《機(jī)械制造技術(shù) 第2版》課件 -張善文 第一章　金屬切削原理

第二章金屬切削原理第一節(jié)概述

第二節(jié)刀具的幾何角度與材料

第三節(jié)金屬切削過程

第四節(jié)切削力、切削熱和切削溫度

第五節(jié)刀具磨損和刀具使用壽命

第六節(jié)材料的切削加工性

第七節(jié)切削條件的合理選擇

第八節(jié)磨削與砂輪第一節(jié)概述一、切削運動與切削加工表面

二、切削用量

三、切削層參數(shù)一、切削運動與切削加工表面圖2-1外圓車削運動和加工表面切削加工中的工件表面

(1)切削用量

1)切削速度vc

2)進(jìn)給量f

3)背吃刀量（切削深度）αp圖2-1切削運動與切削表面二、切削用量圖2-2切削用量與切削層數(shù)(2)切削層幾何參數(shù)切削寬度αw

2)切削厚度αc3)切削面積Ac三、切削層參數(shù)第二節(jié)刀具的幾何角度與材料一、刀具幾何角度

二、刀具材料一、刀具幾何角度(一)刀具切削部分的結(jié)構(gòu)要素

(二)刀具標(biāo)注角度的參考系

(三)刀具標(biāo)注角度

(四)刀具工作角度圖2-3車刀的組成刀具切削部分的組成(一)刀具切削部分的結(jié)構(gòu)要素刀具角度的參考平面圖2-5確定車刀角度的參考平面(二)刀具標(biāo)注角度的參考系(1)前角γo(2)后角αo(3)主偏角κr(4)副偏角κr

(5)刃傾角λs圖2-6車刀的主要角度(三)刀具標(biāo)注角度以切削過程中實際的切削平面、基面和正交平面為參考平面所確定的刀具角度稱為刀具的工作角度，又稱實際角度。1)刀具安裝位置對工作角度的影響圖2-8車刀安裝高度對工作角度的影響a)刀尖高于工件軸線b)刀尖低于工件軸線(四)刀具工作角度圖2-9車刀安裝偏斜對工作角度的影響

(θ為切削時刀桿縱向軸線的偏轉(zhuǎn)角)(四)刀具工作角度圖2-10縱向進(jìn)給運動對工作角度的影響2)進(jìn)給運動對工作角度的影響圖2-11橫向進(jìn)給運動對工作角度的影響(四)刀具工作角度二、刀具材料(一)刀具材料應(yīng)具備的基本性能

(二)常用刀具材料

(三)其他刀具材料

1.高的硬度

2.高的耐磨性

3.高的耐熱性

4.足夠的強(qiáng)度和韌性

5.良好的工藝性

6.良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能(一)、刀具材料應(yīng)具備的性能

1.碳素工具鋼與合金工具鋼

碳素工具鋼是含碳量最高的優(yōu)質(zhì)鋼（碳的質(zhì)量分料為0.7%～1.2%），如T10A。

(二)、常用的刀具材料

2.高速鋼

又稱為鋒鋼或風(fēng)鋼，它是含有較多W、Cr、V合金元素的高合金工具鋼，如W18Cr4V。

3.硬質(zhì)合金

它是以高硬度、高熔點的金屬碳化物（WC，TiC）為基體，以金屬Co，Ni等為粘結(jié)劑，用粉末冶金方法制成的一種合金。

(三)、其他刀具材料陶瓷是以氧化鋁（Al2O3）或氮化硅（Si3N4）等為主要成分，經(jīng)壓制成形后燒結(jié)而成的刀具材料。陶瓷的硬度高、化學(xué)性能高、耐氧化，所以被廣泛用于高速切削加工中。但由于其強(qiáng)度低、韌性差，長期以來主要用于精加工。

陶瓷刀具與傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具相比，具有以下優(yōu)點：①可加工硬度高達(dá)65HRC的高硬度難加工材料；②可進(jìn)行扒荒粗車及銑、刨等大沖擊間斷切削；③耐用度可提高幾倍至幾十倍；④切削效率提高3-10倍，可實現(xiàn)以車、銑代磨。第三節(jié)金屬切削過程一、切屑的形成過程

