機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課件

金屬切削的基本理論第一章金屬切削的基本理論1.1切削運(yùn)動(dòng)與切削要素1.2金屬切削刀具1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律1.4切削參數(shù)及切削液的選擇1.5常用工程材料1.1切削運(yùn)動(dòng)與切削要素金屬切削加工就是用具有一定幾何形狀的刀具把工件毛坯上的一部分金屬材料（統(tǒng)稱余量）切除，獲得圖樣所要求的零件。在切削過(guò)程中，刀具和工件之間必須有相對(duì)的切削運(yùn)動(dòng)，因此，掌握切削運(yùn)動(dòng)、刀具幾何角度、切削用量和切削層參數(shù)等的基本定義，是學(xué)習(xí)本課程的基礎(chǔ)。本章主要以外圓車削為例來(lái)討論這些問(wèn)題，但其定義也適于其它切削加工方法。1.1切削運(yùn)動(dòng)與切削要素1.1.1切削運(yùn)動(dòng)金屬切削加工時(shí)，刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，稱為切削運(yùn)動(dòng)。切削運(yùn)動(dòng)可分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。以圖1-1所示車削外圓為例來(lái)研究切削運(yùn)動(dòng)。圖1-1切削運(yùn)動(dòng)和工件表面1.1切削運(yùn)動(dòng)與切削要素1.1.1.1主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)是切削時(shí)的主要運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)可以由刀具完成,也可以由工件完成，其運(yùn)動(dòng)形式通常為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng),如車削時(shí)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，銑削時(shí)銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，鉆削時(shí)鉆頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。一般地講，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)。1.1切削運(yùn)動(dòng)與切削要素1.1.1.2進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是將被切削金屬層不斷地投入切削，以切除工件表面上全部余量的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以有一個(gè)或幾個(gè)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由刀具或工件完成，如車削外圓時(shí)車刀平行于工件軸線的縱向運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)形式一般有直線、旋轉(zhuǎn)或兩者的合成運(yùn)動(dòng)，它可以是連續(xù)的或斷續(xù)的，消耗的功率也比主運(yùn)動(dòng)要小得多。

1.1.1.3工件表面切削加工過(guò)程中，工件上有三個(gè)不斷變化著的表面，如圖1-1所示。（1）已加工表面工件上經(jīng)刀具切削后產(chǎn)生的表面。（2）待加工表面工件上有待切除切削層的表面。（3）過(guò)渡表面主切削刃正在加工的表面稱為過(guò)渡表面，它是待加工表面與已加工表面的連接表面。1.1切削運(yùn)動(dòng)與切削要素1.1切削運(yùn)動(dòng)與切削要素1.1.2切削要素

1.1.2.1

切削用量它包括切削速度、進(jìn)給量和切削深度三個(gè)要素。（1）切削速度切削速度是刀具切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)的速度。當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，刀具或工件最大直徑處的切削速度，由下式確定式中v——

切削速度（）或（）；

d——

完成主運(yùn)動(dòng)的刀具或工件的最大直徑（）；

n——

主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速（）或（）。1.1切削運(yùn)動(dòng)與切削要素當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)（如刨削），則式中——

往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的行程速度（）；

——

主運(yùn)動(dòng)每秒或每分鐘的往復(fù)次數(shù)（）或（）。1.1切削運(yùn)動(dòng)與切削要素（2）進(jìn)給量進(jìn)給量是工件或刀具的主運(yùn)動(dòng)每轉(zhuǎn)或每一行程時(shí)，刀具切削刃相對(duì)工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的移動(dòng)量。車削時(shí)的進(jìn)給量是工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，切削刃沿進(jìn)給方向的移動(dòng)量，單位為，其進(jìn)給速度為式中——進(jìn)給速度（）或（）。對(duì)于銑刀、鉸刀等多齒刀具，還規(guī)定每齒進(jìn)給量，即多齒刀具每轉(zhuǎn)或每行程中每齒相對(duì)于工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移，單位為。1.1切削運(yùn)動(dòng)與切削要素（3）切削深度切削深度是指待加工表面與已加工表面之間的垂直距離。車削時(shí)式中——切削深度（）；

——工件待加工表面直徑（）；

——工件已加工表面直徑（）。1.1切削運(yùn)動(dòng)與切削要素1.1.2.2切削層參數(shù)切削時(shí)，沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)一個(gè)進(jìn)給量所切除的金屬層稱為金屬切削層。通過(guò)切削刃基點(diǎn)（通常指主切削刃工作長(zhǎng)度的中點(diǎn)）并垂直于該點(diǎn)主運(yùn)動(dòng)方向的平面，稱為切削層尺寸平面。在切削層尺寸平面內(nèi)測(cè)定的切削層尺寸幾何參數(shù)則稱為切削層尺寸平面要素?，F(xiàn)將各切削層參數(shù)的定義說(shuō)明如下：1.1切削運(yùn)動(dòng)與切削要素（1）切削層公稱橫截面積它是指在給定瞬間，切削層在切削層尺寸平面里的實(shí)際橫截面積，用表示，即圖1-2中AMCD所包圍的面積。圖1-2車削時(shí)的切削層尺寸

1.1切削運(yùn)動(dòng)與切削要素切削層公稱橫截面積可按下式計(jì)算

其中，稱為殘留面積，它構(gòu)成了已加工表面理論表面粗糙度的幾何基形。

1.1切削運(yùn)動(dòng)與切削要素（2）切削層公稱寬度它是指在給定瞬間，在切削層尺寸平面內(nèi)，主切削刃截面上兩個(gè)極限點(diǎn)間的距離。它大致反映了主切削刃參加切削工作的長(zhǎng)度，對(duì)于直線主切削刃有以下近似關(guān)系（3）切削層公稱厚度它是指在同一瞬間的切削層橫截面積與其公稱切削層寬度之比。即1.2金屬切削刀具1.2.1刀具的種類生產(chǎn)中所使用的刀具種類很多，按加工方式和具體用途分為車刀、孔加工刀具、銑刀、拉刀、螺紋刀具、齒輪刀具、自動(dòng)線及數(shù)控機(jī)床刀具和磨具等幾大類型；按所用材料分為高速鋼刀具、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)分為整體刀具、鑲片刀具、機(jī)夾刀具和復(fù)合刀具等；按是否標(biāo)準(zhǔn)化分為標(biāo)準(zhǔn)刀具和非標(biāo)準(zhǔn)刀具等。常用刀具具體的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及使用等將后續(xù)章節(jié)中介紹。1.2金屬切削刀具1.2.2刀具的幾何參數(shù)各種刀具的切削部分在切削中所起的作用都是相同的，因此在結(jié)構(gòu)上它們有著許多共同的特征。其中外圓車刀是最基本、最典型的切削刀具，其它各種刀具都可看成是車刀的演變和組合，如圖1-3所示。這里以普通外圓車刀為例說(shuō)明刀具切削部分的組成，并給出切削部分幾何角度的一般性定義。圖1-3刀具的切削部分1.2金屬切削刀具1.2.2.1刀具切削部分的組成車刀由切削部分和刀柄組成。其中起切削作用的部分稱切削部分，夾持部分稱刀柄。圖1-4表示了普通外圓車刀的組成情況。圖1-4車刀的組成部分及各部分名稱1-刀柄2-主切削刃3-主后刀面4-切削部分5-刀尖6-副后刀面7-副切削刃8-前刀面1.2金屬切削刀具切削部分由不同刀面和切削刃構(gòu)成。現(xiàn)分述如下：（1）刀具表面前刀面刀具上切屑沿其流出的表面。主后刀面刀具上同前刀面相交形成主切削刃的表面，也是切削過(guò)程中與過(guò)渡表面相對(duì)的刀具表面。副后刀面刀具上同前刀面相交形成副切削刃的表面，也是切削過(guò)程中與已加工表面相對(duì)的刀具表面。1.2金屬切削刀具（2）切削刃及刀尖主切削刃刀具前刀面與主后刀面的交線。它承擔(dān)著主要的切削工作。副切削刃刀具前刀面與副后刀面的交線。它的一小部分也參與切削，主要起修光作用。刀尖是主切削刃與副切削刃的交點(diǎn)。實(shí)際上刀尖是一段圓弧過(guò)渡刃。1.2金屬切削刀具1.2.2.2刀具切削部分的幾何參數(shù)

