切削溫度就越高。3）刀具幾何參數(shù)切削溫度的影響1．前角：前角γ。的數(shù)值直接影響切削過程中的變形和摩擦，所以它對(duì)切削溫度有明顯的影響。前角大，產(chǎn)生的切削熱少，切削溫度低；前角小，切削溫度高。

2．主偏角：隨著主偏角的增大，切削溫度將逐漸升高。3．負(fù)倒棱：負(fù)倒棱寬度bγ1在(0—2)f范圍內(nèi)變化，基本上不影響切削溫度。4．刀尖圓弧半徑：刀尖圓弧半徑rε在0—1.5mm范圍內(nèi)變化，基本上不影響平均切削溫度。第八十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四5）切削液4）刀具材料導(dǎo)熱性好的刀具材料，可使切削熱很快傳出，降低切削溫度。切削液的作用在切削過程中，正確的選擇和使用切削液。對(duì)降低切削溫度、減小刀具磨損，提高生產(chǎn)率和加工質(zhì)量有著重要的意義。a.冷卻作用b.潤(rùn)滑作用c.排屑作用d.清洗和防銹作用第八十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四切削液的種類①水溶液：水+防銹劑等；呈透明狀。②乳化液：乳化油+水；呈乳白色。應(yīng)用最廣泛。③切削油：礦物油；潤(rùn)滑作用。切削液的選用粗加工：以冷卻為主。如水溶液、低濃度的乳化液等。精加工：以潤(rùn)滑為主。如高濃度的乳化液、切削油等。第八十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四加工一般鋼材時(shí)，通常選用乳化液或硫化切削油。加工銅合金和有色金屬時(shí)，不宜采用含硫化油的切削液，以免腐蝕工件。加工鑄鐵、青銅、黃銅等脆性材料時(shí)，為了避免崩碎的切屑進(jìn)入機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件，一般不選用切削液。但在低速精加工中，為了提高表面質(zhì)量，可用煤油作為切削液。

