切削條件的合理選擇

1、切削條件的合理選擇,工件材料切削加工性是指在一定切削條件下，對(duì)工件材料進(jìn)行切削加工的難易程度。材料加工的難易，不僅取決于材料本身，還取決于具體的切削條件,一、工件材料切削加工性的概念和衡量指標(biāo),第一節(jié)工件材料切削加工性,根據(jù)不同的加工要求，衡量切削加工性的指標(biāo)有以下幾種,1相對(duì)加工性,表4-1,表41 工件材料的相對(duì)切削加工性等級(jí),已加工表面質(zhì)量精加工時(shí)，用被加工表面粗糙度值來(lái)評(píng)定材料的切削加工性。對(duì)有特殊要求的零件，則以已加工表面變質(zhì)層深度、殘余應(yīng)力和加工硬化等指標(biāo)來(lái)衡量材料的切削加工性。凡是容易獲得好的已加工表面質(zhì)量的材料，其切削加工性較好，反之則切削加工性較差,4斷屑的難易程度在自動(dòng)機(jī)床

2、、組合機(jī)床及自動(dòng)線上進(jìn)行切削加工時(shí)，或者對(duì)如深孔鉆削、盲孔鉆削等斷屑性能要求很高的工序，采用這種衡量指標(biāo)。凡是切屑容易折斷的材料，其切削加工性就好；反之，則切削加工性較差,切削力或切削溫度在粗加工或機(jī)床動(dòng)力不足時(shí)，常用切削力或切削溫度指標(biāo)來(lái)評(píng)定材料的切削加工性。即相同的切削條件下，切削力大、切削溫度高的材料，其切削加工性就差；反之，其切削加工性就好。對(duì)于某些導(dǎo)熱性差的難加工材料，也常以切削溫度來(lái)衡量,1.工件材料物理力學(xué)性能對(duì)切削加工性的影響,二、 影響工件材料切削加工性的因素及改善切削加工性的途徑,表4-2,表4-2 工件材料加工性分級(jí)表,1) 材料的硬度和強(qiáng)度 一般情況下，材料中硬度較高的

3、，切削加工性能較差。工件材料的硬度高時(shí)，切屑與刀具前刀面的接觸長(zhǎng)度減小，摩擦熱集中在較小的刀-屑接觸面上，促使切削溫度增高，刀具的磨損加劇。工件材料硬度過(guò)高時(shí)，甚至引起刀尖的燒損及崩刃。特別是材料的高溫硬度對(duì)切削加工性的影響龍為顯著，高溫硬度值越高，切削加工性越差，因?yàn)檫@時(shí)刀具材料的硬度與工件材料的硬度比降低，加速了刀具的磨損。這也是某些耐熱、高溫合金鋼切削加工性差的主要原因,工件材料的強(qiáng)度包括常溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度。工件材料的強(qiáng)度愈高，切削力就愈大，切削功率隨之增大，切削溫度因之增高，刀具磨損增大。所以在一般情況下，切削加工性隨工件材料強(qiáng)度的提高而降低。 合金鋼與不銹鋼的常溫強(qiáng)度和碳素鋼相差不大

4、，但高溫強(qiáng)度卻比較大，所以合金鋼及不銹鋼的切削加工性低于碳素鋼,2) 材料的韌性 工件材料的韌性用沖擊韌度k值來(lái)表示，k值越大的材料，表明它在切削變形時(shí)吸收的能量越多。因此在切削時(shí)，切削力和切削溫度越高，并且越不容易斷屑，故其切削加工性能也越差,3) 材料的塑性 工件材料的塑性以伸長(zhǎng)率來(lái)表示。越大，則材料的塑性越大，其切削加工性能越差。這是因?yàn)樗苄源蟮牟牧?，切削時(shí)的塑性變形就越大，切削力就較大，切削溫度也較高，并且刀具容易產(chǎn)生粘結(jié)磨損和擴(kuò)散磨損，已加工表面的粗糙度值較大；在中低速切削塑性較大的材料時(shí)容易產(chǎn)生積屑瘤，影響表面加工質(zhì)量；同時(shí)塑性大的材料，切削時(shí)不易斷屑，切削加工性較差,但材料的塑性

5、太低時(shí)，切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度縮短較多，切削力和切削熱集中在切削刃附近，加劇刀具的磨損，也會(huì)使切削加工性變差。 由此可知，工件材料的塑性過(guò)大或過(guò)小都會(huì)使切削加工性下降,4) 材料的導(dǎo)熱系數(shù) 在一般情況下，導(dǎo)熱系數(shù)高的材料，切削熱越容易傳出，越有利于降低切削區(qū)的溫度，減小刀具的磨損，切削加工性也越好。但工件材料的溫升容易引起工件變形，這對(duì)控制加工尺寸造成一定的困難，應(yīng)特別引起注意,2.常用金屬材料的切削加工性,1) 結(jié)構(gòu)鋼 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的切削加工性主要取決于鋼中的碳含量及熱處理方式。合金結(jié)構(gòu)鋼的切削加工性能主要受加入合金元素的影響，其切削加工性較普通結(jié)構(gòu)鋼差,合金結(jié)構(gòu)鋼的切削加工性能主要受加入

6、合金元素的影響，其切削加工性較普通結(jié)構(gòu)鋼差。為了改善鋼的性能，鋼中可加人一些合金元素如鉻（cr）、鎳（ni）、釩（v）、鉬（mo）、鎢（w）、錳（mn）、硅（si）和鋁（al）等。其中cr、ni、v、mo、w、mn等元素大都能提高鋼的強(qiáng)度和硬度；si和al等元素容易形成氧化鋁和氧化硅等硬質(zhì)點(diǎn)使刀具磨損加劇。這些元素含量較低時(shí)（一般以0.3為限），對(duì)鋼的切削加工性影響不大；超過(guò)這個(gè)含量水平，對(duì)鋼的切削加工性是不利的。鉻鋼中的鉻能細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度。如40cr鋼的強(qiáng)度比調(diào)質(zhì)中碳鋼高20%，熱導(dǎo)率低15%，加工性不如同類中碳鋼,鋼中加人少量的硫、硒、鉛、秘、磷等元素后，能略略降低鋼的強(qiáng)度，同時(shí)又能降

7、低鋼的塑性，故對(duì)鋼的切削加工性有利。例如硫能引起鋼的紅脆性，但若適當(dāng)提高錳的含量，可以避免紅脆性。硫與錳形成的mns以及硫與鐵形成的fes等，質(zhì)地很軟，可以成為切削時(shí)塑性變形區(qū)中的應(yīng)力集中源，能降低切削力，使切屑易于折斷，減小積屑瘤的形成，從而使已加工表面粗糙度減小，減少刀具的磨損。普通錳鋼是在碳鋼中加入1%2%的錳，使其內(nèi)部鐵素體得到強(qiáng)化，增加并細(xì)化珠光體，故塑性和韌性降低，強(qiáng)度和硬度提高，加工性較差。但低錳鋼在強(qiáng)度、硬度得到提高后，其加工性比低碳鋼好。硒、鉛、秘等元素也有類似的作用。磷能降低鐵素體的塑性，使切屑易于折斷。根據(jù)以上的事實(shí)，研制出了含硫、硒、鉛、秘或鈣等的易削鋼。其中以含硫的易

8、削鋼用得較多,2) 鑄鐵 鑄鐵的化學(xué)成分對(duì)切削加工性的影響，主要取決于這些元素對(duì)碳的石墨化作用。鑄鐵中碳元素以兩種形式存在：與鐵結(jié)合成碳化鐵，或作為游離石墨,在鑄鐵的化學(xué)成分中，凡能促進(jìn)石墨化的元素，如硅、鋁、鎳、銅、鈦等都能提高鑄鐵的切削加工性；反之，凡是阻礙石墨化的元素，如鉻、釩、錳、鉬、鈷、磷、硫等都會(huì)降低切削加工性,3) 有色金屬 銅、鎂、鋁等有色金屬及其合金因其硬度和強(qiáng)度較低，導(dǎo)熱性能也好，屬于易切削材料。切削時(shí)一般應(yīng)選用大的刀具前角（o20）和高的切削速度（高速鋼刀具v60可達(dá)300mmin），所用刀具應(yīng)鋒利、光滑，以減少積屑瘤和加工硬化對(duì)表面質(zhì)量的影響。而鈦、鎢、鎳等有色金屬及其

