《機(jī)械制造技術(shù)》課件第2章

第2章金屬切削加工的基本知識(shí)

2.1概述

2.2金屬切削刀具

2.3切削層參數(shù)與切削方式

2.4金屬切削過(guò)程中的物理現(xiàn)象及規(guī)律

習(xí)題

2.1概述2.1.1切削運(yùn)動(dòng)

1.主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

1）主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)是切除工件上的被切削層，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榍行嫉闹饕\(yùn)動(dòng)。它是切削加工中速度最高、消耗功率最多的運(yùn)動(dòng)。在切削運(yùn)動(dòng)中主運(yùn)動(dòng)通常只有一個(gè)，它可以由工件完成，也可以由刀具完成；它可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如車削（見圖2-1所示），也可以是直線運(yùn)動(dòng)，如刨削（見圖2-2所示）。

圖2-1車削運(yùn)動(dòng)和工件的加工表面

圖2-2刨削運(yùn)動(dòng)和工件的加工表面

2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是依次或連續(xù)不斷地把被切削層投入切削，以逐漸切出整個(gè)工件表面的運(yùn)動(dòng)。它的速度較低，消耗功率較少。在切削運(yùn)動(dòng)中，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以有一個(gè)或幾個(gè)，也可能沒(méi)有；它可以由刀具完成,也可以由工件完成;它可以是連續(xù)性的運(yùn)動(dòng)，如圖2-1所示，也可以是間歇性的運(yùn)動(dòng)，如圖2-2所示。

2.合成切削運(yùn)動(dòng)

主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以同時(shí)進(jìn)行（如車削、銑削），也可以交替進(jìn)行（如刨削）。當(dāng)切削加工中同時(shí)存在主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，切削刀刃上選定點(diǎn)相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)是主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的合成，稱為合成切削運(yùn)動(dòng)。合成運(yùn)動(dòng)的方向，稱為合成切削運(yùn)動(dòng)方向。合成運(yùn)動(dòng)的速度，稱為合成切削速度。圖2-3列舉了各種加工的切削運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

圖2-3各種加工的切削運(yùn)動(dòng)

2.1.2切削過(guò)程中工件的表面

切削過(guò)程中，工件上的切削層不斷地被刀具切除變成切屑，同時(shí)在工件上形成新表面。在新表面形成的過(guò)程中，工件上會(huì)產(chǎn)生三個(gè)不斷變化的表面，如圖2-1所示。它們分別是：

（1）待加工表面：工件上即將被切去金屬層的表面。（2）已加工表面：刀具切削后在工件上形成的新表面。（3）加工表面：切削刃正在切削的表面，又稱為過(guò)渡表面。該表面的位置始終在待加工表面與已加工表面之間不斷變化。

2.1.3切削用量

切削用量是對(duì)切削加工過(guò)程中的切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量的總稱，如圖2-4所示。

圖2-4切削用量

1.切削速度vc

切削速度是指在進(jìn)行切削加工時(shí)，刀具切削刃上的某一點(diǎn)相對(duì)于待加工表面在主運(yùn)動(dòng)方向上的瞬時(shí)速度。

車外圓時(shí)，計(jì)算公式如下：

式中，vc——切削速度(m／min或m／s)；dw——工件待加工表面直徑(mm)；n——工件轉(zhuǎn)速(r／min)。一般來(lái)說(shuō)，切削刃上各點(diǎn)的切削速度是不相同的，切削速度大的地方，發(fā)熱多，刀具磨損就快，因此在計(jì)算時(shí)應(yīng)以最大的切削速度為準(zhǔn)。

2.進(jìn)給量

進(jìn)給量是指工件或刀具每轉(zhuǎn)一圈或往復(fù)一次或刀具每轉(zhuǎn)過(guò)一齒時(shí)，工件與刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移量，用f表示。主運(yùn)動(dòng)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)（如車削、鉆削、磨削），進(jìn)給量f的單位為mm/r；主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)（如刨削），進(jìn)給量f的單位是mm/雙行程，或mm/單行程。銑削、鉸削時(shí)，由于刀具為多齒刃具，還用每齒進(jìn)給量fz表示，單位是mm/齒。它與進(jìn)給量的關(guān)系為

f=fzz

有時(shí)還用進(jìn)給速度vf表示進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的大小，進(jìn)給速度是指單位時(shí)間內(nèi)工件與刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移，單位為mm/min。計(jì)算公式是

vf=fn

式中，f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm/r)；

n——工件轉(zhuǎn)速(r/min)。

3.背吃刀量ap

背吃刀量是指工件已加工表面和待加工表面間的垂直距離，用ap表示，單位為mm。車外圓時(shí)

式中,dw——工件待加工表面直徑(mm)；

dm——工件已加工表面直徑(mm)。

2.2金屬切削刀具

2.2.1刀具的組成金屬切削刀具的種類很多，形狀也各不相同，但它們切削部分的幾何形狀與參數(shù)方面卻有著共同的內(nèi)容，因而不論刀具構(gòu)造多么復(fù)雜，也不論是單齒刀具或多齒刀具，就它們單個(gè)齒的切削部分而言，可以視為從外圓車刀的切削部分演變而來(lái)的。因此我們以外圓車刀切削部分為例，來(lái)介紹刀具切削部分的幾何參數(shù)。圖2-5所示為一把常見的外圓車刀，它由刀桿和刀頭兩部分組成。刀桿是車刀的夾持部分，刀頭是車刀的切削部分，承擔(dān)切削作用，它由以下幾部分組成：

圖2-5外圓車刀的組成

（1）前刀面Aγ：刀具上切屑流出經(jīng)過(guò)的表面，稱為前刀面。

（2）主后刀面Aα：與工件上過(guò)渡表面相對(duì)的表面，稱為主后刀面。

（3）副后刀面Aα′：與工件上的已加工表面相對(duì)的表面，稱副后刀面。

（4）主切削刃S：前刀面與主后刀面的交線稱為主切削刃，在切削過(guò)程中，它承擔(dān)主要切削工作。

（5）副切削刃S′：前刀面與副后刀面的交線，稱為副切削刃。它配合主切削刃完成切削工作，并形成工件上的已加工表面。

（6）刀尖：主切削刃和副切削刃的連接部分，或者是主切削刃和副切削刃的交點(diǎn)。但在實(shí)際應(yīng)用中，為了增強(qiáng)刀尖的強(qiáng)度和耐磨性，大多數(shù)情況下是在刀尖處磨成一小段直線或圓弧的過(guò)渡刀刃。如圖2-6所示的刀尖的形狀。