高速鋼刀具應(yīng)根據(jù)價(jià)格的性質(zhì)和工件材料選用合適的切削液。

硬質(zhì)合金刀具一般不用切削液。如果要用，必須連續(xù)地、充分地供給，切不可斷斷續(xù)續(xù)，以免硬質(zhì)合金刀片因驟冷驟熱而開裂。第八十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四五、刀具磨損與刀具壽命1.刀具磨損刀具的損壞分為：正常磨損和非正常磨損。前者是連續(xù)的、逐漸的過程；后者是隨機(jī)的，突發(fā)的破壞。刀具磨損的特點(diǎn)：刀具表面所接觸的切屑底面是活性很高的新鮮表面，刀面上的接觸壓力很大，接觸面溫度很高。所以，刀具磨損是一個(gè)復(fù)雜的磨損過程。2.刀具磨損的主要原因1)磨料磨損由于切屑或工件表面有一些微小的硬質(zhì)點(diǎn)，在刀具表面刻劃出溝紋而造成的磨損。是低速下工作的刀具（如拉刀、手鉸刀）磨損的主要原因。第八十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四2）粘結(jié)磨損當(dāng)切屑與前刀面之間在較高的溫度和一定的壓力下，分子間的吸附力使切屑底層與前刀面粘結(jié)在一起，由于刀具表面層的疲勞、熱應(yīng)力等原因，切屑在流出時(shí)將刀具表面層表面的顆粒帶走而造成磨損。當(dāng)工件材料與刀具材料的親和力大，在積屑瘤產(chǎn)生的速度范圍內(nèi)，很容易產(chǎn)生粘結(jié)磨損。3）相變磨損工具鋼刀具在切削溫度高于相變溫度時(shí)，其金相組織由回火馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗鹜惺象w、回火索氏體等組織，硬度大大降低，而使磨損加劇。是高速鋼刀具、工具鋼刀具磨損的主要原因。4）擴(kuò)散磨損高速切削時(shí)，切削溫度可高達(dá)900~1000℃，這時(shí)硬質(zhì)合金中的鎢、鈷、鈦等元素會(huì)擴(kuò)散到斜切底面，而切屑中的鐵則擴(kuò)散到硬質(zhì)合金刀具的表面，改變其化學(xué)成分，使硬質(zhì)合金硬度下降，而加劇磨損。第八十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四3.刀具的磨損形式*正常磨損刀具的磨損發(fā)生在與切屑和工件接觸的前刀面和后刀面上，其磨損形式如右圖所示。(1)前刀面磨損。(2)后刀面磨損。(3)前、后刀面同時(shí)磨損。第八十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四第八十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四(1)前刀面磨損。在以較高的切削速度和較大的切削厚度，切削塑性材料時(shí)，往往在前刀面上離主切削刃一定距離處，被磨出月牙洼。刀具前刀面磨損量以月牙洼最大深度KT表示。第九十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四(2)后刀面磨損切削脆性材料時(shí)，或以較小切削厚度切削塑性材料。第九十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四具體原因：切削時(shí)，工件的新鮮加工表面與刀具后刀面接觸，相互摩擦，引起后刀面磨損。后刀面雖然有后角，但由于切削刃不是理想的鋒利，而有一定的鈍圓，后刀面與工件表面的接觸壓力很大，存在著彈性和塑性變形;因此，后刀面與工件實(shí)際上是小面積接觸，磨損就發(fā)生在這個(gè)接觸面上。切削鑄鐵和以較小的切削厚度切削塑性材料時(shí)，主要發(fā)生這種磨損，后刀面磨損帶往往不均勻。第九十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四(3)前、后刀面同時(shí)磨損以一般的切削厚度切削塑性材料。2、減少刀具磨損的主要措施切削速度提高切削速度使切削溫度增高，磨損加劇，而使刀具壽命降低。進(jìn)給量與背吃刀量進(jìn)給量與背吃刀量增大，均使刀具壽命降低，但進(jìn)給量增大后，切削溫度升高較多，對(duì)刀具壽命影響較大；背吃刀量增大，改善散熱條件，使切削溫度上升小，對(duì)刀具壽命影響較小。第九十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四刀具幾何參數(shù)的影響在刀具幾何參數(shù)中，影響刀具壽命的主要有：前角、主偏角、副偏角和刀尖圓弧半徑。增大前角，切削溫度降低，刀具壽命提高，但前角太大，強(qiáng)度低，散熱差，刀具壽命反會(huì)下降。減小主偏角、副偏角和增大刀尖圓弧半徑，都能起到提高刀具強(qiáng)度和降低切削溫度作用，因此，均有利于提高刀具壽命。工件材料加工材料的強(qiáng)度、硬度越高和韌性越高，切削時(shí)均能使切削溫度升高，刀具壽命降低。刀具材料刀具材料是影響刀具壽命的重要因素，例如刀具材料的熱導(dǎo)率，耐磨性越高，切削時(shí)刀具壽命越長(zhǎng)，因此，選用涂層刀具和高性能刀具材料，是提高刀具壽命的有效途徑。第九十四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四4.磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和刀具耐用度1）磨損過程曲線(1)刀具的正常磨損過程初期磨損階段：這階段磨損速度較快。新刃磨的刀具表面較粗糙，存在顯微裂紋、氧化和脫碳等缺陷，后刀面與工件接觸面積小，壓力較大，故磨損較快。正常磨損階段：經(jīng)初期磨損后，刀具的粗糙表面被磨平，缺陷減小，刀具與后刀面的接觸面積變大，壓強(qiáng)減小，磨損緩慢，是刀具的有效工作時(shí)期。急劇磨損階段：當(dāng)?shù)毒吣p到一定程度后，由于刀具鈍化，刀面與工件的摩擦過大，使切削溫度快速上升，刀具磨損急增。第九十五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四刀具耐用度——指刀具由開始切削到磨鈍為止的實(shí)際切削總時(shí)間。刀具在兩次刃磨之間的實(shí)際切削總時(shí)間。如粗加工：硬質(zhì)合金車刀：T=60min高速鋼鉆頭：T=60~120min生產(chǎn)中常用達(dá)到正常磨損VB=0.3mm時(shí)的刀具壽命。刀具耐用度刀具磨損到一定限度后就不能繼續(xù)使用，這個(gè)磨損限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。第九十六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四第四節(jié)切削加工的經(jīng)濟(jì)性一、生產(chǎn)率和提高生產(chǎn)率的途徑生產(chǎn)率是指單位時(shí)間內(nèi)制造出合格產(chǎn)品的數(shù)量，或生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品所花費(fèi)的工人勞動(dòng)時(shí)間。

