機械制造技術基礎 重點與難點及習題精講

第一章金屬切削過程的基本知識3、合成運動與合成切削速度

當主運動和進給運動同時進行忖，刀具切削刃上某一點相對于工件的

1.1金屬切削過程的基本概念運動稱為合成切削運動，其大小和方向用合成速度向量匕表示，見上圖。

%=Vc+Vr

一、切削表面與切削運動（見P4-5）

（-）切削表面二、切削用量三要素與切削層參數(shù)

（-）切削用量三要素

待加工表面：工件上即將被切除的表面。

已加工表面：工件上已切去切削層而形成的新表面。1、切削速度％

過渡表面（加工表面）：工件上正被刀具切削著的表面，介于已加工表

面和待加工表面之間。JT由

V------------

1000

（二）切削運動

式中d一切削刃上選定點的回轉直徑,mm；n—主運動的轉速,r/s或r/min。

1、主運動

2、進給速度vf、進給量f

主運動是刀具與工件之間的相對運動。它使刀具的前刀面能夠接近工

件，切除工件上的被切削層，使之轉變?yōu)榍行迹瑥亩瓿汕行技庸?。一?進給速度vr一切削刃上選定點相對于工件的進給運動瞬時速度，mni/s

主運動速度最高，消耗功率最大，機床通常只有一個主運動。例如，車削或mm/min.。

加工時，工件的回轉運動是主運動。

進給量f一刀具在進給運動方向上相對于工件的位移量，用刀具或工

2、進給運動件每轉或每行程的位移量來表述，mm/r或mm/行程。

進給運動是配合主運動實現(xiàn)依次連續(xù)不斷地切除多余金屬層的刀具與Vf=nf

工件之間的附加相對運動。進給運動與主運動配合即可完成所需的表面幾

何形狀的加工，根據(jù)工件表面形狀成形的需要，進給運動可以是多個，也3、切削深度ap

可以是一個；可以是連續(xù)的，也可以是間歇的。

對于鉆孔加工來說,

4"

21.2刀具角度

外圓車刀是最基本、最典型的切削刀具，其切削部分(又稱刀頭)由

式中&---工件待加工表面直徑，nuiio前刀面、主刀后面、副刀后面、主切削刃、副切削刃和刀尖所組成。其定

義分別為：

&一一工件已加工表面直徑，mm。切削用量三要素與切削

層參數(shù)(1)前刀面刀具上與切屑接觸并相互作用的表面(即切屑流過的表面)。

(2)主刀后面刀具上與工件過渡表面相對并相互作用的表面。

(3)副刀后面刀具上與已加工表面相對并相互作用的表面。

(4)主切削刃前刀面與主后刀面的交線。它完成主要的切削工作。

(5)副切削刃前刀面與主后刀面的交線。它配合主切削刃完成切削工作,

(二)切削層參數(shù)(見P13)

并最終形成已加工表面。

在切削過程中，刀具的切削刃在一次走刀中從工件待加工表面切下的

(6)刀尖主切削刃和副切削刃連接處的一段刀刃。它可以是小的直線

金屬層，稱為切削層。

段或圓弧。

在過渡表面法線方向測量的切削層尺寸，即相鄰(-)刀具標注角度參考系

切兩過渡表面之間的距離。L反映了切削力單位長度上

切削層公

的切削負荷。由圖得：h產(chǎn)切削kr

稱厚度ho1、假定運動條件：用刀具主運動向量匕近似代替合成運動向量心然后

削其中：瓜一切削層公稱厚度，(mm)；f一進給量，(mm/r)；再用平行或垂直于主運動方向的坐標平面構成參考系。

k,一車刀主偏角，()o

層

沿過渡表面測量的切削層尺寸。氏反映了切削刃2、假定安裝條件：假定刀具的安裝位置恰好使其底面或軸線與參考系的

切削層公平面平行或垂直。

參加切削的工作長度。由圖得：b產(chǎn)a/sinkr

參稱寬度民

其中:bi)一切削層公稱寬度,(mm)o

3、刀具標注角度參考系諸平面：

切削層公稱厚度與切削層公稱寬度的乘積。由圖

數(shù)切削層公

得：

稱橫截面1)基面P，：通過切削刃某一點，垂直于假定主運動方向的平面。

Ao=hn*bo=fsink,*a?/sinkr=f*a?

