數(shù)控刀具的分類(lèi)與性能畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 實(shí) 踐 教 學(xué) 報(bào) 告請(qǐng)選擇實(shí)踐教學(xué)類(lèi)型（在相應(yīng)項(xiàng)目前的“”內(nèi)打“”） 實(shí) 訓(xùn) 課程設(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐 畢業(yè)實(shí)習(xí) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 認(rèn) 識(shí) 實(shí) 習(xí) 頂崗實(shí)習(xí) 其 他項(xiàng)目具體名稱(chēng)：數(shù)控刀具的分類(lèi)與性能 . .學(xué)生姓名：專(zhuān)業(yè)班級(jí)：機(jī)電一體化 實(shí)踐地點(diǎn)：.指導(dǎo)教師：編寫(xiě)日期：2010年5月20 數(shù)控刀具的分類(lèi)與性能 任何一個(gè)強(qiáng)大的國(guó)家都必須具有包括金屬切削加工在內(nèi)的強(qiáng)大制造業(yè)基礎(chǔ)。在整個(gè)21世紀(jì)中,金屬切削加工仍是機(jī)械制造業(yè)的主導(dǎo)方法，切削加工（包含磨削）不僅占其90%以上的份額，而且刀具消耗費(fèi)用占制造成本的2%5%。無(wú)論是專(zhuān)機(jī)設(shè)備還是柔性制造單元,CNC制造系統(tǒng)都是當(dāng)今金屬切削工業(yè)中的主流。 不同種類(lèi)的

2、切削工具材料都有所進(jìn)步，包括高速工具鋼、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、陶瓷、聚晶立方氮化硼(PCBN)和聚晶金剛石(PCD)。高速工具鋼(HSS) 是高韌性的刀具材料，能制作成其他材料不能制作的各種復(fù)雜幾何形狀和尺寸的鋒利切削刀具。而高耐磨性的CBN和PCD超硬材料則適用于高速、小進(jìn)給量加工。介于上述兩種材料之間的是硬質(zhì)合金、金屬陶瓷和陶瓷刀具材料，這些材料廣泛使用于各種切削速度和進(jìn)刀量需求的加工工業(yè)領(lǐng)域。而在CNC制造系統(tǒng)中,工具刀柄和切削刀具的投入可占整個(gè)系統(tǒng)投入的10%甚至更多。柔性制造單元和專(zhuān)機(jī)設(shè)備系統(tǒng)的效率和能力在很大程度上取決于所采用的刀具和工具輔助系統(tǒng)的技術(shù)水平。關(guān) 鍵 詞：切削，機(jī)械，刀

3、具，工具論文類(lèi)型：基礎(chǔ)研究目錄第1章數(shù)控刀具的發(fā)展和分類(lèi)特征1.1數(shù)控刀具的概述1.2 數(shù)控刀具的分類(lèi)1.3數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具的要求1.4刀具的材料及特點(diǎn)第2章 數(shù)控刀具的選擇2.1金屬切削層的變形2.2切屑的類(lèi)型及其分類(lèi)2.3刀具的切削力及溫度2.4車(chē)刀的主要角度及選擇2.5銑削及銑刀2.6可轉(zhuǎn)位刀具的基本概念2.7正確選擇刀柄第3章刀具磨損及使用壽命3.1刀具磨損的形態(tài)及其原因3.2刀具磨損過(guò)程、磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命3.3不銹鋼加工對(duì)刀具的要求3.4加工淬火鋼和冷硬鑄鐵時(shí)刀具的選用結(jié)論致謝參考文獻(xiàn)第1章 數(shù)控刀具的發(fā)展和分類(lèi)特征1.1數(shù)控刀具的概述 刀具是機(jī)械制造中用于切削加工的工具，又稱(chēng)切削工