（1）測(cè)量刀具角度的參考系用于確定刀具幾何角度的參考系主要有兩大類，一類是用于定義刀具在設(shè)計(jì)、制造、刃磨和測(cè)量時(shí)刀具幾何角度的參考系，稱為刀具靜止參考系，在刀具靜止參考系中定義的刀具角度稱為刀具的標(biāo)注角度；另一類是規(guī)定刀具在進(jìn)行切削加工時(shí)幾何參數(shù)的參考系，稱為刀具工作參考系，該參考系考慮了切削運(yùn)動(dòng)和實(shí)際安裝情況對(duì)刀具幾何角度的影響，在該參考系中定義和測(cè)量的刀具角度稱為刀具的工作角度。1.2金屬切削刀具（2）刀具靜止參考系及刀具標(biāo)注角度①刀具靜止參考系刀具靜止參考系主要由以下基準(zhǔn)坐標(biāo)平面組成，如圖1-5所示。圖1-5刀具靜止參考系的基準(zhǔn)平面a）正交平面與法平面參考系b）假定進(jìn)給平面與背平面參考系1.2金屬切削刀具a）基面通過(guò)主切削刃選定點(diǎn)并垂直于該點(diǎn)切削速度的平面。b）切削平面通過(guò)切削刃選定點(diǎn)與切削刃相切并垂直于基面的平面。對(duì)應(yīng)于主切削刃和副切削刃的切削平面分別稱為主切削平面和副切削平面。 c）正交平面通過(guò)主切削刃選定點(diǎn)并同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面。 d）法平面通過(guò)主切削刃選定點(diǎn)并垂直于主切削刃的平面。 e）假定工作平面通過(guò)主切削刃選定點(diǎn)與基面垂直，且與假定進(jìn)給方向平行的平面。 f）背平面通過(guò)主切削刃選定點(diǎn)并垂直于基面和假定工作平面的平面。1.2金屬切削刀具 ②刀具標(biāo)注角度車刀的主要角度有前角、后角、主偏角、副偏角和刃傾角等，如圖1-6所示。圖1-6車刀的主要角度1.2金屬切削刀具 a）前角在正交平面中測(cè)量的前刀面與基面之間的夾角。當(dāng)前刀面與切削平面夾角小于90°時(shí)，前角為正，大于90°時(shí)，前角為負(fù)。主要影響主切削刃的鋒利程度和刃口強(qiáng)度。 b）后角在正交平面中測(cè)量的主后刀面與切削平面間的夾角。當(dāng)后刀面與基面間的夾角小于90°時(shí)，后角為正值，大于90°時(shí)，后角為負(fù)值。主要影響刀具主后刀面與工件表面之間的摩擦，并配合前角改變切削刃的鋒利程度與刃口強(qiáng)度。 c）主偏角在基面中測(cè)量的主切削平面與假定工作平面間的夾角。主要影響切削刃工作長(zhǎng)度和背向力的大小。 d）副偏角在基面中測(cè)量的副切削平面與假定工作平面間的夾角。主要影響已加工表面的粗糙度。1.2金屬切削刀具 f）刃傾角在切削平面中測(cè)量的主切削刃與基面之間的夾角。刃傾角主要影響切屑流向及刀尖強(qiáng)度。當(dāng)?shù)都庀鄬?duì)車刀刀柄安裝面處于最高點(diǎn)時(shí)，刃傾角為正值；刀尖處于最低點(diǎn)時(shí)，刃傾角為負(fù)值；當(dāng)切削刃平行于刀柄安裝面時(shí)，刃傾角為零度，此時(shí)切削刃在基面內(nèi)。刃傾角對(duì)排屑的影響如圖1-7所示。圖1-7刃傾角及其對(duì)排屑方向的影響1.2金屬切削刀具除了以上五個(gè)基本角度外，刀具還有刀尖角、楔角兩個(gè)派生角度。楔角（β0）前刀面與主后刀面間的夾角，β0=90o－（γ0+0）。刀尖角（εr）主切削平面與副切削平面間的夾角。1.2金屬切削刀具1.2.2.3刀具工作參考系及刀具工作角度

為了較合理地表達(dá)在切削過(guò)程中起作用的刀具角度，應(yīng)按合成切削運(yùn)動(dòng)方向來(lái)定義和確定刀具的參考系及其角度，即刀具工作參考系和工作角度。1.2金屬切削刀具 （1）刀具工作參考系 ①工作基面指過(guò)切削刃上選定點(diǎn)并與合成切削速度垂直的平面。 ②工作切削平面指過(guò)切削刃上選定點(diǎn)與切削刃相切、并垂直于工作基面的平面。 ③工作正交平面指過(guò)切削刃上選定點(diǎn)并同時(shí)與工作基面和工作切削平面相垂直的平面。 ④工作平面指過(guò)切削刃上選定點(diǎn)且同時(shí)包含主運(yùn)動(dòng)速度和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度方向的平面。它垂直于工作基面。 ⑤工作法平面與法平面定義相同。1.2金屬切削刀具 （2）刀具工作角度 ①工作前角在工作正交平面內(nèi)測(cè)量的工作基面與前刀面間的夾角。 ②工作后角在工作正交平面內(nèi)測(cè)量的工作切削平面與后刀面間的夾角。 ③工作側(cè)前角在工作平面內(nèi)測(cè)量的工作基面與刀具前刀面間的夾角。 ④工作側(cè)后角在工作平面內(nèi)測(cè)量的工作切削平面與刀具后刀面間的夾角。1.2金屬切削刀具在一般安裝條件下，多數(shù)情況（如普通車削、鏜孔、端銑等）一般不計(jì)算工作角度，也不考慮其影響。只有在一些特殊情況（如車螺紋或絲杠、鏟削加工等角度變化值較大時(shí)）下，才需要計(jì)算工作角度。所以刀具工作參考系和工作角度的其它內(nèi)容就不詳述了，用到時(shí)可查閱有關(guān)資料。1.2金屬切削刀具1.2.2.4刀具安裝位置對(duì)幾何角度的影響為了說(shuō)明問(wèn)題方便，以下討論在過(guò)刀尖的背平面內(nèi)進(jìn)行。圖1-8外圓車刀背平面中刀尖位置對(duì)工作角度的影響

a）刀尖高于工件中心b）刀尖低于工件中心1.2金屬切削刀具車外圓時(shí)，如圖1-8（a）所示，當(dāng)?shù)都獍惭b位置高于工件中心時(shí)，過(guò)刀尖M點(diǎn)的工作基面應(yīng)和M點(diǎn)的切削速度方向垂直，而不再平行于刀柄安裝平面。過(guò)刀尖M點(diǎn)的工作切削平面應(yīng)和M點(diǎn)的切削速度方向一致，即和過(guò)M點(diǎn)的圓周面相切，而不再垂直于刀柄安裝平面。它們相對(duì)于刀具靜止參考系中的基面和切削平面轉(zhuǎn)過(guò)了角，從而使工作背前角比背前角增大角，工作背后角比背后角【減小角。當(dāng)?shù)都獍惭b位置低于工作中心時(shí)，則情況相反，【增大角，減小角，如圖1-8（b）所示。1.2金屬切削刀具車內(nèi)孔時(shí)，當(dāng)車刀刀尖安裝高于工件中心時(shí)（圖1-9（a）），工作背前角比背前角減小角，工作背后角比背后角增大角。當(dāng)車刀刀尖安裝低于工件中心時(shí)（圖1-9（b）），工件背前角和工作背后角的變化與上述情況相反。圖1-9車孔刀背平面中刀尖安裝高低對(duì)工作角度的影響a）刀尖高于工件中心b）刀尖低于工件中心1.2金屬切削刀具此外，當(dāng)?shù)侗行木€與進(jìn)給方向不垂直時(shí)，工作主、副偏角也將較主、副偏角發(fā)生變化，如圖1-10所示。圖1-10車刀安裝偏斜對(duì)主偏角和副偏角的影響1.2金屬切削刀具1.2.3刀具材料刀具材料的切削性能直接影響著生產(chǎn)效率、工件的加工精度、已加工表面質(zhì)量和加工成本等，所以正確選擇刀具材料是設(shè)計(jì)和選用刀具的重要內(nèi)容之一。1.2.3.1刀具材料應(yīng)具備的性能金屬切削時(shí)，刀具切削部分直接和工件及切屑相接觸，承受著很大的切削壓力和沖擊，并受到工件及切屑的劇烈摩擦，產(chǎn)生很高的切削溫度。即刀具切削部分是在高溫、高壓及劇烈摩擦的惡劣條件下工作的。因此，刀具切削部分材料應(yīng)具備以下基本性能。1.2金屬切削刀具 （1）硬度高刀具材料的硬度必須高于被加工材料的硬度。一般要求刀具材料的常溫硬度必須HRC62以上。 （2）足夠的強(qiáng)度和韌性刀具切削部分的材料在切削時(shí)承受著很大的切削力和沖擊力，因此刀具材料必須要有足夠的強(qiáng)度和韌性。 （3）耐磨性和耐熱性好刀具在切削時(shí)承受著劇烈的摩擦，因此刀具材料應(yīng)具有較強(qiáng)的耐磨性。刀具材料的耐磨性和耐熱性有著密切的關(guān)系，其耐熱性通常用它在高溫下保持較高硬度的能力來(lái)衡量（熱硬性）。耐熱性越好，允許的切削速度越高。1.2金屬切削刀具 （4）導(dǎo)熱性好刀具材料的導(dǎo)熱性用熱導(dǎo)率[單位為]表示。熱導(dǎo)率大，表示導(dǎo)熱性好，切削時(shí)產(chǎn)生的熱量就容易傳散出去，從而降低切削部分的溫度，減輕刀具磨損。 （5）具有良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性既要求刀具材料本身的可切削性能、耐磨性能、熱處理性能、焊接性能等要好，且又要資源豐富，價(jià)格低廉。種類常用牌號(hào)硬度HRC（HRA）抗彎強(qiáng)度（GPa）熱硬性（°C）工藝性能用途碳素工具鋼T8A、T10AT12A60～64（81～83）2.45～2.75200～250可冷熱加工成形，刃磨性能好用于手動(dòng)工具，如銼刀、鋸條、鏨子等合金工具鋼9siCr、CiWMn60～65（81～84）2.45～2.75250～300可冷熱加工成形，刃磨性能好，熱處理變形小用于低速成形刀具，如絲錐、板牙、鉸刀等1.2金屬切削刀具1.2.3.2常用刀具材料刀具材料可分為工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷和超硬材料等五大類。常用刀具材料的主要性能及用途見(jiàn)表1-1