積AD

其中：M一切削層公稱橫截面積，(mm9。

2）切削平面仇：通過切削刃某一點，與工件加工表面（或與主切削標注的角度。刀具的標注角度主要有五個，以車刀為例，表示了幾個角度

刃）相切的平面。切削平面P，與基面Pr垂直。的定義。

3）主剖面P。：通過切削刃某一點，同時垂直于切削平面人與基面4在主剖面Po內(nèi)測量的前刀面與基面之間的夾角。前角表示前

的平面。

前角Y。4面的傾斜程度，有正、負和零值之分，其符號規(guī)定如圖所

7]\o

4）法剖面P"通過切削刃某一點，垂直于切削刃的平面。

在主剖面P。內(nèi)測量的主后刀面與切削平面之間的夾角。后角

后角a。

表示主后刀面的傾斜程度，一般為正值。

5）進給剖面Pr:通過切削刃某一點，平行于進給運動方向并垂直于

基面Pr的平面。在基面內(nèi)測量的主切削刃在基面上的投影與進給運動方向

主偏角K

R的夾角。主偏角一般為正值。

6）背平面P“：通過切削刃某一點，同忖垂直于進給剖面件與基面＞在基面內(nèi)測量的副切削力在基面上的投影與進給運動反方

副偏角K/

的平面。向的夾角。副偏角一般為正值。

（-）刀具工作角度參考系在切削平面內(nèi)測量的主切削刃與基面之間的夾角。當主切削

刃傾角X3刃呈水平時，x,=0；刀尖為主切削刃最低點時，Xs（0；刀

上述刀具標注角度參考系，在定義基面時，都只考慮主運動，不考慮尖為主切削刃上最高點是，入。0,如圖示。

進給運動，即在假定運動條件確定的參考系。但刀具在實際使用過程中，

這樣的參考系所確定的刀具角度，往往不能確切反映切削加工的真實情況。

（四）刀具的工作角度（見P11-13）

只有用合成切削方向乙來確定參考系，才符合切削加工的實際。

在實際的切削加工中，由于刀具安裝位置和進給運動的影響，上述標

另外，刀具實際安裝位置也影響工作角度的大小。只有采用刀具工作

注角度會發(fā)生一定的變化。角度變化的根本原因是切削平面、基面和正交

角度參考系，才能反映切削加工的實際。

平面位置的改變。以切削過程中實際的切削平面匕、基面Pr和主剖面P。

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。

刀具工作角度參考系與刀具標注角度參考系的唯一區(qū)別是：用合成切

削方向％取代主運動切削方向外,用實際進給運動方向取代假定進給運動

1、刀具安裝位置對工作角度的影響

方向。

（三）刀具的標注角度

以車刀車外圓為例，若不考慮進給運動，當?shù)都獍惭b得高于或低于工

刀具的標注角度是制造和刃磨刀具所需要的，并在刀具設計圖上予以

件軸線時，將引起工作前角和工作后角a理的變化。

當車刀刀桿的縱向軸線與進給方向不垂直時，將會引起工作主偏角K

re和工作副偏角K丁的變化?？准庸さ毒咭话憧煞譃閮纱箢悾?類是從實體材料上加工出孔的刀具,

常用的有麻花鉆、中心鉆和深孔鉆等；另一類是對工件上已有孔進行再加

2、進給運動對工作角度的影響工的刀具，常用的有擴孔鉆、錢刀及鑲刀等。例如，下圖示標準高速鋼麻

花鉆的結構。工作部分（刀體）的前端為切削部分，承擔主要的切削工作,

車削時由于進給運動的存在，使車外圓及車螺紋的加工表面實際上是后端為導向部分，起引導鉆頭的作用，也是切削部分的后備部分。

一個螺旋面，如下圖示。

3.銃刀

車端面或切斷時，加工表面是阿基米德螺旋面，如下圖示。因此，實

際的切削平面和基面都要偏轉一個附加的螺旋升角U,使車刀的工作前角銃刀是一種應用廣泛的多刃回轉刀具，其種類很多。按用途分有：1）

Yoe增大，工作后角aoe減小。一般車削時，進給量比工作直徑小很多,加工平面用的，如圓柱平面銃刀、端銃刀等；2）加工溝槽用的，如立銃刀、