應(yīng)該注意：刀具每條切削刃都可以有自己的前刀面和后刀面，但為了制造和刃磨方便，往往是幾條切削刃處在同一個(gè)前刀面上。

圖2-6

刀尖的三種形狀2.2.2刀具的角度及其作用

1.刀具靜止角度參考系的建立

刀具要從工件上切除余量，就必須具有一定的幾何角度。為了適應(yīng)刀具在設(shè)計(jì)、制造、刃磨和測(cè)量時(shí)的需要，選取一組幾何參數(shù)作為參考系，此參考系稱為靜止參考系。建立刀具的靜止參考系時(shí)，必須給出兩個(gè)假設(shè)條件：①假設(shè)運(yùn)動(dòng)條件：假設(shè)不考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的大小，以切削刃選點(diǎn)位于工件中心高時(shí)的主運(yùn)動(dòng)方向作為假定主運(yùn)動(dòng)方向，以切削刃選定點(diǎn)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向作為假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向。②假設(shè)安裝條件：假設(shè)刀具安裝時(shí)刀尖與工件的軸線等高，刀桿與工件的軸線垂直。

1）正交平面參考系的組成

(1)基面Pr：通過(guò)切削刃上的某選定點(diǎn)，與假定主運(yùn)動(dòng)方向相垂直的平面。對(duì)車刀、刨刀而言，其基面平行于車刀刀桿的底面。

(2)切削平面Ps：通過(guò)切削刃上的某選定點(diǎn)，與主切削刃相切且垂直于基面的平面。

(3)正交平面Po：通過(guò)切削刃上的某選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于基面與切削平面的平面。故正交平面必然垂直于主切削刃在基面上的投影。

圖2-7刀具靜止參考系的坐標(biāo)平面

2）其它靜止參考系其它靜止參考系的組成、符號(hào)及定義見表2-1。

表2-1其它靜止參考系

2.刀具標(biāo)注角度

刀具上的標(biāo)注角度直接關(guān)系到刀具的切削性能、強(qiáng)度和耐用度，是刀具上很重要的幾何參數(shù)。這里以外圓車刀為例，說(shuō)明其正交平面參考系中各標(biāo)注角度的含義，如圖2-8所示。（1）前角γ0：在正交平面中測(cè)量的前刀面與基面間的夾角。其有正負(fù)之分，若前刀面在基面之上時(shí)前角為負(fù)；前刀面在基面之下時(shí)，前角為正；前刀面與基面重合時(shí)，前角為零，如圖2-9所示。

圖2-8車刀的標(biāo)注角度圖2-9前角的正、負(fù)規(guī)定（2）后角α0:在正交平面內(nèi)測(cè)量的主后刀面與切削平面間的夾角。當(dāng)主后刀面與基面的夾角小于90°時(shí)，后角為正；大于90°時(shí)，后角為負(fù)；主后刀面垂直于基面時(shí)，后角為零（注意：為了避免切削過(guò)程中刀具主后刀面與工件加工表面間產(chǎn)生過(guò)大的摩擦，后角一般取正值）。

（3）主偏角κr:在基面內(nèi)測(cè)量的切削平面與假定工作平面間的夾角，也是主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給方向的夾角。

（4）副偏角κr′:在基面內(nèi)測(cè)量的副切削平面與假定工作平面間的夾角，也是副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給反方向的夾角。（5）刃傾角λs:在切削平面內(nèi)測(cè)量的主切削刃與基面間的夾角。當(dāng)?shù)都馓幱谥髑邢魅凶罡唿c(diǎn)時(shí)，刃傾角為正；刀尖處于主切削刃最低點(diǎn)時(shí)，刃傾角為負(fù)；主切削刃與基面重合時(shí)，刃傾角為零。

通過(guò)以上角度的確定，我們就可以確定車刀前、主后刀面及主切削刃的方位了。其中前角和刃傾角確定了前刀面的位置，主偏角和后角確定了主后刀面的位置，主偏角和刃傾角確定了主切削刃的位置。同理，對(duì)副切削刃也可以建立副基面Pr′、副切削平面Ps′和副正交平面Po′，同樣可以用κr′、λs′、γ0′、α0′確定出相應(yīng)的前刀面、副后刀面的方位。在另三個(gè)參考系中，由于前角與后角所在的測(cè)量平面發(fā)生了變化，所以相應(yīng)的定義與稱號(hào)也有所改變，如在法平面參考系中，在法平面內(nèi)測(cè)量的基面與前刀面之間的夾角稱法前角（γn），在法平面中測(cè)量的切削平面與后刀面之間的夾角稱法后角（αn）。同理另兩個(gè)參考系中，定義方法與此類似，而主偏角、刃傾角、副偏角定義不變。此外，分析刀具時(shí)還派生出兩個(gè)角度：①楔角βo：在正交平面中測(cè)量的角、后刀面之間的夾角，βo=90°－（γ0＋α0）。②刀尖角εr：在基面中測(cè)量的主、副切削刃之間的夾角，εr=180°－（κr＋κr′）。

3.工作角度參考系及幾何參數(shù)

實(shí)際工作中，如果考慮合成運(yùn)動(dòng)和實(shí)際安裝情況，則假定的工作條件發(fā)生了變化，使靜止參考系中的各個(gè)坐標(biāo)面和測(cè)量面的位置也隨之變化。因此，刀具切削加工時(shí)的實(shí)際幾何參數(shù)就要在工作參考系中測(cè)量。工作參考系也分為正交平面工作參考系、法平面工作參考系及工作平面和背平面工作參考系等。工作參考系中各坐標(biāo)平面的定義與靜止參考系相同，只需用合成切削運(yùn)動(dòng)方向取代主運(yùn)動(dòng)方向。它們是工作基面Pre、工作切削平面Pse、工作正交平面Poa、工作法平面Pne（Pne=Pn）、工作平面Pfe、工作背平面Ppe等。相應(yīng)在工作狀態(tài)下刀具的角度也改變了，稱為工作角度。考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和刀具在機(jī)床上的實(shí)際安裝位置的影響，分別用κre、κre′、λse、γoe、αoe表示，它們是切削過(guò)程中真正起作用的角度。