表1-1常用刀具材料的主要性能及用途1.2金屬切削刀具高速鋼W9Mo3Cr4V、W6Mo5CrV263～69（82～87）3.43～4.41550～600可冷熱加工成形，刃磨性能好，熱處理變形小用于機(jī)動(dòng)復(fù)雜的中速刀具，如鉆頭、銑刀、齒輪刀具等硬質(zhì)合金（YG類）K類（YT類）P類（YW類）M類69～81（89～93）1.08～2.16800～1100粉未冶金成形，只能磨削加工不能熱處理，多鑲片使用，較脆用于機(jī)動(dòng)簡(jiǎn)單的高速切削刀具，如車刀、刨刀、銑刀刀片陶瓷SG4、AT6（93～94）1500～2100HV0.4～1.1151200壓制燒結(jié)成形，只能磨削加工，不需熱處理，脆性略大于硬質(zhì)合金多用于車刀，適宜精加工連續(xù)切削表1-1常用刀具材料的主要性能及用途1.2金屬切削刀具立方碳化硼（CBN）FD、LBN-Y7300～7400HV0.57～0.811200～1500高溫高壓燒結(jié)成形，硬度高于陶瓷，極脆，可用金剛石砂輪磨削，不需熱處理用于加工高硬度、高強(qiáng)度材料（特別是鐵族材料）人造金剛石

10000HV0.42～1.0700～800硬度高于CBN，極脆用于有色金屬的高精度、低粗糙度切削，也用于非金屬精密加工，不切削鐵族金屬表1-1常用刀具材料的主要性能及用途1.2金屬切削刀具 （1）高速鋼高速鋼是一種含鎢（W）、鉬（MO）、鉻（Cr）、釩（V）等合金元素較多的高合金工具鋼。由于合金元素與碳原子的結(jié)合力很強(qiáng)，使鋼在550～600℃時(shí)仍能保持高硬度，從而使切削速度比碳素工具鋼和合金工具鋼成倍提高，故得名“高速鋼”，又名“風(fēng)鋼”或“鋒鋼”。高速鋼刀具制造工藝簡(jiǎn)單，容易磨出鋒利的刃口，廣泛用于制造切削速度較高、形狀復(fù)雜的刀具，如鉆頭、絲錐、成形刀具、拉刀及齒輪刀具等。高速鋼按化學(xué)成分可分為鎢系、鉬系（含MO2%以上）；按切削性能可分為普通高速鋼和高性能高速鋼。1.2金屬切削刀具 ①普通高速鋼普通高速鋼指用來(lái)加工一般工程材料的高速鋼，常用的牌號(hào)有： a）W18Cr4V（簡(jiǎn)稱W18）屬鎢系高速鋼，具有較好的切削性能，是我國(guó)最常用的一種高速鋼。 b）W6Mo5Cr4V2（簡(jiǎn)稱M2）屬鉬系高速鋼，碳化物分布均勻性、韌性和高溫塑性均超過(guò)W18Cr4V，但其磨削性能較差，我國(guó)目前主要用于熱軋刀具，如麻花鉆等。 c）W9Mo3Cr4V（簡(jiǎn)稱W9）是一種含鎢量較多，含鉬量較少的鎢鉬系高速鋼。其碳化物不均勻性介于W18和M2之間，但抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度高于M2。具有較好的硬度和韌性，其熱塑性也很好，可用于制造各種刀具（如鋸條、鉆頭、拉刀、銑刀、齒輪刀具等）。1.2金屬切削刀具 ②

高性能高速鋼高性能高速鋼是在普通高速鋼的基礎(chǔ)上，用調(diào)整其基本化學(xué)成分和添加一些其它合金元素（如釩、鈷、鉛、硅、鈮等）的辦法，著重提高其耐熱性和耐磨性而衍生出來(lái)的。它主要用來(lái)加工不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金和超高強(qiáng)度鋼等難加工材料。主要有以下幾種： a）鈷高速鋼

鈷高速鋼是在高速鋼中加入鈷，常用牌號(hào)是W2Mo9Cr4Co8（簡(jiǎn)稱M42），具有良好的綜合性能，允許的切削速度較高，有一定的韌性，可磨削性好，可用于切削高溫合金、不銹鋼等難加工材料。1.2金屬切削刀具 b）鋁高速鋼是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的鋼種，加入了少量的鋁不但提高了鋼的耐熱性和耐磨性，而且還能防止含碳量高引起的強(qiáng)度、韌性下降。但由于含釩量較多，其磨削加工性較差，過(guò)熱敏感性強(qiáng)，氧化脫碳傾向較大，使用時(shí)要嚴(yán)格掌握熱處理工藝。常用牌號(hào)有W6Mo5Cr4V2Al（簡(jiǎn)稱501）和W10Mo4Cr4V3Al（簡(jiǎn)稱5F6） （2）硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是用高硬度、高熔點(diǎn)的金屬碳化物（WC、TiC、NbC、TaC等）作硬質(zhì)相，用鈷、鉬或鎳等作粘結(jié)相，研制成粉末，按一定比例混合，壓制成型，在高溫高壓下燒結(jié)而成。1.2金屬切削刀具硬質(zhì)合金的常溫硬度很高（89～93HRA，相當(dāng)于78～82HRC）。耐熔性好，熱硬性可達(dá)800～1000℃以上，允許的切削速度比高速鋼提高4～7倍，刀具壽命高5～8倍，是目前切削加工中用量?jī)H次于高速鋼的主要刀具材料。但它的抗彎強(qiáng)度和韌性均較低，性脆，怕沖擊和振動(dòng)，工藝性也不如高速鋼。因此，硬質(zhì)合金常制成各種形狀的刀片焊接或夾固在車刀、刨刀、端銑刀等的刀體上使用。我國(guó)目前常用的硬質(zhì)合金主要有以下三類：1.2金屬切削刀具 ①鎢鈷類硬質(zhì)合金

由WC和Co組成，代號(hào)為YG。常溫硬度為89～91HRA，耐熱性達(dá)800～900℃，適用于加工切屑呈崩碎狀的脆性材料。常用牌號(hào)有YG3、YG6和YG8等，其中數(shù)字表示含Co的百分比，其余為含WC的百分比。鈷在硬質(zhì)合金中起粘結(jié)作用，含Co愈多的硬質(zhì)合金韌性愈好，所以YG8適于粗加工和斷續(xù)切削，YG6適于半精加工，YG3適于精加工和連續(xù)切削。1.2金屬切削刀具 ②鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金

由WC、TiC和Co組成，代號(hào)為YT。此類硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性和耐熱性（900～1000℃）均比YG類合金高，但抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度降低。主要適于加工切屑呈帶狀的鋼料等韌性材料。常用牌號(hào)有YT30、YT15和YT5等，數(shù)字表示含TiC的百分比。故YT30適于對(duì)鋼料的精加工和連續(xù)切削，YT15適于半精加工，YT5適于粗加工和斷續(xù)切削。1.2金屬切削刀具 ③鎢鈦鉭（鈮）鈷類硬質(zhì)合金又稱通用合金，由WC、TiC、TaC（NbC）TCo組成，代號(hào)為YW。其抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性、耐熱性、高溫硬度和抗氧化能力都有很大提高。常用牌號(hào)有YW1和YW2，這兩種硬質(zhì)合金都具有YG類硬質(zhì)合金的韌性，比YT類硬質(zhì)合金的抗刃口剝落能力強(qiáng)。由于YW類硬質(zhì)合金的綜合性能較好，除可加工鑄鐵、有色金屬和鋼料外，主要用于加工耐熱鋼、高錳鋼、不銹鋼等難加工材料。1.2金屬切削刀具 （3）其它刀具材料 ①