故螺旋升角U很小，它對車刀工作角度影響不大，可忽略不計。但在車端T形刀和角度銃刀等；3）加工成形表面用的，如凸半圓和凹半圓銃刀和加

面、切斷和車外圓進給量（或加工螺紋的導程）較大，則應考慮螺旋升角工其它復雜成形表面用的銃刀。銃削的生產(chǎn)率一般較高，加工表面粗糙度

的影響。值較大。

1.3刀具的附鹿、材料與性用4.拉刀

一、刀具種類拉刀是一種加工精度和切削效率都比較高的多齒刀具，廣泛應用于大

批量生產(chǎn)中，可加工各種內(nèi)、外表面。拉刀按所加工工件表面的不同，可

（-）刀具分類分為各種內(nèi)拉刀和外拉刀兩類。使用拉刀加工時，除了要根據(jù)工件材料選

（-）常用刀具簡介擇刀齒的前角、后角，根據(jù)工件加工表面的尺寸

1.車刀5.螺紋刀具螺紋可用切削法和滾壓法進行加工。

車刀是金屬切削加工中應用最廣的一種刀具。它可以在車床上加工外

圓、端平面、螺紋、內(nèi)孔，也可用于切槽和切斷等。車刀在結構上可分為6.齒輪刀具

整體車刀、焊接裝配式車刀和機械夾固刀片的車刀。機械夾固刀片的車刀齒輪刀具是用于加工齒輪齒形的刀具。按刀具的工作原理，齒輪分為

又可分為機床車刀和可轉位車刀。機械夾固車刀的切削性能穩(wěn)定，工人不成形齒輪刀具和展成齒輪刀具。常用的成形齒輪刀具有盤形齒輪銃刀和指

必磨刀，所以在現(xiàn)代生產(chǎn)中應用越來越多。形齒輪刀具等。常用的展成齒輪刀具有插齒刀、齒輪滾刀和剃齒刀等。選

用齒輪滾刀和插齒刀時，應注意以卜幾點：

2.孔加工刀具

(1)刀具基本參數(shù)(模數(shù)、齒形角、齒頂高系數(shù)等)應與被加工齒輪相同。1、高速鋼

(2)刀具精度等級應與被加工齒輪要求的精度等級相當。

(3)刀具旋向應盡可能與被加工齒輪的旋向相同。滾切直齒輪時，一般用定義：是種加入較多的鴇、銘、銳等合金元素的高合金工具鋼。

左旋齒刀。

性能：有較高的熱穩(wěn)定性；有較高的強度、韌性、硬度和耐磨性；制

7.自動線與數(shù)控機床刀具造工藝簡單，容易磨成鋒利的切削刃，可鍛造。是制造鉆頭、成形刀具、

拉刀、齒輪刀具等的主要材料。

這類刀具的切削部分總的來說與一般刀具沒有多大區(qū)別不同情況，只

是為了適應數(shù)控機床和自動線加工的特點，對它們提出了更高的要求。分類：按用途分：通用型高速鋼和高性能高速鋼；

二、刀具材料按制造工藝分：熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。

刀具切削性能的好壞，取決于構成刀具切削部分的材料、幾何形狀和1)通用型高速鋼

刀具結構。刀具材料對刀具使用壽命、加工效率、加工質量和加工成本等

都有很大影響，因此耍重視刀具材料的正確選擇與和合理使用。鑄鋼：典型牌號為W18Cr4V,有良好的綜合性能，可以制造各種復雜

刀具。

(-)刀具材料應具備的性能

鴇鋁鋼：典型牌號為W6Mo5Cr4V2,可做尺寸較小、承受沖擊力較大

1、高的硬度和耐磨性的刀具；熱塑性特別好，更適用于制造熱軋鉆頭等；磨加工性好，目前各

國廣泛應用。

2、足夠的強度和韌性

2)高性能高速鋼

3、高耐熱性

典型牌號為高碳高速鋼9W18CMV、高鈕高速鋼W6Moer4V3、鉆高

4、良好的工藝性速鋼W6MoCr4V2Co8和超硬高速鋼W2Mo9Cr4Co8等。適合于加工高溫

合金、鈦合金和超高強度鋼等難加工材料。

5、良好的經(jīng)濟性

3)粉末冶金高速鋼

(-)常用的刀具材料

用高壓朝氣或氮氣霧化熔融的高速鋼水，直接得到細小的高速鋼粉末,

高溫下壓制成致密的鋼坯，而后鍛壓成材或刀具形狀。適合于制造切削難2.刀具材料的選擇

