車工工藝與技能訓(xùn)-圖文-第2章

車工工藝與技能訓(xùn)練第2章車刀

2010年3月9/30/2024機(jī)電控制技術(shù)目錄2.1車刀簡(jiǎn)介2.2切削過程基礎(chǔ)知識(shí)2.3車刀幾何參數(shù)的選擇車刀2.4斷屑影響因素及其方法2.5車工件表面粗糙度9/30/2024

2.1車刀簡(jiǎn)介2.1.1車刀種類及其作用在車削過程中，由于零件的形狀、大小和加工要求不同，采用的車刀也不相同。車刀的種類很多，用途各異，現(xiàn)介紹幾種常用車刀，如圖2-1所示。圖2-1

常用車刀的種類9/30/2024直頭車刀

直頭車刀的主偏角與副偏角基本對(duì)稱，一般在45°左右，前角可取5°～30°，后角一般為6°～12°。45°彎頭車刀

45°彎頭車刀主要用于車削不帶臺(tái)階的光軸，它可以車外圓、端面和倒角，使用比較方便，刀頭和刀尖部分強(qiáng)度高。75°強(qiáng)力車刀

75°強(qiáng)力車刀的主偏角為75°，適用于粗車加工余量大、表面粗糙、有硬皮或形狀不規(guī)則的零件。它能承受較大的沖擊力，刀頭強(qiáng)度高，耐用度高。外圓車刀外圓車刀又稱為尖刀，主要用于車削外圓、平面和倒角。外圓車刀一般有以下種形狀。9/30/2024偏刀偏刀的主偏角為90°，用來車削工件的端面和臺(tái)階，有時(shí)也用來車外圓，特別是用來車削細(xì)長(zhǎng)工件的外圓，可以避免把工件頂彎。偏刀分為左偏刀和右偏刀兩種，常用的是右偏刀，它的切削刃向左。切斷刀和切槽刀切斷刀的刀頭較長(zhǎng)，其切削刃也狹長(zhǎng)，這是為了減少工件材料消耗，并保證切斷時(shí)能切到中心，因此，切斷刀的刀頭長(zhǎng)度必須大于工件的半徑。切槽刀與切斷刀基本相似，只不過其形狀應(yīng)與槽間形狀一致。9/30/2024擴(kuò)孔刀擴(kuò)孔刀又稱為鏜孔刀，用來加工內(nèi)孔，它可以分為通孔刀和不通孔刀兩種。通孔刀的主偏角小于90°，一般在45°～75°之間，副偏角20°～45°，后角應(yīng)比外圓車刀稍大，一般為10°～20°；不通孔刀的主偏角應(yīng)大于90°，刀尖在刀柄的最前端，為了使內(nèi)孔底面車平，刀尖與刀柄外端距離應(yīng)小于內(nèi)孔的半徑。螺紋車刀螺紋按牙型可分為三角形螺紋、方形螺紋和梯形螺紋等，相應(yīng)地，加工這些螺紋就要使用三角形螺紋車刀、方形螺紋車刀和梯形螺紋車刀等。螺紋的種類很多，其中以三角形螺紋應(yīng)用最廣。采用三角形螺紋車刀車削公制螺紋時(shí)，其刀尖角必須為60°，前角取0°。9/30/2024車刀由刀柄和切削部分組成，刀柄是指車刀上的夾持部分，切削部分是車刀直接參與切削的工作部分。車刀的切削部分是車刀上最重要的部分，下面以外圓車刀為例研究車刀切削部分的結(jié)構(gòu)。

2.1.2車刀組成及其幾何參數(shù)車刀切削部分組成如圖2-2所示，外圓車刀切削部分的結(jié)構(gòu)要素由前刀面、后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖幾部分組成，通常稱為一點(diǎn)二線三面。圖2-2

車刀切削部分的結(jié)構(gòu)要素9/30/2024前刀面切削時(shí)，前刀面直接作用于被切削層金屬，是切屑流過且控制切屑沿其排出的刀面。后刀面后刀面是指切削時(shí)與工件待加工表面相互作用并相對(duì)的刀面，通常稱為后面。副后刀面副后刀面是指切削時(shí)與工件已加工表面相互作用并相對(duì)的刀面，又稱副后面。主切削刃主切削刃又稱為主刀刃，是前刀面與后刀面的相交線，它承擔(dān)著主要的切削工作。9/30/2024副切削刃副切削刃是前刀面與副后刀面的相交線，它配合主切削刃完成切削工作，擔(dān)任少量切削工作。刀尖刀尖是主、副切削刃（或刃段）之間轉(zhuǎn)折的尖角部分，車刀上實(shí)際的刀尖結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。圖2-3刀尖的結(jié)構(gòu)9/30/2024為定量地表示刀具切削部分的幾何形狀，必須把刀具放在一個(gè)確定的參考系中用一組給定的幾何參數(shù)確切地表達(dá)刀具表面和切削刃在空間中的位置。刀具角度測(cè)量平面為了確定車刀的幾何角度，需要假想以下三個(gè)輔助平面作為基準(zhǔn)：（1）基面?；鍼r是通過切削刃選定點(diǎn)A垂直于該點(diǎn)切削速度方向的平面。如圖2-4所示的FGHI平面即為A點(diǎn)的基面。（2）切削平面。切削平面Ps是通過切削刃選定點(diǎn)A與切削刃相切并垂直于基面的平面。在圖2-4中，BCDE平面即為A點(diǎn)所在的切削平面。車刀幾何參數(shù)9/30/2024圖2-4