陶瓷材料

陶瓷刀具材料的主要成分是硬度和熔點(diǎn)都很高的Al2O3、Si3N4等氧化物、氮化物，再加入少量的金屬碳化物、氧化物或純金屬等添加劑。也是采用粉末冶金工藝方法經(jīng)制粉，壓制燒結(jié)而成。陶瓷刀具有很高的硬度（91～95HRA）和耐磨性，刀具耐用度高；有很好的高溫性能，化學(xué)穩(wěn)定性好，與金屬親和力小，抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散能力好；具有較低的摩擦系數(shù)，在高速精車和精密銑削時(shí)，被加工工件可獲得鏡面效果。陶瓷刀具的最大缺點(diǎn)是脆性大，抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度低，承受沖擊負(fù)荷的能力差。主要用于對(duì)鋼料、鑄鐵、高硬材料（如淬火鋼等）連續(xù)切削的半精加工或精加工。1.2金屬切削刀具 ②人造金剛石人造金剛石是在高溫高壓和金屬觸媒作用的條件下，由石墨轉(zhuǎn)化而成。金剛石刀具的性能特點(diǎn)是：有極高的硬度和耐磨性，切削刃非常鋒利，有很高的導(dǎo)熱性。但耐熱性較差，且強(qiáng)度很低。主要用于高速條件下精細(xì)車削及鏜削有色金屬及其合金和非金屬材料。但由于金剛石中的碳原子和鐵有很強(qiáng)的化學(xué)親合力，故金剛石刀具不適合加工鐵族材料。1.2金屬切削刀具 ③立方氮化硼（簡(jiǎn)稱CBN）是用六方氮化硼（俗稱白石墨）為原料，利用超高溫高壓技術(shù)，繼人造金剛石之后人工合成的又一種新型無(wú)機(jī)超硬材料。其主要性能特點(diǎn)是：硬度高（高達(dá)8000～9000HV），耐磨性好，能在較高切削速度下保持加工精。熱穩(wěn)定性好，化學(xué)穩(wěn)定性好，且有較高的熱導(dǎo)率和較小的摩擦系數(shù)，但其強(qiáng)度和韌性較差。主要用于對(duì)高溫合金、淬硬鋼、冷硬鑄鐵等材料進(jìn)行半精加工和精加工。1.2金屬切削刀具1.2.4刀具的磨損與刀具耐用度1.2.4.1刀具的磨損形態(tài)刀具磨損是指刀具摩擦面上的刀具材料逐漸損失的現(xiàn)象。刀具磨損分為正常磨損與非正常磨損兩類。正常磨損是在刀具設(shè)計(jì)與使用合理，制造與刃磨質(zhì)量符合要求的情況下，刀具在切削過(guò)程中逐漸產(chǎn)生的磨損。刀具正常磨損的形態(tài)一般有以下三種，如圖1-11所示。

圖1-11刀具磨損形態(tài)1.2金屬切削刀具 （1）前刀面磨損切屑沿前刀面流出時(shí)，由于摩擦、高壓、高溫的作用，使刀具前刀面上靠近主切削刃處磨損出洼凹（稱為月牙洼），月牙洼產(chǎn)生的地方是在切削溫度最高的地方。磨損量的大小用月牙洼的寬度KB和深度KT表示，如圖1-11b、c所示，它是在高速、大進(jìn)給量切削塑性材料時(shí)產(chǎn)生的。 （2）后刀面磨損由于切削刃的刃口鈍圓半徑對(duì)加工表面的擠壓和摩擦，在連接切削刃的的后刀面上磨出一后角等于零的小棱面，這就是后刀面磨損，磨損量只用VB表示，如圖1-11（a）所示。它是在切削速度較低、切削厚度較小的情況下，切削脆性材料時(shí)產(chǎn)生的。1.2金屬切削刀具 （3）前、后刀面同時(shí)磨損在切削過(guò)程中，由于振動(dòng)、沖擊、熱效應(yīng)等異常原因，導(dǎo)致刀具突然損壞的現(xiàn)象（如崩刃、碎裂等）稱為非正常磨損。1.2.4.2刀具磨損的原因及減輕措施 （1）磨料磨損在車削過(guò)程中，工件材料中的碳化物、氧化物、氮化物和積屑瘤碎片等硬質(zhì)點(diǎn)，在刀具表面上劃出溝紋造成的刀具磨損。減輕磨損的措施可以采取熱處理使工件材料所含硬質(zhì)點(diǎn)減小、變軟，或選用硬度高、晶粒細(xì)的刀具材料。1.2金屬切削刀具 （2）粘結(jié)磨損刀具表面與切屑、加工表面形成的摩擦副，在切削壓力和摩擦力作用下，使接觸面間微觀不平度的凸出點(diǎn)處發(fā)生劇烈塑性變形，溫度升高而造成粘結(jié)。接觸面滑動(dòng)時(shí)粘結(jié)點(diǎn)產(chǎn)生剪切破裂而造成的磨損稱為粘結(jié)磨損，當(dāng)顆粒大時(shí)稱為剝落。粘結(jié)磨損主要發(fā)生在中等切削速度范圍內(nèi)，磨損程度主要取決于工件材料與刀具材料間的親和力、兩者的硬度比等。增加系統(tǒng)的剛度，減輕振動(dòng)有助于避免大微粒的脫落。1.2金屬切削刀具 （3）擴(kuò)散磨損高溫切削時(shí)，刀具與切屑、加工表面接觸區(qū)摩擦副間的某些化學(xué)元素互相擴(kuò)散置換，使刀具材料變得脆弱而造成的磨損稱為擴(kuò)散磨損。減輕刀具擴(kuò)散磨損的措施主要是合理選擇刀具材料，使它與工件材料組合的化學(xué)穩(wěn)定性好；合理選擇切削用量以降低切削溫度。 （4）化學(xué)磨損在一定的切削溫度下，刀具材料與周圍介質(zhì)或切削液中某些元素反應(yīng)，生成化合物加速刀具磨損，稱為化學(xué)磨損。刀具磨損的原因除上述四種外，還有疲勞破損和熱電磨損等。1.2金屬切削刀具

1.2.4.3刀具的磨損過(guò)程和磨鈍標(biāo)準(zhǔn) （1）磨損過(guò)程在正常磨損情況下，刀具磨損量隨著切削時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸擴(kuò)大。若用刀具后刀面磨損帶B區(qū)平均寬度VB值表示刀具的磨損程度，則VB值與切削時(shí)間t的關(guān)系如圖1-12所示。磨損過(guò)程大致可以分為三個(gè)階段。圖1-12刀具磨損典型曲線1.2金屬切削刀具 初期磨損階段：如圖1-12中的AB段。由于新刃磨的刀具切削刃和后刀面不平整，或有微裂紋等缺陷，切削初期刀具磨損較快。正常磨損階段：如圖1-12中的BC段。刀具表面磨平后，接觸面積增大，壓強(qiáng)減小，磨損量大致與切削時(shí)間呈線性關(guān)系。這一階段是刀具的有效工作階段。 劇烈磨損階段：如圖1-12中的CD段。磨損量達(dá)到一定數(shù)值后，刀具變鈍，切削力增大，切削溫度劇增，刀具急劇磨損而喪失使用性能，使用時(shí)應(yīng)避免達(dá)到這一階段。1.2金屬切削刀具 （2）磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具用到產(chǎn)生劇烈磨損開始前的磨損量稱為刀具磨損限度或磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。通常采用刀具后刀面的磨損量VB來(lái)規(guī)定刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。表1-2為硬質(zhì)合金車刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，供選用時(shí)參考。加工條件后刀面的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)VB（mm）加工條件后刀面的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)VB（mm）精車0.1～0.3鑄鐵件粗車0.8～1.2合金鋼粗車，粗車剛性較差的工件0.4～0.5鋼及鑄鐵大件低速粗車1.0～1.5碳素粗車0.6～0.8

表1-2

硬質(zhì)合金車刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)1.2金屬切削刀具

1.2.4.4刀具耐用度及其影響因素 （1）刀具耐用度的概念刀具耐用度是指新刃磨好的刀具從開始切削至達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止的總的切削時(shí)間，用T表示。刀具耐用度可以衡量刀具材料的切削性能、判斷刀具角度是否合理和比較工件材料的切削加工性等。當(dāng)?shù)毒卟牧稀⒔嵌纫约肮ぜ牧洗_定后，刀具耐用度決定于切削用量。1.2金屬切削刀具 （2）切削用量對(duì)刀具耐用度的影響泰勒用了26年時(shí)間，切削了萬(wàn)噸鋼鐵得出了切削速度與刀具耐用度的實(shí)驗(yàn)公式，即

式中——切削速度；

——刀具耐用度；

——與實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)的系數(shù)；

——指數(shù)，表示對(duì)的影響程度。值表示切削速度對(duì)刀具耐用度的影響程度。值愈小，切削速度對(duì)的影響愈大。常用刀具材料的值大約為：高速鋼=0.11；硬質(zhì)合金0.2～0.3；陶瓷0.4。1.2金屬切削刀具進(jìn)給量和背吃刀量也會(huì)影響刀具耐用度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得切削用量三要素對(duì)刀具耐用度的綜合影響可用下式表達(dá)。

式中——系數(shù)，與除切削用量之外的切削條件諸因素有關(guān)；、——分別為和對(duì)的影響指數(shù)。1.2金屬切削刀具例如用YT5硬質(zhì)合金車削Gpa的碳鋼時(shí)，刀具耐用度T和切削用量間有如下關(guān)系：

