高速切削-課件 (22)

1、第三章第三章第三章第三章第三章第三章 切削過程及控制切削過程及控制切削過程及控制切削過程及控制切削過程及控制切削過程及控制 在金屬切削過程中，始終存在著刀具切在金屬切削過程中，始終存在著刀具切 削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，從而產(chǎn)削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，從而產(chǎn) 生一系列物理現(xiàn)象，如切削變形、切削力、生一系列物理現(xiàn)象，如切削變形、切削力、 切削熱與切削溫度以及有關(guān)刀具的磨損與刀切削熱與切削溫度以及有關(guān)刀具的磨損與刀 具壽命、卷屑與斷屑等。具壽命、卷屑與斷屑等。 研究、掌握并能靈活應(yīng)用金屬切削基本理研究、掌握并能靈活應(yīng)用金屬切削基本理 論論, , 對有效控制切削過程、保證加工精度和表對有

2、效控制切削過程、保證加工精度和表 面質(zhì)量，提高切削效率、降低生產(chǎn)成本，合理面質(zhì)量，提高切削效率、降低生產(chǎn)成本，合理 改進(jìn)、設(shè)計(jì)刀具幾何參數(shù)，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)改進(jìn)、設(shè)計(jì)刀具幾何參數(shù)，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng) 度等有重要的指導(dǎo)意義。度等有重要的指導(dǎo)意義。 第一節(jié)第一節(jié) 金屬切削過程及切屑類型金屬切削過程及切屑類型 一、切屑的形成過程一、切屑的形成過程 1切削變形的力學(xué)本質(zhì)切削變形的力學(xué)本質(zhì) 切削金屬形成切屑的 過程是一個(gè)類似于金屬材 料受擠壓作用，產(chǎn)生塑性 變形進(jìn)而產(chǎn)生剪切滑移的 變形過程 （圖）。 2切屑形成過程模型切屑形成過程模型 圖31 圖圖 擠壓與切削的比較擠壓與切削的比較 圖圖31 切屑形成過程

3、模型切屑形成過程模型 二、三個(gè)變形區(qū)二、三個(gè)變形區(qū) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)的切削層變形圖片可繪制如圖根據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)的切削層變形圖片可繪制如圖3-2所示的所示的 切削變形模型，切削變形模型，其變形大致可分為三個(gè)變形區(qū)。其變形大致可分為三個(gè)變形區(qū)。 1. 第一變形區(qū)第一變形區(qū) 塑性變形從始滑移面塑性變形從始滑移面OA開始至終滑移面開始至終滑移面OM終了，終了， 之間形成之間形成AOM塑性變形區(qū)，由于塑性變形的主要特點(diǎn)是塑性變形區(qū)，由于塑性變形的主要特點(diǎn)是 晶格間的剪切滑移，所以晶格間的剪切滑移，所以AOM叫剪切區(qū)，也稱為叫剪切區(qū)，也稱為第一變第一變 形區(qū)（形區(qū)（）。）。 圖圖32 金屬切削過程中的滑移線和流線示意

4、圖金屬切削過程中的滑移線和流線示意圖 切屑沿刀具前面排出時(shí)會(huì)進(jìn)一步受到切屑沿刀具前面排出時(shí)會(huì)進(jìn)一步受到 前刀面的阻礙，在刀具和切屑界面之間存前刀面的阻礙，在刀具和切屑界面之間存 在強(qiáng)烈的擠壓和摩擦，使切屑底部靠近前在強(qiáng)烈的擠壓和摩擦，使切屑底部靠近前 刀面處的金屬發(fā)生刀面處的金屬發(fā)生“纖維化纖維化”的二次變形。的二次變形。 這部分區(qū)域稱為這部分區(qū)域稱為第二變形區(qū)（第二變形區(qū)（）。 2. 第二變形區(qū)第二變形區(qū) 在已加工表面上與刀具后面擠壓、摩在已加工表面上與刀具后面擠壓、摩 擦形成的變形區(qū)域稱為擦形成的變形區(qū)域稱為第三變形區(qū)（第三變形區(qū)（）。 由于刀具刃口不可能絕對鋒利由于刀具刃口不可能絕對鋒利

5、, 鈍圓半鈍圓半 徑的存在使切削層參數(shù)中公稱切削厚度不徑的存在使切削層參數(shù)中公稱切削厚度不 可能完全切除，會(huì)有很小一部分被擠壓到可能完全切除，會(huì)有很小一部分被擠壓到 已加工表面，與刀具后刀面發(fā)生摩擦，并已加工表面，與刀具后刀面發(fā)生摩擦，并 進(jìn)一步產(chǎn)生彈、塑性變形，從而影響已加進(jìn)一步產(chǎn)生彈、塑性變形，從而影響已加 工表面質(zhì)量。工表面質(zhì)量。 3. 第三變形區(qū)第三變形區(qū) 實(shí)驗(yàn)表明，實(shí)驗(yàn)表明，切屑的形成過程是被切削切屑的形成過程是被切削 層金屬受到刀具前面的擠壓作用，迫使層金屬受到刀具前面的擠壓作用，迫使 其產(chǎn)生彈性變形，當(dāng)剪切應(yīng)力達(dá)到金屬其產(chǎn)生彈性變形，當(dāng)剪切應(yīng)力達(dá)到金屬 材料屈服強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生塑性變

6、形。切屑材料屈服強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生塑性變形。切屑 的變形和形成過程如的變形和形成過程如圖圖圖圖圖圖3-33-33-3所示。所示。 三、第一變形區(qū)內(nèi)金屬的剪切變形三、第一變形區(qū)內(nèi)金屬的剪切變形 圖圖33 第一變形區(qū)金屬的滑移第一變形區(qū)金屬的滑移 在第一變形區(qū)中，切削變形的主要特征是切削層在第一變形區(qū)中，切削變形的主要特征是切削層 金屬沿滑移面的剪切變形，并伴有加工硬化現(xiàn)象。金屬沿滑移面的剪切變形，并伴有加工硬化現(xiàn)象。 切削層金屬沿滑移面的剪切變形，從金屬晶體結(jié)切削層金屬沿滑移面的剪切變形，從金屬晶體結(jié) 構(gòu)的角度來看，就是沿晶格中晶面所進(jìn)行的滑移。構(gòu)的角度來看，就是沿晶格中晶面所進(jìn)行的滑移。 金屬材料的

7、晶粒，可假定為圓形顆粒。晶粒在到金屬材料的晶粒，可假定為圓形顆粒。晶粒在到 達(dá)始滑移線達(dá)始滑移線OA之前，僅產(chǎn)生彈性變形，晶粒不呈方之前，僅產(chǎn)生彈性變形，晶粒不呈方 向性，仍為圓形向性，仍為圓形（圖圖圖圖圖圖3-43-43-4） 。 晶粒進(jìn)入第一變形區(qū)后，因受剪應(yīng)力作用產(chǎn)生滑晶粒進(jìn)入第一變形區(qū)后，因受剪應(yīng)力作用產(chǎn)生滑 移，致使晶粒變?yōu)闄E圓形。橢圓的長軸方向就是晶移，致使晶粒變?yōu)闄E圓形。橢圓的長軸方向就是晶 粒伸長的方向或金屬纖維化的方向，它與剪切面的粒伸長的方向或金屬纖維化的方向，它與剪切面的 方向不重合，兩者之間成一夾角方向不重合，兩者之間成一夾角（圖圖圖圖圖圖3-53-53-5）。）。 切