切削平面和基面9/30/2024（3）正交平面。正交平面Po是通過切削刃選定點(diǎn)A并同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面。如圖2-5所示的Po－Po剖面為正交平面，Po′－Po′為副切削刃上的正交平面。圖2-5車刀的正交平面9/30/2024車刀的幾何角度有兩種：一種是標(biāo)注角度，是設(shè)計(jì)、刃磨和測(cè)量刀具時(shí)使用的角度，又稱為靜止角度；另一種是刀具安裝在機(jī)床上進(jìn)行切削時(shí)所顯示的角度，稱為工作角度。通常所說的角度，是指標(biāo)注角度。車刀6個(gè)基本幾何角度如圖2-6所示。幾何角度的名稱和作用圖2-6車刀的6個(gè)基本幾何角度9/30/2024（1）前角前角γo是前刀面與基面之間的夾角。前角影響刃口的鋒利和強(qiáng)度，影響切削變形和切削力。增大前角能使切削刃口鋒利，減小前刀面與切削層之間的擠壓與摩擦，因而減少切削變形和切削熱，使切削省力，并使切屑容易排出，但是，刀具的耐用度降低。（2）后角后角αo是后刀面與切削平面之間的夾角。后角的主要作用是減小車刀主后刀面與工件之間的摩擦，并與前角配合調(diào)整切削刃部分的銳利與強(qiáng)固程度。后角過大或過小都會(huì)使刀具的耐用度降低。（3）副后角副后角αo′是副后刀面與切削平面之間的夾角。副后角的主要作用是減小車刀副后刀面與工件之間的摩擦。9/30/2024（4）主偏角主偏角κr是主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給方向之間的夾角。主偏角的主要作用是改變主切削刃和刀頭的受力情況和散熱情況。①主偏角減小，刀尖部分的強(qiáng)度增加，散熱條件較好；反之，刀尖強(qiáng)度降低，散熱條件變差。②改變主偏角的大小，可以改變切削合力的方向、徑向力Fy和軸向力Fx的大小。如圖2-7所示，減小主偏角，會(huì)使車刀的徑向力Fy顯著增加，加工中工件容易產(chǎn)生變形和振動(dòng)。所以加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，由于工件剛度差，為了減少?gòu)澢冃魏驼駝?dòng)，主偏角一般選擇大一些（75°～93°）。9/30/2024③主偏角影響斷屑效果。主偏角減小，切削厚度較小，切削寬度增大，切屑不易折斷。反之，切削厚度增加，切削寬度減小，切屑較易折斷。④主偏角對(duì)切削厚度和寬度的影響如圖2-8所示。增大主偏角kr，切削厚度增大，切削寬度減小。相反，減小主偏角kr時(shí)，切削刃單位長(zhǎng)度上的負(fù)荷減輕，由于主切削刃工作長(zhǎng)度增加，刀尖角增大，切削厚度減小，切削寬度增大。9/30/2024（5）副偏角

副偏角κr′是副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給反方向之間的夾角。副偏角的主要作用是減小副切削刃與工件已加工表面之間的摩擦。副偏角對(duì)表面粗糙度的影響如圖2-9所示，在進(jìn)給量相同的情況下，副偏角越大，表面粗糙度值越大，副偏角越小，表面粗糙度值越小。9/30/2024（6）刃傾角刃傾角λs是主切削刃與基面之間的夾角。刃傾角的主要作用是控制切屑的排出方向，刃傾角有零度、正值和負(fù)值三種。①刃傾角等于零度如圖2-10（a）所示。切削時(shí)，切屑垂直于主切削刃方向排出。②當(dāng)?shù)都馐侵髑邢魅械淖罡唿c(diǎn)時(shí)，刃傾角是正值，如圖2-10（b）所示。切削時(shí)，切屑排向工件待加工表面，不易擦毛已加工表面。切削刃鋒利，切削平穩(wěn)，加工表面質(zhì)量較高。但刀尖強(qiáng)度較差，受到?jīng)_擊時(shí)，刀尖容易損壞。③如圖2-10（c）所示，刃傾角是負(fù)值。切削時(shí)，遠(yuǎn)離刀尖的切削刃先接觸工件，避免了刀尖受沖擊，加強(qiáng)了刀尖強(qiáng)度，改善了刀尖處的散熱條件，有利于提高刀具耐用度。但切屑排向工件已加工表面，容易擦毛已加工表面。9/30/2024圖2-10