以上公式顯示，切削速度對(duì)刀具耐用度的影響最大，進(jìn)給量次之，背吃刀量影響最小。所以，在優(yōu)選切削用量以提高生產(chǎn)率時(shí)，其選擇先后順序應(yīng)為：首先盡量選大的背吃刀量，然后根據(jù)加工條件和加工要求選取允許的最大進(jìn)給量，最后在刀具耐用度或機(jī)床功率所允許的情況下選取最大的切削速度。1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律1.3.1金屬切削過(guò)程的變形區(qū)實(shí)驗(yàn)表明，金屬的切削過(guò)程實(shí)質(zhì)上是被切削金屬層在刀具前刀面擠壓作用下產(chǎn)生剪切滑移的塑性變形過(guò)程。通常把切削過(guò)程的塑性變形劃分為三個(gè)變形區(qū)，如圖1-13所示。圖1-13金屬切削過(guò)程的變形區(qū)1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律1.3.1.1第Ⅰ變形區(qū)切削刃前方的變形區(qū)。被切削金屬層在刀具前面的擠壓作用下，即沿圖1-13中的OA曲線發(fā)生剪切滑移，直至OM曲線滑移終止，被切削金屬層與材料母體脫離而成為切屑沿刀具前面流出。曲線OAMO所包圍的區(qū)域就稱為第一變形區(qū)（又稱剪切滑移區(qū)）。它是金屬切削過(guò)程中主要的變形區(qū)，消耗大部分功率并產(chǎn)生大量的切削熱，常用它來(lái)說(shuō)明切削過(guò)程的變化情況。1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律

1.3.1.2第Ⅱ變形區(qū)與刀具前刀面接觸的切屑底層變形區(qū)。切屑沿前刀面滑移排出時(shí)緊貼前刀面的底層金屬進(jìn)一步受到前刀面的擠壓阻滯和摩擦，再次產(chǎn)生剪切滑移變形而纖維化。由于受前刀面的擠壓和摩擦，該區(qū)域金屬流動(dòng)速度較上層略緩，甚至?xí)粼谇暗睹嫔?，形成積屑瘤。1.3.1.3

第Ⅲ變形區(qū)第Ⅲ變形區(qū)是指工件過(guò)渡表面和已加工表面金屬層受切削刃鈍圓部分和刀具后刀面的擠壓和摩擦產(chǎn)生塑性變形的區(qū)域，造成表層金屬的纖維化和加工硬化。該區(qū)的擠壓和摩擦狀況與工件已加工表面質(zhì)量密切相關(guān)。1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律以上分別討論了三個(gè)變形區(qū)各自的特征，但是，三個(gè)變形區(qū)之間是互相聯(lián)系又互相影響的。金屬切削過(guò)程中的許多物理現(xiàn)象都各三個(gè)變形區(qū)的變形密切相關(guān)。 1.3.2切屑種類常見(jiàn)的切屑有四種，如圖1-14所示圖1-14切屑形態(tài)（a）帶狀切屑（b）節(jié)狀切屑（c）單元切屑（d）崩碎切屑1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律

1.3.2.1帶狀切屑這是一種最常見(jiàn)的連續(xù)狀切屑。其底面光滑，上表面呈毛茸狀。一般切削塑性較好的金屬材料，采用較大的前角、較高的切削速度、較小的進(jìn)給量和吃刀深度時(shí)，容易形成帶狀切屑，如圖1-14（a）所示。形成帶狀切屑時(shí)，切削力比較穩(wěn)定，加工表面比較光潔，但切屑連續(xù)不斷，會(huì)纏繞在刀具或工件上，不夠安全或可能劃傷已加工表面，因此要注意采取斷屑措施。1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律

1.3.2.2節(jié)狀切屑這類切屑的上表面呈鋸齒狀，底面有時(shí)出現(xiàn)裂紋，如圖1-14（b）所示。一般在采用較低的切削速度和較大的進(jìn)給量粗加工中等硬度的鋼材時(shí)，容易得到節(jié)狀切屑。由于形成這類切屑時(shí)變形較大，切削力波動(dòng)較大，因此，工件表面比較粗糙。

1.3.2.3單元切屑（又稱粒狀切屑）切削塑性很大的材料時(shí)（如鉛、退火鋁、紫銅等），切屑易粘在刀具的前刀面上，不易流出，裂紋擴(kuò)展到整個(gè)剪切面上，使整個(gè)單元被切斷，而形成此類切屑，如圖1-14（C）所示。當(dāng)出現(xiàn)這類切屑時(shí)，切削力波動(dòng)很大，切削過(guò)程不平穩(wěn)，已加工表面的粗糙度值增加。1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律1.3.2.4崩碎切屑在切削脆性金屬材料（如鑄鐵、黃銅等）時(shí)，由于材料的塑性很小，切削層金屬崩碎而成為不規(guī)則的切屑，即為崩碎切屑，如圖1-14（d）所示。工件材料越硬，切削層公稱厚度越大就越容易形成崩碎切屑，這時(shí)的切削力變化較大。同時(shí)，由于刀具與切屑之間接觸長(zhǎng)度短，切削力和切削熱都主要集中在主切削刃和刀尖附近，刀尖容易磨損，并易產(chǎn)生振動(dòng)，影響表面質(zhì)量。1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律前三種類型的切屑，一般是在切削塑性金屬材料時(shí)產(chǎn)生的，在形成節(jié)狀切屑條件下，減小刀具前角或增大切削層公稱厚度，并采用很低的切削速度就可形成單元切屑；反之，增大刀具前角、提高切削速度、減小切削層公稱厚度則可形成帶狀切屑，使加工表面較為光潔。也就是說(shuō)，切屑的形態(tài)是可以隨切削條件的不同而轉(zhuǎn)化的。在生產(chǎn)中，常根據(jù)具體情況采取不同的措施來(lái)得到需要的切屑，以保證切削加工的順利進(jìn)行。1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律1.3.3切削力

在金屬切削加工時(shí)，工件材料抵抗刀具切削所產(chǎn)生的阻力稱為切削力。 1.3.3.1切削力的來(lái)源切削時(shí)作用在刀具上的力主要來(lái)自兩個(gè)方面： （1）克服被加工材料對(duì)前、后刀面彈性、塑性變形抗力； （2）克服切屑、工件與前、后刀面間的摩擦力。1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律

1.3.3.2切削合力和分力在實(shí)際加工中，總切削力的方向和大小都不易直接測(cè)定，也沒(méi)有必要直接測(cè)定它。為了適應(yīng)設(shè)計(jì)和工藝分析的需要，一般不是直接研究總切削力，而是研究它在一定方向上的分力。下面以車削外圓為例，總切削力可以分解為以下三個(gè)互相垂直的分力，如圖1-15所示。圖1-15外圓車削時(shí)總切削力的分解1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律 （1）主切削力（切向力）總切削力在主運(yùn)動(dòng)方向上的分力，它與切削速度方向一致，大小約占總切削力的80％～90％。是計(jì)算機(jī)床動(dòng)力、主傳動(dòng)系統(tǒng)零件和刀具強(qiáng)度及剛度的主要依據(jù)。 （2）進(jìn)給力（軸向力）總切削力在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的分力，是設(shè)計(jì)和驗(yàn)算機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的原始數(shù)據(jù)。進(jìn)給力也做功，但只占總功率的1％～5％。1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律 （3）背向力（徑向力）總切削力在吃刀深度方向上的分力，它一般作用在工件剛性系統(tǒng)較弱的方向上，容易使工件彎曲變形，對(duì)工件精度影響較大，且大時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)。由于、、三者互相垂直，所以總切削力與它們之間的關(guān)系為1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律1.3.3.3切削力經(jīng)驗(yàn)公式目前在生產(chǎn)實(shí)際中切削力的計(jì)算公式可分為兩類：一類是指數(shù)公式；一類是按單位切削力進(jìn)行計(jì)算的公式?，F(xiàn)分述如下： （1）計(jì)算切削力的指數(shù)公式主切削力的實(shí)驗(yàn)公式式中——吃刀深度對(duì)切削力的影響指數(shù)；

——進(jìn)給量對(duì)切削力的影響指數(shù)；

——實(shí)際切削條件與實(shí)驗(yàn)條件不同時(shí)的總修正系數(shù)，它是各項(xiàng)條件修正系數(shù)的乘積；

——在一定切削條件下與工件材料有關(guān)的系數(shù)。1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律同樣，分力、等也可寫成上式的形式。但一般多根據(jù)進(jìn)行估算。當(dāng)、、時(shí)，有以下近似關(guān)系=（0.4～0.5）=（0.3～0.4） （2）用單位切削力估算切削力的方法所謂單位切削力,就是指切削單位面積所需要的切削力,用表示,單位來(lái)Mpa（即N/mm2）。1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律的數(shù)值可從有關(guān)資料中查得，表1-3列出了幾種常用材料的單位切削力。若知道實(shí)際的吃刀量和進(jìn)給量，便可利用上式估算出主切削力，進(jìn)而可以估算其它兩個(gè)分力、和總切削力。材料牌號(hào)制造、熱處理狀態(tài)硬度HBS/Mpa結(jié)構(gòu)鋼45（40Cr）熱軋或正火調(diào)質(zhì)187（212）229（285）19622305灰鑄鐵鉛黃銅硬鋁合金HT200HPb59-1LY12退火熱軋淬火及時(shí)效170781071118736834表1-3幾種常用材料的值1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律