1）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響一般切削（如車外圓）時(shí)，進(jìn)給速度遠(yuǎn)小于切削速度，此時(shí)刀具工作角度近似等于靜止角度。但在進(jìn)給速度較大時(shí)，改變了合成切削運(yùn)動(dòng)方向，工作角度就有較大改變。橫向進(jìn)給的影響：如圖2-10所示，切斷、切槽時(shí)，因?yàn)榈毒呦鄬?duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡為阿基米德螺旋線，所以合成切削運(yùn)動(dòng)方向是它的切線方向，與主運(yùn)動(dòng)方向夾角為μ，刀具工作前、后角分別為:

式中,f——刀具的橫向進(jìn)給量(mm／r);

d——切削刃上選定點(diǎn)處的工件直徑(mm)。

圖2-10橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響

由上式看出，隨著切削進(jìn)行，切削刃越靠近工件中心，μ值越大，α0e越小，有時(shí)甚至達(dá)到負(fù)值，對(duì)加工有很大影響，不容忽視。

縱向進(jìn)給的影響：同樣可得，合成運(yùn)動(dòng)方向與主運(yùn)動(dòng)方向之間形成夾角μf，刀具左側(cè)刃工作前、后角分別為：

由上式看出，隨著d的減小，左側(cè)刃γfe將增大，αfe將減小。右側(cè)刃則相反。

2）刀具安裝位置對(duì)工作角度的影響

(1)刀尖安裝高低的影響。如圖2-11所示，λs＝0的外圓車刀橫車外圓情況，刀尖高于工件的中心線，工作基面與基面之間有夾角θ。這時(shí)，車刀的工作角度的變化為：

式中,h——刀尖高于工件中心線的數(shù)值(mm)；

d——切削刃上選定點(diǎn)處的工件直徑(mm)。

圖2-11橫車外圓時(shí)刀具安裝高低的影響

若刀尖低于工件中心線時(shí)，工作角度變化情況則相反。(2)刀具安裝軸線位置變化的影響。例如外圓車刀軸線與進(jìn)給方向不垂直時(shí)，如圖2-12所示，在基面內(nèi)，刀具的主偏角和副偏角的變化如下：

式中,δ——刀具軸線的傾斜角度。

圖2-12刀具安裝軸線位置變化的影響

2.2.3刀具材料

1.刀具材料性能

金屬切削刀具在切削加工時(shí)，除要承受較大的切削力外，還要與切屑、工件之間產(chǎn)生劇烈的摩擦，因此會(huì)產(chǎn)生大量的熱，使刀具承受很高的切削溫度。當(dāng)加工余量不均勻或斷續(xù)切削時(shí)，刀具還要承受沖擊負(fù)荷和振動(dòng)，為此刀具材料應(yīng)具備下列性能：

(1)高硬度。刀具要從工件上切除金屬層，刀具材料的硬度必須大于工件材料的硬度，一般情況要求其常溫下的硬度在HRC60以上。另外刀具材料的硬度高低在一定程度上，決定了刀具的應(yīng)用范圍，工件材料硬度超高，就要求刀具材料的硬度相應(yīng)提高。

(2)高耐磨性。耐磨性是刀具材料抵抗機(jī)械摩擦和抵抗磨料磨損的能力。耐磨性是刀具材料強(qiáng)度、硬度、化學(xué)成分及顯微組織結(jié)構(gòu)的綜合反應(yīng)。通常刀具材料的硬度越高，耐磨性越好，但同樣的硬度下，不同的金相組織，耐磨性也會(huì)不同。因此耐磨性是衡量刀具材料性能的主要條件之一。

(3)足夠的強(qiáng)度和韌性。在金屬切削過(guò)程中，要使刀具在承受各種應(yīng)力和沖擊的情況下，不致產(chǎn)生破壞，刀具材料就必須具有足夠的強(qiáng)度。同時(shí)還必須具有足夠的韌性。通常用刀具材料的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性來(lái)衡量強(qiáng)度和韌性好壞。

(4)高的耐熱性。耐熱性是指刀具材料在高溫下保持其硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性的能力。耐熱性越好，說(shuō)明刀具材料在高溫下的切削性能越好，允許的切削深度就越大。耐熱性是衡量刀具材料好壞的主要標(biāo)志。

(5)良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。為了方便刀具制造，要求刀具材料還應(yīng)該有良好的切削性能、磨削性能、鍛造、焊接和熱處理性能。刀具材料還應(yīng)盡量采用豐富的國(guó)內(nèi)資源，從而降低刀具材料的成本。

2.普通刀具材料

普通刀具材料有碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金和各種涂層硬質(zhì)合金。碳素工具鋼和合金工具鋼由于耐熱性較差，在200～250℃時(shí)其硬度明顯下降。因此常用來(lái)制造一些切削速度不高或手工工具，如銼刀、刮刀、手鋸條等，較少用于制造其他刀具。目前生產(chǎn)中用的較多的是高速鋼、硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合金。

1）高速鋼高速鋼是一種含有鎢、鉑、鉻、釩等元素較多的高合金工具鋼。它具有很高的強(qiáng)度和韌性以及較好的工藝性。高速鋼熱處理后的硬度為63～70HRC，紅硬溫度為500～650℃，允許切削速度為40m/min左右。主要用于制造各種形狀較為復(fù)雜的刀具，如麻花鉆、拉刀、鉸刀、齒輪刀具和各種成形刀具等。高速鋼的分類、常用牌號(hào)與性能見表2-1。

2）硬質(zhì)合金

硬質(zhì)合金是一種用金屬Co作為粘結(jié)劑，將硬質(zhì)碳化鎢顆粒粘結(jié)在一起的粉末冶金產(chǎn)品。作為刀具材料，它具有優(yōu)越的金屬切削性能而且能以較高的切削速度進(jìn)行金屬切削。它的硬度高達(dá)74～82HRC，紅硬溫度達(dá)800～1000℃，允許切削速度達(dá)100～300m/min，是高速鋼的4～10倍。但硬質(zhì)合金較脆，抗彎強(qiáng)度低，僅是高速鋼的1/3左右，韌性也很低，僅是高速鋼的十分之一到幾十分之一。因此，硬質(zhì)合金常制成各種形式的刀片，焊接或機(jī)械夾固在車刀、刨刀、端銑刀等的刀體（刀桿）上。硬質(zhì)合金的分類及常用牌號(hào)與性能見表2-2。