8、屑形成本質(zhì)切屑形成本質(zhì) 圖圖34 晶?；剖疽鈭D晶?；剖疽鈭D 圖圖35 滑移與晶粒的伸長滑移與晶粒的伸長 1. 剪切角剪切角 四、四、切削變形程度的表示方法切削變形程度的表示方法 剪切角 剪切面 積變形程度切削力。 圖36 剪切面剪切面 p與切削速度與切削速度(主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng))方向之間的夾角稱為方向之間的夾角稱為 剪切角，用剪切角，用表示表示 圖36 角與剪切面面積的關(guān)系 圖37 變形系數(shù)的求法 切屑厚度hch與切削層的厚度hD之比稱為厚度變形系數(shù)， 用h 表示，h = ach/ac ； 而切削層長度lc與切屑長度lch之比稱為長度變形系數(shù)， 用l表示，l=lc/lch 。 根據(jù)體積不變原理,

9、 則 a l。 變形系數(shù)越大,切屑越厚越短,切削變形越大。 2. 變形系數(shù)變形系數(shù) 五前面上的擠壓與摩擦及其對切屑變形的影響五前面上的擠壓與摩擦及其對切屑變形的影響 1. 作用在切屑上的力作用在切屑上的力 刀具與切屑之間的作用力分析如圖3-8所示。 在直角自由切削的前提下，作用在切屑上的力有：前面對 其作用的法向力Fn和摩擦力Ff，剪切面上的剪切力Fs和法向 力Fns,兩對力的合力分別為Fr 和 Fr。 假設(shè)這兩個(gè)合力相互平衡（嚴(yán)格地講，這兩個(gè)合力不共線， 有一個(gè)使切屑彎曲的力矩），F(xiàn)r稱為切屑形成力，是剪切 角；是Fn與Fr之間的夾角，稱為摩擦角；o是刀具前角。 圖圖38 作用在切屑上的力作

10、用在切屑上的力 a) 切屑受到來自工件和刀具的作用力切屑受到來自工件和刀具的作用力 b) 切屑作為隔離體的受力分析切屑作為隔離體的受力分析 2. 前刀面上的摩擦前刀面上的摩擦 在粘結(jié)區(qū)，切屑的底層與前面呈現(xiàn)冷焊狀態(tài)，切屑與前面 之間不是一般的外摩擦，這時(shí)切屑底層的流速要比上層緩慢 得多，從而在切屑底部形成一個(gè)滯流層 。 所謂“內(nèi)摩擦”就是指滯流層與上層流屑層內(nèi)部之間的摩 擦，這種內(nèi)摩擦也就是金屬內(nèi)部的剪切滑移。其摩擦力的大 小與材料的流動(dòng)應(yīng)力特性及粘結(jié)面積的大小有關(guān)。 切屑離開粘結(jié)區(qū)后進(jìn)入滑動(dòng)區(qū)。在該區(qū)域內(nèi)刀屑間的摩擦 僅為外摩擦。 刀屑接觸面間有二個(gè)摩擦區(qū)域：粘結(jié)(內(nèi)摩擦)區(qū)和滑動(dòng)(外 摩擦

11、)區(qū)。 金屬的內(nèi)摩擦力要比外摩擦力大得多，因此，應(yīng)著重考慮 內(nèi)摩擦。 圖圖310 切屑和前面摩擦情況示意圖切屑和前面摩擦情況示意圖 六、六、積屑瘤的形成及其對切削過程的影響積屑瘤的形成及其對切削過程的影響 在中低速切削塑性金屬材料時(shí)在中低速切削塑性金屬材料時(shí), 常在刀具前面刃口處粘常在刀具前面刃口處粘 結(jié)一些工件材料結(jié)一些工件材料, 形成一塊硬度很高的楔塊，稱之為形成一塊硬度很高的楔塊，稱之為積屑瘤積屑瘤。 產(chǎn)生這種現(xiàn)象，是產(chǎn)生這種現(xiàn)象，是滯流層金屬不斷堆積的結(jié)果。滯流層金屬不斷堆積的結(jié)果。 積屑瘤的產(chǎn)生以及它的積聚高度與金屬材料的硬化程度積屑瘤的產(chǎn)生以及它的積聚高度與金屬材料的硬化程度 有關(guān)

12、，也與刀刃前區(qū)的溫度和壓力狀況有關(guān)。有關(guān)，也與刀刃前區(qū)的溫度和壓力狀況有關(guān)。 3）影響積屑瘤的因素）影響積屑瘤的因素 2）積屑瘤的形成原因）積屑瘤的形成原因 1）什么是積屑瘤）什么是積屑瘤 圖312 積屑瘤高度與切削速度關(guān)系示意圖 4）積屑瘤對起削過程的影響）積屑瘤對起削過程的影響 v實(shí)際前角增大（實(shí)際前角增大（圖圖圖圖圖圖3-133-133-13）；）； v增大切削厚度（增大切削厚度（圖圖圖圖圖圖3-3-3-131313） ； v使加工表面粗糙度增大；使加工表面粗糙度增大； v對刀具壽命的影響。對刀具壽命的影響。 一般積屑瘤對切削加工過程的影響是不利一般積屑瘤對切削加工過程的影響是不利 的，

13、的，在精加工時(shí)應(yīng)盡可能避免積屑瘤的產(chǎn)生，在精加工時(shí)應(yīng)盡可能避免積屑瘤的產(chǎn)生， 但在粗加工時(shí)，有時(shí)可充分利用積屑瘤。但在粗加工時(shí)，有時(shí)可充分利用積屑瘤。 圖圖313 積屑瘤前角和伸出量積屑瘤前角和伸出量 采用低速或高速切削，采用低速或高速切削，由于切削速度是通過切削溫度 影響積屑瘤的，以切削45鋼為例，在低速vc3m/min 和較高速度vc60m/min范圍內(nèi)，摩擦系數(shù)都較小，故 不易形成積屑瘤； 采用高潤滑性的切削液，采用高潤滑性的切削液，使摩擦和粘結(jié)減少； 適當(dāng)減少進(jìn)給量、增大刀具前角；適當(dāng)減少進(jìn)給量、增大刀具前角； 適當(dāng)提高工件材料的硬度；適當(dāng)提高工件材料的硬度； 提高刀具的刃磨質(zhì)量；提高

14、刀具的刃磨質(zhì)量； 合理調(diào)節(jié)各切削參數(shù)間關(guān)系，以防止形成中溫區(qū)域。合理調(diào)節(jié)各切削參數(shù)間關(guān)系，以防止形成中溫區(qū)域。 5）抑制或消除積屑瘤的措施）抑制或消除積屑瘤的措施 七、影響切屑變形的主要因素七、影響切屑變形的主要因素 1. 工件材料的力學(xué)性能工件材料的力學(xué)性能 材料強(qiáng)度越高，塑性越小， 則變形系數(shù)越小，切削變形 減?。▓D圖圖圖圖圖）。 2.切削用量切削用量 （1 1）切削速度）切削速度 切削速度是通過積屑瘤的生長消失過程影響切削變形大小的。 在積屑瘤增長的速度范圍內(nèi) , 因積屑瘤導(dǎo)致實(shí)際工作前角增加、 剪切角增大、變形系數(shù)減小。 在積屑瘤消失的速度范圍內(nèi)，實(shí)際工作前角不斷減小、變形系 數(shù)不斷上