加工材料的刀具、大尺寸刀具（如滾刀、插齒刀）、精密刀具、磨加工量大

的復雜刀具、高動載荷下使用的刀具等。3.刀具角度的選擇

2,硬質合金（1）前角

由難熔金屬化合物（如WC、TiC）和金屬粘結劑（Co）經(jīng)粉末冶前角Y。對切削的難以程度有很大影響。增大前角能使刀刃變得鋒利,

金法制成。使切削更為輕快，并減小切削力和切削熱。但前角過大，刀刃和刀尖的強

度下降，刀具導熱體積減少，影響刀具使用壽命。前角的大小對表面粗糙

硬質合金以其切削性能優(yōu)良被廣泛用作刀具材料（約占50%）。如度、排屑和斷屑等也有一定影響。工件材料的強度、硬度低，前角應選得

大多數(shù)的車刀、端銃刀以至深孔鉆、釵刀、拉刀、齒輪刀具等。大些，反之小些；刀具材料韌性好（如高速鋼），前角可選得大些，反之

具有高耐磨性和高耐熱性，但抗彎強度低、沖擊韌性差，很少用應選得小些（如硬質合金）：精加工時，前角可選得大些。粗加工時應選

于制造整體刀具。它還可用于高速鋼刀具不能切削的淬硬鋼等硬材料。得小些。

ISO將切削用的硬質合金分為三類：（各種牌號的應用范圍見P16（2）后角

表1.1）

后角a。的主要功用是減小后刀面與工件間的摩擦和后刀面的磨損，其

1）YG（K）類，即WC-Co類硬質合金大小對刀具耐用度和加工表面質量都有很大影響。一般，切削厚度越大，

刀具后角越小；工件材料越軟，塑性越大，后角越大。工藝系統(tǒng)剛性較差

2）YT（P）類，即WC-TiC-Co類硬質合金時，應適當減小后角，尺寸精度要求較高的刀具，后角宜取小值。

3）YW（M）類，即WCTiC-TaC-Co類硬質合金（3）主偏角

（三）其它刀具材料主偏角Kr的大小影響切削條件和刀具壽命。在工藝系統(tǒng)剛性很好時，

減小主偏角可提高刀具耐用度、減小已加工表面粗糙度，所以K,宜取小值;

1、涂層刀具2陶瓷3金剛石4立方氮化硼在工件剛性較差時，為避免工件的變形和振動，應選用較大的主偏角。

三、刀具選用（4）副偏角

1.刀具種類的選擇

副偏角Kr'的作用是可減小副切削刃和副厚刀面與工件已加工表面之3）第三變形區(qū)（近切削刃處已加工表面內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)）金屬的擠壓磨

間的摩擦，防止切削振動。K；的大小主要根據(jù)表面粗糙度的要求選取。擦變形

（5）刃傾角

二、切削變形程度的度量方法

刃傾角3主要影響刀頭的強度和切屑流動的方向。

1、相對滑移e

第二章金屬物削已行的基本規(guī)律及其應用

相對滑移e是用來量度第1變形區(qū)滑移變形的程度。如右圖，設切削

層中A'B'線沿剪切面滑移至A"B”時的距離為Ay,事實上很小，故可

2.1金屬切削層的變形認為滑移是在剪切面上進行，其滑移量為As。則相對滑移￡表示為：

一、切屑形成過程及變形區(qū)的劃分

1、切削變形金屬的切削過程與金屬的擠壓過程很相似。金屬材料受到e—=------------=cotp+tan（3一

刀具的作用以后，開始產(chǎn)生彈性變形；雖著刀具繼續(xù)切入，金屬內(nèi)部的應

力、應變繼續(xù)加大，當達到材料的屈服點時，開始產(chǎn)生塑性變形，并使金

屬晶格產(chǎn)生滑移；刀具再繼續(xù)前進，應力進而達到材料的斷裂強度，便會2、變形系數(shù)Ah

產(chǎn)生擠裂。

2、變形區(qū)的劃分大量的實驗和理論分析證明，塑性金屬切削過程中切屑

的形成過程就是切削層金屬的變形過程。切削層的金屬變形大致劃分為三瓜=蝦'比=c。/。s，。+近叫

個變形區(qū)：第一變形區(qū)（剪切滑移）、第二變形區(qū)（纖維化）、第三變形區(qū)