二、剪切角的計算

三、變形系數(shù)和剪應(yīng)變

四、前刀面上的摩擦

五、積屑瘤的形成與控制

六、影響切削變形的因素

七、切屑的種類第一變形區(qū)OA—始滑移線OM—終滑移線剪切滑移變形加工硬化一般速度范圍內(nèi)Ⅰ區(qū)寬度為0.02～0.2mm，速度越高，寬度越小，可看作一個剪切平面（剪切滑移區(qū)）變形的主要特征：一、切屑的形成過程第二變形區(qū)第三變形區(qū)

切屑沿前刀面排出時進(jìn)一步受到前刀面的擠壓和摩擦，使靠近前刀面的金屬纖維化，基本與前刀面平行。（擠壓摩擦區(qū)）

已加工表面受到切削刃鈍圓部分和后刀面的擠壓和摩擦，產(chǎn)生變形與回彈，造成纖維化和加工硬化。刃前區(qū)：三個變形區(qū)匯集在切削刃附近，此處的應(yīng)力集中而復(fù)雜，被切削層在此與工件本體材料分離（擠壓摩擦回彈區(qū)）一、切屑的形成過程(1)剪切角

在相同切削條件下，剪切角越大，剪切面積越小，切屑厚度越小，變形越小。剪切角

可采用快速落刀實驗獲得切屑根部照片再測量得到。

o

二、剪切角的計算變形系數(shù)

（克賽）由實驗和生產(chǎn)可知，切屑厚度ach大于切削層厚度ac，切屑長度lch

小于切削層長度lc。變形系數(shù)

l

切削層長度與切屑長度之比

l=lc/lch

a=ach/ac忽略切屑寬度的變化，有

a=

l=

變形系數(shù)

能直觀反映切屑的變形程度，且容易求得，生產(chǎn)中常用。變形系數(shù)

求法三、變形系數(shù)和剪應(yīng)變按剪應(yīng)變即相對滑移關(guān)系有

=

s/

y，而

s=NP，

y=MK故

=NP/MK=(NK+KP)/MK=ctg

+tg(

-

0)剪切變形示意圖三、變形系數(shù)和剪應(yīng)變切屑與前刀面摩擦示意圖切削塑性材料時刀

屑接觸區(qū)的摩擦示意圖?？梢?，刀

屑接觸面分兩個區(qū)域：粘結(jié)區(qū)和滑動區(qū)。四、前刀面上的摩擦刀具前刀面的摩擦特性

，

法應(yīng)力

=

s

剪應(yīng)力，=

OAB

刀具四、前刀面上的摩擦OA—粘結(jié)區(qū)（內(nèi)摩擦區(qū)）：摩擦系數(shù)是變化的AB—滑動區(qū)（外摩擦區(qū)）：摩擦系數(shù)是常數(shù)四、前刀面上的摩擦粘結(jié)區(qū)

內(nèi)摩擦切塑性金屬時，切屑與前刀面間高溫(幾百度)、高壓（2-3GPa）

使切屑底部與前刀面間發(fā)生粘結(jié)，亦稱“冷焊”；粘結(jié)區(qū)并非一般的外摩擦，而是粘結(jié)層金屬與相鄰切屑較上層之間的晶粒相對剪切滑移，屬內(nèi)摩擦。單位切向力=材料的剪切屈服極限

s四、前刀面上的摩擦滑動區(qū)

外摩擦單位切向力由

s逐漸減小到0。刀

屑接觸面上正應(yīng)力

在刀尖處最大，逐漸減小到0。四、前刀面上的摩擦影響前刀面摩擦系數(shù)的主要因素工件材料：強(qiáng)度硬度增大，減小切削厚度：切削厚度增大，減小切削速度：低速，V大，

越大；高速，V大，

越小刀具前角：

o增大，

越大四、前刀面上的摩擦（1）積屑瘤對切削過程的影響：1)

積屑瘤包圍著切削刃，可以代替前面、后面和切削刃進(jìn)行切削，從而保護(hù)了刀刃，減少了刀具的磨損。2)

積屑瘤使刀具的實際工作前角增大，而且，積屑瘤越高，實際工作前角越大，刀具越鋒利。3)

積屑瘤前端伸出切削刃外，直接影響加工尺寸精度。4)