1.3.3.4影響切削力的因素影響切削力的因素很多，現(xiàn)將主要影響因素簡(jiǎn)要分述如下。 （1）工件材料的影響工件材料是決定切削力大小的主要因素之一。一般情況下，金屬材料的強(qiáng)度、硬度越高，切削力就越大。同時(shí)，切削力還受材料的其他力學(xué)性能、物理性能及金相組織、化學(xué)成分等多種因素的影響。例如：材料的高溫強(qiáng)度越高，變形硬化能力越強(qiáng)，塑性、韌性越大，其切削力就越大；鑄鐵等脆性材料強(qiáng)度低，加工時(shí)與刀具前刀面接觸面積小，摩擦力小，塑性變形小，加工硬化小，其切削力也就比鋼小。1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律 （2）切削用量的影響進(jìn)給量越大，切削力越大，但【增大一倍，增大不到一倍；背吃刀量增大，切削力則成正比增長(zhǎng)；切削速度對(duì)切削力的影響見(jiàn)圖1-16，由圖可知，當(dāng)加工塑性金屬材料時(shí)，在積屑瘤產(chǎn)生的速度范圍內(nèi)，切削力呈馬鞍形變化，且在積屑瘤消失時(shí)達(dá)到最大值，以后隨著切削速度的提高，切削力略呈下降趨勢(shì)。而在加工脆性金屬材料時(shí)，切削速度對(duì)切削力的影響較小。由上述分析可知，在保持單位時(shí)間金屬切除量不變的情況下，為使切削力減小，在選擇切削用量時(shí)，應(yīng)遵循采用大的切削速度、較大的進(jìn)給量和小的切削深度的原則。1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律圖1-16切削速度對(duì)切削力的影響加工條件：工件材料45鋼；刀具材料YT15；；1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律 （3）刀具幾何形狀的影響實(shí)驗(yàn)表明，刀具的前角、主偏角、刃傾角和刀尖圓弧半徑等影響切削力的大小。前角增大時(shí)，切屑變形減小，切削力減??；主偏角[]對(duì)切削力的影響一般不超過(guò)10％，通常=60°～75°時(shí)，切削力具有最小值；刃傾角對(duì)主切削力影響不大，但對(duì)進(jìn)給力和背向力影響較大,隨著增大,進(jìn)給力增大,而背向力減??；刀尖圓弧半徑增大將使切削力[]增大，這主要是因?yàn)榈都鈭A弧部分的切屑變形較大，它所占切削刃的比例越大，切削力也就越大。1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律 （4）刀具材料的影響當(dāng)切削條件相同時(shí)，刀具材料與工件材料間的摩擦系數(shù)、親和力越小，則切削力越小。如陶瓷刀具比硬質(zhì)合金刀具的切削力約降低5％～10％，而高速鋼刀具的切削力比硬質(zhì)合金刀具略高。單純從刀具材料的硬度看，硬度越高則產(chǎn)生的切削力越小。 （5）切削液的影響使用切削液后，刀具和切屑粘結(jié)接觸面積減小，摩擦減小，切削力比不使用切削液切削時(shí)一般可降低10％～15％。對(duì)于高速鋼刀具更有實(shí)際意義，而硬質(zhì)合金和陶瓷刀具由于其對(duì)熱裂敏感，一般不加切削液。1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律 1.3.4切削熱與切削溫度 1.3.4.1切削熱金屬切削中所消耗的功絕大部分（98％～99％）轉(zhuǎn)換為熱能，稱之為切削熱。切削熱來(lái)自三個(gè)變形區(qū)域，如圖1-17所示。圖1-17切削熱的來(lái)源與傳散1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律隨著刀具材料、工件材料、切削條件的不同，三個(gè)熱源的發(fā)熱量亦不相同。第一變形區(qū)（剪切區(qū)）產(chǎn)生的熱量最多，約占70％～80％。第二變形區(qū)產(chǎn)生的熱量約占20％～30％。刀具后刀面與過(guò)渡表面和已加工表面的摩擦產(chǎn)生的熱量較小，但是當(dāng)?shù)毒吣モg后產(chǎn)生的摩擦熱將急劇增加。切削熱產(chǎn)生以后，由切屑、工件、刀具及周圍的介質(zhì)（如空氣等）傳散出去。各部分傳熱的比例取決于工件材料、切削速度、刀具材料及刀具幾何形狀等。實(shí)驗(yàn)顯示，車削時(shí)的切削熱主要是由切屑傳出的。傳入切屑及周圍介質(zhì)的熱量對(duì)加工沒(méi)有影響，越多越好。傳入刀具的熱量雖不是很多，但由于刀頭體積小，特別是在高速切削時(shí)，切屑與前刀面發(fā)生連續(xù)且強(qiáng)烈的摩擦，因此刀頭上局部的溫度最高可達(dá)1000℃以上，使刀頭材料軟化，加速磨損，縮短刀具使用壽命，影響加工質(zhì)量。傳入工件的熱量，可能使工件變形，產(chǎn)生形狀和尺寸誤差，對(duì)于細(xì)長(zhǎng)軸及薄壁零件的影響尤為顯著。1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律

1.3.4.2切削溫度

切削熱是通過(guò)切削溫度對(duì)工件和刀具產(chǎn)生作用的。通常所說(shuō)的切削溫度，是指刀具前刀面與切屑接觸區(qū)的平均溫度，該區(qū)域溫度的高低既取決于單位時(shí)間內(nèi)切削熱量產(chǎn)生的多少，又與單位時(shí)間傳散出去熱量的多少有關(guān)。研究切削溫度的目的在于設(shè)法控制刀具上的最高溫度，以延長(zhǎng)刀具的使用壽命。1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律圖1-18（a）所示為某切削條件時(shí)用人工熱電偶法測(cè)得的溫度分布場(chǎng)。由圖可見(jiàn)，切削溫度分布極不均勻，在切屑中，底層溫度最高；在刀具中，靠近切削刃處（約1mm）溫度最高；在工件中，切削刃附近溫度最高。如圖1-18（b）所示為刀具前刀面上的切削溫度分布圖。（a）（b）圖1-18切削溫度的分布（圖中數(shù)字為溫度，單位為℃）（a）刀具、切屑和工件的溫度分布（b）刀具前刀面上的溫度分布1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律切削鋼料時(shí)，切屑表層產(chǎn)生一層氧化膜，它的顏色隨切削溫度的高低而變化，可從切屑的顏色大致判斷切削溫度的高低。300℃以下切屑呈銀白色；400℃左右呈黃色；500℃左右呈深蘭色；600℃左右呈紫黑色。

1.3.4.3影響切削溫度的因素 （1）工件材料的影響工件材料的強(qiáng)度和硬度愈高，切削力愈大，產(chǎn)生的熱量多，切削溫度自然會(huì)升高。此外，工件材料的熱導(dǎo)率越低，散給切屑和工件本體的熱量越少，而傳給刀具的熱量就越多，切削溫度也就越高。1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律 （2）切削用量的影響切削用量對(duì)切削溫度的影響規(guī)律是：切削用量增加，切削溫度增高。切削速度對(duì)切削溫度影響最大；進(jìn)給量[]次之；吃刀深度影響最小。這是因?yàn)樵龃蠛螅行寂c刀具接觸面積以相同比例增大，散熱條件改善明顯；增大后，使切屑與刀具前刀面接觸長(zhǎng)度增加，散熱條件也有所改善；增大后，刀具前、后刀面與切屑、工件之間的摩擦工件之間的摩擦劇增，切屑與前刀面接觸長(zhǎng)度減小且時(shí)間減少，故散熱狀況較差。1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律 （3）刀具幾何參數(shù)的影響刀具前角增大時(shí)刀-屑界面的摩擦減輕，滯流層的應(yīng)變和應(yīng)變速度都減小，故產(chǎn)生的熱量減小，切削溫度降低。切削中碳鋼，當(dāng)前角從10°增至18°時(shí)，切削溫度約下降15％。但若繼續(xù)增大前角時(shí)效果不明顯，甚至?xí)虻毒咝ń沁^(guò)小導(dǎo)致散熱條件變差而出現(xiàn)切削溫度反彈現(xiàn)象。刀具主偏角的改變是通過(guò)切削層公稱厚度和切削層公稱寬度的改變而影響切削溫度的。主偏角增大時(shí)，減小，增大，單位長(zhǎng)度作用主切削刃上的負(fù)荷增加，同時(shí)刀尖角相應(yīng)減小，導(dǎo)致刀尖的散熱條件變差，使切削溫度升高，甚至?xí)a(chǎn)生局部高溫，加劇刀具的磨損。刀尖圓弧半徑增大，切削刃上的平均主偏角減小，切削溫度降低。1.3金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律 （4）其它因素的影響后刀面的磨損對(duì)切削溫度有重要影響。沒(méi)有磨損的新刀具，主后刀面與過(guò)渡表面的接觸長(zhǎng)度通常為刀-屑接觸長(zhǎng)度的以下，其摩擦功在整個(gè)切削功中所占比例較小。但當(dāng)磨損量達(dá)到一定值后，摩擦功增大較快，切削溫度升高迅速，且它的摩擦速度就是切削速度，是刀-屑界面摩擦速度的2～5倍。使用切削液可使切削溫度降低。1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇1.4.1工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性是指在一定切削條件下，工件材料被切削的難易程度。具體的加工條件和要求不同，加工的難易程度也有很大差異,因此在不同情況下，要用不同的指標(biāo)來(lái)衡量材料的切削加工性。1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇1.4.1.1衡量切削加工性的指標(biāo) （1）刀具耐用度或在一定耐用度下允許的切削速度；（2）切削力；（3）表面粗糙度，或表面質(zhì)量。在上述各指標(biāo)中，目前多采用在一定刀具耐用度下所允許的切削速度這個(gè)指標(biāo)。的含義是當(dāng)?shù)毒吣陀枚葹閇]時(shí)，切削某種材料所允許的切削速度。越高，說(shuō)明該材料的切削加工性越好。1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇為了對(duì)各種材料的切削加工性進(jìn)行比較，用相對(duì)加工性來(lái)表示。它是以切削抗拉強(qiáng)度Gpa的45鋼，耐用度min時(shí)的切削速度為基準(zhǔn)，和切削其它材料時(shí)的的比值，即