表2-1高速鋼的牌號(hào)及性能

表2-2硬質(zhì)合金牌號(hào)、類別、性能及用途

3）涂層刀具材料

涂層刀具材料是在硬質(zhì)合金或高速鋼基體上涂一層或多層高硬度、高耐磨性的金屬化合物（TiC，TiN，Al2O3等）而構(gòu)成的。涂層厚度一般在2～12μm之間。涂層刀具的制造主要是通過(guò)現(xiàn)代化學(xué)氣相沉積法（CVD）或物理氣相沉積法（PVD）在刀片上涂敷一層材料。如今已經(jīng)形成了成熟的自動(dòng)化過(guò)程，涂層達(dá)到均勻一致，而且在涂層和基體之間的附著力也非常好，所以涂層硬質(zhì)合金刀具的耐用度比不涂層的至少可提高1～3倍，涂層高速鋼刀具的耐用度比不涂層的可提高2～20倍。國(guó)內(nèi)涂層硬質(zhì)合金刀片牌號(hào)有CN、CA、YB等系列。

3.超硬刀具材料

1）陶瓷陶瓷刀具材料主要是以氧化鋁（Al2O3）或氮化硅（Si3N4）為基體，再添加少量金屬化合物（ZrO2、TiC等），采用熱壓成形和燒結(jié)的方法獲得的。陶瓷刀具常溫硬度為91～95HRA，耐磨性很好，有很高的耐熱性，在1200℃下硬度為80HRA，且化學(xué)性穩(wěn)定。常用的切削速度為（100～400）m/min，有的甚至可高達(dá)750m/min，切削效率可比硬質(zhì)合金提高1～4倍，因此陶瓷刀具被認(rèn)為是提高生產(chǎn)率的最有希望的刀具之一。它的主要缺點(diǎn)是抗彎強(qiáng)度低，沖擊韌性差。陶瓷材料可做成各種刀片，主要用于在高速下精加工硬材料。一些新型復(fù)合陶瓷刀具也可用于半精加工或粗加工難加工的材料或間斷切削。

2）金剛石金剛石是在高溫高壓下將金剛石微粉聚合而成的多晶體材料，分人造和天然兩種。其硬度極高（顯微硬度達(dá)10000HV），耐磨性極好，可切削極硬的材料而長(zhǎng)時(shí)間保持尺寸的穩(wěn)定性，其刀具耐用度比硬質(zhì)合金高幾十至三百倍。但這種材料的韌性和抗彎強(qiáng)度很差，只有硬質(zhì)合金的1／4左右；熱穩(wěn)定性也很差，當(dāng)切削溫度達(dá)到700～800℃時(shí)易脫碳而失去硬度，因而不能在高溫下切削；此外，它對(duì)振動(dòng)比較敏感，與鐵有很強(qiáng)的親和力，不宜加工黑色金屬，主要用于鋁、銅及銅合金、陶瓷、合成纖維、強(qiáng)化塑料和硬橡膠等有色金屬及非金屬的精加工、超精加工以及做磨具、磨料用。

3）立方氮化硼

這是一種由立方氮化硼（白石墨）在高溫、高壓下制成的新型超硬刀具材料，它的硬度僅次于金剛石，達(dá)7000～8000HV，耐磨性很好，耐熱溫度可達(dá)1400℃，有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，抗彎強(qiáng)度和韌性略低于硬質(zhì)合金。立方氮化硼可做成整體刀片，也可與硬質(zhì)合金做成復(fù)合刀片。刀具耐用度是硬質(zhì)合金和陶瓷刀具的幾十倍。立方氮化硼主要用于高硬度、難加工材料的半精加工和粗加工。

2.2.4刀具種類介紹

1.根據(jù)用途和加工方法分類

(1)切刀類:包括車刀、刨刀、插刀、鏗刀、成形車刀、自動(dòng)機(jī)床和半自動(dòng)機(jī)床用的切刀以及一些專用切刀。一般多為只有一條切削刃的單刃刀具。

(2)孔加工刀具:是在實(shí)體材料上加工出孔或?qū)υ锌讛U(kuò)大孔徑（包括提高原有孔的精度和減小表面粗糙度值）的一種刀具，如麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、锪鉆、深孔鉆、鉸刀、鏜刀等。

(3)拉刀類：在工件上拉削出各種內(nèi)、外幾何表面的刀具，生產(chǎn)率高，用于大批量生產(chǎn)，刀具成本高。

(4)銑刀類：是一種應(yīng)用非常廣泛的在圓柱面或端面具有多齒、多刃的工具。它可以用來(lái)加工平面、各種溝槽、螺旋表面、輪齒表面和成形表面等。

(5)螺紋刀具：指加工內(nèi)、外螺紋表面用的刀具。常用的有絲錐、板牙螺紋切頭、螺紋滾壓工具等。

(6)齒輪刀具：用于加工齒輪、鏈輪、花鍵等齒形的一類刀具，如齒輪滾刀、插齒刀、剃齒刀、花鍵滾刀等。

(7)磨具類：用于表面精加工和超精加工的刀具，如砂輪、砂帶、拋光輪等。

(8)組合刀具、自動(dòng)線刀具：根據(jù)組合機(jī)床和自動(dòng)線特殊加工要求設(shè)計(jì)的專用刀具，可以同時(shí)或依次加工若干個(gè)表面。

(9)數(shù)控機(jī)床刀具：其刀具配置根據(jù)零件工藝要求而定，有預(yù)調(diào)裝置、快速換刀裝置和尺寸補(bǔ)償系統(tǒng)。

(10)特種加工刀具,如水刀等。

圖2-13各類刀具

2.根據(jù)刀具材料使用分類

(1)整體式刀具:完全用一種刀具材料制造，對(duì)貴重的刀具材料消耗較大，一般只用來(lái)制造小尺寸刀具或某些復(fù)雜刀具，如中心鉆、整體式立銑刀等。

(2)焊接式刀具：刀體用碳鋼或低合金鋼制造，形成切削刃的小部分用刀具材料，如高速鋼和硬質(zhì)合金等制造。它用焊料焊接在刀體上預(yù)先加工出的刀槽中，再進(jìn)行刀具的制造和刃磨。焊接式刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、剛性好，使用比較普遍。但硬質(zhì)合金刀片經(jīng)高溫焊接后切削性能有所下降。

(3)機(jī)夾重磨式刀具:系采用普通刀片，用機(jī)械夾固方法夾持在刀體上使用的刀具。刀具磨損后，將刀片卸下，經(jīng)過(guò)刃磨又可裝上繼續(xù)使用。這類刀具有如下特點(diǎn)：刀片不經(jīng)高溫焊接，提高了刀具耐用度；刀體可以多次使用，刀片利用率高。