積屑瘤直接影響工件加工表面的形狀精度和表面粗糙度。五、積屑瘤的形成與控制（2）積屑瘤的成因：1）工件材料的塑性；2）切削速度；圖3-17切削速度對積屑瘤的影響五、積屑瘤的形成與控制（2）積屑瘤的成因：1）工件材料的塑性；2）切削速度；3）刀具前角；五、積屑瘤的形成與控制（2）積屑瘤的成因：1）工件材料的塑性；2）切削速度；3）刀具前角；4）冷卻潤滑條件。五、積屑瘤的形成與控制抑制積屑瘤的措施：

（1）降低切削速度，使溫度降低到不易產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象；

（2）采用高速切削，使溫度高于積屑瘤消失的極限溫度；

（3）增大刀具前角，減小刀—屑接觸壓力；

（4）使用潤滑性好的切削液和精研刀具表面，降低刀—屑接觸壓力

（5）提高工件材料硬度，減小材料硬化指數(shù)。

五、積屑瘤的形成與控制1）工件材料的性能對切削力有顯著的影響。

工件材料的硬度或強(qiáng)度愈高，材料的剪切屈服強(qiáng)度也愈高，發(fā)生剪切變形的抗力也愈大，故切削力也愈大。

六、影響切削變形的因素2）切削用量對切削力的影響。a）背吃刀量asp

和進(jìn)給量f對切削力的影響;背吃刀量asp進(jìn)給量fAD↑↑↑↑變形抗力摩擦力切削力↑六、影響切削變形的因素1．帶狀切屑

最常見。內(nèi)側(cè)表面光滑，外側(cè)表面呈毛茸狀，用顯微鏡觀察可見到有均勻整齊的剪切裂紋。通常加工塑性金屬材料，切削厚度較小，切削速度較高，刀具前角較大時得到。切削力波動很小，切削過程平穩(wěn)，已加工表面粗糙度較小。七、切屑的種類2．?dāng)D裂切屑

外側(cè)面呈鋸齒狀，內(nèi)側(cè)面有時有裂紋加工塑性金屬材料，切削厚度較大，切削速度較低，刀具前角較小時得到切削力波動較大，切削過程產(chǎn)生一定的振動，已加工表面較粗糙。

七、切屑的種類3．單元切屑生產(chǎn)中很少見到。在擠裂切屑的基礎(chǔ)上切削厚度增大，切削速度、前角減小，使剪切裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展而斷裂成單元體。七、切屑的種類可見：從帶狀

擠裂

單元切屑的變化：切削厚度由小到大，切削速度和刀具前角由大到小。掌握其變化規(guī)律，就可改變切屑形態(tài)以達(dá)控制切屑（卷屑、斷屑）和改善已加工表面質(zhì)量的目的。七、切屑的種類4．崩碎切屑切削脆性金屬材料如灰鑄鐵時得到的。產(chǎn)生原因：材料受到拉應(yīng)力已超過其抗拉強(qiáng)度。切削力波動甚大，有沖擊負(fù)荷，已加工表面凹凸不平。改變切削條件，如大前角，大刃傾角，小切削厚度，高切削速度，可得到針狀切屑或松散的帶狀切屑。此時切削過程平穩(wěn)，已加工表面粗糙度較小。

七、切屑的種類第四節(jié)切削力、切削熱和切削溫度一、切削力

二、切削熱和切削溫度在金屬切削時，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生變形并成為切屑所需的力，稱為切削力。圖2-35切削合力和分力切削力的來源，切削合力及其分解，切削功率一、切削力計算切削力的指數(shù)公式一、切削力按單位切削力計算切削力和切削功率單位切削力kc是指單位切削面積上的切削力：一、切削力切削力的經(jīng)驗公式切削力一、切削力1.切削用量的影響2.工件材料的影響3.刀具角度的影響4.刀具磨損的影響5.切削液的影響影響切削溫度的主要因素一、切削力1.切削熱的來源與傳出圖3-29切削熱的來源與傳出二、切削熱和切削溫度1.切削熱的來源與傳出式中Q——單位時間產(chǎn)生的熱量，單位：J