車角的刃傾角9/30/20242.1.3車刀材料車刀材料應(yīng)具備的性能要求高的硬度和耐磨性足夠的強(qiáng)度和韌性良好的耐熱性和導(dǎo)熱性一定的抗黏結(jié)性良好的化學(xué)穩(wěn)定性良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性9/30/2024高速鋼高速鋼按用途不同可分為通用型高速鋼和高性能高速鋼，按化學(xué)成分可分為鎢系、鎢鉬系和鉬系等，按制造工藝不同可分為熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。（1）通用型高速鋼。國(guó)內(nèi)外使用最多的通用型高速鋼是W6Mo5Cr4V2（M2鉬系），其次是W18CrV（W18鎢系）。它們的含碳量為0.7%～0.9%，硬度為63～66HRC，不適于高速和硬材料切削。（2）高性能高速鋼。高性能高速鋼是指在通用型高速鋼中加入一些合金（如Co、Al等），使其耐熱性、耐磨性都有進(jìn)一步提高的新型高速鋼，但其綜合性能不如通用型高速鋼。典型的牌號(hào)有W6Mo5Cr4V3、W18Cr4V等。常用車刀材料種類9/30/2024硬質(zhì)合金常用的硬質(zhì)合金有鎢鈷類硬質(zhì)合金、鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金和新型硬質(zhì)合金。（1）鎢鈷類硬質(zhì)合金。鎢鈷類硬質(zhì)合金代號(hào)為YG，是由碳化鎢（WC）和結(jié)合劑（Co）組成的。此類硬質(zhì)合金強(qiáng)度高，能承受較大的沖擊力，其韌性、導(dǎo)熱性能較好，硬度和耐磨性較差，主要用于加工黑色金屬及有色金屬和非金屬材料。（2）鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金。鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金的代號(hào)為YT，這類硬質(zhì)合金除包括碳化鎢（WC）和結(jié)合劑（Co）外，還加入了5%～30%的碳化鈦（TiC）。此類硬質(zhì)合金硬度、耐磨性、耐熱性都明顯提高，但韌性、抗沖擊振動(dòng)性差，主要用于加工鋼料。（3）新型硬質(zhì)合金。新型硬質(zhì)合金是在上述兩類硬質(zhì)合金的基礎(chǔ)上，添加某些碳化物而使其性能得以提高的。2.1.3車刀材料9/30/2024金屬切削過程是指工件上多余的金屬被刀具切除的過程和已加工表面形成的過程。在對(duì)金屬切削過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，常用的切削模型是直角自由切削，所謂自由切削就是只有一個(gè)直線切削刃參加切削，如圖2-11所示。2.2切削過程基礎(chǔ)知識(shí)圖2-11直角自由切削模型9/30/2024切屑的形成過程金屬切削是指被切金屬層在刀具的擠壓、摩擦作用下產(chǎn)生變形后轉(zhuǎn)變?yōu)榍行己托纬梢鸭庸け砻?。根?jù)金屬切削實(shí)驗(yàn)繪制的金屬切削過程中的變形滑移線和流線如圖2-12所示。