4、具。廣義的切削工具既包括刀具，還包括磨具。 絕大多數(shù)的刀具是機(jī)用的，但也有手用的。由于機(jī)械制造中使用的刀具基本上都用于切削金屬材料，所以“刀具”一詞一般就理解為金屬切削刀具。切削木材用的刀具則稱(chēng)為木工刀具。 刀具的發(fā)展在人類(lèi)進(jìn)步的歷史上占有重要的地位。中國(guó)早在公元前28前20世紀(jì)，就已出現(xiàn)黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質(zhì)刀具。戰(zhàn)國(guó)后期(公元前三世紀(jì))，由于掌握了滲碳技術(shù)，制成了銅質(zhì)刀具。當(dāng)時(shí)的鉆頭和鋸，與現(xiàn)代的扁鉆和鋸已有些相似之處。 然而，刀具的快速發(fā)展是在18世紀(jì)后期，伴隨蒸汽機(jī)等機(jī)器的發(fā)展而來(lái)的。1783年，法國(guó)的勒內(nèi)首先制出銑刀。1792年，英國(guó)的莫茲利制出絲錐和板牙。有關(guān)麻花鉆的發(fā)明最

5、早的文獻(xiàn)記載是在1822年，但直到1864年才作為商品生產(chǎn)。 那時(shí)的刀具是用整體高碳工具鋼制造的，許用的切削速度約為5米/分。1868年，英國(guó)的穆舍特制成含鎢的合金工具鋼。1898年，美國(guó)的泰勒和.懷特發(fā)明高速鋼。1923年，德國(guó)的施勒特爾發(fā)明硬質(zhì)合金。 在采用合金工具鋼時(shí)，刀具的切削速度提高到約8米/分，采用高速鋼時(shí)，又提高兩倍以上，到采用硬質(zhì)合金時(shí)，又比用高速鋼提高兩倍以上，切削加工出的工件表面質(zhì)量和尺寸精度也大大提高。 由于高速鋼和硬質(zhì)合金的價(jià)格比較昂貴，刀具出現(xiàn)焊接和機(jī)械夾固式結(jié)構(gòu)。19491950年間,美國(guó)開(kāi)始在車(chē)刀上采用可轉(zhuǎn)位刀片，不久即應(yīng)用在銑刀和其他刀具上。1938年，德國(guó)德古

6、薩公司取得關(guān)于陶瓷刀具的專(zhuān)利。1972年，美國(guó)通用電氣公司生產(chǎn)了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀片。這些非金屬刀具材料可使刀具以更高的速度切削。 1969年，瑞典山特維克鋼廠(chǎng)取得用化學(xué)氣相沉積法，生產(chǎn)碳化鈦涂層硬質(zhì)合金刀片的專(zhuān)利。1972年，美國(guó)的邦沙和拉古蘭發(fā)展了物理氣相沉積法，在硬質(zhì)合金或高速鋼刀具表面涂覆碳化鈦或氮化鈦硬質(zhì)層。表面涂層方法把基體材料的高強(qiáng)度和韌性，與表層的高硬度和耐磨性結(jié)合起來(lái)，從而使這種復(fù)合材料具有更好的切削性能。1.2數(shù)控刀具的分類(lèi)刀具按工件加工表面的形式可分為五類(lèi)。加工各種外表面的刀具，包括車(chē)刀、刨刀、銑刀、外表面拉刀和銼刀等；孔加工刀具，包括鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鏜刀、鉸

7、刀和內(nèi)表面拉刀等；螺紋加工工具，包括絲錐、板牙、自動(dòng)開(kāi)合螺紋切頭、螺紋車(chē)刀和螺紋銑刀等；齒輪加工刀具，包括滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪加工刀具等；切斷刀具，包括鑲齒圓鋸片、帶鋸、弓鋸、切斷車(chē)刀和鋸片銑刀等等。此外，還有組合刀具。 按切削運(yùn)動(dòng)方式和相應(yīng)的刀刃形狀，刀具又可分為三類(lèi)。通用刀具，如車(chē)刀、刨刀、銑刀(不包括成形的車(chē)刀、成形刨刀和成形銑刀)、鏜刀、鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀和鋸等；成形刀具，這類(lèi)刀具的刀刃具有與被加工工件斷面相同或接近相同的形狀，如成形車(chē)刀、成形刨刀、成形銑刀、拉刀、圓錐鉸刀和各種螺紋加工刀具等；展成刀具是用展成法加工齒輪的齒面或類(lèi)似的工件，如滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪刨刀和錐