(4)機(jī)夾不重磨式刀具：是采用標(biāo)準(zhǔn)的可轉(zhuǎn)位不重磨刀片，用機(jī)械夾固方法夾持在刀體上使用的刀具。刀具磨損后，將刀片轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，使下一個(gè)切削刃轉(zhuǎn)到使用位置。不需刃磨又可繼續(xù)使用。這類刀具有如下特點(diǎn)：刀片不經(jīng)高溫焊接，也不經(jīng)刃磨，更進(jìn)一步提高了刀具耐用度；刀片磨損和轉(zhuǎn)位使用，不會(huì)改變切削刃相對(duì)工件的位置，不需重新調(diào)刀，大大縮減了停機(jī)時(shí)間；由于刀片不需重磨，有利于涂層刀片、陶瓷刀片的推廣使用，方便刀體和刀片的標(biāo)準(zhǔn)化，提高了經(jīng)濟(jì)性。正是由于這些優(yōu)越性，機(jī)夾不重磨式刀具獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但機(jī)夾不重磨式刀具的夾緊機(jī)構(gòu)要設(shè)計(jì)合理、制造精良，以保證夾緊的可靠性和刀片轉(zhuǎn)位后刀尖和切削刃的位置精度。

2.3切削層參數(shù)與切削方式

2.3.1切削層參數(shù)

以車削外圓為例，如圖2-14所示，當(dāng)工件轉(zhuǎn)一周時(shí)，車刀沿進(jìn)給方向移動(dòng)了一個(gè)進(jìn)給量f，車刀從位置Ⅰ移動(dòng)到位置Ⅱ，相鄰兩位置之間被車刀切下的一層金屬，稱為切削層。見圖2-14中帶剖面線的部分。截面部分的尺寸，即為切削層參數(shù)。它決定了刀具切削負(fù)荷的大小、刀具的磨損及加工表面質(zhì)量。切削層參數(shù)包括：

圖2-14切削層參數(shù)

1.切削層公稱厚度hD

在基面內(nèi)測(cè)量的相鄰兩過(guò)渡表面之間的垂直尺寸，由圖2-14得：

hD=f

sinκr

2.切削層公稱寬度bD在基面內(nèi)測(cè)量的切削刃的工作長(zhǎng)度，由圖2-14得：

由此可知，ap減小或κr增大，則bD減小。bD的大小對(duì)生產(chǎn)率和切削溫度有重要影響。

3.切削層公稱橫截面積AD

在基面內(nèi)測(cè)量的切削層截面面積，可用下式計(jì)算：

AD=hDbD=fap

因此，切削層公稱橫截面積只由切削用量f和ap決定，不受主偏角變化的影響。但切削層橫截面形狀與主偏角、刀尖圓弧半徑大小有關(guān)，如圖2-14(b)所示。

2.3.2切削方式

1.自由切削和非自由切削

刀具在切削過(guò)程中，如果只有一條切削刃參加切削工作，稱為自由切削。由于沒(méi)有其它切削刃參加切削，所以這時(shí)刀刃上各點(diǎn)切屑流出方向大致相同，被切金屬的變形基本發(fā)生在一個(gè)平面內(nèi)。反之，若刀具上的切削刃為曲線或折線，或有幾條切削刃（包括主切削刃和副切削刃）同時(shí)參加切削，并同時(shí)完成整個(gè)切削過(guò)程，這種切削稱為非自由切削。它的主要特征是各切削刃匯交處切下的金屬互相影響和干涉，金屬變形極為復(fù)雜，且發(fā)生在三個(gè)方向上。例如外圓車刀切削時(shí)除主切削刃外，還有副切削刃同時(shí)參加切削，所以它屬于非自由切削方式。

2.直角切削和斜角切削

主切削刃與切削速度方向垂直的切削，稱為直角切削或正交切削。圖2-15所示為直角刨削簡(jiǎn)圖，其切屑流出方向沿切削刃的法向。

主切削刃與切削速度方向不垂直的切削，稱為斜角切削。如圖2-16所示為斜角刨削，切屑流出方向偏離切削刃法向流出。在實(shí)際切削加工中，大多數(shù)切削屬于斜角非自由切削方式，而在理論討論與實(shí)驗(yàn)研究中，為了簡(jiǎn)化常用直角自由切削方式。

圖2-15直角刨削

圖2-16斜角刨削

2.4金屬切削過(guò)程中的物理現(xiàn)象及規(guī)律

2.4.1切屑的形成與類型金屬切屑過(guò)程實(shí)質(zhì)上是一種擠壓過(guò)程。在切削塑性金屬過(guò)程中，金屬在受到刀具前刀面的擠壓下，將發(fā)生塑性剪切滑移變形。當(dāng)剪應(yīng)力達(dá)到并超過(guò)工件材料的屈服極限時(shí)，被切金屬層將被切離工件形成切屑。簡(jiǎn)而言之，被切削的金屬層在前刀面的擠壓作用下、通過(guò)剪切滑移變形形成了切屑。實(shí)際上，這種塑性變形—滑移—切離三個(gè)過(guò)程，會(huì)根據(jù)工件材料、加工參數(shù)等條件的不同，不完全地顯示出來(lái)。例如，加工鑄鐵等脆性材料時(shí)，被切層在彈性變形后很快形成切屑離開母材，而加工塑性很好的鋼材時(shí)，滑移階段特別明顯。切屑是切削層金屬經(jīng)過(guò)切削過(guò)程中一系列復(fù)雜的變形過(guò)程而形成的。根據(jù)切削層金屬的特點(diǎn)和變形程度不同，切屑可分為四類，如圖2-17所示。

圖2-17切屑的基本類型

1）帶狀切屑

在加工塑性金屬材料時(shí)，若切削厚度較小，切削速度較高，刀具前角較大，則第Ⅰ變形區(qū)的變形較小，切削層金屬的剪切滑移變形未達(dá)到材料的剪切破壞極限，切屑呈連續(xù)不斷的帶狀，這就是帶狀切屑。其內(nèi)表面由于與前刀面的擠壓摩擦而較光滑，外表面可以看到剪切面的條紋，呈毛茸狀。此時(shí)切削力波動(dòng)小，已加工表面質(zhì)量好，是最常見的屑形。

2）節(jié)狀切屑

在切削速度較低，切削厚度較大的情況下，切削鋼以及黃銅等材料時(shí)，由于變形較大，切屑的外表面局部達(dá)到剪切破壞極限，開裂呈節(jié)狀，但外形仍為帶狀，這就是節(jié)狀切屑。其內(nèi)表面很光滑但易產(chǎn)生變形后的局部斷裂。