常用材料的相對(duì)加工性可分為八級(jí)（見(jiàn)表1-4）。凡是【】【的材料，其切削加工性比45鋼好，反之較差。加工等級(jí)名稱及種類相對(duì)加工性代表性材料1很容易切削材料一般有色金屬>3.05-5-5銅鉛合金，9-4鉛銅合金，鋁鎂合金2

3容易切削材料易切削鋼

較易切削鋼2.5～3.01.6～2.515Cr退火=380～450Mpa自動(dòng)機(jī)鋼=400～500Mpa30鋼正火=450～560Mpa4

5普通材料一般鋼及鑄鐵稍難切削材料1.0～1.60.65～1.045鋼、灰鑄鐵2Cr13調(diào)質(zhì)=850Mpa85鋼=900Mpa6

7

8難切削材料較難切削材料難切削材料很難切削材料0.5～0.65

0.15～0.5

<0.1545Cr調(diào)質(zhì)=1050Mpa65Mn調(diào)質(zhì)=950～1000Mpa50CrV調(diào)質(zhì),1Cr18Ni9Ti,某些鈦合金某些鈦合金，鑄造鎳基高溫合金1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇1.4.1.2改善材料切削加工性的主要途徑 （1）選擇相應(yīng)的熱處理工藝 （2）改變材料的力學(xué)性能 （3）調(diào)整材料的化學(xué)成分1.4.2切削參數(shù)的選擇1.4.2.1刀具合理幾何參數(shù)的選擇刀具幾何參數(shù)除刀具的幾何角度外，還包括前刀面形式和切削刃的形狀等。合理幾何參數(shù)是指在保證加工質(zhì)量和刀具耐用度的前提下，能滿足提高生產(chǎn)率和降低成本的刀具幾何參數(shù)。1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇 （1）前角、前刀面的選擇 ①前角前角的大小決定著刀具切削刃的鋒利程度和刀刃強(qiáng)度，增大前角能使切削變形和摩擦減小，切削輕快，減少功率損耗，還可抑制積屑瘤的產(chǎn)生，有利于提高表面加工質(zhì)量。但刀具前角過(guò)大，會(huì)使刀具楔角變小，刀頭強(qiáng)度降低，散熱條件變差，切削溫度升高，刀具磨損加劇，刀具耐用度降低。前角的選擇原則：在保證加工質(zhì)量和足夠的刀具耐用度的前提下，盡量選用大的前角。1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇 ②前刀面刀具前刀面主要有如圖1-19所示的幾種形式。 a）正前角單面型（圖1-19a）形狀簡(jiǎn)單，制造容易，重磨方便，刃口鋒利，但刃口強(qiáng)度低，傳熱能力差，主要應(yīng)用于精加工刀具、加工有色金屬刀具、復(fù)雜成形刀具及加工脆性材料的刀具。圖1-19刀具前刀面形式1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇 b）正前角曲面帶倒棱型（圖1-19b）這種形式是在平面帶倒棱的基礎(chǔ)上,在前刀面上又磨出一個(gè)曲面,稱為卷屑槽或月牙槽，有利于切屑的卷曲和折斷，在刃口處磨出負(fù)倒棱，增加了刀具強(qiáng)度，改善了散熱條件。 c）負(fù)前角單面型（圖1-19c）刃口較鈍，但強(qiáng)度高。主要用于受沖擊載荷的刀具和加工高硬度、高強(qiáng)度材料的刀具。 d）負(fù)前角雙面型（圖1-19d）適用于在前、后刀面同時(shí)磨損的刀具上，并可增加重磨次數(shù)，有利于延長(zhǎng)刀具使用壽命。1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇 （2）后角、后刀面形狀的選擇 ①后角后角的作用主要是減小后刀面與過(guò)渡表面和已加工表面之間的摩擦，影響楔角的大小，可配合前角調(diào)整切削刃的鋒利程度和強(qiáng)度。增大后角可以減少摩擦，減少切削熱，使切削輕快。但若后角過(guò)大，則刀具強(qiáng)度下降，容易造成崩刃。后角選擇的原則：在不產(chǎn)生較大摩擦的前提下，盡量選取較小的后角。一般粗加工時(shí)以確保刀具強(qiáng)度為主，精加工時(shí)以保證加工表面質(zhì)量為主。1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇 ②后刀面形狀為增強(qiáng)切削刃強(qiáng)度，改善散熱條件，減少刀具刃磨后刀面的勞動(dòng)量，提高加工表面質(zhì)量，常把后刀面磨成雙重后面，如圖1-20所示，其中，取1～3mm。圖1-20后刀面形狀1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇 （3）主偏角的選擇主偏角主要影響刀具主切削刃單位長(zhǎng)度上的負(fù)荷、刀尖強(qiáng)度及散熱條件；影響切削分力比值及切削層單位面積切削力；影響斷屑效果和排屑方向。一般車刀主偏角針對(duì)不同情況分別取45°、60°、75°、90°等。 （4）副偏角的選擇副偏角的作用主要是減少刀具與已加工表面間的摩擦。一般在不引起振動(dòng)的情況下宜選取較小值，精加工時(shí)就取得更小些。如精加工時(shí)可取=5°，甚至可取副偏角為0°的修光刀。1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇表1-5是在不同加工條件下，主要從工藝系統(tǒng)剛度考慮的合理主、副偏角參考值。

加工情況加工冷硬鑄鐵、高錳鋼等高硬度高強(qiáng)度材料，且工藝系統(tǒng)剛度好時(shí)工藝系統(tǒng)剛度較好，加工外圓及端面，能中間切入工藝系統(tǒng)剛度較差，粗加工、強(qiáng)力切削時(shí)工藝系統(tǒng)剛度差，車臺(tái)階軸、細(xì)長(zhǎng)軸、薄壁件車斷車槽主偏角10°～30°45°60°～75°75°～93°≥90°副偏角10°～5°45°15°～10°10°～5°1°～2°表1-5合理主偏角和副偏角參考值1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇 （5）刃傾角的選擇刃傾角主要影響刀具切削刃強(qiáng)度、刀具鋒利程度及排屑方向。增大刃傾角可使切削刃更加鋒利，切屑變形減小，從而延緩刀具磨損，提高刀具耐用度，但刃傾角過(guò)大又會(huì)使刀體強(qiáng)度降低，散熱不利及造成非正常損壞。1.4.2.2切削用量的合理選擇合理選擇切削用量對(duì)于保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和降低加工成本有著重要的影響。1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇 （1）切削用量選擇的一般原則從金屬切除率公式看，增大切削用量三要素中任何一個(gè)似乎都可以提高生產(chǎn)率，但從刀具壽命與三要素關(guān)系式看，三者的影響程度是不同的，影響最大，次之，最小。在刀具壽命已確定的條件下，欲使三者乘積即金屬切除率最大，無(wú)疑應(yīng)首先選擇盡量大的背吃刀量，其次再選擇盡量大的進(jìn)給量，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，這是選擇切削用量的基本原則。但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，經(jīng)逐步探索改善才能達(dá)到最佳狀態(tài)。1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇 （2）切削用量的選擇方法 ①粗加工切削用量選擇粗加工切削用量，一般以提高生產(chǎn)率為主，兼顧加工成本。 a）確定背吃刀量：背吃刀量根據(jù)工序余量來(lái)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。但如因加工余量太大，一次走刀切除會(huì)使切削力太大，機(jī)床工率不足，刀具強(qiáng)度不夠或產(chǎn)生振動(dòng)，可將加工余量分兩次或多次切完。這時(shí)也應(yīng)將第一次走刀的背吃刀量取得盡量大些，其后的背吃刀量取得相對(duì)小些。1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇 b）確定進(jìn)給量：粗加工時(shí)，在工藝系統(tǒng)強(qiáng)度和剛度允許的情況下應(yīng)選擇較大的進(jìn)給量，一般取大撒大mm/r。實(shí)際生產(chǎn)中，可利用“切削用量手冊(cè)”等資料查出進(jìn)給量的數(shù)值，其部分內(nèi)容摘列于表1-6表1-6硬質(zhì)合金車刀粗車個(gè)圓和端面時(shí)進(jìn)給量的參考值工件材料車刀刀柄尺寸B/mm×H/mm工件直徑dw/mm背吃刀量ap/mm≤3>3～5>5～8>8～12>12進(jìn)給量f/（mm/r）碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼及耐熱鋼16×252040601004000.3～0.40.4～0.50.5～0.70.6～0.90.8～1.2＿0.3～0.40.4～0.60.5～0.70.7～1.0＿＿0.3～0.50.5～0.60.6～0.8＿＿＿0.4～0.50.5～0.6＿＿＿＿＿20×3025×252040601006000.3～0.40.4～0.50.6～0.70.8～1.01.2～1.4＿0.3～0.40.5～0.70.7～0.91.0～1.2＿＿0.4～0.60.5～0.70.8～1.0＿＿＿0.4～0.70.6～0.9＿＿＿＿0.4～0.61.4