2.2.1切屑圖2-12金屬切削過程中的滑移線和流線及三個(gè)變形區(qū)9/30/2024工件上的被切削層在刀具的擠壓作用下，沿切削刃附近首先產(chǎn)生彈性變形，然后由剪應(yīng)力引起的應(yīng)力達(dá)到金屬材料的屈服極限以后，切削層金屬便沿傾斜的剪切面變形區(qū)滑移，產(chǎn)生塑性變形，然后在沿前刀面流出去的過程中，受摩擦力作用再次發(fā)生滑移變形，最后形成切屑。為了進(jìn)一步分析切削層變形的規(guī)律，通常把被切削刃作用的金屬層劃分為三個(gè)變形區(qū)。（1）第Ⅰ變形區(qū)位于切削刃和前刀面的前方，面積是三個(gè)變形區(qū)中最大的，為主變形區(qū)。（2）第Ⅱ變形區(qū)是與前刀面相接觸的附近區(qū)域，切屑沿前刀面流出時(shí)，受到前刀面的擠壓和摩擦，靠近前刀面的切屑底層會(huì)進(jìn)一步發(fā)生變形。（3）第Ⅲ變形區(qū)是已加工表面靠近切削刃處的區(qū)域，這一區(qū)域金屬受到切削刃鈍圓部分和后刀面的擠壓、摩擦與回彈，發(fā)生變形造成加工硬化。切削層的劃分9/30/2024帶狀切屑如果切屑在滑移后尚未達(dá)到破裂程度，則形成連綿不斷、底面光滑的帶狀切屑，如圖2-13（a）所示。節(jié)狀切屑如果切屑的滑移變形比較充分，以致達(dá)到破裂程度產(chǎn)生一節(jié)節(jié)裂紋，但每一裂紋上下尚未貫穿，僅背面裂開，底面仍較光滑，這種切屑稱為節(jié)狀切屑，如圖2-13（b）所示。粒狀切屑當(dāng)發(fā)生的裂紋上下貫穿時(shí)，便形成粒狀切屑，如圖2-13（c）所示。崩碎切屑在切削脆性材料時(shí)，被切削層一般在發(fā)生彈性變形以后即突然崩裂，形成崩碎切屑，如圖2-13（d）所示。切屑的種類9/30/2024一般塑性大的材料易形成帶狀切屑，塑性小的材料易形成節(jié)狀或粒狀切屑，脆性材料易形成崩碎切屑。此外，切屑的形狀還與刀具切削角度及切削用量有關(guān)，當(dāng)切削條件改變時(shí)，切屑形狀會(huì)隨之做相應(yīng)的改變。例如，在車削鋼類工件時(shí)，如果逐漸增加車刀的前角，提高切削速度，減小進(jìn)給量，切屑將會(huì)由粒狀逐漸變?yōu)楣?jié)狀，甚至變?yōu)閹?。在上述幾種切屑中，帶狀切屑的變形程度小，而且切削時(shí)的振動(dòng)較小，有利于保證加工精度與減小表面粗糙度值，所以這種切削是在車削時(shí)希望得到的，但應(yīng)注意斷屑問題。9/30/2024切削力是工件材料抵抗刀具切削所產(chǎn)生的阻力，它是影響工藝系統(tǒng)剛度和加工工件質(zhì)量的重要因素。切削力主要來源于工件被切削層在形成切屑過程中的變形，如圖2-14所示。

2.2.2切屑力圖2-14切削力9/30/2024工件材料

工件材料的強(qiáng)度、硬度越高，切削時(shí)消耗的功率就越多，產(chǎn)生的切削熱越多，切削溫度就越高。工件材料的熱導(dǎo)率越大，通過切屑和工件傳出的熱量越多，切削溫度下降越快。刀具幾何參數(shù)

前角γo的數(shù)值直接影響切削過程中的變形和摩擦，所以它對(duì)切削溫度的影響較明顯。例如，前角增大，變形減小，產(chǎn)生的切削熱少，切削溫度降低。但如果前角過大，則因刀具的散熱面積減小，切削溫度不會(huì)進(jìn)一步降低。

2.2.3影響切削溫度的主要因素9/30/2024在相同的背吃刀量下，加大主偏角κr后，在相同的背吃刀量下，主切削刃參加切削的長(zhǎng)度L縮短，使切削熱相對(duì)集中。并且由于刀尖角減小，使散熱條件變差，切削溫度升高。相反，若適當(dāng)減小主偏角κr，則使刀尖角增大，主切削刃參加切削的長(zhǎng)度加長(zhǎng)，散熱條件改善，從而降低了切削溫度，如圖2-16所示。9/30/2024切削用量切削用量對(duì)切削溫度的影響如下：切削速度。切削速度對(duì)切削溫度影響最大，因?yàn)殡S著切削速度的提高，由摩擦而產(chǎn)生的熱量也隨之增大。進(jìn)給量。加大進(jìn)給量，單位時(shí)間內(nèi)切除的金屬增多，雖然產(chǎn)生的切削熱也增多，但由切屑帶走的熱量也增加，所以進(jìn)給量加大一倍，切削溫度只提高15%～20%。背吃刀量。背吃刀量對(duì)切削溫度的影響很小。其他因素刀具后刀面磨損量增大時(shí)，加劇了刀具與工件間的摩擦，使切削溫度升高。切削速度越大，刀具磨損對(duì)切削溫度的影響就越顯著。澆注切削液對(duì)降低切削溫度、減小刀具磨損和提高已加工表面質(zhì)量有明顯的效果。切削液的潤(rùn)滑作用可以減小摩擦，減少切削熱的產(chǎn)生9/30/20241）前刀面磨損前刀面磨損指磨損部位主要發(fā)生在前刀面上。磨損后，在前刀面靠近刃口附近出現(xiàn)月牙洼，前刀面月牙洼磨損值以其最大深度KT表示，如圖2-17（a）所示。后刀面磨損后刀面磨損指其磨損部位主要發(fā)生在后刀面上。磨損后形成磨損帶，它的寬度VB表示磨損量，如圖2-17（b）所示。前后刀面同時(shí)磨損前后刀面同時(shí)磨損是一種兼有上述兩種形式的磨損，如圖2-17（c）所示。