8、齒輪銑刀盤(pán)等。1.3數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具的要求金屬切削過(guò)程中，刀具切削部分承受很大切削刀和劇烈摩擦，并產(chǎn)生很高的切削溫度；在斷續(xù)切削工作時(shí)，刀具將受到?jīng)_擊和產(chǎn)生振動(dòng)，引起切削溫度的波動(dòng)。為此，刀具材料應(yīng)具各下列基本性能： （1）高硬度 刀具材料的硬度必須更高于被加工工件材料的硬度，否則在高溫高壓下，就不能保持刀具鋒利的幾何形狀，這是刀具材料應(yīng)具備的最基本特征。目前，切削性能最差的刀具材料碳素工具鋼，其硬度在室溫條件下也應(yīng)在62HRC以上；高速鋼的硬度為6370HRC；硬質(zhì)合金的硬度為8993HRA。HRC和HRA都屬于洛氏硬度，HRA硬度一般用于高值范圍(大于70)。HRC硬度值的有效范圍是2070

9、之間。6065HRC的硬度相當(dāng)于81836HRA和維氏硬度687830HV。（2）足夠的強(qiáng)度和韌性 刀具切削部分的材料在切削時(shí)要承受很大的切削力和沖擊力。例如，車(chē)削45鋼時(shí)，當(dāng)ap4mm，f05mmr時(shí)，刀片要承受約4000N的切削力。因此，刀具材料必須要有足夠的強(qiáng)度和韌性。一般用刀具材料的抗彎強(qiáng)度b(單位為Pa：Nm2)表示它的強(qiáng)度大小，用沖擊韌度ak(單位為Jm2)表示其韌性的大小，它反映刀具材料抵抗脆性斷裂和崩刃的能力。（3）高耐磨性和耐熱性 刀具材料的耐磨性是指抵抗磨損的能力。一般說(shuō)，刀具材料硬度越高，耐磨性也越好。此外，刀具材料的耐磨性還和金相組織中化學(xué)成分、硬質(zhì)點(diǎn)的性質(zhì)、數(shù)量、顆粒

10、大小和分布狀況有關(guān)。金相組織中碳化物越多，顆粒越細(xì)，分布越均勻，其耐磨性就越高。刀具材料的耐磨性和耐熱性有著密切的關(guān)系。其耐熱性通常用它在高溫下保持較高硬度的性能即高溫硬度來(lái)衡量，或叫紅硬性。高溫硬度越高，表示耐熱性越好，刀具材料在高溫時(shí)抗塑性變形的能力、抗磨損的能力也越強(qiáng)。耐熱性差的刀具材料，由于高溫下硬度顯著下降而導(dǎo)致快速磨損乃至發(fā)生塑性變形，喪失其切削能力。（4）良好的導(dǎo)熱性 刀具材料的導(dǎo)熱性用熱導(dǎo)率單位為W(mK)來(lái)表示。熱導(dǎo)率大，表示導(dǎo)熱性好，切削時(shí)產(chǎn)生的熱量容易傳導(dǎo)出去，從而降低切削部分的溫度，減輕刀具磨損。此外，導(dǎo)熱性好的刀具材料其耐熱沖擊和抗熱龜裂的性能增強(qiáng)，這種性能對(duì)采用脆性

11、刀具材料進(jìn)行斷續(xù)切削，特別是在加工導(dǎo)熱性能差的工件時(shí)尤為重要。1.4刀具的材料及特點(diǎn)常用刀具材料分為：工具鋼（包括碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼），硬質(zhì)合金，超硬刀具材料（包括陶瓷，金剛石及立方氮化硼等）。高速鋼：高速鋼特別適用于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的成形刀具，孔加工刀具例如各類(lèi)銑刀、拉刀、齒輪刀具、螺紋刀具等；由于高速鋼硬度，耐磨性，耐熱性不及硬質(zhì)合金，因此只適于制造中、低速切削的各種刀具。 高速鋼按其性能分成兩大類(lèi)：普通高速鋼和高性能高速鋼。 硬質(zhì)合金：硬質(zhì)合金大量應(yīng)用在剛性好，刃形簡(jiǎn)單的高速切削刀具上，隨著技術(shù)的進(jìn)步，復(fù)雜刀具也在逐步擴(kuò)大其應(yīng)用。 鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金是由WC和 Co燒結(jié)而成，代號(hào)為Y