（纖維化與加工硬化）。

3、切屑的形成及變形特點（見P20）從上面兩個公式可知，剪切角°與前角Y。是影響切削變形的兩個主要

因素。如果增大前角Yo和剪切角°,使相對滑移e、變形系數(shù)八h減小，

1）第一變形區(qū)（近切削刃處切削層內(nèi)產(chǎn)生的塑性變形區(qū)）金屬的剪切滑

則切削變形減小。

移變形

注意：由于切削過程是一個非常復雜的物理過程，切削變形除了產(chǎn)生

2）第二變形區(qū)（與前刀面接觸的切屑層產(chǎn)生的變形區(qū)）內(nèi)金屬的擠壓磨

滑移變形外，還有擠壓、摩擦等作用，而e值主要從剪切變形考慮；而八h

擦變形

主要從塑性壓縮方面分析。所以，e與八h都只能近似地表示切削變形程

度。3）如果溫度與壓力適當，底層上面的金屬因內(nèi)摩擦而變形，也會發(fā)生加工

硬化，而被阻滯在底層，粘成一體。

三、剪切角的確定4）這樣粘結層就逐步長大，直到該處的溫度與壓力不足以造成粘附為止。

2、形成積屑瘤的條件：

剪切角（P是影響切削變形的一個重要因素。若能預測剪切角（P的值，主要決定于切削溫度。此外，接觸面間的壓力、粗糙程度、粘結強度

則對了解與控制切削變形具有重要意義。為此，許多學者進行了大量研究,等因素都與形成積屑瘤的條件有關。

并推薦了若干剪切角（P的計算式。1）一般說來，塑性材料的加工硬化傾向愈強，愈易產(chǎn)生積屑瘤；

2）溫度與壓力太低，不會產(chǎn)生積屑瘤；反之，溫度太高，產(chǎn)生弱化作用，

其中，按最少能量原則來~一I也不會產(chǎn)生積屑瘤。

確定剪切角g的計算式夕=45。+勺一g3）走刀量保持?定時，積屑瘤高度與切削速度有密切關系。

為：22

3、積屑瘤對切削過程的影響

按最大剪應力的理論，三r1）實際前角增大

出剪切角9計算式為：尸了+7。一口。它加大了刀具的實際前角，可使切削力減小，對切削過程起積極的作

用。積屑瘤愈高，實際前角愈大。

從上面公式可看出：。與Yo、B有關。增大前角Yo、減小摩擦角B,2）使加工表面粗糙度增大

使剪切角。增大，切削變形減小，這一規(guī)律。被普遍用于生產(chǎn)實踐中。積屑瘤的底部則相對穩(wěn)定一些，其頂部很不穩(wěn)定，容易破裂，一部分

從上面公式也可看出：第2變形區(qū)產(chǎn)生的摩擦對第1變形區(qū)剪切變形連附于切屑底部而排出，?部分殘留在加工表面上，積屑瘤凸出刀刃部分

的影響規(guī)律。使加工表面切得非常粗糙，因此在精加工時必須設法避免或減小枳屑瘤。

3）對刀具壽命的影響

四、積屑瘤的形成及其對切削過程的影響積屑瘤粘附在前刀面上，在相對穩(wěn)定時，可代替刀刃切削，有減少刀具

在切削速度不高而又能形成連續(xù)切屑的情況下，加工一般鋼料或其它磨損、提高壽命的作用。但在積屑瘤比較不穩(wěn)定的情況下使用硬質合金刀

塑性材料時，常常在前刀面處粘著一塊剖面有時呈三角狀的硬塊。這塊冷具時，積屑瘤的破裂有可能使硬質合金刀具顆粒剝落，反而使磨損加劇。

焊在前刀血上的金屬稱為積屑瘤（或刀痛）。它的硬度很高，通常是工件材4、防止積屑瘤的主要方法

料的2—3倍，在處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)時，能夠代替刀刃進行切削。1）降低切削速度，使溫度較低，粘結現(xiàn)象不易發(fā)生；