2.2.4刀具磨損和刀具使用壽命刀具磨損形式9/30/2024圖2-17

刀具的磨損形式9/30/2024初期磨損階段在初期磨損階段，即OA段，刀具刃磨后開始切削時(shí)，由于后刀面微觀不平，所以磨損較快。正常磨損階段刀具經(jīng)過初期磨損以后，后刀面上很快被磨出一條窄的磨損帶，接觸面積增大，單位壓力減小，磨損帶寬度VB隨時(shí)間增長(zhǎng)緩慢而均勻地增加，這個(gè)階段是正常磨損階段，即AB段，是刀具工作的有效期。急劇磨損階段正常磨損后，如刀具不及時(shí)刃磨就很快變鈍，使切削力增大，溫度升高，磨損加劇，這個(gè)階段是急劇磨損階段，即BC段。刀具磨損過程刀具磨損的過程一般可分為初期磨損、正常磨損和急劇磨損三個(gè)階段，下面以后刀面磨損為例來說明刀具磨損過程，如圖2-18所示。9/30/2024圖2-18刀具磨損過程9/30/2024磨料磨損磨料磨損是由于工件材料中的雜質(zhì)，材料基體組織中的碳化物、氮化物和氧化物等硬質(zhì)點(diǎn)對(duì)刀具表面的刻劃作用而引起的機(jī)械磨損。黏結(jié)磨損在切削過程中，當(dāng)?shù)毒吲c工件材料的摩擦面上具備高溫、高壓和新鮮表面的條件，接觸面達(dá)到原子間距離時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生吸附黏結(jié)現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為黏結(jié)磨損，又稱為冷焊。擴(kuò)散磨損當(dāng)切削溫度很高時(shí)，刀具與工件材料中的某些化學(xué)元素能在固體下互相擴(kuò)散，使兩者的化學(xué)成分發(fā)生變化，削弱了刀具材料的性能，加速磨損進(jìn)程，這種現(xiàn)象稱為擴(kuò)散磨損。氧化磨損當(dāng)切削溫度范圍在700～800℃時(shí)，空氣中的氧與硬質(zhì)合金中的Co、WC、TiC等發(fā)生氧化作用生成疏松脆弱的氧化物，這些氧化物容易被切屑和工件帶走，加速了刀具磨損。刀具磨損原因9/30/2024刀具磨損限度刀具磨損限度是指從刀具開始切削到不能繼續(xù)使用為止的磨損量。刀具耐用度和刀具壽命實(shí)際生產(chǎn)中不可能經(jīng)常測(cè)量刀具是否磨損到磨損限度。根據(jù)后刀面磨損量和切削時(shí)間的關(guān)系曲線，可用切削時(shí)間來表示磨損限度，見圖2-18。刀具刃磨后，從開始切削到達(dá)磨損限度所經(jīng)過的切削時(shí)間稱為刀具耐用度，也就是刀具兩次刃磨之間的純切削時(shí)間的總和。刀具壽命和刀具耐用度不同，刀具壽命是指一把新刀具用到報(bào)廢為止的實(shí)際切削時(shí)間的總和。刀具磨損限度、刀具耐用度和刀具壽命9/30/2024在切削速度不高而又能形成連續(xù)性切屑的情況下，加工一般鋼材或其他塑性材料時(shí)，常常在刀具前刀面切削刃處粘著一塊剖面呈楔狀的硬塊，這塊冷焊在前刀面上的金屬就稱為積屑瘤，如圖2-19所示。