切削參數(shù)及切削液的選擇鑄鐵及銅合金16×2540601004000.4～0.50.6～0.80.8～1.21.0～1.4＿0.5～0.80.7～1.01.0～1.2＿0.4～0.60.6～0.80.8～1.0＿＿0.5～0.70.6～0.8＿＿＿＿20×3025×2540601006000.4～0.50.6～0.90.9～1.30.2～1.8＿0.5～0.80.8～1.21.2～1.6＿0.4～0.70.7～1.01.0～1.3＿＿0.5～0.80.9～1.1＿＿＿0.7～0.9表1-6硬質(zhì)合金車刀粗車個(gè)圓和端面時(shí)進(jìn)給量的參考值c）確定切削速度：在背吃刀量和進(jìn)給量選定后，可根據(jù)合理的刀具耐用度，用計(jì)算法或查表法選擇切削速度。粗加工時(shí)，由于切削力一般較大，切削速度主要受機(jī)床功率的限制。切削速度的具體數(shù)值，可從“切削用量手冊(cè)”等資料中查出，其部分內(nèi)容摘列于表1-71.4

切削參數(shù)及切削液的選擇工件材料熱處理狀態(tài)或硬度ap=0.3～2mmf=0.08～0.3nn/rap=2～6mmf=0.3～0.6mm/rap6～10mmf=0.6～1mm/rVc/（m/min）中碳鋼熱軋調(diào)質(zhì)130～160100～13090～11070～9060～8050～70合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋調(diào)質(zhì)100～13080～11070～9050～7050～7040～60灰鑄鐵190HBS以下190～225HBS90～12080～11060～8050～7050～7040～60銅及銅合金鋁及鋁合金

200～250300～600120～180200～40090～120150～300表1-7硬質(zhì)合金外圓車刀切削速度的參考值1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇 ②半精、精加工切削用量選擇半精、精加工切削用量，在首先保證加工質(zhì)量的前提下，考慮其經(jīng)濟(jì)性。a）確定背吃刀量：半精加工的余量較小，約在1～2mm左右，精加工則更小，約在0.05～0.80mm之間。在半精、精加工時(shí)，應(yīng)在一次進(jìn)給中切除工序余量。 b）確定進(jìn)給量：半精加工和精加工的值較小，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=0.08～0.50mm/r。其值可由表1-8選取。工件材料表面粗糙度Ra/m切削速度范圍vc/（m/min）刀尖圓弧半徑r/mm0.51.02.0進(jìn)給量f/（mm/r）鑄鐵、青銅、鋁合金6.33.21.6不限0.25～0.400.15～0.250.10～0.150.40～0.500.25～0.400.15～0.200.50～0.600.40～0.600.20～0.356.3<50>500.30～0.500.40～0.550.45～0.600.55～0.650.55～0.700.65～0.70碳鋼及合金鋼3.2<50>500.18～0.250.25～0.300.25～0.300.30～0.350.30～0.400.35～0.501.6<5050～100>1000.100.11～0.160.16～0.200.11～0.150.16～0.250.20～0.250.15～0.220.25～0.350.25～0.351.4

切削參數(shù)及切削液的選擇表1-8按表面粗糙度選擇進(jìn)給量的參考值1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇 c）確定切削速度：切削速度的值主要受刀具壽命和已加工表面質(zhì)量的限制。通常按已選定的、和已知的，利用

（系數(shù)和指數(shù)、、及修正系數(shù)可查閱有關(guān)手冊(cè)。）算出切削速度。再算出工件轉(zhuǎn)速，用機(jī)床說(shuō)明書選取近似小的機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，最后確定實(shí)際切削速度。1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇1.4.3切削液的選擇1.4.3.1切削液的功能切削時(shí)，為了提高切削加工效果而使用的液體稱為切削液。其功能主要是潤(rùn)滑和冷卻作用。 （1）潤(rùn)滑作用切削液滲透到刀具與切屑、工件表面之間形成潤(rùn)滑膜起到了潤(rùn)滑作用，因而減少了切屑、刀具之間接觸面間的摩擦，從而降低了切削力、切削溫度和刀具磨損，抑制了積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，使已加工表面粗糙度降低。1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇 （2）冷卻作用澆注到切削區(qū)的切削液能帶走大量的切削熱，從而降低工件和刀具的溫升，減少熱變形，提高了刀具耐用度和加工質(zhì)量。切削液的冷卻性能主要取決于它的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容、汽化熱、流速、流量及冷卻方法等。此外，切削液還具有洗滌、防銹、排屑等作用。1.4.3.2切削液的添加劑添加劑的作用是改善切削液的性能，常用以下幾種。1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇 （1）油性添加劑主要是動(dòng)、植物油（豬油、豆油、菜籽油等）、脂肪酸、脂肪醇、脂類等。它們可降低潤(rùn)滑液與金屬的表面張力，使切削油很快滲透到切削區(qū)，形成牢固的物理吸附薄膜，減少刀具與切屑、工件間的摩擦。 （2）擠壓添加劑目前使用的擠壓添加劑有氯、硫和磷的化合物，具有一定的活性，在高溫下它們快速與金屬發(fā)生反應(yīng)生成氯化鐵、硫化鐵等化學(xué)吸附膜。這些生成物與物理吸附薄膜相比，能耐較高的溫度和壓力，在高溫、高壓下不破裂，且還能起潤(rùn)滑作用。1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇 （3）乳化劑（表面活性劑）乳化劑是具有長(zhǎng)碳?xì)滏湹挠袡C(jī)化合物，常用的有石油磺酸鈉、油酸鈉皂、聚氯乙烯，脂肪醚等。能使礦物油和水乳化從而形成穩(wěn)定的乳化液添加劑。油和水本來(lái)互不相容，加入乳化劑后，能形成水色油的乳化液。乳化劑在乳化液中除起乳化作用外，還能起油性添加劑的潤(rùn)滑作用。1.4.3.3切削液的種類和選用 （1）切削油一類是以礦物油為基體加入油性添加劑的混合油，用于低速切削有色金屬及磨削中。另一類是極壓切削油，它是在礦物油或混合油中加入極壓添加劑而制成。主要適合于重切削及難加工材料的切削加工。多用于精加工。1.4

切削參數(shù)及切削液的選擇 （2）乳化液乳化液是用乳化油加70%～80%的水稀釋而成的乳白色或半透明狀液體，兼有良好的冷卻和潤(rùn)滑性能。乳化油由切削油加乳化劑制成。乳化液的稀釋程度根據(jù)用途而定，濃度高的乳化液潤(rùn)滑性能好，冷卻效果差；濃度低的乳化液冷卻效果好，但潤(rùn)滑性能差。 （3）水溶液水溶液的主要成分是水，冷卻性能好。常加入一定的添加劑（如亞硝酸鈉、硅酸鈉、皂類等），使其具有良好的防銹性能和一定的潤(rùn)滑性能。多用于金屬材料的粗加工。1.5常用工程材料常用工程材料分為金屬材料和非金屬材料兩大類。金屬材料主要包括鋼、鑄鐵和有色金屬；非金屬材料是除金屬材料以外的一切材料的總稱，主要包括塑料、橡膠和陶瓷等。1.5.1常用金屬材料常用金屬材料分為黑色金屬和有色金屬兩類。以鐵為主要元素金屬材料為黑色金屬，除以鐵為主的黑色金屬以外的金屬材料，稱為有色金屬材料。除以鐵為主的黑色金屬以外的金屬材料，工業(yè)上一般稱之為有色金屬材料。由于有色金屬材料具有許多優(yōu)良特性，因而在科技和工程中也占有重要的地位，是一類不可缺少的工程材料。1.5常用工程材料1.5.1.1鋼以鐵為主要元素，含碳量在2％以下，并含有其他元素的材料稱為鋼,它是工業(yè)中用量最大的金屬材料。為了改善鋼的力學(xué)性能，改善鋼的工藝性能和得到某些特殊的物理、化學(xué)性能，有目的的向鋼中加入某些合金元素，便得到合金鋼。 （1）碳素鋼 ①碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼中含有有害元素和非金屬夾雜物較多,但因性能上能滿足一般工程結(jié)構(gòu)及普通零件的要求,故應(yīng)用也較廣。它通常軋制成鋼板或各種型材供應(yīng)，一般不經(jīng)過(guò)熱處理，在熱軋狀態(tài)下直接使用。1.5常用工程材料