15、升至最大值，此時(shí)積屑瘤完全消失。 （圖圖圖圖圖圖） 在無積屑瘤的切削速度范圍，切削速度愈高，變形系數(shù)愈小。 切削鑄鐵等脆性金屬時(shí), 一般不產(chǎn)生積屑瘤。隨著切削速度增 大，變形系數(shù)逐漸地減小。 圖圖 工件材料強(qiáng)度對變形系數(shù)的影響工件材料強(qiáng)度對變形系數(shù)的影響 圖圖 切削速度對變形系數(shù)的影響切削速度對變形系數(shù)的影響 （2）進(jìn)給量）進(jìn)給量 當(dāng)進(jìn)給量f增大時(shí)，切削層 厚度hD增大，切屑的平均 變形減小，變形系數(shù)減小 (圖圖圖圖圖圖)。 3.刀具幾何參數(shù)刀具幾何參數(shù) （1）前角）前角0前角增大，剪切角增 大，而剪切角越大，則 變形系數(shù)減小。 變形系數(shù)與前角之間的 關(guān)系如圖圖圖圖圖圖所示。 (2)刀尖圓弧半

16、徑刀尖圓弧半徑r 刀尖圓弧半徑越大， 變形系數(shù)越大，切削 變形越大。（圖圖圖） 圖圖 切削厚度與變形系數(shù)的關(guān)系切削厚度與變形系數(shù)的關(guān)系 圖圖 前角對變形系數(shù)的影響前角對變形系數(shù)的影響 圖圖 刀尖圓弧半徑對變形系數(shù)的影響刀尖圓弧半徑對變形系數(shù)的影響 帶狀切屑帶狀切屑 最常見的屑型之一（最常見的屑型之一（圖圖圖圖圖圖3-153-153-15a a a）。）。 外形特征：外形特征：它的內(nèi)表面是光滑的，外表面是毛茸茸的。它的內(nèi)表面是光滑的，外表面是毛茸茸的。 形成條件：形成條件： 一般加工塑性金屬材料，當(dāng)切削厚度較小、切削速一般加工塑性金屬材料，當(dāng)切削厚度較小、切削速 度較高、刀具前角較大時(shí)，會(huì)得到此

17、類切屑。度較高、刀具前角較大時(shí)，會(huì)得到此類切屑。 優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)：點(diǎn)：切削過程平穩(wěn)，切削力波動(dòng)較小，已加工表面粗糙切削過程平穩(wěn)，切削力波動(dòng)較小，已加工表面粗糙 度較小。度較小。 缺缺 點(diǎn)：點(diǎn)：紊亂狀切屑纏繞在刀具或工件上影響加工過程。紊亂狀切屑纏繞在刀具或工件上影響加工過程。 八、切屑的類型八、切屑的類型 擠裂擠裂(節(jié)狀節(jié)狀)切屑切屑 外形特征：外形特征：刀屑接觸面有裂紋，外表面是鋸齒形。刀屑接觸面有裂紋，外表面是鋸齒形。 形成條件：形成條件：這類切屑之所以呈鋸齒形，是由于它的第一變這類切屑之所以呈鋸齒形，是由于它的第一變 形區(qū)較寬，在剪切滑移過程中滑移量較大。大多在低速、形區(qū)較寬，在剪切滑移過程中

18、滑移量較大。大多在低速、 大進(jìn)給、切削厚度較大、刀具前角較小時(shí)產(chǎn)生大進(jìn)給、切削厚度較大、刀具前角較小時(shí)產(chǎn)生(圖圖圖圖圖圖3-153-153-15b b b)。 單元單元(粒狀粒狀)切屑切屑 在擠裂在擠裂(節(jié)狀節(jié)狀)切屑產(chǎn)生的前提下切屑產(chǎn)生的前提下, 當(dāng)進(jìn)一當(dāng)進(jìn)一 步降低切削速度，增大進(jìn)給量，減小前角時(shí)則出現(xiàn)單元步降低切削速度，增大進(jìn)給量，減小前角時(shí)則出現(xiàn)單元(粒粒 狀狀)切屑切屑(圖圖圖圖圖圖3-153-153-15c c c)。 崩碎切屑崩碎切屑 切削脆性金屬切削脆性金屬(鑄鐵鑄鐵)時(shí)，常見的呈不規(guī)則細(xì)粒時(shí)，常見的呈不規(guī)則細(xì)粒 狀的切屑。產(chǎn)生這種切屑會(huì)使切削過程不平穩(wěn)，易損壞刀狀的切屑。產(chǎn)生

19、這種切屑會(huì)使切削過程不平穩(wěn)，易損壞刀 具，使已加工表面粗糙。工件材料越是脆硬、進(jìn)給量越大具，使已加工表面粗糙。工件材料越是脆硬、進(jìn)給量越大 則越容易產(chǎn)生這種切屑則越容易產(chǎn)生這種切屑(圖圖圖圖圖圖3-153-153-15d d d) 。 圖315 切屑類型 a) 帶狀切屑 b) 擠裂切屑 圖315 切屑類型 C）單元切屑 d ) 崩碎切屑 已加工表面的形成與第三變形區(qū)的關(guān)系密切； 刀具刃口鈍圓半徑及刃口磨損形成的磨損棱面，會(huì)使已加 工表面產(chǎn)生劇烈的塑性變形(圖圖圖圖圖圖3-163-163-16a a a)。 表層劇烈的塑性變形造成已加工表面加工硬化及表面層 的殘余應(yīng)力。 加工硬化和殘余應(yīng)力的存在

20、，會(huì)影響已加工表面的質(zhì)量 和工件的疲勞強(qiáng)度，并增加了下道工序加工的困難及刀具 磨損。 鈍圓半徑的大小取決于刀具材料、楔角大小、刃磨質(zhì)量等 因素。 九、已加工表面的形成過程九、已加工表面的形成過程 圖圖316 已加工表面的形成過程已加工表面的形成過程 第二節(jié)第二節(jié) 切削力切削力 一、切削力的來源、切削合力及分力、切削功率一、切削力的來源、切削合力及分力、切削功率 切削過程中， 刀具施加于工件使 工件材料產(chǎn)生變形， 并使多余材料變?yōu)?切屑所需的力，稱 為切削力。 1. 切削力的來源切削力的來源 切削力來自于金屬 切削過程中克服被 加工材料的彈、塑 性變形抗力和摩擦 阻力（圖圖圖3-183-183-

21、18） 。 圖圖3-18 切削力的來源切削力的來源 2.2.切削力的分解切削力的分解 通常將合力F分解 為相互垂直的三個(gè)分 力：切削力 Fc 、進(jìn) 給力 Ff 、背向力 Fp (圖圖圖3-193-193-19)。 切削力切削力F Fz z( (F Fc c) ) （舊稱主切削力，用Fz表 示）總切削力在主運(yùn)動(dòng) 方向的分力，是計(jì)算機(jī)床切 削功率、選配機(jī)床電機(jī)、校 核機(jī)床主軸、設(shè)計(jì)機(jī)床部件 及計(jì)算刀具強(qiáng)度等必不可少 的參數(shù)。 背向力背向力 Fy（Fp） 進(jìn)給力進(jìn)給力Fx (Ff) 舊稱徑向分力，用Fy表 示 總切削力在垂直 于工作平面方向的分力 ，是進(jìn)行加工精度分析 、計(jì)算工藝系統(tǒng)剛度以 及分析工

22、藝系統(tǒng)振動(dòng)時(shí) ，所必須的參數(shù)。 舊稱軸向分力，用Fx表示 總切削力在進(jìn)給方向的 分力，是設(shè)計(jì)、校核機(jī)床 進(jìn)給機(jī)構(gòu)，計(jì)算機(jī)床進(jìn)給 功率不可缺少的參數(shù) 圖圖3-19 切削力的分解切削力的分解 計(jì)算切削功率 Pc是用于核算加工成本和計(jì)算能量消 耗，并在設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)根據(jù)它來選擇機(jī)床主電動(dòng)機(jī)功率。 主運(yùn)動(dòng)消耗的切削功率 PcFcc/6010-3 （kW） 機(jī)床電機(jī)功率 PE =Pcm（m0.750. 85）。 3切削功率切削功率 切削力的大小計(jì)算有理論公式和實(shí)驗(yàn)公式。理論公式通常 供定性分析用，一般使用實(shí)驗(yàn)公式計(jì)算切削力。 常用的實(shí)驗(yàn)公式分為兩類：一類是用指數(shù)公式計(jì)算，另一 類是按單位切削力進(jìn)行計(jì)算。 在