9、合金則屬于難加工材料,1) 調(diào)整材料的化學(xué)成分 在不影響工件的使用性能的前提下，在鋼中適當(dāng)添加一些化學(xué)元素，如s、pb等，能使鋼的切削加工性得到改善，可獲得易切鋼，易切鋼的良好切削加工性主要表現(xiàn)在：切削力小、容易斷屑，且刀具耐用度高，加工表面質(zhì)量好。另外在鑄鐵中適量增加石墨成分，也能改善其切削加工性。這些方法常用在大批大量生產(chǎn)中,3.改善工件材料切削加工性的途徑,通常采用以下兩種方法,2) 進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚聿牧系幕瘜W(xué)成分相同，而金相組織不同時(shí)，其切削加工性存在著較大的差異。在各種金相組織中，鐵素體的塑性較高，珠光體的塑性較低。鋼中含有大部分鐵素體和少部分珠光體時(shí)，切削速度及刀具耐用度都較高；珠

10、光體呈片狀分布時(shí)，刀具磨損較大；而呈球狀時(shí)，刀具的磨損較??；因馬氏體、回火馬氏體和索氏體等組織硬度較高，切削時(shí)刀具磨損大，耐用度很低,因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，常采用適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に?，?lái)改變材料的金相組織和物理機(jī)械性能，從而改善金屬材料的切削加工性,低碳鋼由于塑性過(guò)高，通過(guò)冷拔或正火處理，可以適當(dāng)降低其塑性，提高硬度，改善其切削加工性。 高碳鋼和工具鋼的硬度偏高，且有較多的網(wǎng)狀和片狀滲碳體組織，較難切削。通過(guò)球化退火，降低其硬度，并能得到球狀滲碳體組織，有利于切削加工。 馬氏體不銹鋼通常要通過(guò)調(diào)質(zhì)處理到hrc28左右，硬度過(guò)低時(shí)，塑性較大，不易得到較小的表面粗糙度值，硬度較高時(shí)，則切削時(shí)，會(huì)使刀

11、具磨損增大。 熱軋狀態(tài)的中碳鋼，組織不均勻，有時(shí)表面還有硬皮，也不容易切削。通過(guò)正火處理可以使其組織和硬度均勻，而改善了切削加工性。有時(shí)中碳鋼也可退火后加工。 鑄鐵件一般在切削前都要安排退火處理，以降低表層硬度，消除內(nèi)應(yīng)力，改善其切削加工性,3) 選擇合適的毛坯成形方式合適的刀具材料，確定合理的刀具角度和切削用量，安排適當(dāng)?shù)募庸すに囘^(guò)程等，也可以改善材料的切削加工性能,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品及其零部件的使用性能要求越來(lái)越高，為了滿足使用性能的需要不斷涌現(xiàn)出新材料，如高錳鋼、高強(qiáng)度鋼、不銹鋼、高溫合金、鈦合金、難熔金屬及其合金等難加工金屬材料。它們的相對(duì)加工性一般小于0.65，難加工的原

12、因是這些材料中含有一系列合金元素，在其中形成了各種合金滲碳體、合金碳化物、奧氏體、馬氏體及帶有殘余奧氏體的馬氏體等，不同程度地提高了硬度、強(qiáng)度、韌度，耐磨性以及高溫強(qiáng)度和硬度，在切削加工這些材料時(shí)，常表現(xiàn)出切削力大、切削溫度高、切屑不易折斷、刀具磨損劇烈。造成嚴(yán)重的加工硬化和較大的殘余拉應(yīng)力，使加工精度降低，切削加工性很差,三、幾種難加工材料的切削加工,1高強(qiáng)度鋼的切削加工性,高強(qiáng)度鋼的室溫強(qiáng)度較高，抗拉強(qiáng)度在1.177gpa 以上，低合金和中合金高強(qiáng)度鋼，經(jīng)淬火及回火獲得所需的高強(qiáng)度及硬度，硬度為4058hrc。高的室溫硬度和強(qiáng)度是影響切削加工性的主要因素。高強(qiáng)度鋼的高硬組織在切削時(shí)，使刀刃

13、的應(yīng)力增大，切削溫度升高，刀具磨損加劇。所以高強(qiáng)度鋼在退火狀態(tài)下比較容易切削。根據(jù)資料介紹，切削高強(qiáng)度鋼所用的切削速度反比于其強(qiáng)度的平方,根據(jù)高強(qiáng)度鋼的性質(zhì)和切削過(guò)程的特點(diǎn)，切削加工時(shí)應(yīng)考慮以下幾具方面的問(wèn)題,切削速度應(yīng)是普通結(jié)構(gòu)鋼的1/81/2左右，當(dāng)材料強(qiáng)度b=1.471.666gpa時(shí)，切削速度v=4065m/min，材料強(qiáng)度增大時(shí)，切削速度按反比于其強(qiáng)度的平方進(jìn)行修正，進(jìn)給量一般要大于0.05 mm / r ； 應(yīng)充分冷卻，使用硬質(zhì)合金刀具時(shí)不宜使用水溶性切削液，以免刀刃承受較大的熱沖擊，引起崩刃； 為避免引起振動(dòng)，要求工藝系統(tǒng)有足夠的剛性，刀具的懸伸量應(yīng)盡量??； 要選擇耐磨、強(qiáng)度高、

14、耐耐熱沖擊的刀具材料。如選擇硬質(zhì)合金，可以用yw類和yn類。選用高速鋼時(shí)，應(yīng)選用高溫硬度高的高釩高鉆高速鋼；或者為了減少崩刃，選用碳化物細(xì)小均勻的鉬系高速鋼； 為了防止崩刃，增強(qiáng)刀刃，前角應(yīng)選小值或選負(fù)值，刀刃的粗糙度應(yīng)該很小，刀刃刃形上不應(yīng)有尖角，尖角必須用圓弧代替，刀尖圓弧半徑在0.8mm以上； 用高速鋼刀具時(shí)，切削速度很低，一般v=310m/min. 荒車及粗車一般應(yīng)在退火或退火狀態(tài)下進(jìn)行，同時(shí)要注意斷屑問(wèn)題,2高溫合金的切削加工性,高溫合金按基體金屬可分為鐵基高溫合金，鎳基高溫合金和鉆基高溫合金，按生產(chǎn)工藝及其性能和用途，可分為變形高溫合金和鑄造高溫合金兩大類,1 鐵基高溫合金我國(guó)常用

15、的鐵基高溫合金牌號(hào)有 gh36 ( 4 crl 2 ni8mn8movnb ）及 gh 135 ( cr 巧 ni35wzmozaiz . sti2 ）等，這些都是變形鐵基高溫合金。還有鑄造鐵基高溫合金如 k13 、 k14 等。鐵基高溫合金的抗氧化性能不如鎳基合金，高溫強(qiáng)度不如鉆基合金，但比較容易切削，價(jià)格也較為低廉。鐵基高溫合金的組織是奧氏體，但比之于奧氏體不銹鋼，表 7 一 4 所列各項(xiàng)影響切削加工性的因素對(duì)降低切削加工性的作用更為嚴(yán)重。所以鐵基高溫合金的相對(duì)加工性僅為奧氏體不銹鋼的 1 / 2 左右。改善鐵基高溫合金切削加工性的熱處理方法是“退火”處理。退火處理可使鐵基高溫合金的“奧氏

16、體一碳化物”型組織的固溶體穩(wěn)定性增加，在切削加工時(shí)碳化物少析出或不析出，從而使硬化減少，改善了切削加工性,2 鎳基高溫合金鎳基高溫合金又分為變形合金和鑄造合金兩種。常用的變形合金的牌號(hào)是 gh33 ( cr20ni77aitiz . 5 ) ，鑄造合金的牌號(hào)是 k3 ( 17cr12ni68wsmo4co5a15ti3 ) 等。奧氏體不銹鋼僅在 650 以下具有抗氧化性，在溫度更高的工作條件下，應(yīng)該采用鎳基高溫合金。鎳基高溫合金導(dǎo)熱性低，加工硬化嚴(yán)重，切削時(shí)與刀具粘結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重，故切削非常困難。影響高溫合金切削加工性的因素有： y 相（金屬間化合物，是高溫合金的主要強(qiáng)化相）數(shù)量的多少、材料的真實(shí)