12、G，一般適用于加工鑄鐵和有色金屬等脆性材料。 鎢鈦鈷類(lèi)硬質(zhì)合金是以WC為基體，添加TiC，用Co作粘結(jié)劑燒結(jié)而成，代號(hào)為YT，一般適用于高速加工鋼料。 添加鉭（鈮）類(lèi)硬質(zhì)合金是在以上兩種硬度合金中添加少量其它碳化物（如TaC 或NbC）而派生出的一類(lèi)硬質(zhì)合金，代號(hào)為YW，既適用加工脆性材料，又適用于加工塑性材料。常用牌號(hào)YW1、YW2。 涂層刀具：硬質(zhì)合金或高速鋼刀具通過(guò)化學(xué)或物理方法在其上表面涂覆一層耐磨性好的難熔金屬化合物，既能提高刀具材料的耐磨性，而又不降低其韌性。 對(duì)刀具表面涂覆的方法有兩種： 化學(xué)氣相沉積法（法），適用于硬質(zhì)合金刀具； 物理氣相沉積法（法），適用于高速鋼刀具。 涂層材

13、料可分為iC涂層、TiN涂層、iC與TiN涂層、Al2O3涂層等。 其它刀具材料：（1）陶瓷刀具：是以氧化鋁（Al2O3）或以氮化硅（Si3N4）為基體，再添加少量金屬，在高溫下燒結(jié)而成的一種刀具材料。 一般適用于高速下精細(xì)加工硬材料。一些新型復(fù)合陶瓷刀也可用于半精加工或粗加工難加工的材料或間斷切削。陶瓷材料被認(rèn)為是提高生產(chǎn)率的最有希望的刀具材料之一。 （2）人造金剛石：它是碳的同素異形體，是目前最硬的刀具材料，顯微硬度達(dá)10000HV。它有極高的硬度和耐磨性，與金屬摩擦系數(shù)很小，切削刃極鋒利，能切下極薄切屑，有很好的導(dǎo)熱性，較低的熱膨脹系數(shù)，但它的耐熱溫度較低，在700800時(shí)易脫碳，失去硬

14、度，抗彎強(qiáng)度低，對(duì)振動(dòng)敏感，與鐵有很強(qiáng)的化學(xué)親合力，不宜加工鋼材，主要用于有色金屬及非金屬的精加工，超精加工以及作磨具、磨料用。 （3）立方氮化硼：是由立方氮化硼（白石墨）在高溫高壓下轉(zhuǎn)化而成的，其硬度僅次于金剛石，耐熱溫度可達(dá)1400，有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，較好的可磨性，抗彎強(qiáng)度與韌性略低于硬質(zhì)合金。一般用于高硬度，難加工材料的半精加工和精加工。第2章數(shù)控刀具的選擇2.1金屬切削層的變形(1)切屑形成過(guò)程及變形區(qū)的劃分大量的實(shí)驗(yàn)和理論分析證明，塑性金屬切削過(guò)程中切屑的形成過(guò)程就是切削層金屬的變形過(guò)程。切削層的金屬變形大致劃分為三個(gè)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)

15、(纖維化與加工硬化)。(2)積屑瘤的形成及其對(duì)切削過(guò)程的影響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塑性材料時(shí)，常常在前刀面處粘著一塊剖面有時(shí)呈三角狀的硬塊。它的硬度很高，通常是工件材料的2-3倍，在處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)，能夠代替刀刃進(jìn)行切削。這塊冷焊在前刀面上的金屬稱(chēng)為積屑瘤或刀瘤。（3）積屑瘤是如何形成的切屑對(duì)前刀面接觸處的摩擦，使前刀面十分潔凈。當(dāng)兩者的接觸面達(dá)到一定溫度同時(shí)壓力又較高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，即一般所謂的“冷焊”。切屑從粘在刀的底層上流過(guò)，形成“內(nèi)摩擦”。如果溫度與壓力適當(dāng)，底層上面的金屬因內(nèi)摩擦而變形，也會(huì)發(fā)生加工硬化，而被阻滯在底層，粘成一體。這樣粘結(jié)