23、金屬切削中廣泛應(yīng)用指數(shù)公式計(jì)算切削力。不同的加工 方式和加工條件下，切削力計(jì)算的指數(shù)公式可在切削用量手冊 中查得。車削時(shí)的切削分力及切削功率的指數(shù)公式見表表表表表表。 若已知單位切削力kc ，即可求得單位切削功率ps。表3-1為 硬質(zhì)合金外圓車刀切削常用金屬時(shí)的單位切削力和單位切削功 率。實(shí)際切削條件與表中不符時(shí) ,必須引入修正系數(shù)加以修正， 有關(guān)修正系數(shù)可參見相關(guān)手冊。 在實(shí)際應(yīng)用工作中，切削力的計(jì)算可查閱有關(guān)手冊。 二、切削力的實(shí)驗(yàn)公式二、切削力的實(shí)驗(yàn)公式 三、影響切削力的因素三、影響切削力的因素 1. 工件材料工件材料 影響較大的因素主要是工件材料 的強(qiáng)度、硬度和塑性。 材料的強(qiáng)度、硬度

24、越高，則屈服 強(qiáng)度越高，切削力越大。 在強(qiáng)度、硬度相近的情況下，材 料的塑性、韌性越大，則刀具前面 上的平均摩擦系數(shù)越大，切削力也 就越大。2. 切削用量切削用量 進(jìn)給量f和背吃刀量ap 進(jìn)給量f和背吃刀量ap增加，使切 削力Fc增加，但影響程度不同。 進(jìn)給量f 增大時(shí)，切削力有所增 加；而背吃刀量ap增大時(shí)，切削 刃上的切削負(fù)荷也隨之增大，即 切削變形抗力和刀具前面上的摩 擦力均成正比的增加。 切削速度在520m/min區(qū)域內(nèi)增加時(shí)，積屑瘤高度逐漸 增加，切削力減??； 切削速度繼續(xù)在2035m/min范圍內(nèi)增加，積屑瘤逐漸 消失，切削力增加； 在切削速度大于35m/min時(shí)，由于切削溫度上升

25、，摩擦 系數(shù)減小，切削力下降。一般切削速度超過90m/min時(shí)， 切削力無明顯變化。 在切削脆性金屬工件材料時(shí)，因塑性變形很小，刀屑界 面上的摩擦也很小，所以切削速度c 對切削力Fc無明顯的 影響。 在實(shí)際生產(chǎn)中，如果刀具材料和機(jī)床性能許可，采用高 速切削，既能提高生產(chǎn)效率，又能減小切削力。 切削速度切削速度c 前角的影響: o 切削變形切削力。（塑性材料） 負(fù)倒棱的影響：（圖321）負(fù)倒棱參數(shù)大大提高了正前角刀 具的刃口強(qiáng)度，但同時(shí)也增加了負(fù)倒棱前角(負(fù)前角)參加切削的 比例，負(fù)前角的絕對值切削變形程度切削力； 主偏角的影響：（圖322） Fy=FxycosKr Fx=FxySinKr Kr

26、 Fy , Fx 刃傾角的影響：（圖323） s Fy , Fx ,Fz基本不變 刀尖圓弧半徑r 切削刃圓弧部分的長度切削變形切 削力。此外r增大，整個(gè)主切削刃上各點(diǎn)主偏角的平均值減小， 從而使Fp增大、Ff 減小。 3. 刀具幾何參數(shù)刀具幾何參數(shù) 圖321 負(fù)倒棱對切削力的影響 圖322 主偏角不同時(shí)Fxy力的分解 （a）Kr小 （b） Kr大 kr1 Kr kr2 Fp Ff 圖323 刃傾角對切削力的影響 4. 刀具磨損刀具磨損 5. 切削液切削液 6. 刀具材料刀具材料 刀具材料與被加工材料 間的摩擦系數(shù)，影響到摩擦 力的變化，直接影響著切削 力的變化。 第三節(jié)第三節(jié) 切削熱和切削溫度

27、切削熱和切削溫度 一、切削熱的產(chǎn)生與傳導(dǎo)一、切削熱的產(chǎn)生與傳導(dǎo) 金屬切削過程的三個(gè)變形區(qū)就是產(chǎn)生切削熱的 三個(gè)熱源(圖圖圖3-253-253-25)。在這三個(gè)變形區(qū)中，刀具 克服金屬彈、塑性變形抗力彈、塑性變形抗力所作的功和克服摩摩 擦抗力擦抗力所作的功，絕大部分轉(zhuǎn)化為切削熱。 切削熱向切屑、工件、刀具切屑、工件、刀具以及周圍的介周圍的介 質(zhì)質(zhì)傳導(dǎo)，使它們的溫度上升，從而導(dǎo)致切削區(qū) 內(nèi)的切削溫度上升。 圖圖2-25 切削熱的產(chǎn)生與傳導(dǎo)切削熱的產(chǎn)生與傳導(dǎo) 二、切削溫度對切削加工過程的影二、切削溫度對切削加工過程的影 響響 1.對刀具材料的影響對刀具材料的影響 高速鋼刀具材料的耐熱 性為600左右

28、，超過該溫 度刀具失效。硬質(zhì)合金刀具 材料耐熱性好，在高溫 8001000時(shí)，強(qiáng)度反而 更高，韌性更好。因此適當(dāng) 提高切削溫度，可防止硬質(zhì) 合金刀具崩刃，延長刀具壽 命。 2.對工件尺寸精度的影響對工件尺寸精度的影響 車削工件外圓時(shí)，工件受熱 膨脹，切削后冷卻至室溫，尺寸 變小，特別是在精加工和超精密 加工時(shí)，切削溫度的變化對工件 尺寸精度的影響特別大，因此控 制好切削溫度，是保證加工精度 的有效措施。 三、切削溫度的測定方法三、切削溫度的測定方法 1.自然熱電偶法自然熱電偶法 自然熱電偶法是利用工 件材料和刀具材料化學(xué)成份 的不同而構(gòu)成熱電偶的兩極， 并分別連接測量儀表，組成 測量電路，刀具

29、切削工件的 切削區(qū)域產(chǎn)生高溫形成熱端， 刀具與工件為熱電偶冷端， 冷、熱端之間熱電勢由儀表 （毫伏計(jì)）測定。切削溫度 越高，測得熱電勢越大，它 們之間得對應(yīng)關(guān)系可利用專 用裝置經(jīng)標(biāo)定得到。 2.人工熱電偶法人工熱電偶法 人工熱電偶法是將兩種預(yù) 先經(jīng)過標(biāo)定的金屬絲組成熱電 偶，熱電偶的熱端焊接在刀具 或工件需要測定溫度的指定點(diǎn) 上，冷端通過導(dǎo)線串聯(lián)在電位 差計(jì)或毫伏表上。根據(jù)儀表上 的指示值和熱電偶標(biāo)定曲線， 可測得指定點(diǎn)的溫度。 四、影響切削溫度的因素四、影響切削溫度的因素 1.工件材料工件材料 材料的強(qiáng)度、硬度越高， 則切削抗力越大，消耗的功越 多，產(chǎn)生的熱就越多； 導(dǎo)熱系數(shù)越小，傳散的熱