17、強(qiáng)度 sb （特別是高溫時(shí)的真實(shí)強(qiáng)度）、材料的伸長(zhǎng)率占及收縮率必， y 相數(shù)量越多， sb 愈大， a 和必愈大，則切削加工愈困難。鑄造合金較變形合金切削加工性差；鎳基合金較鐵基合金切削加工性差。鎳基高溫合金在切削時(shí)，硬化程度可達(dá) 200 一 500 % ，因此剪切面上切應(yīng)力高，切削力大，可達(dá) 45 鋼的 2 一 3 倍。切削溫度也很高，可高達(dá) 750 一 1000,因此在切削高溫合金時(shí)，應(yīng)十分注意降低切削溫度和減少加工硬化。切削鎳基高溫合金時(shí)應(yīng)該考慮的共同問(wèn)題是,1 刀具的刀刃應(yīng)該始終保持鋒利。前角應(yīng)為正值，但不能過(guò)大，后角一般應(yīng)稍大一些。 2 切削用量的合理選擇很重要，一般是低切削速度，中

18、等偏小的進(jìn)給量，較大的背吃刀量。應(yīng)該使刀刃在冷硬層以下進(jìn)行切削。鎳含量對(duì)鎳基高溫合金的切削速度影響很大。鎳含量較低時(shí)，切削速度可稍高一些。例如含鎳 60 時(shí)， v = 13m 八 11in ；含鎳 50 時(shí)， v = 20m / n lin ；含鎳 45 時(shí)， v = 26m 】 min 。 3 應(yīng)該選擇合適的切削液。對(duì)于鎳基高溫合金應(yīng)避免使用含硫的切削液，否則會(huì)對(duì)工件造成應(yīng)力腐蝕，影咆零件的疲勞強(qiáng)度。 4 工藝系統(tǒng)剛性要高，機(jī)床功率應(yīng)足夠大,改善鎳基高溫合金切削加工性的一個(gè)辦法是進(jìn)行“奧氏體一金屬間化合物”，淬火加熱時(shí)，可使合金內(nèi)部的金屬間化合物轉(zhuǎn)變?yōu)楣倘荏w?！按慊稹钡难杆倮鋮s使金屬間化合物

19、析出較少。這樣的組織，可使切削力減小，從而改善切削加工性,不銹鋼按其組織可分為：鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、析出硬化不銹鋼。鐵素體與馬氏體不銹鋼為導(dǎo)磁材料，其它兩種為非磁性材料,3不銹鋼的切削加工性,鐵素體不銹鋼的含碳量低于15%、含鉻量高于14%，其金相組織為單相鐵素體，塑性好，抗氧化性和耐腐蝕性均較好，但機(jī)械性能和工藝較差，多做為受力不大的耐酸結(jié)構(gòu)和抗氧化鋼使用。它的切削加工性與合金結(jié)構(gòu)鋼相似，是不銹鋼中切削加工性最高的一種,奧氏體不銹鋼的含碳量較低，但cr、ni含量大。cr能提高不銹鋼的強(qiáng)度及韌性，使不銹鋼具有與刀具粘結(jié)的傾向；ni能穩(wěn)定奧氏體組織。奧氏體組織塑性大，容易產(chǎn)

20、生加工硬化，此外，導(dǎo)熱性能也很低（約為45鋼的1/3 )，所以?shī)W氏體不銹鋼較難切削。主要用于耐酸、耐堿設(shè)備及抗磁儀表、醫(yī)療器械等,馬氏體不銹鋼的含碳量為0.10.5%，淬火后的硬度和強(qiáng)度都較高，切削也比較困難；而未經(jīng)調(diào)質(zhì)的馬氏體不銹鋼（如 2cr13 ) ，雖可用較高的切削速度，但很難獲得較小的粗糙度,根據(jù)不銹鋼的性質(zhì)和切削加工的特點(diǎn)，切削加工時(shí)應(yīng)考慮的共同性問(wèn)題是,因切削力大，切削溫度高，刀具材料應(yīng)選用強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好的硬質(zhì)合金； 為使切削輕快，應(yīng)選用較大的前角，較小的主偏角； 為避免出現(xiàn)粘結(jié)現(xiàn)象，前刀面和后面應(yīng)仔細(xì)研磨，以保證較小的表面粗糙度；也可用較高的切削速度或極低的切削速度； 不銹鋼

21、的切屑強(qiáng)韌，故應(yīng)對(duì)斷屑、卷屑、排屑采取相應(yīng)的、可靠的措施； 不銹鋼的導(dǎo)熱性能低，切削區(qū)域的溫度高，加之線膨脹系數(shù)較大，容易產(chǎn)生熱變形，精加工時(shí)容易影響尺寸精度； 工藝系統(tǒng)的剛性應(yīng)盡可能高,4鈦合金的切削加工性,鈦合金是一種“比強(qiáng)度”（強(qiáng)度密度）和“比剛度”（剛度密度）較高，有良好的耐蝕性和耐熱性，廣泛地應(yīng)用于航空、航天、導(dǎo)彈、火箭等飛行器結(jié)構(gòu)材料，也應(yīng)用于造船、化工等行業(yè)。 鈦合金的塑性較好，能滿意的進(jìn)行鍛造、切削加工，并且能夠進(jìn)行焊接。鈦合金從金屬組織上可分為相鈦合金（包括工業(yè)純鈦）、相鈦合金、（+）相鈦合金。硬度及強(qiáng)度按相、（+）相、相的次序增加，而切削加工性按這個(gè)次序下降。 鈦合金的導(dǎo)熱

22、性能低，切屑與前刀面的接觸面積很小，致使切削溫度很高，可為45鋼切削溫度的2倍，當(dāng)切削時(shí)溫度在600 以上時(shí)，鈦與氧、氮產(chǎn)生間隙固溶體，對(duì)刀具有強(qiáng)烈的磨損作用；鈦合金塑性較低，與刀齒材料的化學(xué)親和性強(qiáng)，容易和刀具材料中的ti、co和c元素粘結(jié)，加劇了刀具的磨損；鈦合金的彈性模量低，彈性變形大，接近后刀面處工件表面的回彈量（彈性恢復(fù)）大，所以已加工表面與后刀面的接觸面積特別大，摩擦也比較嚴(yán)重。切削過(guò)程的這種特點(diǎn)使某些工序，如絲錐攻螺紋、鉸孔及拉削（特別是花鍵拉削）等特別困難,根據(jù)鈦合金的性質(zhì)和切削過(guò)程的特點(diǎn)，切削時(shí)應(yīng)考慮的共同問(wèn)題是,刀具材料的選用時(shí)，對(duì)于成形和復(fù)雜刀具可選用如w6mo5cr4v

23、2al等高溫性能好的高速鋼。盡可能使用硬質(zhì)合金刀具，以提高生產(chǎn)率，導(dǎo)熱性能良好的、強(qiáng)度高的細(xì)晶粒鎢鉆類硬質(zhì)合金，如yg3x、yg6x等，不能選用yt類和tic、tin涂層的刀片； 刀具幾何參數(shù)的選用時(shí)，應(yīng)采用較小的前角，后角應(yīng)比切普通鋼的大，刀尖采用圓弧過(guò)渡刃，刀刃上避免有尖角出現(xiàn)，刀刃的粗糙度值應(yīng)盡可能小，以保證排屑流暢和避免崩刃； 選用較低的切削速度，中午偏小的進(jìn)給量，較大的背吃刀量，以使刀刃在冷硬層下進(jìn)行切削；切削過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行充分冷卻，一般用乳化液或極壓乳化液，必須注意腐蝕問(wèn)題； 工藝系統(tǒng)應(yīng)有足夠的剛度和功率,5高錳鋼的切削加工性,鋼的錳含量在11%14%時(shí)，稱為高錳鋼。當(dāng)高錳鋼全部都是