/

s；

Fc——切削力，單位：N；

vc——切削速度單位：m

/

s。

二、切削熱和切削溫度1.切削熱的來源與傳出圖3-30不同切削速度下的熱量傳出比例二、切削熱和切削溫度1.切削熱的來源與傳出加工方法切屑工件刀具車削50~80%10~40%<5%銑削70%<30%5%鉆、鏜削30%>50%15%磨削4%>80%12%二、切削熱和切削溫度2.切削溫度的分布

a）法平面內(nèi)的切削溫度分布b）刀具前面上的切削溫度分布圖3-33切削溫度的分布二、切削熱和切削溫度3.影響切削溫度的主要因素(1)工件材料工件材料的強(qiáng)度、硬度越高，總切削力越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，切削溫度也就越高。工件材料的導(dǎo)熱性好，從切屑和工件傳出的切削熱相應(yīng)增多，切削區(qū)的平均溫度降低。

例如，合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度普遍高于45鋼，而導(dǎo)熱系數(shù)又一般均低于45鋼，所以切削合金結(jié)構(gòu)鋼的切削溫度高于切削45鋼的切削溫度。二、切削熱和切削溫度(2)切削用量

在切削用量中，切削速度對切削溫度的影響最大。

隨著切削速度的提高，材料切除率隨之成正比例的增加。但隨著切削速度的提高，切屑變形相應(yīng)減小，所以，切削功和切削熱雖然有所增高，但不可能成正比例的增高，因此，切削溫度也不會成正比例的增高。二、切削熱和切削溫度(2)切削用量切削速度

二、切削熱和切削溫度(2)切削用量進(jìn)給量材料切除率Q

=

1000

vc

asp

f二、切削熱和切削溫度(2)切削用量背吃刀量材料切除率Q

=

1000

vc

asp

f二、切削熱和切削溫度綜上所述，切削用量對切削溫度的影響程度以切削速度為最大，進(jìn)給量次之，背吃刀量最小。

因此，若要切除給定的余量，又要求切削溫度較低，則在選擇切削用量時，應(yīng)優(yōu)先考慮采用大的背吃刀量，然后選擇一個適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給量，最后再選擇合理的切削速度。

上述切削用量選擇原則是從最低切削溫度出發(fā)考慮的，這也是制訂零件加工工藝規(guī)程時，確定切削用量的原則。

二、切削熱和切削溫度(3)刀具幾何參數(shù)1）

前角2）

主偏角(4)切削液

二、切削熱和切削溫度第五節(jié)刀具磨損和刀具使用壽命一、刀具磨損形態(tài)

二、刀具磨損原因

三、刀具磨損過程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)

四、刀具壽命

五、刀具破損1.前刀面磨損刀具磨損的形態(tài)及其原因圖2-38刀具的磨損形態(tài)圖2-39前刀面的磨損痕跡隨時間的變化一、刀具磨損形態(tài)2.后刀面磨損圖2-40刀具磨損的測量位置切削時，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。3.邊界磨損切削鋼料時，常在主切削刃靠近工件外表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。刀具磨損的原因(1)擦傷磨損（任何切削溫度）(2)粘結(jié)磨損(3)擴(kuò)散磨損（高速切削）(4)氧化磨損（高速切削）二、刀具磨損原因刀具磨損的原因(1)擦傷磨損(2)粘結(jié)磨損(3)擴(kuò)散磨損(4)氧化磨損圖3-37切削溫度對磨損影響的示意圖①擦傷磨損

②粘結(jié)磨損③擴(kuò)散磨損④氧化磨損二、刀具磨損原因刀具磨損過程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)(1)刀具的磨損過程圖3-38硬質(zhì)合金車刀的典型磨損曲線YD05-30CrMnSiA；go=4o，ao=8o，kr=45o，ls=-4o；vc=150m/min，f=0.2mm.r，asp=0.5mm三、刀具磨損過程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具磨損過程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)(2)刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具允許達(dá)到的最大的磨損量，稱為“磨鈍標(biāo)準(zhǔn)”。

對于一般刀具，常以后面磨損帶高度VB的允許極限值作為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，定尺寸刀具和自動化生產(chǎn)中的精加工刀具，常以徑向磨損量NB的允許值作為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。

三、刀具磨損過程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具磨損過程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)(2)刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)

圖3-39車刀的徑向磨損三、刀具磨損過程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)1）精加工VB＝0.1mm

～

0.3mm；

粗加工VB＝

0.6mm

～

0.8mm。2）

工藝系統(tǒng)剛性較差時，應(yīng)規(guī)定較小的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)；3）