30、越少，切削區(qū)的切削溫度就越 高。 2.切削用量切削用量 切削溫度與切削用量的 關(guān)系式為： CVc Zf yap x 三個(gè)影響指數(shù) zyx，說 明切削速度對切削溫度的影 響最大，背吃刀量對切削溫 度的影響最小。 （3）刀具幾何參數(shù)）刀具幾何參數(shù) （4）刀具磨損）刀具磨損 （5）切削液）切削液 1)前角o塑性變形和摩擦 切削溫度（圖圖圖圖圖圖）。但前角 不能太大，否則刀具切削部分 的鍥角過小，容熱、散熱體積 減小，切削溫度反而上升。 2)主偏角r切削刃工作接觸 長度，切削寬度bD，散熱條 件變差，故切削溫度（圖）。 刀具主后面磨損 時(shí)，后角減小，后面 與工件間摩擦加劇。 刃口磨損時(shí)，切屑形 成過程

31、的塑性變形加 劇，使切削溫度增大。 利用切削液的潤滑功能 降低摩擦系數(shù)，減少切削熱 的產(chǎn)生，也可利用它的冷卻 功用吸收大量的切削熱，所 以采用切削液是降低切削溫 度的重要措施。 圖圖 前角與切削溫度的關(guān)系前角與切削溫度的關(guān)系 第四節(jié)第四節(jié) 刀具磨損和耐用度刀具磨損和耐用度 一、刀具磨損的形態(tài)一、刀具磨損的形態(tài) （1）正常磨損）正常磨損 切削塑性材料時(shí)， 如果切削速度和切削厚 度較大，在刀具前刀面 上經(jīng)常會(huì)磨出一個(gè)月牙 洼（圖例）。 正常磨損是指隨著切削時(shí)間增加，磨損逐漸擴(kuò)正常磨損是指隨著切削時(shí)間增加，磨損逐漸擴(kuò) 大的磨損。大的磨損。 1）前面磨損）前面磨損 圖圖3-27 刀具的磨損形態(tài)刀具的磨

32、損形態(tài) 2）后面磨損）后面磨損 加工脆性材料或在切削速度 較低、切削厚度較?。╤D 01mm），由于前刀面上刀屑 間的作用相對較弱，主要發(fā)生后 刀面磨損（圖例）。 3）前面和后面同時(shí)磨損）前面和后面同時(shí)磨損 一般在以中等切削 用量加工塑性金屬材料 時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種形式磨損 （圖例）。 4）邊界磨損）邊界磨損 切削鋼料時(shí)，常在主切削刃靠近工件 外皮處以及刀尖處的后刀面上，磨出較深 的溝紋，這就是邊界磨損（圖例）。加工 鑄、鍛等外皮粗糙的工件，也容易發(fā)生邊 界磨損。 （2）非正常磨損）非正常磨損 刀具的非正常磨損是 指在切削過程中，刀具的 磨損量尚未達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn) 值就突然無法正常使用， 即刀具發(fā)生破損

33、。 1）脆性破損脆性破損 2）塑塑性破損性破損 在振動(dòng)、沖擊切削條件的作 用下，刀具尚未發(fā)生明顯磨損 （VB0.1mm），但刀具切削部 分卻出現(xiàn)了刀刃微崩或刀尖崩碎、 刀片或刀具折斷、表層剝落、熱 裂紋等現(xiàn)象，使刀具不能繼續(xù)工 作，這種破損稱為脆性破損。 切削時(shí)，刀具由于高溫高 壓的作用，使刀具前、后 刀面的材料發(fā)生塑性變形， 刀具喪失切削能力，這種 破損稱為塑性破損。 v針對被加工工件材料和零件的特點(diǎn)，合理選擇刀具材料的種 類和牌號(hào)； v合理選擇刀具幾何參數(shù)； v保證刀具焊接和刃磨質(zhì)量，避免因焊接、刃磨不善而帶來的 各種缺陷。盡量使用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位不重磨刀具； v合理選擇切削用量，避免過大的切削

34、力和過高的切削溫度， 避免產(chǎn)生積屑瘤； v提高工藝系統(tǒng)的剛性，消除可能產(chǎn)生振動(dòng)的因素，如加工余 量不均勻，表面硬度不均勻，鉸刀、銑刀等回轉(zhuǎn)類刀具各刀齒 的刃尖不在同一圓周上等現(xiàn)象； v采用正確的操作方法，盡量使刀具不承受或少承受突變性的 載荷，合理使用切削液，為防止熱裂效應(yīng)，不要斷續(xù)使用切削 液冷卻硬質(zhì)合金、陶瓷等脆性大的刀具材料。 防止刀具破損的措施防止刀具破損的措施 二、刀具磨損的原因二、刀具磨損的原因 1.硬質(zhì)點(diǎn)磨損硬質(zhì)點(diǎn)磨損 2.粘結(jié)磨損粘結(jié)磨損 3.擴(kuò)散磨損擴(kuò)散磨損 切削時(shí)，切屑、工件材 料中含有一些碳化物、氮 化物和氧化物等硬質(zhì)點(diǎn)以 及積屑瘤碎片等，可在刀 具表面刻劃出溝紋，這就

35、是磨料磨損。 切削時(shí)，切屑、工件與前、 后刀面之間存在很大的壓力和強(qiáng) 烈的摩擦，形成新鮮表面接觸而 發(fā)生冷焊粘結(jié)。由于切屑在滑移 過程中產(chǎn)生剪切破壞，帶走刀具 材料，從而造成粘結(jié)磨損。 在切削高溫下，使 工件與刀具材料中的合 金元素在固態(tài)下相互擴(kuò) 散置換造成的刀具磨損， 稱為擴(kuò)散磨損 （5）相變磨損）相變磨損 （4）化學(xué)磨損）化學(xué)磨損 在一定溫度下，刀具 材料與某些周圍介質(zhì)起化 學(xué)作用，在刀具表面形成 一層硬度較低的化合物， 被切屑或工件擦掉而形成 磨損，稱為化學(xué)磨損。 當(dāng)切削溫度達(dá)到或超 過刀具材料的相變溫度時(shí)， 刀具材料中的金相組織將 發(fā)生變化，硬度顯著下降， 引起的刀具磨損稱為相變 磨損

36、。 圖圖3-29 切削速度對刀具磨損強(qiáng)度的影響切削速度對刀具磨損強(qiáng)度的影響 1-硬質(zhì)點(diǎn)磨損；硬質(zhì)點(diǎn)磨損； 2-粘結(jié)磨損；粘結(jié)磨損；3-擴(kuò)散磨損；擴(kuò)散磨損；4-化學(xué)磨損化學(xué)磨損 三、刀具磨損過程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)三、刀具磨損過程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn) 1.刀具磨損過程刀具磨損過程 初期磨損階段（初期磨損階段（） 正常磨損階段（正常磨損階段（） 劇烈磨損階段（劇烈磨損階段（） 2.刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn) 刀具磨損到一定限刀具磨損到一定限 度就不能繼續(xù)使用，這度就不能繼續(xù)使用，這 個(gè)磨損限度稱為磨鈍標(biāo)個(gè)磨損限度稱為磨鈍標(biāo) 準(zhǔn)。磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的具體數(shù)準(zhǔn)。磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的具體數(shù) 值可從切削用量手冊中值可從切削用量手冊中 查得。查