24、奧氏體組織時(shí)，才能獲得較好的使用性能（如韌性、強(qiáng)度及無(wú)磁性等），因此又稱為高錳奧氏體鋼。常用的有高碳高錳耐磨鋼和中碳高錳無(wú)磁鋼。高錳鋼是典型的抗磨鋼，其最重要的特點(diǎn)是在強(qiáng)烈的沖擊、擠壓條件下，表層迅速發(fā)生加工硬化現(xiàn)象，使其在心部仍保持良好的韌性和塑性的同時(shí)硬化層具有良好的耐磨性。 切高錳鋼削加工困難的主要原因是加工硬化嚴(yán)重和導(dǎo)熱性能較差。在切削加工過(guò)程中，因塑性變形而使奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)晶粒馬氏體組織，硬度由原來(lái)的180220hbs提高到 450500hbs。高錳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)約為 45 鋼的 1 / 4 ，因此切削溫度高。此外高錳鋼的線膨脹系數(shù)約為2010 -6 /，與黃銅差不多。在切削溫度作

25、用下，工件局部很快膨脹，影響加工精度，因此，尺寸精度要求高的工件應(yīng)特別注意。高錳鋼的韌性約為45鋼的 8 倍，伸長(zhǎng)率較大，這不但使切削力增大，而且使切屑強(qiáng)韌，不易折斷，因此對(duì)刀具材料提出了很高的強(qiáng)度和韌性要求。高錳鋼的伸長(zhǎng)率隨溫度的升高有所下降，但超過(guò) 600 時(shí)又很快增長(zhǎng)。故切削速度不能過(guò)高，否則過(guò)高的切削溫度會(huì)使伸長(zhǎng)率增大，切削加工更加困難,切削高錳鋼時(shí)，切削速度不宜太高，一般取v= 2040 m/min，由于加工硬化的嚴(yán)重，進(jìn)給量和切削深度不宜過(guò)小，以免刀刃在硬化層中切削。一般 f = 0.20.8 mm / r；背吃刀量在粗車時(shí)ap=36 mm，半精車時(shí)=13 mm。為提高切削效率，可

26、用加熱（例如用等離子電?。┣邢鞣?。這時(shí)效率可提高710倍，表面粗糙度值可大為減小。 車削高錳鋼時(shí)，刀具材料選用強(qiáng)度和韌性較高的含tac、nbc的細(xì)晶?；虺?xì)晶粒牌號(hào)的硬質(zhì)合金。刀具幾何參數(shù)一般為前角o= -55，并磨出負(fù)倒棱b1=0.20.8 mm、o1=-5-15，以增強(qiáng)刀刃和改善散熱條件。o=812。r主偏角r=45，副偏角r=1020，如果工藝系統(tǒng)的剛性較好，主、副偏角可選取小一些。刃傾角s= -30-5，如果前角為較大正值時(shí)，則刃傾角的絕對(duì)值必須增大，s= -20-30,提高難切削材料切削加工性的途徑有,選擇合適的刀具材料； 對(duì)工件材料進(jìn)行相應(yīng)的熱處理，盡可能在最適宜的組織狀態(tài)下進(jìn)行切

27、削； 提高機(jī)床一夾具一刀具一工件這一工藝系統(tǒng)的剛性，提高機(jī)床的功率； 刀具表面應(yīng)該仔細(xì)研磨，達(dá)到盡可能小的粗糙度，以減少粘結(jié)，減少因沖擊造成的微崩刃； 合理選擇刀具幾何參數(shù)，合理選擇切削用量； 對(duì)斷屑、卷屑、排屑和容屑給予足夠的重視； 注意使用切削液，以提高刀具耐用度,四、 非金屬材料切削加工性簡(jiǎn)介,1陶瓷材料的切削加工性,陶瓷材料是用天然或人工合成的粉狀化合物，經(jīng)過(guò)成型和高溫?zé)Y(jié)制成的，由無(wú)機(jī)化合物構(gòu)成的多相固體材料。按性能和用途可分為：普通陶瓷和特種陶瓷。普通陶瓷又叫傳統(tǒng)陶瓷，是指在日用、建筑、藝術(shù)、衛(wèi)生、電工和化工等方面使用的陶瓷。特種陶瓷又叫精細(xì)陶瓷，可又分為結(jié)構(gòu)陶瓷（高強(qiáng)度陶瓷和高溫

28、陶瓷）和功能陶瓷（磁性、介電、半導(dǎo)體、光學(xué)和生物陶瓷等）兩類。機(jī)械工程中應(yīng)用較多的主要是精細(xì)陶瓷,2復(fù)合材料的切削加工性,復(fù)合材料是由兩種或多種性質(zhì)不同的材料通過(guò)物理和化學(xué)復(fù)合，組成具有兩個(gè)或兩個(gè)以上相態(tài)結(jié)構(gòu)的材料。該類材料不僅性能優(yōu)于組成中的任意一個(gè)單獨(dú)的材料，而且還可具有組分單獨(dú)不具有的獨(dú)特性能,復(fù)合材料按用途主要可分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料兩大類,結(jié)構(gòu)復(fù)合材料主要作為承力結(jié)構(gòu)使用的材料，由能承受載荷的增強(qiáng)體組元（如玻璃、陶瓷、碳素、高聚物、金屬、天然纖維、織物、晶須、片材和顆粒等）與能聯(lián)結(jié)增強(qiáng)體成為整體材料同時(shí)又起傳力作用的基體組元（如樹(shù)脂、金屬、陶瓷、玻璃、碳和水泥等）構(gòu)成。結(jié)構(gòu)材

29、料通常按基體的不同分為聚合物基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、碳基復(fù)合材料和水泥基復(fù)合材料等。 功能材料是指除力學(xué)性能以外還提供其它物理、化學(xué)、生物等性能的復(fù)合材料。包括壓電、導(dǎo)電、雷達(dá)隱身、永磁、光致變色、吸聲、阻燃、生物自吸收等種類繁多的復(fù)合材料，具有廣闊的發(fā)展前途。未來(lái)的功能復(fù)合材料比重將超過(guò)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，成為復(fù)合材料發(fā)展的主流,下面以纖維復(fù)合材料即纖維增強(qiáng)材料為例說(shuō)明復(fù)合材料的切削加工的特點(diǎn)是,纖維增強(qiáng)材料的切削層是在剪切與彎曲的聯(lián)合作用下去除的，切削功率大；材料的彈性模量多比鋼材低，切削時(shí)將產(chǎn)生較大的彈性變形，增大擦，將生成大量的摩擦熱；此外纖維增強(qiáng)材料的導(dǎo)熱系數(shù)比金屬低，

30、切削酷易很快散出，因此切削纖維增強(qiáng)材料時(shí)的切削溫度很高； 切削纖維增強(qiáng)材料時(shí)不僅切削溫度很高，而且集中在刀具刀刃附近很小的區(qū)域內(nèi)，加上纖維的彈性恢復(fù)及粉末狀的切削劇烈擦傷刀具表面，特別是在切削強(qiáng)度較高的纖維增強(qiáng)材料時(shí)，在刀具后面垂直于切削刃的方向上，會(huì)產(chǎn)生線隙形溝條狀磨損，好象絲線快速擦過(guò)梳齒時(shí)留下的集中磨損溝痕一樣，因此刀具磨損快，刀具耐用度低。 由于纖維方向與軸線間的夾角不同，以及增強(qiáng)纖維和看系數(shù)不同，使切削加工后的表面易產(chǎn)生殘余應(yīng)力，且不易達(dá)到較高的表面質(zhì)量和精度要求。 由于切削溫度高會(huì)使基體樹(shù)脂軟化變質(zhì)，所以切削纖維增強(qiáng)材料時(shí)，必須嚴(yán)格限制切削速度，即必須把切削溫度控制在一定范圍內(nèi)，并