3）粒狀切屑在切削速度很低，切削厚度很大情況下，切削鋼以及鉛等材料時(shí)，由于剪切變形完全達(dá)到材料的破壞極限，切下的切屑斷裂成均勻的顆粒狀，即粒狀切屑。此時(shí)切削力波動(dòng)最大。

4）崩碎切屑

切削如鑄鐵等脆性金屬材料時(shí)，切削層金屬未經(jīng)明顯的塑性變形，就在彎曲拉應(yīng)力作用下脆斷，得到了不規(guī)則的細(xì)粒狀切屑。這時(shí)已加工工件表面質(zhì)量較差，切削過(guò)程不平穩(wěn)。顯然，切屑類型是由材料特性和變形的程度決定的，加工相同塑性材料，在不同加工條件下，可得到不同的切屑。如在形成節(jié)狀切屑情況下，進(jìn)一步減小前角，加大切削厚度，就可得到粒狀切屑；反之，如加大前角，提高切削速度，減小切削厚度，則可得到帶狀切屑。生產(chǎn)中常利用轉(zhuǎn)化切屑類型的條件得到較為有利的切屑類型。

2.4.2切削變形及其影響因素

金屬的切削過(guò)程實(shí)際上是一種擠壓變形過(guò)程。金屬受刀具作用的情況如圖2-18所示，當(dāng)切削層金屬受到前刀面擠壓時(shí)，在與作用力大致成45°角的方向上，剪應(yīng)力的數(shù)值最大，當(dāng)剪應(yīng)力的數(shù)值達(dá)到材料的屈服極限時(shí)，將產(chǎn)生滑移。由于CB方向受到下面金屬的限制只能在DA方向上產(chǎn)生滑移。

圖2-18金屬受力圖

圖2-19切削變形

1.三個(gè)變形

切削加工時(shí)，金屬塑性變形的情況如圖2-19所示，切削塑性金屬時(shí)有三個(gè)變形區(qū)。第Ⅰ變形區(qū)。OABCDEO區(qū)域是基本變形區(qū)即第Ⅰ變形區(qū)。切削層金屬在OA始滑移線以左發(fā)生彈性變形，在OABCDEO區(qū)域內(nèi)發(fā)生塑性變形，在OE終滑移線右側(cè)的切削層金屬將變成切屑流走。由于這個(gè)區(qū)域是產(chǎn)生剪切滑移和大量塑性變形的區(qū)域，所以切削過(guò)程中的切削力、切削熱主要來(lái)自這個(gè)區(qū)域。第Ⅱ變形區(qū)。切屑受到前刀面的擠壓，將進(jìn)一步產(chǎn)生塑性變形，形成前刀面摩擦變形區(qū)。該區(qū)域的狀況對(duì)積屑瘤的形成和刀具前刀面磨損有直接影響。第Ⅲ變形區(qū)。它是由于刀口的擠壓、基本變形區(qū)的影響和主后刀面與已加工表面的摩擦等原因，在工件已加工表面形成的。該區(qū)域的狀況對(duì)工件表面的變形強(qiáng)化和殘余應(yīng)力以及刀具后刀面的磨損有很大影響。

2.影響切削變形的因素

工件材料的強(qiáng)度越高，切屑變形越小。切削速度對(duì)切削變形的影響呈波浪形，而當(dāng)主偏角一定時(shí)，增大進(jìn)給量，切削變形通常是減小的。前角愈大，切削變形愈小，因此，在保證切削刃強(qiáng)度的前提下，增大刀具前角對(duì)改善切削過(guò)程是有利的。

2.4.3積屑瘤的產(chǎn)生及影響

1.積屑瘤的產(chǎn)生

當(dāng)以中等切削速度（vc＝5～60m/min）切削韌性金屬材料時(shí)，由于切屑底面與前刀面的擠壓和劇烈摩擦，會(huì)使切屑底層的流動(dòng)速度低于其上層的流動(dòng)速度。當(dāng)此層金屬與前刀面之間的摩擦力超過(guò)切屑本身分子間的結(jié)合力時(shí)，切屑底層的一部分新鮮金屬就會(huì)粘結(jié)在刀刃附近，形成一個(gè)硬塊，稱為積屑瘤，如圖2-20所示。

在積屑瘤形成過(guò)程中，積屑瘤不斷長(zhǎng)大增高，長(zhǎng)大到一定程度后容易破裂而被工件或切屑帶走，然后又會(huì)重復(fù)上述過(guò)程，因此積屑瘤的形成是一個(gè)時(shí)生時(shí)滅周而復(fù)始的動(dòng)態(tài)過(guò)程。

圖2-20積屑瘤

2.積屑瘤的作用

積屑瘤經(jīng)歷了冷變形強(qiáng)化過(guò)程，其硬度遠(yuǎn)高于工件的硬度，從而有保護(hù)刀刃及代替刀刃切削的作用，而且積屑瘤增大了刀具的實(shí)際工作前角，使切削力減小。但積屑瘤長(zhǎng)到一定高度會(huì)破裂，又會(huì)影響加工過(guò)程的穩(wěn)定性，積屑瘤還會(huì)在工件已加工表面上劃出不規(guī)則的溝痕，影響表面質(zhì)量。因此，粗加工時(shí)可利用積屑瘤保護(hù)刀尖，而精加工時(shí)應(yīng)避免產(chǎn)生積屑瘤，以保證加工質(zhì)量。

3.減小或避免積屑瘤的措施

(1）采用高速（vc＞100m/min）或低速（vc＜5m/min）切削；

(2）在良好的冷卻潤(rùn)滑條件下切削；

(3）采用大前角刀具切削，減少刀具與切屑接觸面的壓力；

(4）提高工件的硬度，減少加工硬化傾向。

2.4.4切削力及其影響因素

1.切削力

切削加工時(shí)，工件材料抵抗刀具切削所產(chǎn)生的阻力稱為總切削力，用符號(hào)F表示。它來(lái)源于三個(gè)變形區(qū)，一是克服金屬?gòu)?、塑性變形抗力所需要的力；二是克服摩擦阻力所需要的力。在進(jìn)行工藝分析時(shí)，常將F沿主運(yùn)動(dòng)方向、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向和垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向（在水平面內(nèi)）分解為三個(gè)相互垂直的分力，如圖2-21所示。