37、得。 圖3-30 圖圖3-30 刀具的磨損過程刀具的磨損過程 國際標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO推薦硬質(zhì)合金外圓車刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，可以推薦硬質(zhì)合金外圓車刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，可以 是以下任何一種：是以下任何一種： （1） VB=0.3mm； （2）如果主后刀面為無規(guī)則磨損，?。┤绻骱蟮睹鏋闊o規(guī)則磨損，取VB max=0.6mm； （3）前面磨損量）前面磨損量KT=0.06+0.3f（f為進(jìn)給量）為進(jìn)給量） 在金屬切削的科學(xué)研究中多數(shù)按后刀面磨損寬度在金屬切削的科學(xué)研究中多數(shù)按后刀面磨損寬度VB來制來制 定磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的兩點(diǎn)考慮：定磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的兩點(diǎn)考慮： 充分利用正常磨損階段的磨損量，適用于粗

38、加工和半充分利用正常磨損階段的磨損量，適用于粗加工和半 精加工。精加工。 根據(jù)加工精度和表面質(zhì)量要求規(guī)定磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)加工精度和表面質(zhì)量要求規(guī)定磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。 四、刀具耐用度及其經(jīng)驗(yàn)公式四、刀具耐用度及其經(jīng)驗(yàn)公式 1. 刀具耐用度的定義刀具耐用度的定義 刀具耐用度（現(xiàn)稱刀具壽命）是指一把刃磨 好的新刀從投入使用直至達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)歷 的實(shí)際切削時(shí)間。 刀具耐用度是衡量刀具材料切削性能、工件 材料的切削加工性及刀具幾何參數(shù)是否合理的 重要參數(shù)。 2.切削用量對刀具耐用度的影響切削用量對刀具耐用度的影響 （1）切削速度與刀具壽命的關(guān)系）切削速度與刀具壽命的關(guān)系 各種切削速度下的刀具磨損曲線（各種切削速

39、度下的刀具磨損曲線（圖圖331） 刀具刀具Tv關(guān)系曲線（關(guān)系曲線（圖圖332），該直線方程為：），該直線方程為： Lgv=-mlgT+lgA 式中，式中， m=tg，即該直線的斜率；，即該直線的斜率； A 當(dāng)當(dāng)T1s（或（或1min）時(shí)直線在縱坐標(biāo)上的截距。）時(shí)直線在縱坐標(biāo)上的截距。 V = A / T m 圖圖331 各種切削速度下的刀具磨損曲線各種切削速度下的刀具磨損曲線 圖圖332 在雙對數(shù)坐標(biāo)上的在雙對數(shù)坐標(biāo)上的Tv曲線曲線 2）進(jìn)給量、被吃刀量與刀具壽命的關(guān)系）進(jìn)給量、被吃刀量與刀具壽命的關(guān)系 f= B / Tn ap= C/Tp 綜合以上三式，可以得到切削用量三要素與壽命的關(guān)系：綜

40、合以上三式，可以得到切削用量三要素與壽命的關(guān)系： T= CT/vcx f yapx 用用YT15硬質(zhì)合金車刀切削硬質(zhì)合金車刀切削b0.63GPa的碳鋼時(shí)，的碳鋼時(shí)， 切削用量與刀具壽命的關(guān)系式為：切削用量與刀具壽命的關(guān)系式為： T= CT/vc5 f2.25ap0.75 T -V關(guān)系式反映了切削速度與刀具耐用度之間的關(guān)系，關(guān)系式反映了切削速度與刀具耐用度之間的關(guān)系， 是選擇切削速度的重要依據(jù)。指數(shù)是選擇切削速度的重要依據(jù)。指數(shù)m表示切削速度對刀具表示切削速度對刀具 耐用度的影響程度。高速鋼：耐用度的影響程度。高速鋼：m=0.10.125； 硬質(zhì)合金：硬質(zhì)合金： m=0.20.3;陶瓷刀具：陶瓷

41、刀具：m=0.4。 五、刀具壽命的選擇原則五、刀具壽命的選擇原則 確定合理刀具壽命的兩種方法：確定合理刀具壽命的兩種方法： 最大生產(chǎn)率壽命 最低成本壽命 一般情況下，應(yīng)采用最低成本壽命，當(dāng)任務(wù)緊迫或一般情況下，應(yīng)采用最低成本壽命，當(dāng)任務(wù)緊迫或 生產(chǎn)中出現(xiàn)不平衡環(huán)節(jié)時(shí)，可采用最大生產(chǎn)率壽命。生產(chǎn)中出現(xiàn)不平衡環(huán)節(jié)時(shí)，可采用最大生產(chǎn)率壽命。 圖333 圖圖333 刀具壽命對生產(chǎn)率和加工成本的影響刀具壽命對生產(chǎn)率和加工成本的影響 復(fù)雜的、高精度的、多刃的刀具耐用度應(yīng)選得比簡單的、復(fù)雜的、高精度的、多刃的刀具耐用度應(yīng)選得比簡單的、 低精度的、單刃的刀具高。低精度的、單刃的刀具高。 對于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，由

42、于換刀時(shí)間短，為使切削刃始終對于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換刀時(shí)間短，為使切削刃始終 處于鋒利狀態(tài)，刀具耐用度可選得低些處于鋒利狀態(tài)，刀具耐用度可選得低些。 對于換刀、調(diào)刀比較復(fù)雜的數(shù)控刀具、自動(dòng)線刀具以及多對于換刀、調(diào)刀比較復(fù)雜的數(shù)控刀具、自動(dòng)線刀具以及多 刀加工時(shí)，刀具耐用度應(yīng)選得高些，以減少換刀次數(shù)，保證刀加工時(shí)，刀具耐用度應(yīng)選得高些，以減少換刀次數(shù)，保證 整機(jī)和整線的可靠工作。整機(jī)和整線的可靠工作。 精加工刀具切削負(fù)荷小，刀具耐用度應(yīng)比粗加工刀具選得精加工刀具切削負(fù)荷小，刀具耐用度應(yīng)比粗加工刀具選得 高些。高些。 大件加工時(shí)，為避免一次進(jìn)給中中途換刀，刀具耐用度應(yīng)大件加工時(shí)，為避免一次進(jìn)給中

43、中途換刀，刀具耐用度應(yīng) 選得高些。選得高些。 刀具幾何參數(shù)刀具幾何參數(shù) 合理選擇刀具幾何參數(shù)能提高刀具壽命。合理選擇刀具幾何參數(shù)能提高刀具壽命。 刀刀 具具 材材 料料 刀具材料是影響刀具壽命的重要因素，刀具材料是影響刀具壽命的重要因素， 合理選用刀具材料，采用涂層刀具材料和使用新型刀具材合理選用刀具材料，采用涂層刀具材料和使用新型刀具材 料，改善和提高刀具的切削性能，是提高刀具壽命和提高料，改善和提高刀具的切削性能，是提高刀具壽命和提高 切削速度的重要途徑之一。切削速度的重要途徑之一。 工工 件件 材材 料料 工件材料的物理力學(xué)性能也是影響刀具工件材料的物理力學(xué)性能也是影響刀具 壽命的重要因

44、素，工件材料的強(qiáng)度、硬度和韌性越高，延壽命的重要因素，工件材料的強(qiáng)度、硬度和韌性越高，延 伸率越小，切削時(shí)均能使切削溫度升高，刀具壽命降低。伸率越小，切削時(shí)均能使切削溫度升高，刀具壽命降低。 切切 削削 用用 量量 六、影響刀具壽命的因素六、影響刀具壽命的因素 第五節(jié)第五節(jié) 工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性 工件材料工件材料 的可切削加工的可切削加工 性是指對某種性是指對某種 材料進(jìn)行切削材料進(jìn)行切削 加工的難易程加工的難易程 度。度。 一、工件材料切削加工性的評定指標(biāo)一、工件材料切削加工性的評定指標(biāo) 1）以一定耐用度下的切削速度）以一定耐用度下的切削速度vT衡量加工性；衡量加工性；