16、層就逐步長(zhǎng)大，直到該處的溫度與壓力不足以造成粘附為止。所以積屑瘤的產(chǎn)生以及它的積聚高度與金屬材料的硬化性質(zhì)有關(guān)，也與刃前區(qū)的溫度和壓力分布有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，塑性材料的加工硬化傾向愈強(qiáng)，愈易產(chǎn)生積屑瘤；溫度與壓力太低，不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤；反之，溫度太高，產(chǎn)生弱化作用，也不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤。走刀量保持一定時(shí)，積屑瘤高度與切削速度有密切關(guān)系。（4）積屑瘤對(duì)切削過(guò)程的影響實(shí)際前角增大它加大了刀具的實(shí)際前角，可使切削力減小，對(duì)切削過(guò)程起積極的作用。積屑瘤愈高，實(shí)際前角愈大。增大切削厚度使加工表面粗糙度增大積屑瘤的底部則相對(duì)穩(wěn)定一些，其頂部很不穩(wěn)定，容易破裂，一部分連附于切屑底部而排出，一部分殘留在加工表面上，積屑

17、瘤凸出刀刃部分使加工表面切得非常粗糙，因此在精加工時(shí)必須設(shè)法避免或減小積屑瘤。對(duì)刀具壽命的影響積屑瘤粘附在前刀面上，在相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，可代替刀刃切削，有減少刀具磨損、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(zhì)合金刀具時(shí)，積屑瘤的破裂有可能使硬質(zhì)合金刀具顆粒剝落，反而使磨損加劇。（5）防止積屑瘤的主要方法降低切削速度，使溫度較低，粘結(jié)現(xiàn)象不易發(fā)生；采用高速切削，切削溫度高于積屑瘤消失的相應(yīng)溫度；采用潤(rùn)滑性能好的切削液，減少摩擦；增加刀具前角，以減小切屑與前刀面接觸區(qū)的壓力；適當(dāng)提高工件材料硬度，減小加工硬化傾向。 2.2切屑的類(lèi)型及其分類(lèi)帶狀切屑它的內(nèi)表面光滑，外表面毛茸。加工塑性金屬材料

18、，當(dāng)切削厚度較小、切削速度較高、刀具前角較大時(shí)，一般常得到這類(lèi)切屑。它的切削過(guò)程平衡，切削力波動(dòng)較小，已加工表面粗糙度較小。 擠裂切屑這類(lèi)切屑與帶狀切屑不同之處在外表面呈鋸齒形，內(nèi)表面有時(shí)有裂紋。這種切屑大多在切削速度較低、切削厚度較大、刀具前角較小時(shí)產(chǎn)生。單元切屑 如果在擠裂切屑的剪切面上，裂紋擴(kuò)展到整個(gè)面上，則整個(gè)單元被切離，成為梯形的單元切屑。 以上三種切屑只有在加工塑性材料時(shí)才可能得到。其中，帶狀切屑的切削過(guò)程最平穩(wěn)，單元切屑的切削力波動(dòng)最大。在生產(chǎn)中最常見(jiàn)的是帶狀切屑，有時(shí)得到擠裂切屑，單元切屑則很少見(jiàn)。假如改變擠裂切屑的條件，如進(jìn)一步減小刀具前角，減低切削速度，或加大切削厚度，就可

19、以得到單元切屑。反之，則可以得到帶狀切屑。這說(shuō)明切屑的形態(tài)是可以隨切削條件而轉(zhuǎn)化的。掌握了它的變化規(guī)律，就可以控制切屑的變形、形態(tài)和尺寸，以達(dá)到卷屑和斷屑的目的。 崩碎切屑這是屬于脆性材料的切屑。這種切屑的形狀是不規(guī)則的，加工表面是凸凹不平的。從切削過(guò)程來(lái)看，切屑在破裂前變形很小，和塑性材料的切屑形成機(jī)理也不同。它的脆斷主要是由于材料所受應(yīng)力超過(guò)了它的抗拉極限。加工脆硬材料，如高硅鑄鐵、白口鐵等，特別是當(dāng)切削厚度較大時(shí)常得到這種切屑。由于它的切削過(guò)程很不平穩(wěn)，容易破壞刀具，也有損于機(jī)床，已加工表面又粗糙，因此在生產(chǎn)中應(yīng)力求避免。其方法是減小切削厚度，使切屑成針狀或片狀；同時(shí)適當(dāng)提高切削速度，以