2）采用高速切削，使切削溫度高于積屑瘤消失的相應溫度；

1、積屑瘤是如何形成的？3）采用潤滑性能好的切削液，減小摩擦；

1）切屑對前刀面接觸處的摩擦，使前刀面十分潔凈。4）增加刀具前角，以減小切屑與前刀面接觸區(qū)的壓力；

2）當兩者的接觸面達到一定溫度同時壓力又較高時，會產(chǎn)生粘結現(xiàn)象，即5）適當提高工件材料硬度，減小加工硬化傾向。

一般所謂的“冷焊工切屑從粘在刀面的底層上流過，形成“內(nèi)摩擦”。五、切削變形變化規(guī)律

從相對滑移e、變形系數(shù)八h計算式中可知，剪切角夕與前角Y。是影在實際加工中，應用最廣的切屑控制方法就是在前刀面上磨制出斷屑

響切削變形的兩個主要因素。如果增大前角Y。和剪切角（P，使相對滑移e、槽或使用壓塊式斷屑器。

變形系數(shù)八h減小，則切削變形減小。

1、前角：增大前角Y。，使剪切角。增大，變形系數(shù)八h減小，因此，切削2.3切削力

變形減小。一、切削力的來源，切削合力及其分解，切削功率（見P26）

（-）切削力的來源

生產(chǎn)實踐表明：采用大前角刀具切削，刀刃鋒利、切入金屬容易，切

研究切削力，對進一步弄清切削機理，對計算功率消耗，對刀具、機

屑與前刀面接觸長度減短、流屑阻力小，因此，切削變形小、切削省力。

床、夾具的設計，對制定合理的切削用量，優(yōu)化刀具幾何參數(shù)等，都具有

2、切削速度：切削速度Vc是通過積屑瘤使剪切角e改變和通過切削溫度

非常重要的意義。金屬切削時，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生變形并

使摩擦系數(shù)U變化而影響切削變形的。

成為切屑所需的力，稱為切削力。切削力來源于三個方面：

3、進給量：進給量f增大，使變形系數(shù)Ah減小

1.克服被加工材料對彈性變形的抗力；

4、工件材料：工件材料硬度、強度提高，切削變形減少。

2.克服被加工材料對塑性變形的抗力；

3.克服切屑對前刀面的摩擦力和刀具后刀面對過渡表面與已加工表面之間

2.2切屑的類型及控制

的摩擦力。

一、切屑的類型及其分類

（-）切削合力及其分解

1、帶狀切屑。

2、擠裂切屑

（三）切削功率

3、單元切屑

1、單位切削力2、切削功率Pm3、單位切削功率

二、切削力的測定

4.崩碎切屑

1.測定機床功率，計算切削力

二、切屑控制的措施

2.用測力儀測量切削力

三、切削力的經(jīng)驗公式和切削力估算

在現(xiàn)行切削加工中，切削速度與金屬切除率達到了很高的水平，切削

四、切削力的變化規(guī)律

條件很惡劣，常常產(chǎn)生大量“不可接受”的切屑。

實踐證明，切削力的影響因素很多，主要有工件材料、切削用量、刀

具幾何參數(shù)、刀具材料刀具磨損狀態(tài)和切削液等。

所謂切屑控制（又稱切屑處理，工廠中一般簡稱為“斷屑”），是指

1、工件材料

在切削加工中采取適當?shù)拇胧﹣砜刂魄行嫉木砬?、流出與折斷，使形成“可

（1）硬度或強度提高，剪切屈服強度TS增大，切削力增大。

接受”的良好屑形。

（2）塑性或韌性提高，切屑不易折斷，切屑與前刀面摩擦增大，切削

力增大。

2、切削用量4、其它因素

（1）背吃刀量（切削深度）ap、進給量增大，切削層面積增大，變形

抗力和摩擦力增大，切削力增大。（1）刀具棱面：應選較小寬度，使Fy減小。

由于背吃刀量ap對切削力的影響比進給量對切削力的影響大（通常（2）刀具圓弧半徑：增大，切削變形、摩擦增大，切削力增大。

XFz=l,YFz=O.75-0.9）,所以在實踐中，當需切除一定量的金屬層時，為了（3）刀具磨損：后刀面磨損增大，刀具變鈍，與工件擠壓、摩擦增大，切

提高生產(chǎn)率，采用大進給切削比大切深切削較省力又省功率。削力增大。

（2）切削速度vc0i!^31圖2.20）2.4切削熱和切削溫度

1）加工塑性金屬時，切削速度Vc對切削力的影響規(guī)律如同對切削變形影