在機(jī)床上加工一個(gè)零件所用的時(shí)間包括以下三個(gè)方面：

第九十七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四T基——基本工藝時(shí)間（機(jī)動(dòng)時(shí)間），即加工一個(gè)零件所需的總的切削時(shí)間；T輔——輔助時(shí)間，是操作者為完成基本工藝時(shí)間所消耗的除T基以外的操作時(shí)間，包括操縱機(jī)床，刃磨、裝卸、空移刀具，裝卸工件和檢驗(yàn)等時(shí)間；T其他——其他與加工沒有直接關(guān)系的時(shí)間，包括擦拭機(jī)床、清洗切屑和自然需要等時(shí)間。第九十八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四提高切削加工生產(chǎn)率的主要途徑：1、盡可能采用先進(jìn)的毛坯制造方法和工藝，減少加工余量。2、合理選擇切削用量，粗加工時(shí)可采用強(qiáng)力切削，精加工時(shí)可采用高速切削。3、盡量選用：先進(jìn)的夾具；快換刀夾、自動(dòng)換刀裝置和先進(jìn)刀具結(jié)構(gòu)；先進(jìn)量具。4、采用多工位、多件、多刀及成形刀具加工。5、盡可能采用先進(jìn)、高效的機(jī)床設(shè)備和自動(dòng)化控制系統(tǒng)。第九十九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四以上措施均能減少操作時(shí)間。此外改進(jìn)生產(chǎn)管理，改善勞動(dòng)條件，做好各項(xiàng)技術(shù)準(zhǔn)備等，均能減少其他時(shí)間的消耗。盡量擴(kuò)大生產(chǎn)批量，在小批量生產(chǎn)時(shí)采用成組工藝可降低準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間的影響。第一百頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、切削用量的合理選擇1.切削用量的選擇原則從金屬切除率公式Qz=1000Vcapf(mm3/s)看，增大三要素中任何一個(gè)似乎都可以提高生產(chǎn)率，但從刀具耐用度與三要素關(guān)系式看，三者的影響程度是不同的，vc影響最大，f次之，ap最小。第一百零一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四在刀具壽命已確定的條件下，欲使vc、f、ap三者乘積即金屬切除率最大，無疑應(yīng)首先選擇盡量大的背吃刀量ap，其次再根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛性限制條件或已加工表面粗糙度的要求選擇盡量大的進(jìn)給量f，最后依據(jù)三要素與刀具壽命關(guān)系式計(jì)算確定切削速度Vc。這是選擇切削用量的基本原則。實(shí)際合理切削用量的選擇與機(jī)床、刀具、工件及工藝等多種因素有關(guān)。按上述基本原則和步驟選擇的切削用量，嚴(yán)格講只是合理切削用量的一個(gè)初始值。真正合理的切削用量是在綜合考慮零件工藝及工藝系統(tǒng)狀態(tài)后并細(xì)心體察，逐步探索改善才能達(dá)到最佳狀態(tài)。第一百零二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四切削用量的選擇還是一項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)性并具有很大靈活性的工作。刀具壽命常常也不一定有什么較嚴(yán)格的規(guī)定，表面看也不一定按上述步驟選擇切削用量，但上述基本原則仍然適用。此時(shí)前人的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)資料及從業(yè)者、操作者本人的經(jīng)驗(yàn)積累就顯得尤為重要。也應(yīng)是上述基本原則的一個(gè)體現(xiàn)。2.切削用量的選擇方法

1）確定背吃刀量ap：

粗加工背吃刀量ap根據(jù)工序余量來確定。除留給以后工序的余量外，其余的粗加工余量盡可能一次切除，以使走刀次數(shù)最少。第一百零三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四（1）下列情況之一可選用兩次或數(shù)次進(jìn)給：1）粗加工余量h過大，如外圓車削的單邊余量h>6mm；2）加工余量極不均勻；工藝系統(tǒng)剛度不足；3）斷續(xù)切削、刀片尺寸較小，如作用切削刃長(zhǎng)度超過工作切削刃的60％時(shí)，采用兩次進(jìn)給。第一次進(jìn)給的ap值應(yīng)選得大些，一般ap=（2/3～3/4）h。當(dāng)加工余量極不均勻時(shí)，視具體情況應(yīng)先切去不均勻部分。（2）切削表層有硬皮的鑄鍛件或切削不銹鋼等加工硬化嚴(yán)重的材料時(shí)，應(yīng)盡量使背吃刀量超過硬皮或冷硬層厚度，以預(yù)防刀尖過早磨損。（3）半精加工的余量較小，約在l～2mm左右，精加工余量更小，約在0.05～0.80mm之間。第一百零四頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四（4）在半精加工、精加工時(shí)，應(yīng)在一次進(jìn)給中切除工序余量。在采用硬質(zhì)合金車刀精車時(shí)，考慮到刀尖圓弧半徑rε與切削刃鈍圓半徑rn對(duì)擠壓和摩擦作用的影響，ap不宜過小，一般應(yīng)大于0.3mm。2）確定進(jìn)給量f（1）粗加工時(shí)，進(jìn)給量f的選擇受切削力的限制。在工藝系統(tǒng)強(qiáng)度和剛度允許的情況下選擇較大的進(jìn)給量，一般取f=0.3～0.9mm／r。（2）生產(chǎn)實(shí)際中多采用查表法確定合理的進(jìn)給量。粗加工時(shí)，根據(jù)工件材料、車刀刀桿的尺寸、工件直徑及已確定的背吃刀量來選擇進(jìn)給量。第一百零五頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四（3）半精加工和精加工的ap值較小，產(chǎn)生的切削力不大，故進(jìn)給量主要受到表面粗糙度的限制，一般選得較小，常取f=0.08～0.50mm／r。但也不能太小，否則切削層公稱厚度太薄不易切下切屑，對(duì)已加工表面質(zhì)量反而不利。當(dāng)取合理的刀尖參數(shù)或修光刃和高的切削速度與之配合時(shí)，進(jìn)給量f可適當(dāng)選大些，以提高生產(chǎn)率。3）確定切削速度vc