圖2-21切削力合力及分力

1）切削力Fc

總切削力F在主運(yùn)動(dòng)方向上的正投影。它消耗機(jī)床功率的95％以上，是計(jì)算車刀強(qiáng)度、設(shè)計(jì)機(jī)床零件、確定機(jī)床功率所必需的數(shù)據(jù)。

2）進(jìn)給力Ff

總切削力F在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的正投影。進(jìn)給力一般只消耗機(jī)床功率的1%～5％，它是設(shè)計(jì)進(jìn)給機(jī)構(gòu)、計(jì)算進(jìn)給功率所必需的數(shù)據(jù)。

3）背向力Fp

總切削力F在垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的正投影。背向力不作功，但由于它作用在工藝系統(tǒng)剛度最薄弱的方向上，會(huì)使工件產(chǎn)生彈性彎曲，引起振動(dòng)，影響加工精度和表面粗糙度。切削力的大小可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算，具體內(nèi)容可查相關(guān)資料。

2.影響切削力的因素

切削力來(lái)源于工件材料的彈塑性變形及刀具與切屑、工件表面的摩擦。因此，凡是影響切削過(guò)程中材料的變形及摩擦的因素都影響切削力。影響因素主要為：工件材料、切削用量，刀具幾何參數(shù)和其他因素。

對(duì)于塑性材料，硬度、強(qiáng)度越高，材料的剪切屈服強(qiáng)度越高，則切削力越大。對(duì)于脆性材料，如鑄鐵、黃銅等，由于塑性變形小，崩碎切屑與前刀面的摩擦小，故切削力小。

切削用量中進(jìn)給量增加一倍，切削面積增加一倍，主切削力F約增大70％～80％；背吃刀量增大一倍時(shí)，切削力約增大一倍；切削速度對(duì)切削力的影響呈波浪形變化。

在刀具幾何參數(shù)中，前角和主偏角對(duì)切削力影響尤為突出。前角越大，切削層的變形越小，故切削力越小。尤其是對(duì)塑性材料，影響更加顯著；對(duì)脆性材料，影響就較小。主偏角對(duì)三個(gè)分力都有影響，但對(duì)Fp、Ff影響較大。

2.4.5切削熱和影響切削溫度的因素

1.切削熱

切削熱是切削過(guò)程中因變形和摩擦而產(chǎn)生的熱量，它來(lái)源于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)變形區(qū)。切削熱產(chǎn)生后，將傳遞給切屑、刀具、工件和周圍介質(zhì)。不同的加工方法所產(chǎn)生切削熱傳出情況是不同的，參見表2-3。

表2-3切削熱傳出比例

2.影響切削溫度的因素

切削熱是通過(guò)切削溫度對(duì)刀具產(chǎn)生作用的，切削溫度一般是指切屑與前刀面接觸區(qū)域的平均溫度。

在切削過(guò)程中，切削溫度是隨切削條件的變化而變化的，影響切削溫度的主要因素有工件材料的力學(xué)物理性能、切削用量、刀具幾何參數(shù)和冷卻條件等。

切削用量中切削速度對(duì)切削溫度影響最大，切削速度增大，切削溫度隨之升高；進(jìn)給量對(duì)切削溫度影響稍大，背吃刀量的影響最小。刀具幾何參數(shù)中前角增大，變形和摩擦減小，切削溫度下降，但前角不宜太大；主偏角增大，切削溫度升高；刀尖圓弧半徑增大，刀具切削刃的平均主偏角減小，切削溫度降低。要減小切削熱的不利影響，就要減小切削熱的產(chǎn)生，改善散熱條件，其主要措施有合理選擇切削用量（切削速度影響最大，進(jìn)給量次之，背吃刀量影響最?。⒑侠磉x擇刀具角度以及合理施加切削液等。

2.4.6刀具磨損與刀具的耐用度

1.刀具磨損形式

在切削過(guò)程中切削區(qū)域有很高的溫度和壓力，刀具在高溫和高壓條件下，受到工件、切屑的劇烈摩擦，使刀具的前刀面和后刀面都會(huì)產(chǎn)生磨損。隨著切削加工的延續(xù)，磨損逐漸擴(kuò)大的現(xiàn)象稱為刀具正常磨損。刀具正常磨損時(shí)，按其發(fā)生的部位不同可分為三種形式，即前刀面磨損、后刀面磨損、前后刀面同時(shí)磨損，如圖2-22(a)所示。

圖2-22刀具磨損形式

(1）前刀面磨損，以月牙洼的深度KT表示，如圖2-22(b）所示，用較高的切削速度和較大的切削厚度切削塑性金屬時(shí)常見這種磨損。

(2）后刀面磨損，以平均磨損高度VB表示，如圖2-22(b）所示。切削刃各點(diǎn)處磨損不均勻，刀尖部分（C區(qū)）和近工件外表面處（N區(qū)）因刀尖散熱差或工件外表面材料硬度較高，故磨損較大，中間處（B區(qū)）磨損較均勻。加工脆性材料或用較低的切削速度和較小的切削厚度切削塑性金屬時(shí)常見這種磨損。

(3）前后刀面同時(shí)磨損，在以中等切削用量切削塑性金屬時(shí)易產(chǎn)生此種磨損。刀具允許的磨損限度，通常以后刀面的磨損程度VB作標(biāo)準(zhǔn)。但是，在實(shí)際生產(chǎn)中，不可能經(jīng)常測(cè)量刀具磨損的程度，而常常是按刀具進(jìn)行切削的時(shí)間來(lái)判斷。

2.刀具耐用度

刃磨后的刀具從開始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止總的切削時(shí)間稱為刀具耐用度，用T表示。也可用達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)前的切削長(zhǎng)度或加工出的零件數(shù)來(lái)表示。

刀具耐用度是確定換刀時(shí)間的重要依據(jù)，也是衡量工件材料切削加工性和刀具切削性能優(yōu)劣以及刀具幾何參數(shù)和切削用量選擇是否合理的重要指標(biāo)。刀具耐用度與刀具壽命的概念不同。所謂刀具壽命，是指一把新刀從投入使用到報(bào)廢為止總的切削時(shí)間，它等于刀具耐用度乘以刃磨次數(shù)（包括新刀開刃）。

刀具耐用度標(biāo)志刀具磨損的快慢程度，刀具耐用度高，即刀具磨損的速度慢；刀具耐用度低，即刀具磨損的進(jìn)度快。凡是影響切削溫度和刀具磨損的因素，都影響刀具耐用度。其中切削速度的影響最明顯。