粗車鋼件，特別是粗車合金鋼和高溫合金時，磨鈍標(biāo)準(zhǔn)要比粗車鑄鐵時取得小些。4）加工同一種工件材料時，硬質(zhì)合金刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)要比高速鋼刀具取得小些。三、刀具磨損過程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具壽命(1)定義刃磨或換刃后的刀具，自開始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止的切削時間，稱為刀具壽命，符號用T，單位用min或s。

四、刀具壽命刀具壽命(2)刀具壽命與切削用量的關(guān)系

式中，Cv、CT是與切削條件有關(guān)的常數(shù)；m、n、p為指數(shù)．其值為：

四、刀具壽命刀具壽命(2)刀具壽命與切削用量的關(guān)系

例如，當(dāng)用硬質(zhì)合金車刀車削sb

=

0.65GPa的中碳鋼時，切削用量與刀具壽命的關(guān)系為：四、刀具壽命4.刀具壽命(2)刀具壽命與切削用量的關(guān)系

切削用量對刀具壽命T的影響程度與切削用量對切削溫度θ的影響程度是一致的，切削速度對刀具壽命的影響最大，其次是進(jìn)給量，背吃刀量的影響很小。

四、刀具壽命4.刀具壽命(2)刀具壽命與切削用量的關(guān)系

制訂工藝規(guī)程時，如果既要保證較長的刀具壽命，又要追求較高的切削效益，那么，確定切削用量就應(yīng)該遵循下列原則：采用盡可能大的背吃刀量，采用能滿足已加工表面粗糙度要求的盡可能大的進(jìn)給量，再根據(jù)所確定的刀具壽命值，按切削用量與刀具壽命的關(guān)系公式計算切削速度。四、刀具壽命1)刀具的脆性破損

2)刀具的塑性破損切削時，由于高溫和高壓的作用，有時在前、后刀面和切屑、工件的接觸層上，刀具表層材料發(fā)生塑性流動而喪失切削能力，這就是刀具的塑性破壞。五、刀具破損2.刀具破損的防止1)合理選擇刀具材料的牌號，如斷續(xù)切削刀具，必須具有較高的沖擊韌度、疲勞強(qiáng)度和熱疲勞抗力。

2)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；在切削刃上磨出負(fù)倒棱，可以有效的防止崩刃。

3)合理選擇切削用量，避免切削力過大和過高的切削溫度，以防止刀具破損。

4)保證焊接和刃磨質(zhì)量，避免因焊接、刃磨不當(dāng)所產(chǎn)生的各種弊病。

5)盡可能保證工藝系統(tǒng)具有較好的剛性，以減少切削時的振動。

6)盡量使刀具不承受或少承受突變性載荷。第六節(jié)材料的切削加工性一、衡量材料切削加工性的指標(biāo)

二、影響材料切削加工性的因素

三、改善材料切削加工性的途徑衡量材料切削加工性的指標(biāo)

以刀具使用壽命T或切削速度vT來衡量

相同切削條件比T

；T一定，比速度vT

或切除材料體積Q以已加工表面質(zhì)量來衡量

精加工，用Ra；精密零件，用加工硬化、殘余應(yīng)力

低碳鋼的切削加工性不如中碳鋼，純鋁的切削加工性不如硬鋁。以切削力或切削溫度來衡量

粗加工、機(jī)床剛性或功率不足用力或功率;導(dǎo)熱差用溫度銅、鋁及其合金的加工性比鋼好，灰鑄鐵的加工性比冷硬鑄鐵好。

以斷屑性能來衡量

自動機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、自動線等，斷屑性能是主要指標(biāo)一、衡量材料切削加工性的指標(biāo)影響工件材料切削加工性的因素工件材料物理力學(xué)性能的影響硬度、強(qiáng)度、塑性、韌性、導(dǎo)熱性、熱膨脹系數(shù)、彈性模量等

工件材料的硬度越高，切削力越大，切削溫度越高，刀具磨損越快，加工性便越低。硬質(zhì)點越多切削加工性越低。

工件材料的強(qiáng)度越高，切削力越大，切削功率越大，切削溫度越高，刀具磨損越快，切削加工性越低。工件材料的的塑性越高，切削力大，刀具磨損較快，切削加工性越低。硬度強(qiáng)度塑性二、影響材料切削加工性的因素?zé)崤蛎浵禂?shù)材料的導(dǎo)熱性好，切削加工性較好。導(dǎo)熱性由強(qiáng)到弱依次為：純金屬有色金屬