響?樣，它們都是通過積屑瘤與摩擦的作用造成的。切削熱與切削溫度是切削過程中產(chǎn)生的又一重要物理現(xiàn)象。切削時做

2）切削脆性金屬時，因為變形和摩擦均較小，故切削速度Vc改變時切削的功，可轉化為等量的熱。功削熱除少量散逸在周圍介質中外，其余均傳

力變化不大。入刀具、切屑和工件中，并使它們溫度升高，引起工件變形、加速刀具磨

3、刀具幾何角度損。因此，研究切削熱與切削溫度具有重要的實用意義。

（1）前角：前角增大，變形減小，切削力減小。

（2）主偏角：主偏角Kr在300-600范圍內(nèi)增大，由切削厚度hl）的影響一、切削熱的產(chǎn)生和傳導

起主要作用，使主切削力Fz減??；主偏角Kr在600-900范圍內(nèi)增大，刀二、切削溫度的計算與測量①自然熱電偶法②人工熱電偶法

尖處圓弧和副前角的影響更為突出，三、影響切削溫度的主要因素

故主切削力Fz增大。1、切削用量的影響

一般地，Kr=600-750,所以主偏角Kr增大，主切削力Fz增大。切削用量是影響切削溫度的主要因素。通過測溫實驗可以找出切削用

量對切削溫度的影響規(guī)律。通常在車床上利用測溫裝置求出切削用量對切

Kr增大，使Fy減小、Fx增大。削溫度的影響關系，并可整理成下列一般公式：

切削速度對切削溫度影響最大，隨切削速度的提高，切削溫度迅速上

實踐應用，在車削軸類零件，尤其是細長軸，為了減小切深抗力Fy的升。進給量對切削溫度影響次之，而背吃力量ap變化時，散熱面積和產(chǎn)生

作用，往往采用較大的主偏角Kr>600的車刀切削。的熱量亦作相應變化，故ap對切削溫度的影響很小。

（3）刃傾角入s：As對Fz影響較小，但對Fx、Fy影響較大。2、刀具幾何參數(shù)的影響

Xs由正向負轉變，則Fx減小、Fy增大。

實踐應用，從切削力觀點分析，切削時不宜選用過大的負刃傾角As。切削溫度9隨前角Y。的增大而降低。這是因為前角增大時，單位切

特別是在工藝系統(tǒng)剛度較差的情況下，往往因負刃傾角入s增大了切深抗削力下降，使產(chǎn)生的切削熱減少的緣故。但前角大于18°?20°后，對切

力Fy的作用而產(chǎn)生振動。削溫度的影響減小，這是因為楔角變小而使散熱體積減小的緣故。

主偏角Kr減小時，使切削寬度hD增大，切削厚度hD減小，因此，（2）對刀具材料的影響

切削變形和摩擦增大，切削溫度升高。但當切削寬度hl）增大后，散熱條件適當?shù)靥岣咔邢鳒囟?，對提高硬質合金的韌性是有利的。

改善。由于散熱起主要作用，故隨著主偏角kr減少，切削溫度下降。（3）對工件尺寸精度的影響

負倒棱在（0—2）f范圍內(nèi)變化，刀尖圓弧半徑口在0—1.5mm范圍（4）利用切削溫度自動控制切削速度或進給量

內(nèi)變化，基本上不影響切削溫度。因為負倒棱寬度及刀尖圓弧半徑的增大,（5）利用切削溫度與切削力控制刀具磨損

會使塑性變形區(qū)的塑性變形增大，但另一方面這兩者都能使刀具的散熱條

件有所改善，傳出的熱量也有所增加，兩者趨于平衡，所以對切削溫度影2.5刀具的磨損與破損、刀具壽命及刀具狀態(tài)監(jiān)控

響很小。

一，刀具磨損的形態(tài)及其原因

3、工件材料的影響1.前刀面磨損2.后刀面磨損3.邊界磨損（前、后刀面同

工件材料的強度（包括硬度）和導熱系數(shù)對切削溫度的影響是很大的。時磨損）

由理論分析知，單位切削力是影響切削溫度的重要因素，而工件材料的強

度（包括硬度）直接決定了單位切削力，所以工件材料強度（包括硬度）（1）磨粒磨損（2）粘結磨損⑶擴散磨損（4）相變磨損（5）氧化磨損

增大時，產(chǎn)生的切削熱增多，切削溫度升高。工件材料的導熱系數(shù)則直接刀具磨損是由機械摩擦和熱效應兩方面因素作用造成的。

影響切削熱的導出。二、刀具磨損過程、磨鈍標準及刀具壽命

4、刀具磨損的影響1、刀具磨損過程：初期磨損階段正常磨損階段急劇磨損階段

在后刀面的磨損值達到一定數(shù)值后，對切削溫度的影響增大；切削速2、刀具磨鈍標準

度愈高，影響就愈顯著