在ap和f選定后，再根據(jù)規(guī)定達(dá)到的合理壽命T(min)，就可以確定切削速度vc(單位：m／s)。第一百零六頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四在生產(chǎn)中選擇切削速度的一般原則是：(1)粗車時(shí)，ap和f較大，故選擇較低的vc；精車時(shí)，ap和f均較小，故選擇較高的vc(2)工件材料強(qiáng)度、硬度高時(shí)，應(yīng)選較低的vc；加工奧氏體不銹鋼、鈦合金和高溫合金等難加工材料時(shí)，只能取較低的vc(3)切削合金鋼比切削中碳鋼切削速度應(yīng)降低20％～30％；切削調(diào)質(zhì)狀態(tài)的鋼比切削正火、退火狀態(tài)鋼要降低切削速度20％～30％；切削有色金屬比切削中碳鋼的切削速度可提高100%～300％。第一百零七頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四(5)精加工時(shí)，應(yīng)盡量避開積屑瘤產(chǎn)生的區(qū)域。

6)斷續(xù)切削時(shí)，為減少?zèng)_擊和熱應(yīng)力，宜適當(dāng)降低切削速度。

(7)在易發(fā)生振動(dòng)的情況下，切削速度應(yīng)避開自激振動(dòng)的臨界速度。

(8)加工大件、細(xì)長(zhǎng)件和薄壁工件或加工帶外皮的工件時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。(4)刀具材料的切削性能愈好，切削速度也選得愈高。如硬質(zhì)合金的切削速度比高速鋼刀具可高好幾倍，涂層刀具的切削速度比未涂層刀具要高，陶瓷、金剛石和CBN刀具可采用更高的切削速度。第一百零八頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四衡量材料切削加工性的指標(biāo)1.一定刀具耐用度下的切削速度當(dāng)?shù)毒叩哪陀枚葹門時(shí)，切削某種材料所允許的切削速度。材料的切削加工性越好。若T=60min，則三、工件的切削加工性材料的切削加工性是指材料被切削加工的難易程度。第一百零九頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四各種材料與45鋼（正火態(tài)）之比值。若把45鋼的作為基準(zhǔn)，寫為材料具有良好的切削加工性。材料的切削加工性較差。常用材料的切削加工性分為八級(jí)。2.相對(duì)加工性kr第一百一十頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四3.已加工表面質(zhì)量5.切削力4.切屑的控制或斷屑的難易凡較容易獲得好的表面質(zhì)量的材料，其切削加工性較好；反之則較差。精加工時(shí)，常以此為衡量指標(biāo)。凡切屑較容易控制或易于斷屑的材料，其切削加工性較好；反之則較差。在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上加工時(shí)，常以此為衡量指標(biāo)。在相同切削條件下，凡切削力較小的材料，其切削加工性較好；反之則較差。在粗加工中，當(dāng)機(jī)床剛性或動(dòng)力不足時(shí)，常以此為衡量指標(biāo)。第一百一十一頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四影響材料切削加工性的因素1.物理性能2.材料的力學(xué)性能材料的導(dǎo)熱性愈好、一定刀具耐用度下的切削速度愈高，材料的切削加工性愈好。材料的強(qiáng)度、硬度愈高，切削力愈大，切削溫度愈高,刀具磨損加劇，—切削加工性愈差。材料的塑性、韌性愈高，切削時(shí)切屑的變形加大，摩擦力提高，切削力愈大，切削溫度愈高，刀具磨損加劇，—切削加工性愈差。第一百一十二頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期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.熱處理在鋼中加入S、Pb等元素，可有效的改善材料的切削加工性。——“易切削鋼”。高碳鋼——退火低碳鋼——正火第一百一十三頁(yè)，共一百二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期四第六節(jié)機(jī)械加工質(zhì)量零件的機(jī)械加工質(zhì)量包括加工精度和表面質(zhì)量，它直接影響著產(chǎn)品的使用性能和壽命。一、加工精度加工精度是指零件在加工以后，其幾何參數(shù)的實(shí)際數(shù)值和設(shè)計(jì)數(shù)值相符合的程度。相符合的程度越高，加工誤差越小，加工精度就越高。零件的加工精度包括零件的尺寸精度、形狀精度和位置精度，在零件圖上分別以尺寸公差、形狀公差和位置公差來