碳素結(jié)構(gòu)鋼

鑄鐵

低合金結(jié)構(gòu)鋼

合金結(jié)構(gòu)鋼

工具鋼

耐熱鋼及不銹鋼。

彈性模量

材料的韌性越大，切斷時消耗的能量多，產(chǎn)生的切削力大，切削溫度較高，刀具磨損快，且不易斷屑，切削加工性差。韌性導(dǎo)熱性

材料的熱膨脹系數(shù)大，工件尺寸變化很大，控制困難，切削加工性差

材料的彈性模量大，原子間結(jié)合力大，切削消耗的能量大，切削加工性差；彈性模量小，加工時彈性恢復(fù)很大，難于控制尺寸，造成摩擦，刀具磨損加劇，切削加工性差。二、影響材料切削加工性的因素工件材料化學(xué)成分的影響

碳素結(jié)構(gòu)鋼切削加工性取決于含碳量。

碳素鋼的強(qiáng)度與硬度隨含碳量的增加而提高，而塑性與韌性隨含碳量的增加而減小。在鋼中加入鉻、鎳、釩、鉬、鎢、錳、硅、鋁等合金元素可以改變鋼的切削加工性。

凡是能促進(jìn)石墨化的元素，如鋁、硅、鈦、鎳、銅等都能提高鑄鐵的切削加工性；反之，凡是能阻礙石墨化的元素，如釩、鉻、硫、鉬、錳等都會使鑄鐵的切削加工性變差。鋼材的化學(xué)成分對切削加工性的影響鑄鐵化學(xué)成分對切削加工性的影響工件材料的金相組織的影響二、影響材料切削加工性的因素調(diào)整材料的化學(xué)成分

鋼中加硫、鉛等元素；鑄鐵中增加石墨成分進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?/p>

低、中碳鋼宜選正火處理，均勻組織，調(diào)整硬度塑性

高碳鋼宜用球化退火,降低硬度,均勻組織,改善加工性

中碳以上的合金鋼硬度較高，需退火以降低硬度

不銹鋼常要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，降低塑性，以便加工

鑄鐵需進(jìn)行退火處理，降低表皮硬度，消除內(nèi)應(yīng)力改善切削加工性的途徑改善材料切削加工性的途徑三、改善材料切削加工性的途徑選擇合適的刀具材料和切削用量

難加工材料，導(dǎo)熱性差，選YG、YW合金或涂層刀片

刀具合理幾何參數(shù)，斷屑槽、卷屑槽，控制排屑選擇合理切削用量等

選用合適的設(shè)備和加工方法

難加工材料加工，機(jī)床要有足夠的功率和剛性選擇合適的切削液，供給充足高硬度材料加工采用磨削加工更容易選擇切削加工性好的材料狀態(tài)

低碳鋼選冷拔狀態(tài)；中碳鋼選熱軋狀態(tài)改善切削加工條件三、改善材料切削加工性的途徑第七節(jié)切削條件的合理選擇一、刀具幾何參數(shù)的選擇

二、切削用量的選擇原則

三、切削液的選擇前角的選擇1）前角的功用2）合理前角的選擇一、刀具幾何參數(shù)的選擇后角的選擇1）后角的功用2）后角的選擇取決于切削厚度或進(jìn)給量的大小一、刀具幾何參數(shù)的選擇主偏角的選擇1）主偏角功用2）主偏角的選擇取決于工藝系統(tǒng)的剛度的大小一、刀具幾何參數(shù)的選擇刃傾角的選擇1）刃傾角功用控制切屑流出的方向影響刀頭的強(qiáng)度影響刀刃的鋒利程度度影響軸向力和徑向力的大小一、刀具幾何參數(shù)的選擇2）刃傾角的選擇選擇切削用量的基本原則：首先選取盡可能大的背吃刀量ap；其次根據(jù)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度、刀桿剛度等限制條件(粗加工時)或已加工表面粗糙度要求(精加工時)，選取盡可能大的進(jìn)給量f；最后根據(jù)切削用量手冊查取或根據(jù)公式計算確定切削速度。機(jī)床切削效率可以用單位時間內(nèi)切除的材料體積Q(mm3/min)表示:Q=fapvc二、切削用量的選擇原則切削液的作用切削液的作用主要有冷卻、潤滑、清洗和防銹。冷卻作用