20、增加工件材料的塑性。以上是四種典型的切屑，但加工現(xiàn)場(chǎng)獲得的切屑，其形狀是多種多樣的。在現(xiàn)代切削加工中，切削速度與金屬切除率達(dá)到了很高的水平，切削條件很惡劣，常常產(chǎn)生大量“不可接受”的切屑。所謂切屑控制(又稱(chēng)切屑處理，工廠(chǎng)中一般簡(jiǎn)稱(chēng)為“斷屑”)，是指在切削加工中采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)控制切屑的卷曲、流出與折斷，使形成“可接受”的良好屑形。2.3刀具的切削力及溫度（1）切削力研究切削力，對(duì)進(jìn)一步弄清切削機(jī)理，對(duì)計(jì)算功率消耗，對(duì)刀具、機(jī)床、夾具的設(shè)計(jì)，對(duì)制定合理的切削用量，優(yōu)化刀具幾何參數(shù)等，都具有非常重要的意義。金屬切削時(shí)，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生變形并成為切屑所需的力，稱(chēng)為切削力。切削力來(lái)源于三

21、個(gè)方面：克服被加工材料對(duì)彈性變形的抗力；克服被加工材料對(duì)塑性變形的抗力；克服切屑對(duì)前刀面的摩擦力和刀具后刀面對(duì)過(guò)渡表面與已加工表面之間的摩擦力。上述各力的總和形成作用在刀具上的合力Fr(國(guó)標(biāo)為F)。為了實(shí)際應(yīng)用，F(xiàn)r可分解為相互垂直的Fx(國(guó)標(biāo)為Ff)、Fy(國(guó)標(biāo)為Fp)和Fz(國(guó)標(biāo)為Fc)三個(gè)分力。在車(chē)削時(shí)： Fz切削力或切向力。它切于過(guò)渡表面并與基面垂直。Fz是計(jì)算車(chē)刀強(qiáng)度，設(shè)計(jì)機(jī)床零件，確定機(jī)床功率所必需的。 Fx進(jìn)給力、軸向力或走刀力。它是處于基面內(nèi)并與工件軸線(xiàn)平行與走刀方向相反的力。Fx是設(shè)計(jì)走刀機(jī)構(gòu)，計(jì)算車(chē)刀進(jìn)給功率所必需的。 Fy切深抗力、或背向力、徑向力、吃刀力。它是處于基面內(nèi)

22、并與工件軸線(xiàn)垂直的力。Fy用來(lái)確定與工件加工精度有關(guān)的工件撓度，計(jì)算機(jī)床零件和車(chē)刀強(qiáng)度。它與工件在切削過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)有關(guān)。消耗在切削過(guò)程中的功率稱(chēng)為切削功率Pm(國(guó)標(biāo)為Po)。切削功率為力Fz和Fx所消耗的功率之和，因Fy方向沒(méi)有位移，所以不消耗功率。于是Pm=(FzV+Fxnwf/1000)10-3其中：Pm切削功率（KW）；Fz切削力（N）；V切削速度（m/s）；Fx進(jìn)給力(N）；nw工件轉(zhuǎn)速（r/s）； f進(jìn)給量（mm/s）。式中等號(hào)右側(cè)的第二項(xiàng)是消耗在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中的功率，它相對(duì)于F所消耗的功率來(lái)說(shuō)，一般很小(1%2%)，可以略去不計(jì)，于是Pm=FzV10-3按上式求得切削功率后，如要計(jì)

23、算機(jī)床電動(dòng)機(jī)的功率(PE)以便選擇機(jī)床電動(dòng)機(jī)時(shí)，還應(yīng)考慮到機(jī)床傳動(dòng)效率。PE Pm/m式中 ：m機(jī)床的傳動(dòng)效率，一般取為0.750.85，大值適用于新機(jī)床，小值適用于舊機(jī)床。（2）切削熱的產(chǎn)生和傳導(dǎo)被切削的金屬在刀具的作用下，發(fā)生彈性和塑性變形而耗功，這是切削熱的一個(gè)重要來(lái)源。此外，切屑與前刀面、工件與后刀面之間的摩擦也要耗功，也產(chǎn)生出大量的熱量。因此，切削時(shí)共有三個(gè)發(fā)熱區(qū)域，即剪切面、切屑與前刀面接觸區(qū)、后刀面與過(guò)渡表面接觸區(qū)。（3）影響切削溫度的主要因素根據(jù)理論分析和大量的實(shí)驗(yàn)研究知，切削溫度主要受切削用量、刀具幾何參數(shù)、工件材料、刀具磨損和切削液的影響，以下對(duì)這幾個(gè)主要因素加以分析。切削