45、2）以切削力或切削溫度衡量加工性；）以切削力或切削溫度衡量加工性； 3）以加工表面質(zhì)量衡量加工性；）以加工表面質(zhì)量衡量加工性； 4）以切屑控制或斷屑的難易）以切屑控制或斷屑的難易 一般用相對加工性一般用相對加工性Kv來衡量工件材料的可切削加工性。來衡量工件材料的可切削加工性。 通常以通常以b=0.637GPa的的45鋼的鋼的60（刀具壽命為（刀具壽命為60min時(shí)所時(shí)所 允許的切削速度，用允許的切削速度，用60表示）為基準(zhǔn)，寫作表示）為基準(zhǔn)，寫作(60)j。將其。將其 它工件材料的它工件材料的60與之相比，其比值即為與之相比，其比值即為相對加工性相對加工性Kv， 即即 Kv=60/(60)j

46、當(dāng)當(dāng) Kv 1時(shí)，該材料比時(shí)，該材料比45鋼容易切削，例如有色金屬鋼容易切削，例如有色金屬Kv 3； 當(dāng)當(dāng) Kv 1時(shí)，該材料比時(shí)，該材料比45鋼難切削，例如高錳鋼、鈦合鋼難切削，例如高錳鋼、鈦合 金金 Kv 0.5，均屬難加工材料。，均屬難加工材料。 材料切削加工性等級(jí)，表材料切削加工性等級(jí)，表32 二、改善工件材料切削加工性的途徑二、改善工件材料切削加工性的途徑 要改善工件材料的切 削加工性，可通過熱處理 方法，改變材料的金相組 織和物理力學(xué)性能，也可 通過調(diào)整材料的化學(xué)成分 等途徑。生產(chǎn)實(shí)際中，熱 處理是常用的處理方法。 第六節(jié)第六節(jié) 切削液切削液 一、切削液的作用機(jī)理一、切削液的作用機(jī)

47、理 切削液的冷卻作用主要 靠熱傳導(dǎo)帶走大量的切削熱， 從而降低切削溫度，提高刀 具壽命；減少工件、刀具的 熱變形，提高加工精度；降 低斷續(xù)切削時(shí)的熱應(yīng)力，防 止刀具熱裂破損等。 1.切削液的冷卻作用切削液的冷卻作用 2.切削液的潤滑作用切削液的潤滑作用 使用切削液后，切屑、工件與 刀面之間形成完全的潤滑油膜，成 為流體潤滑摩擦，此時(shí)摩擦系數(shù)很 ?。粚?shí)際情況是屬于邊界潤滑摩擦， 其摩擦系數(shù)大于流體潤滑，但小于 干摩擦。圖334 圖334 金屬間邊界潤滑摩擦 Ff摩擦力 二、切削液的添加劑二、切削液的添加劑 用以改善在較 低溫度下切削液的 潤滑性能。 （3）切削液的清洗作用）切削液的清洗作用 1.

48、油性添加劑油性添加劑 2.極壓添加劑極壓添加劑 比油性添加劑比油性添加劑 能耐較高的溫度。能耐較高的溫度。 為改善切削液為改善切削液 性能所加入的化學(xué)性能所加入的化學(xué) 物質(zhì)，稱為添加劑。物質(zhì)，稱為添加劑。 二）切削液的分類二）切削液的分類 水溶液 乳化液 水溶性切削液有良好的 冷卻作用和清洗作用。 （2）水溶性切削液）水溶性切削液 切削油 固體潤滑劑 非溶性切削液主要起潤 滑作用。 （1）非水溶性切削液）非水溶性切削液 3.表面活性劑表面活性劑 由于表面活性劑分子的極性基 團(tuán)和非極性基團(tuán)可分別溶于水和油， 從而把水和油連接起來，即起到乳 化作用；此外還能吸附在金屬表面 上形成潤滑膜起潤滑作用。

49、 三）切削液的選用三）切削液的選用 按工件材料選用按工件材料選用 加工鋼等塑性材料時(shí)，需要切削液；加工 鑄鐵等脆性材料時(shí)，不用切削液。 按刀具材料選用按刀具材料選用 高速鋼刀具耐熱性差，粗加工時(shí)應(yīng)選用以 冷卻作用為主的切削液，以降低切削溫度；在精加工時(shí)應(yīng)使 用潤滑性能好的極壓切削油或高濃度的極壓乳化液，以提高 加工表面質(zhì)量。硬質(zhì)合金刀具由于耐熱性好，一般不用切削 液； 按加工方法選用按加工方法選用 對半封閉、封閉加工，選用極壓乳化液或 極壓切削油，以對切削區(qū)進(jìn)行冷卻、潤滑和對切屑沖洗。磨 削加工時(shí)，由于磨削區(qū)溫度很高，磨屑會(huì)破壞已磨削表面質(zhì) 量,要求切削液具有良好的冷卻、清洗、排屑和防銹性能，

50、一 般選用乳化液。 第七節(jié)第七節(jié) 切削用量的選擇切削用量的選擇 一、選擇切削用量的原則一、選擇切削用量的原則 合理切削用量是指使刀具合理切削用量是指使刀具 的切削性能和機(jī)床的動(dòng)力性能的切削性能和機(jī)床的動(dòng)力性能 得到充分發(fā)揮，并在保證加工得到充分發(fā)揮，并在保證加工 質(zhì)量的前提下，獲得高生產(chǎn)率質(zhì)量的前提下，獲得高生產(chǎn)率 和低加工成本的切削用量。和低加工成本的切削用量。 P1 / tm fva Ld fan L t p ww pw w m 3 10 式中，式中，dw 車削前的毛坯直徑（車削前的毛坯直徑（mm）；）； Lw 工件切削部分長度（工件切削部分長度（mm）；）； 加工余量（加工余量（mm）；

51、）； nw 工件轉(zhuǎn)速（工件轉(zhuǎn)速（r/min）。）。 P=AP=A0 0vfavfap p 1、切削用量同加工生產(chǎn)率的關(guān)系、切削用量同加工生產(chǎn)率的關(guān)系 （公式公式） 利用上式，選用一定的切削條件進(jìn)行計(jì)算，可以得到利用上式，選用一定的切削條件進(jìn)行計(jì)算，可以得到 如下的結(jié)果：如下的結(jié)果： （1） f 保持不變，保持不變，ap增至增至3ap，如仍保持刀具合理的耐，如仍保持刀具合理的耐 用度，則用度，則vc必須降低必須降低15，此時(shí)生產(chǎn)率，此時(shí)生產(chǎn)率P3ap2.6P，即生，即生 產(chǎn)率提高至產(chǎn)率提高至2倍。倍。 （2）ap保持不變，保持不變，f 增至增至3f，如仍保持刀具合理的耐用度，如仍保持刀具合理的耐

52、用度， 則則vc必須降低必須降低32，此時(shí)生產(chǎn)率，此時(shí)生產(chǎn)率P3ap2P，即生產(chǎn)率提高，即生產(chǎn)率提高 至至2倍。倍。 （3）切削速度高過一定的臨界值時(shí)，生產(chǎn)率反而會(huì)降低。）切削速度高過一定的臨界值時(shí)，生產(chǎn)率反而會(huì)降低。 由此可見，增大由此可見，增大ap比增大比增大f更有利于提高生產(chǎn)率。更有利于提高生產(chǎn)率。 2、選擇切削用量的原則、選擇切削用量的原則 首先選取盡可能大的被吃刀量；其次根據(jù)首先選取盡可能大的被吃刀量；其次根據(jù) 機(jī)床動(dòng)力和剛性限制條件或加工表面粗糙度的機(jī)床動(dòng)力和剛性限制條件或加工表面粗糙度的 要求，選取盡可能大的進(jìn)給量；最后利用切削要求，選取盡可能大的進(jìn)給量；最后利用切削 用量手冊選