可以迅速將切削過程中產(chǎn)生的熱量從切削區(qū)帶走，使切削區(qū)溫度降低。切削液的冷卻性能決定于其導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、汽化熱、溫度、流量、流速及冷卻方式等。切削液主要用來降低切削溫度和減少切削過程中的摩擦。合理使用切削液對減輕刀具磨損、提高表面質(zhì)量及加工精度都起著重要作用。切削液的種類對冷卻效果有很大的影響。切削液本身的溫度對冷卻效果有很大的影響。

三、切削液的選擇

切削過程中，刀具與切屑、刀具與加工表面間的摩擦劇烈。采用切削液可起到潤滑作用，減輕摩擦。這時的潤滑狀態(tài)可以分為三種：潤滑作用極性潤滑油膜的形成液體潤滑

接觸面之間形成完全的潤滑油膜，金屬的直接接觸很小或近于零

干摩擦切削液未起作用，接觸面完全保持金屬與金屬的接觸

邊界潤滑

介于兩者之間、接觸面間大部分為潤滑油膜，小部分是接觸面的直接接觸三、切削液的選擇

在礦物油中添加油性添加劑，將改善潤滑作用。但溫度高于200℃以上時將失去吸附能力。切削液添加劑油性添加劑

極壓添加劑主要利用添加劑中的化合物，在高溫下與加工金屬快速反應(yīng)形成化學(xué)吸附膜，從而起固體潤滑劑作用。但有些對有色金屬和鋼鐵有腐蝕作用，應(yīng)注意合理使用。表面活性劑

使礦物油微小顆粒穩(wěn)定分散在水中，形成穩(wěn)定的水包油乳化液。表面活性劑是一種有機(jī)化合物，除起乳化作用外，還能吸附在金屬表面，形成潤滑膜，起潤滑作用。三、切削液的選擇清洗作用切削液應(yīng)能將切屑或磨粒沖走，以免切屑堵塞或劃傷已加工表面及機(jī)床導(dǎo)軌，對磨削、深孔加工等工序特別重要。防銹作用

為了防止工件、機(jī)床、刀具受到周圍介質(zhì)的腐蝕，要求切削液具有良好的防銹作用。防銹作用取決于切削液本身的性能和使用的防銹添加劑。

一些切削液中加入了防銹添加劑，它能與金屬表面起化學(xué)反應(yīng)而生成一層保護(hù)膜，從而起到防銹的作用。三、切削液的選擇切削液的種類水溶液乳化液切削油

主要成分是水，冷卻性能最好，透明易觀察。但純水易使金屬生銹，潤滑性能差，需加入添加劑。

用乳化油加70％～98％的水稀釋而成，潤滑性能優(yōu)于水溶液，但潤滑和防銹性能仍較差，需加入油性添加劑、極壓添加劑和防銹添加劑。

以礦物油為基體，但純礦物油不能形成堅固的潤滑膜，需加入油性添加劑、極壓添加劑和防銹添加劑，提高潤滑和防銹性能。三、切削液的選擇切削鋼等塑性材料時，可以使用切削液；切削鑄鐵、青銅等脆性材料時，可以不用切削液；切削高強(qiáng)度鋼、高溫合金等難加工材料時，摩擦狀態(tài)為高溫高壓邊界摩擦狀態(tài)，宜選用極壓切削油、極壓乳化液，有時還需要配制特殊的切削液；切削銅、鋁及鋁合金，為了得到較高的表面質(zhì)量和精度，可采用乳化液或煤油等。切削液的選用

加工中使用的切削液要根據(jù)工件材料、刀具材料、加工方法、加工要求等情況綜合考慮，合理選用。工件材料方面的考慮三、切削液的選擇刀具材料方面的考慮高速鋼刀具耐熱性差，一般應(yīng)采用切削液。硬質(zhì)合金刀具耐熱性好，一般不用切削液。必要時采用低濃度乳化液或多效切削液，但是澆注必須充分、連續(xù)，否則刀片會因冷熱不均而導(dǎo)致破裂。成形刀具、螺紋刀具、齒輪刀具等價格較貴，要求刀具耐用度高，可采用極壓切削油。加工方法方面的考慮鉆孔、攻絲、鉸孔和拉削等工序的刀具與已加工表面的摩擦嚴(yán)重，宜采用乳化液、極壓乳化液和極壓切削油。磨削加工溫度很高，且會產(chǎn)生大量的碎屑，要求切削液具有良好的冷卻和清洗性能，常采用乳化液。