2.2.5積屑瘤圖2-18刀具磨損過程9/30/2024達(dá)到一定溫度時(shí)，切屑底層材料的切應(yīng)力超過材料的剪切屈服強(qiáng)度，滯流層中流動(dòng)速度為零的切削層就被剪切斷裂黏結(jié)在前刀面上，由于這層金屬經(jīng)受了強(qiáng)烈的剪切滑移作用產(chǎn)生加工硬化，因此它能代替切削刃繼續(xù)切削較軟的金屬層，這樣依次逐層堆積，高度逐漸增大，就形成了積屑瘤。長(zhǎng)高的積屑瘤在外力或振動(dòng)作用下會(huì)發(fā)生局部的破裂和脫落，繼而重復(fù)生長(zhǎng)與脫落。積屑瘤的產(chǎn)生保護(hù)刀具增大了實(shí)際前角影響工件表面質(zhì)量和尺寸精度綜上所述，在粗加工時(shí)可以利用積屑瘤的有利之處，精加工時(shí)應(yīng)避免產(chǎn)生積屑瘤。積屑瘤對(duì)加工的影響9/30/20241）工件材料2）前角前角越大，刀具和切屑之間的接觸長(zhǎng)度越小，摩擦也小，切削溫度低，所以不易產(chǎn)生積屑瘤。3）切削速度在低速切削中碳鋼時(shí)，切削溫度較低，材料間不易黏結(jié)；在高速切削時(shí)，切削溫度較高，材料發(fā)軟，不易黏結(jié)，因此不易形成積屑瘤。切削速度適中時(shí)，有積屑瘤形成。在中速（15～30m/min）切削時(shí)，積屑瘤高度最大，如圖2-20所示。影響積屑瘤的因素主要有以下幾種。4）進(jìn)給量進(jìn)給量減小，切屑與前刀面接觸長(zhǎng)度減小，摩擦力減小，切削溫度降低，不易形成積屑瘤。9/30/2024前角的選擇主要遵循以下原則:（1）加工塑性材料時(shí)，前角應(yīng)取較大值；加工脆性材料時(shí)，應(yīng)選用較小的前角。（2）工件材料的強(qiáng)度、硬度較低時(shí)，選用較大的前角；反之，選用較小的前角。（3）刀具材料堅(jiān)韌性好時(shí)，前角應(yīng)選大些（如高速鋼車刀）；刀具材料韌性差時(shí)，前角應(yīng)選小些（如硬質(zhì)合金車刀）。（4）粗加工和斷續(xù)切削時(shí)應(yīng)選較小的前角，精加工時(shí)應(yīng)選較大的前角。（5）車床－夾具－工件－刀具系統(tǒng)剛度差時(shí)應(yīng)選較大的前角。硬質(zhì)合金車刀前角參考值見表2-2，高速鋼車刀的合理前角一般比表中大5°～10°。2.3切車刀幾何參數(shù)選擇

2.3.1前角選擇9/30/20249/30/2024后角的選擇主要根據(jù)以下原則：（1）加工硬度高、機(jī)械強(qiáng)度大及脆性材料時(shí)，應(yīng)選較小的后角。加工硬度低、機(jī)械強(qiáng)度小及塑性材料時(shí)，應(yīng)選較大的后角。（2）粗加工時(shí)應(yīng)選取較小后角，精加工時(shí)應(yīng)選取較大后角。采用負(fù)前角車刀時(shí)，后角應(yīng)選大一些。（3）工件與車刀的剛度差時(shí)應(yīng)選較小的后角。（4）高速車削時(shí)，應(yīng)選較小的后角。硬質(zhì)合金車刀后角的參考值見表2-3。

2.3.2后角和副后角選擇9/30/2024副后角一般與后角取相同的數(shù)值。但切斷刀受刀頭強(qiáng)度限制，應(yīng)把副后角磨得很小（α0′=1°～2°）。9/30/2024主偏角的選擇主要根據(jù)以下幾點(diǎn)原則：（1）工件材料越硬，應(yīng)選取越小的主偏角。（2）剛度差的工件（如細(xì)長(zhǎng)軸）應(yīng)選較大的主偏角，減小徑向力。（3）在車床－夾具－工件－刀具系統(tǒng)剛度較好的情況下，主偏角應(yīng)盡可能選小一些。硬質(zhì)合金車刀主偏角參考值見表2-4。

2.3.3主偏角選擇9/30/2024副偏角的選取主要根據(jù)以下原則：（1）工件－車刀－夾具－車床系統(tǒng)的剛度好，可選較小的副偏角。（2）精加工刀具應(yīng)選較小的副偏角。（3）加工高硬度材料或斷續(xù)切削時(shí)，應(yīng)該選較小的副偏角，以提高刀尖強(qiáng)度。硬質(zhì)合金車刀副偏角參考值見表2-5。2.3.4副偏角選擇9/30/2024刃傾角的選擇主要根據(jù)以下幾點(diǎn)原則：（1）一般粗車時(shí)（指工件圓整、被切削層均勻），選取稍偏于負(fù)值的刃傾角（－3°～0°）；精車時(shí)，應(yīng)選取負(fù)值的刃傾角（－8°～－3°）。（2）強(qiáng)力車削時(shí)，選取負(fù)值的刃傾角（－10°～－5°）；沖擊負(fù)荷大的斷續(xù)車削時(shí)，應(yīng)選取較大負(fù)值的刃傾角（－10°以上）。（3）加工高硬材料時(shí)，應(yīng)選取負(fù)值的刃傾角，以提高刀尖強(qiáng)度。硬質(zhì)合金車刀刃傾角參考值見表2-6。2.3.5刃傾角選擇9/30/20249/30/2024如圖2-21所示，過渡刃的形狀有直線形和圓弧形（即刀尖圓弧半徑rε）兩種，前者因呈直線形，其偏角κrε大小通常均取主偏角κr值的一半左右，過渡刃長(zhǎng)度為0.5～2mm。而后者不但能提高車刀的耐用度，還可減少車削后的殘留面積，降低工件已加工表面粗糙度。但刀尖圓弧半徑rε不宜過大，否則會(huì)引起振動(dòng)。2.3.6過渡刃選擇9/30/2024硬質(zhì)合金車刀刀尖圓弧半徑參考值見表2-7。9/30/2024切屑在形成過程中，切屑逐步擴(kuò)張，當(dāng)切屑端部碰到刀具斷屑槽臺(tái)階時(shí)，切屑發(fā)生卷曲變形，繼續(xù)擴(kuò)張與后刀面或工件碰上時(shí)，切屑折斷。因此，切屑的折斷過程是卷－碰－斷。對(duì)于螺卷形切屑，它可由自身質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)折斷。如圖2-22所示為切屑折斷過程。2.4斷屑影響因素及其方法2.4.1斷屑過程9/30/2024影響斷屑的因素有斷屑槽的形狀、斷屑槽的寬度、斷屑槽斜角及切削用量。2.4.2影響斷屑的因素?cái)嘈疾坌螤畛Ｓ脭嘈疾塾兄本€圓弧形、直線形和圓弧形三種，如圖2-23所示。圖2-23斷屑槽形狀9/30/2024斷屑槽的寬度對(duì)斷屑的影響很大。一般來講，槽寬越小，切屑的卷曲半徑