53、取或者用公式計(jì)算確定切削速度。用量手冊選取或者用公式計(jì)算確定切削速度。 粗加工時(shí)，一次走刀盡可能切除全部余量。粗加工時(shí)，一次走刀盡可能切除全部余量。 半精加工時(shí)，被吃刀量取為半精加工時(shí)，被吃刀量取為0.52mm。 精加工時(shí)，被吃刀量取為精加工時(shí)，被吃刀量取為0.10.4mm 1、被吃刀量的選定、被吃刀量的選定 二、被吃刀量、進(jìn)給量和切削速度的選定二、被吃刀量、進(jìn)給量和切削速度的選定 2、進(jìn)給量的選定、進(jìn)給量的選定 生產(chǎn)實(shí)際中多采用查表法確定進(jìn)給量。生產(chǎn)實(shí)際中多采用查表法確定進(jìn)給量。 粗加工時(shí)，進(jìn)給量由機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度、刀具強(qiáng)度與粗加工時(shí)，進(jìn)給量由機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度、刀具強(qiáng)度與 剛性、工件的裝夾剛

54、度決定。剛性、工件的裝夾剛度決定。 精加工時(shí)，進(jìn)給量由加工精度和表面粗糙度決定。精加工時(shí)，進(jìn)給量由加工精度和表面粗糙度決定。 3、切削速度的選定、切削速度的選定 在在ap、f 值選定后，根據(jù)合理的刀具耐用度或查表值選定后，根據(jù)合理的刀具耐用度或查表 來選定車削速度。（來選定車削速度。（公式公式） 在生產(chǎn)中選擇切削速度的一般原則是：在生產(chǎn)中選擇切削速度的一般原則是： （1）粗車時(shí)，）粗車時(shí)， ap、f 較大，故選擇較低的較大，故選擇較低的v；精車；精車 時(shí)，時(shí)， ap 、f 均較小，故選擇較高的均較小，故選擇較高的v。 （2）工件材料強(qiáng)度、硬度高時(shí)，應(yīng)選較低的）工件材料強(qiáng)度、硬度高時(shí)，應(yīng)選較低的

55、v。 （3）切削合金鋼比切削中碳鋼切削速度應(yīng)降低）切削合金鋼比切削中碳鋼切削速度應(yīng)降低20 30；切削調(diào)質(zhì)狀態(tài)的鋼比正火、退火狀態(tài)鋼要；切削調(diào)質(zhì)狀態(tài)的鋼比正火、退火狀態(tài)鋼要 降低降低20 30；切削有色金屬比切削中碳鋼的；切削有色金屬比切削中碳鋼的 切削速度可提高切削速度可提高100 300； （4）刀具材料的切削性能愈好，切削速度也選得愈高。）刀具材料的切削性能愈好，切削速度也選得愈高。 （5）精加工時(shí)，應(yīng)盡量避開積屑瘤和鱗刺產(chǎn)生的區(qū)域。）精加工時(shí)，應(yīng)盡量避開積屑瘤和鱗刺產(chǎn)生的區(qū)域。 （6）斷續(xù)切削及加工大件、細(xì)長件和薄壁工件時(shí)，應(yīng)）斷續(xù)切削及加工大件、細(xì)長件和薄壁工件時(shí)，應(yīng) 適當(dāng)降低切削速

56、度。適當(dāng)降低切削速度。 （7）在易發(fā)生振動(dòng)的情況下，切削速度應(yīng)避開自激振）在易發(fā)生振動(dòng)的情況下，切削速度應(yīng)避開自激振 動(dòng)的臨界速度。動(dòng)的臨界速度。 采用切削性能更好的新型刀具材料；采用切削性能更好的新型刀具材料； 改善工件材料的切削加工性；改善工件材料的切削加工性； 改進(jìn)刀具結(jié)構(gòu)和選配合理刀具幾何參數(shù)改進(jìn)刀具結(jié)構(gòu)和選配合理刀具幾何參數(shù) 提高刀具的制造和刃磨質(zhì)量；提高刀具的制造和刃磨質(zhì)量； 采用新型的、性能好的切削液和高效的冷卻方法。采用新型的、性能好的切削液和高效的冷卻方法。 三、提高切削用量的途徑三、提高切削用量的途徑 第八節(jié)第八節(jié) 磨削過程及磨削機(jī)理磨削過程及磨削機(jī)理 磨削加工是用高速回轉(zhuǎn)

57、的砂輪或其它磨具以給定的背磨削加工是用高速回轉(zhuǎn)的砂輪或其它磨具以給定的背 吃刀量（或稱切削深度），對工件進(jìn)行加工的方法。根據(jù)吃刀量（或稱切削深度），對工件進(jìn)行加工的方法。根據(jù) 工件被加工表面的形狀和砂輪與工件之間的相對運(yùn)動(dòng)，磨工件被加工表面的形狀和砂輪與工件之間的相對運(yùn)動(dòng)，磨 削分為削分為外圓磨削、內(nèi)圓磨削、平面磨削外圓磨削、內(nèi)圓磨削、平面磨削和和無心磨削無心磨削等幾種等幾種 主要加工類型。此外，還有對主要加工類型。此外，還有對凸輪、螺紋、齒輪凸輪、螺紋、齒輪等零件進(jìn)等零件進(jìn) 行磨削加工的專用磨床。行磨削加工的專用磨床。 二、磨屑形成過程二、磨屑形成過程 磨屑形成過程可分為以下三個(gè)階段：磨屑形

58、成過程可分為以下三個(gè)階段： （1）劃擦階段）劃擦階段 （2）刻劃階段）刻劃階段 （3）切削階段）切削階段 一、磨料的形狀特征一、磨料的形狀特征 圖圖341 圖圖341 磨粒切削過程的三個(gè)階段磨粒切削過程的三個(gè)階段 三、磨削運(yùn)動(dòng)與磨削用量三、磨削運(yùn)動(dòng)與磨削用量 在磨削過程中，磨削 速度、工件圓周進(jìn)給速 度、軸向進(jìn)給量、徑向 進(jìn)給量等，統(tǒng)稱為磨削 用量。 合理選擇磨削用量對 保證磨削加工質(zhì)量和提 高生產(chǎn)率有很大影響。 磨削速度磨削速度v vs s 砂輪的高速旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)是主運(yùn)動(dòng)， 磨削速度是指砂 輪外圓的線速度。 工件圓周進(jìn)給速度工件圓周進(jìn)給速度v vw w 指工件外圓 的線速度。 軸向進(jìn)給量軸向進(jìn)給量 f fa a 徑向進(jìn)給量徑向進(jìn)給量 f fp p 指工件轉(zhuǎn)一周沿軸 線方向相對于砂輪 移動(dòng)的距離。單位 為mm/r； 指砂輪相對于工件在 工作臺(tái)每雙（單）行 程內(nèi)徑向移動(dòng)的距離 ，單位為mm/雙行程 或mm/單行程。 四、磨削力四、磨削力 1. 來源來源 一是磨削過程中工件材料 發(fā)生彈性和塑性變形時(shí)所產(chǎn) 生的阻力； 二是磨粒與工件表面之間 的摩擦