3.刀具使用壽命的選擇

從生產(chǎn)效率考慮，刀具使用壽命規(guī)定過(guò)高，允許采用的切削速度就低，使生產(chǎn)效率降低；刀具使用壽命規(guī)定過(guò)低，裝刀、卸刀及調(diào)整機(jī)床的時(shí)間增多，生產(chǎn)效率也降低。這就存在一個(gè)最大生產(chǎn)效率刀具使用壽命。

從加工成本考慮，刀具使用壽命過(guò)低，換刀時(shí)間增多，刀具消耗及與磨刀成本均提高，生產(chǎn)成本也增高。這樣也存在一個(gè)經(jīng)濟(jì)刀具使用壽命。

確定合理的刀具使用壽命，要綜合考慮各種因素的影響。一般刀具使用壽命制定可遵循以下原則：第一，根據(jù)刀具的復(fù)雜程度、制造和磨刀成本的高低來(lái)選擇。刀具制造復(fù)雜、刃磨成本高，換刀時(shí)間長(zhǎng)，刀具使用壽命要選高些；簡(jiǎn)單刀具使用壽命可取低些。如齒輪刀具約為T＝200～300min，硬質(zhì)合金端銑刀約為T＝120～180min，可轉(zhuǎn)位車刀約為T＝15～30min。第二，對(duì)機(jī)床、組合機(jī)床以及數(shù)控機(jī)床上的刀具，刀具使用壽命應(yīng)選得高些。第三，精加工大型工件時(shí)刀具使用壽命應(yīng)規(guī)定至少能完成一次走刀。

2.4.7切削液的合理選擇

1.切削液的作用

(1）冷卻作用:切削液能將產(chǎn)生的熱量從切削區(qū)帶走，使刀具切削部分和工件的表面及其總體的溫度降低，從而有利于延長(zhǎng)刀具耐用度和減少工件的熱變形以提高加工精度。(2）潤(rùn)滑作用:通過(guò)切削液的滲入，可在刀具、切屑、工件表面之間，形成潤(rùn)滑性能較好的油膜，起潤(rùn)滑作用。

(3）清洗作用:可消除粘附在機(jī)床、刀具、夾具和工件上的切屑，以防止劃傷已加工表面和機(jī)床導(dǎo)軌等。

(4）防銹作用:在切削液中加入防銹添加劑，能在金屬表面形成保護(hù)膜，起防銹作用。

2.切削液的種類

常用的切削液可分為：水溶液、乳化液和切削油三大類。(1）水溶液：水是熱容量很大而又最容易得到的液體，它的冷卻作用最好。為了防止它對(duì)鋼鐵的銹蝕作用，常常添加易溶于水的硝酸鈉、碳酸鈉等防銹劑。

(2）乳化液：由礦物油加乳化劑配制而成乳化油，乳化劑的分子具有親水親油性，它能使水和油均勻混合。乳化液既具有良好的冷卻作用又有一定的潤(rùn)滑作用。

(3）切削油:生產(chǎn)中用得最多的是礦物油，與水相比油的熱容量較小，冷卻作用不如水好。

3.切削液的合理選用

選用切削液必須根據(jù)工件材料、刀具材料、加工方法和技術(shù)要求等具體情況而定。如高速鋼刀具耐熱性差，需采用切削液。粗加工時(shí)，主要以冷卻為主，同時(shí)希望能減少切削力和降低功率消耗，可采用3%～5%的乳化液；精加工時(shí)，主要目的是改善加工表面質(zhì)量，降低刀具磨損，減少積屑瘤，可以采用15%～20%的乳化液。而硬質(zhì)合金刀具耐熱性高，一般不用切削液。若要用必須連續(xù)、充分地使用，否則因驟冷驟熱，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力易導(dǎo)致刀片產(chǎn)生裂紋。

2.4.8刀具幾何參數(shù)的作用及合理選擇

1.前角的功用與選擇

前角的主要作用是減小切屑變形、降低切削力和提高刀刃強(qiáng)度（尤其硬質(zhì)合金）。增大前角，可減少切削變形，減少切削力、切削熱和切削功率，提高刀具的使用壽命；還可以抑制積屑瘤的產(chǎn)生，減少振動(dòng)，改善加工質(zhì)量。但增大前角會(huì)削弱切削刃強(qiáng)度和散熱情況，也不利于斷屑。對(duì)應(yīng)最大刀具使用壽命的前角稱為合理前角。刀具材料與工件材料不同時(shí)，同種刀具材料的合理前角也不相同。硬質(zhì)合金車刀合理前角的參考值見表2-4。高速鋼車刀的前角一般比表中數(shù)值增大5°～10°。

2.后角的功用與選擇

后角的作用是用來(lái)減少刀具后刀面與工件切削表面和已加工表面間的摩擦，使刀具在切削過(guò)程中阻力降低。增大后角，可增加切削刃的鋒利性，減輕后刀面與已加工表面的摩擦，降低切削力和切削溫度，改善已加工表面質(zhì)量。但增大后角會(huì)使切削刃和刀頭的強(qiáng)度降低，減少散熱面積和容熱體積，加速刀具磨損。后角較大的刀具磨鈍時(shí)，會(huì)影響工件的尺寸精度。表2-4列出了硬質(zhì)合金車刀常用后角的合理數(shù)值，可供參考。

表2-4硬質(zhì)合金車刀合理前、后角參考值

3.主偏角的功用與選擇

主偏角的大小影響背向力Fp與進(jìn)給力Ff的比例以及刀尖強(qiáng)度和散熱條件等，減少主偏角會(huì)使切削厚度減小，切削寬度增加，從而使單位長(zhǎng)度切削刃所承受的載荷減輕，提高刀尖強(qiáng)度，有利于散熱，可提高刀具使用壽命。但減少主偏角會(huì)導(dǎo)致徑向力增大，加大工件的變形，并容易引起振動(dòng)，使加工表面的粗糙度加大。所以工藝系統(tǒng)剛性好，不易產(chǎn)生變形和振動(dòng)，主偏角可取小值；若系統(tǒng)剛性差（如切削細(xì)長(zhǎng)軸），則宜取大值。

4.副偏角的功用與選擇

副偏角的作用是減少副切削刃與工件已加工表面的摩擦，減少切削振動(dòng)。影響工件已加工表面殘留面積的大小，進(jìn)而影響已加工表面的粗糙度Ra值。副偏角越小，切削刃痕的殘留面積高度也越小，可有效減少已加工表面粗