三、切削液的選擇從加工要求考慮

粗加工，選用水溶液或低濃度乳化液精加工，選用極壓切削油或高濃度乳化液從刀具材料考慮

高速鋼，需用切削液；Y合金等,可不用或充分連續(xù)用從工件材料考慮

鋼等塑性材料，需用切削液；鑄鐵等脆材，可不用高強(qiáng)度鋼等難加工材料，宜用極壓切削油或乳化液從加工方法考慮

鉆孔鉸孔、攻螺紋和拉削等，宜用極壓乳化液或切削油成形刀具齒輪刀具等用極壓切削油；磨削宜用乳化液切削液的合理選用歸納三、切削液的選擇粗加工時，切削用量大，產(chǎn)生的切削熱較多，這時使

用切削液的主要目的是降低切削溫度，故應(yīng)選用以冷

卻性能為主的切削液。加工要求方面的考慮

切削加工中，除了采用切削液進(jìn)行冷卻、潤滑之外，有時也采用固體的二硫化鉬作潤滑劑及采用各種氣體作冷卻劑，這樣可以減輕飛濺造成的不良影響以及減少化學(xué)腐蝕作用。精加工時，要求減小加工表面粗糙度和提高加工精度，應(yīng)選用以潤滑性能為主的切削液。三、切削液的選擇潤滑油術(shù)語粘度就是液體的內(nèi)磨擦粘度指數(shù)

表示粘度和溫度的關(guān)系總酸值

表示潤滑油當(dāng)中有機(jī)酸和無機(jī)酸的總含量總堿值

中和1g試樣中全部堿性組分所需高氯酸的量閃點

在規(guī)定的條件下，加熱潤滑油最低的閃火溫度傾點和凝點

在規(guī)定的條件下冷卻時，能夠繼續(xù)流動的最低溫度稱為傾點，不流動時的最高溫度稱為凝點機(jī)械雜質(zhì)

潤滑油中的沉淀和懸浮物，經(jīng)過濾而分出的雜質(zhì)灰分

在規(guī)定的條件下完全燃燒后，剩下的殘留物殘?zhí)?/p>

不通入空氣把試油加熱，經(jīng)蒸發(fā)分解生成焦炭狀的殘余物三、切削液的選擇抗泡性抗泡性也是潤滑油的一項重要使用性能機(jī)械安定性潤滑脂受機(jī)械剪切后，產(chǎn)生稠度變化的性能抗水性潤滑脂在水中不溶解、不乳化、不吸收水分，不被水洗掉以及與水接觸時不改變它的性能的能力水分油品含水量的多少蒸發(fā)度給定的壓力和溫度條件下的蒸發(fā)程度和速度?？谷榛囼灉y定油品與水分離的能力稱為抗乳化性試驗腐蝕試驗測定油品在一定溫度下對金屬的腐蝕作用氧化試驗潤滑油在加熱和在金屬的催化作用下，抵抗氧化變質(zhì)能力潤滑性試驗潤滑劑的潤滑性包括油性、抗磨損性和極壓性三、切削液的選擇第八節(jié)磨削與砂輪一、磨削過程

二、磨削力與磨削溫度

三、砂輪的特性與選擇滑擦階段

工件表層產(chǎn)生彈性變形和熱應(yīng)力磨削過程刻劃階段產(chǎn)生塑性變形溝痕隆起現(xiàn)象和熱應(yīng)力切削階段切削厚度、切應(yīng)力和溫度達(dá)一定值，材料明顯滑移形成切屑。

磨粒形狀、大小各異，一般都有鈍圓半徑，磨粒以較大的負(fù)前角進(jìn)行切削。磨削機(jī)理及磨削過程一、磨削過程1）磨削力的主要特征及磨削階段切向力Fc徑向力Fp軸向力Fa★二、磨削力與磨削溫度2）磨削力和磨削功率的計算磨削力Fp磨削功率Pm（N）（KW）單位砂輪寬度的材料切除率二