越小，切屑上的彎曲應(yīng)力越大，越易折斷，如圖2-24所示。但斷屑槽的寬度必須與進(jìn)給量f和背吃吃刀量

聯(lián)系起來考慮。進(jìn)給量大，槽應(yīng)當(dāng)寬些；背吃刀量大，槽也應(yīng)適當(dāng)加寬，否則切屑不易在槽中卷曲，往往不流經(jīng)槽底而形成不斷裂的帶狀切屑。斷屑槽寬度圖2-24槽寬對(duì)的影響9/30/2024斷屑槽斜角斷屑槽的側(cè)邊與主切削刃之間的夾角稱為斷屑槽斜角，用τ表示。常用的斷屑槽斜角有外斜式、平行式和內(nèi)斜式三種形式，如圖2-25所示。圖2-24斷屑槽斜角9/30/2024切削用量中對(duì)斷屑影響最大的是進(jìn)給量，其次是被背吃刀量和切削速度。加大進(jìn)給量是達(dá)到斷屑的有效措施之一。當(dāng)背吃刀量很小時(shí)，切屑在流出過程中很可能碰不到斷屑槽臺(tái)階，因此不易斷屑，如圖2-26（a）所示；當(dāng)背吃刀量較小時(shí)，切屑雖有可能碰到斷屑槽臺(tái)階，但因出屑角較大，翻轉(zhuǎn)后的切屑仍不易碰到障礙物，因此也不易斷屑，如圖2-26（b）所示；當(dāng)背吃刀量較大時(shí)，因出屑角小，切屑翻轉(zhuǎn)后碰到車刀后刀面或工件而較易折斷，如圖2-26（c）所示。一般情況下，切削速度對(duì)斷屑影響不大。切削用量9/30/20249/30/2024斷屑常用方法如下：（1）用斷屑槽斷屑。（2）用斷屑臺(tái)斷屑。在前刀面上磨出臺(tái)階以阻擋切屑自由流出，迫使其再次卷曲變形而折斷。2.4.3常用斷屑方法圖2-27擋屑板擋屑