31、且不能隨意使用切削液，以免吸入液體后影響材料的使用性能,石材種類繁多，就其生成和來(lái)源分類，有天然和人造兩大類。用于建筑裝修和機(jī)械平臺(tái)的，必須經(jīng)過(guò)機(jī)械加工的天然石材有：大理石、花崗石等，此外還有人造大理石以及水磨石等人造石材。天然大理石和花崗石由于具有質(zhì)地堅(jiān)硬、色彩繽紛、古樸典雅、抗震耐壓、耐酸、抗風(fēng)化和磨光性好等特點(diǎn)被廣泛用于高級(jí)豪華的建筑裝修上；又由于其具有絕緣性和絕熱性好以及線膨脹系數(shù)小的特點(diǎn)，近年來(lái)在機(jī)械制造業(yè)中，越來(lái)越多地得到應(yīng)用。 近年來(lái)也有關(guān)于用金剛石刀具切削石材的報(bào)道，如用鑲有人造金剛石（sdr）刀頭的銑刀盤(pán)精整銑切厚度為10 mm的花崗石板（精度0.05 mm)；用聚晶金剛石車

32、刀切削印度黑花崗石圓蓋板，得到了比用硬質(zhì)合金車刀切削好得多的表面粗糙度，還消除了振紋。切削石材的切削用量，則隨石材種類、加工用設(shè)備、刀具以及生產(chǎn)條件的不同而不同，應(yīng)通過(guò)切削試驗(yàn)來(lái)確定,3石材的切削加工性,第二節(jié)切削液,在切削加工中，合理使用金屬切削液的可以降低切削時(shí)的切削力及刀具與工件之間的摩擦，及時(shí)帶走切削區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的熱量以降低切削溫度，減少刀具磨損，提高刀具耐用度，同時(shí)能減小工件熱變形，抑制積屑瘤和鱗刺的生長(zhǎng)，從而提高生產(chǎn)效率，改善工件表面粗糙度，保證工件加工精度，達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效果因此，了解切削液的功用，合理選用切削液對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有重要的意義,一、切削液的分類,切削加工中最常用的切削液可分為

33、水溶性、非水溶性和固體潤(rùn)滑劑三大類，下面列出的是常用的切削液的種類,1)水溶性切削液 主要有水溶液和乳化液。水溶液是由基礎(chǔ)油（或不含基礎(chǔ)油）、防銹添加劑、表面活性劑、水以及其他添加劑復(fù)配而成，使用時(shí)根據(jù)加工情況用水配成一定濃度的稀釋液使用。乳化液是由礦物油、乳化劑及其它添加劑配制而成，用9598的水稀釋后即成為乳白色或半透明狀的乳化液，為了提高其防銹和潤(rùn)滑性能，再加入一定物添加劑。水溶性切削液有良好的冷卻性能和清洗作用，還有一定的防銹與潤(rùn)滑作用。 離子型切削液是水溶性切削液中的一種新型切削液，其母液是由陰離子型、非離子型表面活性劑和無(wú)機(jī)鹽配制而成。它在水溶液中能離解成各種強(qiáng)度的離子。切削時(shí)，由

34、于強(qiáng)烈摩擦所產(chǎn)生的靜電荷，可由這些離子反應(yīng)迅速消除，降低切削溫度，提高刀具耐用度。 (2)非水溶性切削液 主要是切削油，其中有各種礦物油（如機(jī)械油、輕柴油、煤油等）、動(dòng)植物油（如豆油、豬油等）和加人油性、極壓添加劑配制的混合油，不含水，在使用時(shí)不用不稀釋。它主要起潤(rùn)滑作用。 (3)固體潤(rùn)滑劑 在攻螺紋時(shí)，常在刀具或工件上涂上一些膏狀或固體潤(rùn)滑劑。膏狀潤(rùn)滑劑主要是含極壓添加劑的潤(rùn)滑脂。固體潤(rùn)滑劑主要是二硫化鉬蠟筆、石墨、硬脂酸皂、蠟等。用二硫化鉬蠟筆涂在砂輪、砂盤(pán)、帶、絲錐、鋸帶或圓鋸片上，能起到潤(rùn)滑作用并降低工件表面的粗糙度，延長(zhǎng)砂輪和刀具的使用壽命，減少毛刺或金屬的熔焊,在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)切削液

35、的要求主要是潤(rùn)滑作用和冷卻作用，同時(shí)還要求有良好的流動(dòng)性，能夠清洗碎屑或磨粉等，以及防銹作用。此外，還要求符合環(huán)保要求：無(wú)毒、無(wú)味、良好的化學(xué)穩(wěn)定性以及不能影響人身健康,二、切削液的功用,1切削液的功用,1）冷卻作用 通過(guò)切削液的對(duì)流和汽化作用把因切削而發(fā)熱的刀具（或砂輪）、切屑和工件間的把切削熱從刀具和工件處帶走，從而有效地降低切削溫度，減少工件和刀具的熱變形，提高加工精度和刀具耐用度。在切削速度高、刀具、工件材料導(dǎo)熱性差、熱膨脹系數(shù)較大的情況下，切削液的冷卻作用龍顯重要。 （2）潤(rùn)滑作用 切削液能滲入到刀具與切屑、加工表面之間形成潤(rùn)滑膜或吸附膜，可以減小前刀面與切屑，后刀面與已加工表面間的

36、摩擦，從而減小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具與工件坯料摩擦部位的表面溫度和刀具磨損，改善工件材料的切削加工性能，減小摩擦,3）清洗作用 在金屬切削過(guò)程中，切削液可以沖走切削區(qū)域和機(jī)床上的細(xì)碎切屑、脫落的磨粒和油污，防止劃傷已加工表面和導(dǎo)軌，使刀具或砂輪的切削刃口保持鋒利，不致影響切削效果。 （4）防銹作用 在切削液中加入防銹劑，可在金屬表面形成一層保護(hù)膜，起到防銹作用。防銹作用的強(qiáng)弱，取決于切削液本身的成分和添加劑的作用。 (5)其它作用 除了以上四種作用外，切削液應(yīng)具備良好的穩(wěn)定性，在貯存和使用中不產(chǎn)生沉淀或分層、析油、析皂和老化等現(xiàn)象。對(duì)細(xì)菌和霉菌有一定抵抗能力，不易長(zhǎng)霉及生物降解而導(dǎo)致

37、發(fā)臭、變質(zhì),為改善切削液的性能而加入的一些化學(xué)物質(zhì)，稱為切削液的添加劑。常用的添加劑有以下幾種。常見(jiàn)的有油性和極壓添加劑、防銹添加劑、防霉添加劑、抗泡沫添加劑以及乳化劑等，如表4-3所示,切削液的添加劑,1）油性添加劑 油性添加劑主要應(yīng)用于低壓低溫邊界潤(rùn)滑狀態(tài)，它在金屬切削過(guò)程中主要起滲透和潤(rùn)滑作用，降低油與金屬的界面張力，使切削油很快滲透到切削區(qū)，在一定的切削溫度作用下進(jìn)一步形成物理吸附膜，減小前刀面與切屑、后刀面與工件之間的摩擦。主要起潤(rùn)滑作用，常用于低速精加工。常用的油性添加劑有動(dòng)物油、植物油、脂肪酸、胺類、醇類和脂類等,2）極壓添加劑 在極壓潤(rùn)滑狀態(tài)下，切削液中必須添加極壓添加劑來(lái)維持

38、潤(rùn)滑膜強(qiáng)度。常用的極壓添加劑是含硫、磷、氯、碘等的有機(jī)化合物，這些化合物在高溫下與金屬表面起化學(xué)反應(yīng)，生成化學(xué)吸附膜，它比物理吸附膜的熔點(diǎn)高得多，可防止極壓潤(rùn)滑狀態(tài)下金屬摩擦界面直接接觸，減小摩擦，保持潤(rùn)滑作用,3）表面活性劑 它是使礦物油和水乳化而形成穩(wěn)定乳化液的添加劑。它能吸附在油水界面上形成堅(jiān)固的吸附膜，使油很均勻地分散在水中，形成穩(wěn)定的乳化液,4)乳化穩(wěn)定劑 乳化液中加入穩(wěn)定劑的作用有兩個(gè)方面：一是使乳化油中的皂類借穩(wěn)定劑的加溶作用與其他添加劑充分互溶，以改善乳化油及乳化液的穩(wěn)定性；二是擴(kuò)大表面活性劑的乳化范圍，提高穩(wěn)定性。但是，在使用乳化穩(wěn)定劑低分子醇時(shí)，應(yīng)特別注意，因它同時(shí)又是破乳