1—擋屑板；2—車刀（3）用擋屑板斷屑。如圖

2-27所示，在前刀面裝有可調(diào)或固定的擋屑板，當(dāng)切屑沿前刀面流動(dòng)時(shí)，因受擋屑板所阻而彎曲、折斷。擋屑板可以焊在壓板上，也可以單獨(dú)制造。單獨(dú)制造的擋屑板常用在一些大中型機(jī)床的刀具上。9/30/2024（4）選用適當(dāng)?shù)那邢饔昧亢蛶缀螀?shù)使其斷屑。選用適當(dāng)?shù)那邢饔昧亢偷毒邘缀螀?shù)可以達(dá)到斷屑的目的。前角大時(shí)切屑變形小，不利于斷屑；主偏角大時(shí)切屑厚度大，有利于斷屑。當(dāng)背吃刀量和進(jìn)給量之比為5～10時(shí)，選用前角γo=－10°～－5°、刃傾角λs=－15°～－10°、主偏角κr=60°～80°的刀具切削容易斷屑。適當(dāng)增大進(jìn)給量，減小背吃刀量和切削速度有利于斷屑。（5）采用程序斷屑。如果使用的車床是數(shù)控車床，還可采用程序斷屑，即隔一定時(shí)間間隔，給縱向進(jìn)給程序?qū)懭霂讉€(gè)停止脈沖，就可達(dá)到斷屑的目的。9/30/2024殘留面積兩條切削刃在已加工表面上殘留下未被切去部分的面積，稱為殘留面積。如圖2-28（a）所示，殘留面積A越大，高度H越高，則表面粗糙度值越大。積屑瘤用中等速度切削塑性金屬產(chǎn)生積屑瘤以后，因積屑瘤既不規(guī)則又不穩(wěn)定，所以，一方面其不規(guī)則部分代替切削刃切削，留下深淺不一的痕跡：另一方面，一部分脫落的積屑瘤嵌入工件已加工表面，使之形成硬點(diǎn)和毛刺，表面粗糙度值增大，如圖2-28（b)所示。振動(dòng)刀具、工件或車床部件產(chǎn)生周期性振動(dòng)，會(huì)使已加工表面出現(xiàn)周期性的波紋，使表面粗糙度明顯增大，如圖2-28（c）所示。2.5工件表面粗糙度2.5.1影響工件表面粗糙度的因素9/30/2024圖2-28常見表面粗糙度增大的現(xiàn)象9/30/2024殘留面積高度產(chǎn)生的表面粗糙度增大。應(yīng)減小刀具主偏角和副偏角(一般減小副偏角對(duì)減小表面粗糙度效果明顯)，增大刀尖圓弧半徑，減小進(jìn)給量f。工件表面產(chǎn)生毛刺引起表面粗糙度增大。另外，刀具嚴(yán)重磨損和切削刃表面粗糙度增大都會(huì)拉毛工件表面。因此，應(yīng)盡量減小前、后刀面的表面粗糙度，及時(shí)重磨或更換刀具，經(jīng)常保持刀具的鋒利。切屑拉毛工件表面。切屑拉毛的工件表面一般是無規(guī)則的很淺的劃紋，這時(shí)應(yīng)選用負(fù)值刃傾角的車刀，使切屑流向工件待加工表面，并采用斷屑或卷屑措施。2.5.2減小工件表面粗糙度方法9/30/2024振動(dòng)引起工件表面粗糙度大。振動(dòng)引起工件表面粗糙度大所需采用的解決辦法如下：①調(diào)整主軸間隙，提高軸承精度，調(diào)整大、中、小滑板塞鐵，使間隙小于0.04mm。②合理選擇刀具幾何參數(shù)，經(jīng)常保持切削刃光潔和鋒利；增加刀具的安裝剛度。③增加工件的安裝剛度。工件裝夾時(shí)不宜懸伸太長(zhǎng)，裝夾細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)應(yīng)用中心架。④選擇較小的背吃刀量和進(jìn)給量，或降低切削速度。9/30/2024（1）了解車刀刃磨的目的。（2）掌握正確刃磨車刀的方法。2.6技能訓(xùn)練2.6.1實(shí)訓(xùn)要求砂輪機(jī)、待磨刀具、研磨用具。2.6.2實(shí)訓(xùn)設(shè)備2.6.3實(shí)訓(xùn)內(nèi)容高速鋼車刀刃磨的一般步驟和方法高速鋼車刀刃磨的一般步驟和方法如下：9/30/2024（1）刃磨主后刀面。如圖2-29（a）所示，刃磨前，將車刀刀柄向左偏斜，使刀柄中心線與砂輪圓周面之間形成主偏角大小的角度，并把刀頭抬起，使刀柄底線與水平面之間的夾角成主后角大小的角度。刃磨時(shí)，將車刀的主后刀面自下而上地慢慢接觸砂輪，并左右輕輕移動(dòng)，使砂輪在整個(gè)圓周面上與刀具接觸。（2）刃磨副后刀面。刃磨副后刀面與刃磨主后刀面的方法基本相同，其不同點(diǎn)是要將車刀刀柄向右偏斜，如圖2-29（b）所示。（3）刃磨前刀面。如圖2-29（c）所示，將前刀面面對(duì)砂輪，刀柄尾部向下傾斜，使主切削刃與刀柄的底面平行（此時(shí)刃傾角為零），并將車刀沿主切削刃向下傾斜成前角大小的角度。這時(shí)，將車刀沿主切削刃方向左右傾斜，若使刀尖在主切削刃的最高點(diǎn)，則刃傾角為負(fù)值；若使刀尖在主切削刃的最低點(diǎn)，則刃傾角為正值。9/30/2024（4）修磨過渡刃。如圖2-29（d）所示，在主切削刃與副切削刃之間刃磨過渡刃（刀尖圓?。Ｔ谌心r(shí)應(yīng)注意車刀底平面與水平面之間的夾角（即過渡刃處的后角）與車刀的后角應(yīng)協(xié)調(diào)一致。（5）精磨。在較細(xì)硬的砂輪上將車刀各面進(jìn)行仔細(xì)修磨，以修正車刀的幾何形狀和角度，使其符合要求，并減小車刀的表面粗糙度值。（6）研磨。用平整的氧化鋁油石，輕輕研磨車刀的后面和過渡刃，并研去切削刃在刃磨時(shí)留下的毛刺，以進(jìn)一步降低各切削刃及各面的表面粗糙度值，從而提高車刀的耐