39、劑，如用量過(guò)大會(huì)造成油水分層,5）防銹添加劑 它是一種極性很強(qiáng)的化合物，與金屬表面有很強(qiáng)的附著力，吸附在金屬表面上形成保護(hù)膜，或與金屬表面化合形成鈍化膜，起到防銹作用,6)防霉添加劑 乳化液長(zhǎng)期使用以后，容易變質(zhì)發(fā)臭，這是由于細(xì)菌繁殖的結(jié)果。只要加入萬(wàn)分之幾的防霉添加劑，即可起到殺菌和抑制細(xì)菌繁殖的效果。但防霉添加劑會(huì)引起操作者皮膚起紅斑、發(fā)癢等，所以一般不用,7)抗泡沫添加劑 切削液中一般都加入防銹添加劑、乳化劑等表面活性劑，這些物質(zhì)增加了混入空氣而形成泡沫的可能性。如果泡沫過(guò)多，會(huì)降低切削液的效果。若加入百萬(wàn)分之幾的抗泡沫添加劑(如二甲基硅油)，可以有效地防止形成泡沫。在高速?gòu)?qiáng)力磨削時(shí)，由

40、于會(huì)產(chǎn)生比較多的泡沫，所以必須在磨削液中添加適量的抗泡沫劑，并作消泡試驗(yàn),三、切削液的選擇和應(yīng)用,在選用不同的切削液時(shí)，首先根據(jù)工件材料、刀具材料、加工方法和要求精度等條件，同時(shí)綜合考慮安全性、廢液處理、環(huán)保等限制項(xiàng)目。如果要強(qiáng)調(diào)防火的安全性，就應(yīng)考慮選用水溶性切削液，當(dāng)選用水溶性切削液時(shí)，就應(yīng)考慮廢液的排放問(wèn)題，企業(yè)應(yīng)具備廢液處理的設(shè)施等,1.從工件材料方面考慮,在切削普通結(jié)構(gòu)鋼等塑性材料時(shí)，要采用切削液，而在加工鑄鐵等脆性材料時(shí)，可以不用切削液，因?yàn)樽饔貌幻黠@，同時(shí)還會(huì)污染工作場(chǎng)地。切削材料中含有鉻、鎳、鉬、錳、鈦、釩、鋁、妮、鎢等元素時(shí)，往往就難于切削加工，對(duì)切削液的冷卻、潤(rùn)滑作用都有較

41、高的要求，此時(shí)應(yīng)盡可能采用極壓切削油或極壓乳化液。加工銅、鋁及其合金不能用含硫的切削液。精加工銅及其合金、鋁及其合金或鑄鐵時(shí)，主要是要求達(dá)到較小的表面粗糙度，可選用離子型切削液或10%12%乳化液,2從刀具材料方面考慮,高速鋼刀具粗加工時(shí)，應(yīng)選用以冷卻作用為主的切削液，主要目的是降低切削溫度；硬質(zhì)合金刀具粗加工時(shí)，可以不用切削液，必要時(shí)也可以來(lái)用低濃度的乳化液或水溶液，但必須連續(xù)地、充分地澆注，否則刀片會(huì)因冷熱不均而產(chǎn)生裂紋,粗加工時(shí)，切削用量較大，產(chǎn)生大量的切削熱，容易導(dǎo)致高速鋼刀具迅速磨損。這時(shí)主要是要求降低切削溫度，應(yīng)選用冷卻性能為主的切削液，如離子型切削液或3%5%乳化液。在較低速切削

42、時(shí)，刀具以機(jī)械磨損為主，宜選用以潤(rùn)滑性能為主的切削油；在較高速度切削時(shí)，刀具主要是熱磨損，要求切削液有良好的冷卻性能，宜選用離子型切削液和乳化液。 精加工時(shí)，切削液的主要作用是減小工件表面粗糙度和提高加工精度。對(duì)一般鋼件加工時(shí)，切削液應(yīng)具有良好的滲透性、潤(rùn)滑性和一定的冷卻性。在較低速度 (6.03om/min）時(shí)，為減小刀具與工件間的摩擦和粘結(jié)，抑制積屑瘤，以減小加工粗糙度，宜選用極壓切削油或 10%12%極壓乳化液或離子型切削液,3從加工要求方面考慮,4.從加工方法方面考慮,鉸削、拉削、螺紋加工、剃齒等工序的加工刀具與已加工表面摩擦嚴(yán)重，應(yīng)選用潤(rùn)滑性能好的極壓切削油或高濃度的極壓乳化液。 因

43、為成形刀具、齒輪刀具價(jià)格昂貴，要求刀具使用壽命長(zhǎng)，可采用極壓切削油。一磨削加工時(shí)，溫度較高，工件容易燒傷，還會(huì)產(chǎn)生大量的碎屑。這些碎屑連同脫落的砂粒會(huì)已加工表面，因此要求切削液應(yīng)具有良好的冷卻和清洗作用，常用乳化液。但選用離子型切削液效果更好，而且價(jià)格也較便宜。磨削難加工材料，宜選用潤(rùn)滑性能較好的極壓乳化液或極壓切削油。 在實(shí)際生產(chǎn)中，切削液的施加方法，以澆注法用得最多。使用此法時(shí)，切削液流量應(yīng)充足，澆注位置應(yīng)盡量接近切削區(qū)。車、銑時(shí)，切削液流量約為 1020l/min。車削時(shí)，從后刀面噴射澆油比在前刀面上直接澆油，刀具耐用度提高一倍以上。 深孔加工時(shí)，應(yīng)使用大流量(0.832.5l/s)、高

44、壓力(110mpa)的切削液，以達(dá)到有效地冷卻、潤(rùn)滑和排屑的目的。圖4-1所示的噴霧冷卻裝置是利用入口壓力為0.30.6mpa的壓縮空氣使切削液霧化，并高速噴向切削區(qū)，當(dāng)微小的液滴碰到灼熱的刀具、切屑時(shí)，便很快汽化，帶走大量的熱量，從而能有效地降低切削溫度。噴離噴嘴的霧狀液滴因壓力減小，體積驟然膨脹，溫度有所下降，從而進(jìn)一步提高了它的冷卻作用。這種方法叫噴霧冷卻法,圖4-1,第三節(jié) 刀具合理幾何參數(shù)的選擇,一、刀具的合理幾何參數(shù),刀具合理幾何參數(shù)的選擇是否合理，對(duì)刀具使用壽命、加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本等有著重要影響。所謂刀具合理的幾何參數(shù)，是指在保證加工質(zhì)量的前提下，能夠滿足刀具使用壽命長(zhǎng)

45、、較高生產(chǎn)率、較低加工成本的刀具幾何參數(shù)。 cirp(國(guó)際生產(chǎn)工程研究學(xué)會(huì))的一項(xiàng)研究報(bào)告指出：“由于刀具材料的改進(jìn)，刀具的允許切削速度每隔十年幾乎提高一倍；由于刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)的改進(jìn)，刀具使用壽命每隔十年幾乎提高二倍。”這也說(shuō)明了選擇刀具合理幾何參數(shù)的重要意義,一般地說(shuō)，刀具的合理幾何參數(shù)包含以下四個(gè)方面基本內(nèi)容,1) 刃形 刃形是指切削刃的形狀，有直線刃、折線刃、圓弧刃、月牙弧刃、波形刃、階梯刃及其他適宜的空間曲線刃等。 刃形直接影響切削層的形狀，影響切削圖形的合理性；刃形的變化，將帶來(lái)切削刃各點(diǎn)工作角度的變化。因此，選擇合理的刃形，對(duì)于提高刀具使用壽命、改善已加工表面質(zhì)量、提高刀具的抗

46、振性和改變切屑形態(tài)等，都有直接的意義。 (2) 切削刃刃區(qū)的剖面型式及參數(shù) 通常將切削刃的剖面型式簡(jiǎn)稱為刃區(qū)型式。針對(duì)不同的加工條件和技術(shù)要求，選擇合理的刃區(qū)型式(如鋒刃、后刀面消振棱刃、前刀面負(fù)倒棱刃、倒圓刃、零度后角的刃帶)及其合理的參數(shù)值，是選擇刀具合理幾何參數(shù)的基本內(nèi)容。圖4-2所示為五種刃區(qū)型式,3) 刀面型式及參數(shù) 前刀面上的卷屑槽、斷屑槽，后刀面的雙重刃磨、鏟背以及波形刀面等，都是常見(jiàn)的刀面型式。選擇合理的刀面型式及其參數(shù)值，對(duì)切屑的變形、卷曲和折斷，對(duì)切削力、切削熱、刀具磨損及使用壽命，有著直接的影響，其中前刀面的影響和作用更大。 (4) 刀具角度 刀具角度包括主切削刃的前角o

47、、后角o、主偏角主偏角r、刃傾角s和副切削刃的副后角o、副偏角kr等,二、前角及前刀面形狀的選擇,從金屬切削的變形規(guī)律可知，前角是切削刀具上重要的幾何參數(shù)之一，它的大小直接影響切削力、切削溫度和切削功率，影響刃區(qū)和刀頭的強(qiáng)度、容熱體積和導(dǎo)熱面積，從而影響刀具使用壽命和切削加工生產(chǎn)率,1.前角的主要功用,1)影響切削區(qū)域的變形程度 增大刀具前角，可以減小前刀面擠壓切削層時(shí)的塑性變形，減小切屑流經(jīng)前刀面的摩擦阻力，從而減小了切削力、切削熱，使刀具的耐用度提高。 (2)影響切削刃與刀頭的強(qiáng)度、受力性質(zhì)和散熱條件 增大刀具前角，會(huì)使刀具楔角減小，使切削刃與刀頭的強(qiáng)度降低，刀頭的導(dǎo)熱面積和容熱體積減??；

48、前角過(guò)大，有可能導(dǎo)致切削刃處出現(xiàn)彎曲應(yīng)力，造成崩刃。因此，刀具前角過(guò)大時(shí)，刀具耐用度也會(huì)下降。 (3)影響切屑形態(tài)和斷屑效果 若減小前角，可以增大切屑的變形，使之易于脆化斷裂。 (4)影響已加工表面質(zhì)量 增大前角可以抑制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，減輕切削過(guò)程中的振動(dòng)，減小前角或者采用負(fù)前角時(shí)，振幅急劇增大，如圖4-3所示,由此可見(jiàn)，增大或減小前角，各有利弊。例如，從切削熱的產(chǎn)生和散熱來(lái)說(shuō)，增大前角，可以減小切削熱的產(chǎn)生，切削溫度不致太高；但如果前角太大，則因刀頭導(dǎo)熱面積和容熱體積減小，切削溫度反而升高。在切削很硬的材料時(shí)，應(yīng)用較小的前角，甚至選用適宜的負(fù)前角，以加強(qiáng)切削刃，并改善刀頭容熱和散熱條件；

49、但若是前角太小，或取很大的負(fù)前角，則因切削變形嚴(yán)重，產(chǎn)生熱量來(lái)不及散逸，結(jié)果還會(huì)使切削溫度上升?？梢?jiàn)，在一定的條件下，前角有一個(gè)合理的數(shù)值,圖4-4為刀具前角對(duì)刀具耐用度影響示意圖?？梢?jiàn)前角太大、太小都會(huì)使刀具使用壽命顯著降低。對(duì)于不同的刀具材料，各有其對(duì)應(yīng)著刀具最大使用壽命的前角，稱為合理前角。顯然，由于硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度較低，抗沖擊韌性差，其也就小于高速鋼刀具的。同理，工件材料不同時(shí)，刀具的合理前角也不同(如圖4-5所示)。從實(shí)驗(yàn)曲線可以看出，加工塑性材料比加工脆性材料的合理前角值大，加工低強(qiáng)度鋼比加工高強(qiáng)度鋼的合理前角值大。這是因?yàn)榍邢魉苄源蟮慕饘俨牧袭a(chǎn)生的切屑，在切削過(guò)程中，它同前刀面

50、接觸長(zhǎng)度(刀屑接觸長(zhǎng)度)較大，由于塑性變形的緣故，刀屑之間的壓力和摩擦力很大，為了減少切削變形和切屑流動(dòng)阻力，應(yīng)取較大的前角。加工材料的強(qiáng)度硬度較高時(shí)，由于單位切削力大，切削溫度容易升高，為了提高切削刃強(qiáng)度，增加刀頭導(dǎo)熱面積和容熱體積，需適當(dāng)減小前角。切削脆性材料時(shí)，塑性變形不大，切出的崩碎切屑，與前刀面的接觸長(zhǎng)度很小，壓力集中在切削刃附近，為了保護(hù)切削刃，宜取較小的前角,圖4-4、圖4-5,以上所講的都是保證刀具最大使用壽命的前角。在某些情況下，這樣選定的未必是最適宜的，例如在出現(xiàn)振動(dòng)的情況下，為了減小振動(dòng)的振幅或消除振動(dòng)，除采取其他措施外，有時(shí)需增大前角；在精加工條件下，往往需要考慮加工精

51、度和已加工表面的粗糙度要求，選擇某一適宜的前角；有些刀具需考慮其重磨次數(shù)最多而選擇某一前角,2.合理前角的選擇原則,1)工件材料的強(qiáng)度、硬度低，可以取較大的甚至很大的前角，；工件材料強(qiáng)度、硬度高，應(yīng)取較小的前角；加工特別硬的工件(如淬硬鋼)時(shí)，前角很小甚至取負(fù)值。例如在加工鋁合金時(shí)，=3035，加工中硬鋼時(shí)，=1020，加工軟鋼時(shí)，=2030。 用硬質(zhì)合金車刀加工強(qiáng)度很大的鋼料（b=0.81.2gpa）或淬硬鋼，特別是斷續(xù)切削時(shí)，應(yīng)從刀具破損的角度出發(fā)選擇前角，這時(shí)常需采用負(fù)前角（=-5-20）。材料的強(qiáng)度或硬度越高，負(fù)前角的絕對(duì)值也越大。這是因?yàn)楣ぜ牧系膹?qiáng)度或硬度很高時(shí)，切削力很大，采用正

52、前角的刀具，切削刃部分和刀尖部分主要受到的是彎曲和剪切變形（圖4-6a ) ，硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度較低，在重載下容易破損。采用負(fù)前角時(shí)，切削刃和刀尖部分受到的是壓應(yīng)力（如圖4-6b所示），硬質(zhì)合金的抗壓強(qiáng)度比抗彎強(qiáng)度高34倍，切削刃不易因受壓而損壞。抗彎強(qiáng)度更差的陶瓷和立方氮化硼刀具，也經(jīng)常采用負(fù)前角,圖4-6,2)加工塑性材料時(shí)，尤其是冷加工硬化嚴(yán)重的材料，應(yīng)取較大的前角；加工脆性材料時(shí)，可取較小的前角。切削鋼料時(shí)，切屑變形很大，切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度較長(zhǎng)，刀屑之間的壓力和摩擦力、都很大，為了減小切屑的變形和摩擦，宜選較大的前角。用硬質(zhì)合金刀具加工一般鋼料時(shí)，前角可選1020。 切削灰鑄鐵時(shí)，

53、塑性變形較小，切屑呈崩碎狀，它與前刀面的接觸長(zhǎng)度較短，與前刀面的摩擦不大，切削力集中在切削刃附近。為了保護(hù)切削刃不致?lián)p壞，宜選較小的前角。加工一般灰鑄鐵時(shí)，前角可選515,3)粗加工，特別是斷續(xù)切削，承受沖擊性載荷，或?qū)τ杏财さ蔫T鍛件粗切時(shí)，為保證刀具有足夠的強(qiáng)度，應(yīng)適當(dāng)減小前角；但在采取某些強(qiáng)化切削刃及刀尖的措施之后，也可增大前角至合理的數(shù)值。 (4)成形刀具和前角影響刀刃形狀的其它刀具，為防止刃形畸變，常取較小的前角，甚至取0，但這些刀具的切削條件不好，應(yīng)在保證切削刃成形精度的前提下，設(shè)法增大前角，例如有增大前角的螺紋車刀和齒輪滾刀等。 (5)刀具材料的抗彎強(qiáng)度較大、韌性較好時(shí)，應(yīng)選用較大

54、的前角，如高速鋼刀具比硬質(zhì)合金刀具，允許選用較大的前角(約可增大510)。 (6)工藝系統(tǒng)剛性差和機(jī)床功率不足時(shí)，應(yīng)選取較大的前角。 (7)數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)機(jī)、自動(dòng)線用刀具，應(yīng)考慮保障刀具尺寸公差范圍的使用壽命及工作的穩(wěn)定性，而選用較小的前角,表4-4為硬質(zhì)合金車刀合理前角的參考值，高速鋼車刀的前角一般比表中的值大510,3強(qiáng)化切削刃的方法,在切削加工中，增大刀具前角，有利于切屑形成和減小切削力；但增大前角，又使切削刃強(qiáng)度減弱。在正前角的前刀面上磨出如圖4-7a和4-7b所示的倒棱則可二者兼顧。 倒棱的主要作用是增強(qiáng)切削刃，減小刀具破損。在使用硬質(zhì)合金和陶瓷等脆性較大的刀具，尤其是在進(jìn)行粗加工或

55、斷續(xù)切削時(shí)，對(duì)減少崩刃和提高刀具耐用度的效果是很顯著的（可提高15倍）；用陶瓷刀銑削淬硬鋼時(shí)，沒(méi)有倒棱的切削刃是不可能進(jìn)行切削的。同時(shí)，刀具倒棱處的楔角較大，使散熱條件也得到改善。 倒棱的參數(shù)主要包括倒棱寬度b1和倒棱前角o1。倒棱的寬度值一般與切削厚度（或進(jìn)給量 f ）有關(guān)。通常取為b1=0.21mm或 b1=(0.30.8)f。粗加工時(shí)取大值，精加工時(shí)取小值。高速鋼刀具倒棱的前角取o1=05，硬質(zhì)合金刀具取o1=-5-10,一般倒棱的寬度較小，當(dāng)?shù)估鈪?shù)選得恰當(dāng)時(shí)，切屑仍主要地沿正前角的前刀面流出，故切削力增加得并不多，振動(dòng)的強(qiáng)度也沒(méi)有什么變化。而且倒棱增強(qiáng)了切削刃，前角還可以比不帶倒棱的

56、前刀面選擇得大一些。 用硬質(zhì)合金車刀切削帶硬皮的工件時(shí)，如果切削時(shí)沖擊較大，而機(jī)床的剛性和功率允許的條件下，倒棱的b1和o1的絕對(duì)值可以選的大一些。這樣可以進(jìn)一步強(qiáng)化切削刃，崩刃的會(huì)更加減小，但切削力也會(huì)明顯增加。如果倒棱的b1過(guò)大，o1過(guò)小，則負(fù)倒棱將代替前刀面進(jìn)行切削。 一般來(lái)說(shuō)，精加工刀具，為使切削刃鋒利，不宜磨出倒棱。加工鑄鐵、銅合金等脆性材料的刀具，以及形狀復(fù)雜的成形刀具等，也不磨倒棱。 在刀具中采用如圖4-7c所示的刀刃鈍圓，是強(qiáng)化切削刃的另外一種有效方法。目前，經(jīng)鈍圓處理的硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片，在生產(chǎn)中已獲得廣泛的應(yīng)用。 刀具鈍圓可以減少刀具的早期破損，使刀具耐用度可能提高200%

57、。在斷續(xù)切削時(shí)，適當(dāng)增大鈍圓半徑r，可大大增加刀具崩刃前所受的沖擊次數(shù)。鈍圓刃還有一定的切擠熨壓及消振作用，可減小工件已加工表面粗糙度。 鈍圓半徑r值推薦如下：一般情況下鈍圓半徑rf/3，輕型鈍圓半徑：r =0.050.03mm，中型鈍圓半徑r=0.050.1mm，重型鈍圓半徑r=0.15mm,三、后角及后刀面的選擇,1) 后角的主要功用是減小后刀面與過(guò)渡表面之間的摩擦。由于切屑形成過(guò)程中的彈性、塑性變形和切削刃鈍圓半徑rn的作用，在過(guò)渡表面上有一個(gè)彈性恢復(fù)層。后角越小，彈性恢復(fù)層同后刀面的摩擦接觸長(zhǎng)度越大，它是導(dǎo)致切削刃及后刀面磨損的直接原因之一。從這個(gè)意義上來(lái)看，增大后角能減小摩擦，可以提

58、高已加工表面質(zhì)量和刀具使用壽命。 (2) 后角越大，切削刃鈍圓半徑r值越小，刀刃易切入工件，切削刃越鋒利，當(dāng)切下的切屑很薄時(shí)，尤其重要。 (3) 在同樣的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)vb下，后角大的刀具用到磨鈍時(shí)，所磨去的金屬體積較大(如圖4-8a所示)，有利于延長(zhǎng)刀具使用壽命。但是么向磨損量nb也隨之增大，這會(huì)影響工件的尺寸精度。從圖4-8b可知，在取徑向磨鈍標(biāo)準(zhǔn)nb值不變時(shí)，增大后角，到同樣的徑向磨鈍標(biāo)準(zhǔn)nb值時(shí)，磨損體積卻比較小后角時(shí)的磨損體積小，所以，在選擇徑向磨鈍標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，為保證精加工刀具的耐用度，后角不宜選得過(guò)大。 (4) 如果后角過(guò)大，楔角減小，將削弱切削刃的強(qiáng)度，減少散熱體積，磨損反面加劇，使刀具的

59、耐用度降低。并且重磨時(shí)，磨掉的刀具材料量增多，將增加磨刀具費(fèi)用。 綜上所述，當(dāng)加工條件不同時(shí)，也存在一個(gè)刀具耐用度最大的合理后角,1后角的功用,1) 實(shí)驗(yàn)證明，合理的后角主要取決于切削厚度(或進(jìn)給量)。當(dāng)切削厚度很小時(shí)，磨損主要發(fā)生在后刀面上，為了減小后刀面的磨損和增加切削刃的鋒利程度，宜取較大的后角。當(dāng)切削厚度很大時(shí)，前刀面上的磨損量加大，這時(shí)后角取小些可以增強(qiáng)切削刃及改善散熱條件；同時(shí)，由于這時(shí)楔角較大，可以使月牙洼磨損深度達(dá)到較大值而不致使切削刃碎裂，因而可提高刀具耐用度。但若刀具已采用了較大負(fù)前角則不宜減小后角，以保證切削刃具有良好的切入條件。 車刀合理后角在f 0.25mm/r時(shí)可選

60、為1012，在f0.25mm/ r時(shí)取為58,1后角的功用,2) 工件的強(qiáng)度、硬度較高時(shí)，為增加切削刃的強(qiáng)度，應(yīng)選擇較小的后角。工件材料的塑性、韌性較大時(shí)，為減小刀具后刀面的摩擦，可取較大的后角。加工脆性材料時(shí)，切削力集中在刃口附近，應(yīng)取較小的后角。 (3) 粗加工或斷續(xù)切削時(shí)，為了強(qiáng)化切削刃，應(yīng)選較小的后角。精加工或連續(xù)切削時(shí)，刀具的磨損主要發(fā)生在刀具后刀面，應(yīng)選用較大的后角。 (4) 當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性較差，容易出現(xiàn)振動(dòng)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減小后角。為了減小或消除切削時(shí)的振動(dòng)，還可以在車刀后面上磨出bl =0.10.2mm，o1 =0的刃帶，刃帶不但可以消振，還可以提高刀具耐用度，以及起穩(wěn)定和導(dǎo)向作用，