24、用量的影響分析各因素對(duì)切削溫度的影響，主要應(yīng)從這些因素對(duì)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量和傳出的熱量的影響入手。如果產(chǎn)生的熱量大于傳出的熱量，則這些因素將使切削溫度增高；某些因素使傳出的熱量增大，則這些因素將使切削溫度降低。切削速度對(duì)切削溫度影響最大，隨切削速度的提高，切削溫度迅速上升。而背吃力量ap變化時(shí)，散熱面積和產(chǎn)生的熱量亦作相應(yīng)變化，故ap對(duì)切削溫度的影響很小。刀具幾何參數(shù)的影響切削溫度隨前角o的增大而降低。這是因?yàn)榍敖窃龃髸r(shí)，單位切削力下降，使產(chǎn)生的切削熱減少的緣故。但前角大于1820后，對(duì)切削溫度的影響減小，這是因?yàn)樾ń亲冃《股狍w積減小的緣故。主偏角r減小時(shí)，使切削寬度aw增大，切削厚度a

25、c減小，故切削溫度下降。負(fù)倒棱b1在(0-2)f范圍內(nèi)變化，刀尖圓弧半徑re在0-1.5mm范圍內(nèi)變化，基本上不影響切削溫度。因?yàn)樨?fù)倒棱寬度及刀尖圓弧半徑的增大，會(huì)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(duì)切削溫度影響很小。刀具磨損的影響在后刀面的磨損值達(dá)到一定數(shù)值后，對(duì)切削溫度的影響增大；切削速度愈高，影響就愈顯著。合金鋼的強(qiáng)度大，導(dǎo)熱系數(shù)小，所以切削合金鋼時(shí)刀具磨損對(duì)切削溫度的影響，就比切碳素鋼時(shí)大。切削液的影響切削液對(duì)切削溫度的影響，與切削液的導(dǎo)熱性能、比熱、流量、澆注方式以及本身的溫度有很大的關(guān)系。從導(dǎo)熱性能來(lái)看

26、，油類(lèi)切削液不如乳化液，乳化液不如水基切削液。2.4車(chē)刀的主要角度及選擇（1）車(chē)刀的角度及選擇車(chē)刀的主要角度有前角（0）、后角（0）、主編角（Kr）、副偏角（Kr）和刃傾角（s）。為了確定車(chē)刀的角度，要建立三個(gè)坐標(biāo)平面：切削平面、基面和主剖面。對(duì)車(chē)削而言，如果不考慮車(chē)刀安裝和切削運(yùn)動(dòng)的影響，切削平面可以認(rèn)為是鉛垂面；基面是水平面；當(dāng)主切削刃水平時(shí)，垂直于主切削刃所作的剖面為主剖面。 1前角0在主剖面中測(cè)量，是前刀面與基面之間的夾角。其作用是使刀刃鋒利，便于切削。但前角不能太大，否則會(huì)削弱刀刃的強(qiáng)度，容易磨損甚至崩壞。加工塑性材料時(shí)，前角可選大些，如用硬質(zhì)合金車(chē)刀切削鋼件可取0=1020，加工脆

27、性材料，車(chē)刀的前角0應(yīng)比粗加工大，以利于刀刃鋒利，工件的粗糙度小。 2后角0在主剖面中測(cè)量，是主后面與切削平面之間的夾角。其作用是減小車(chē)削時(shí)主后面與工件的摩擦，一般取0=612，粗車(chē)時(shí)取小值，精車(chē)時(shí)取大值。 3主偏角Kr在基面中測(cè)量，它是主切削刃在基面的投影與進(jìn)給方向的夾角。其作用是：1）可改變主切削刃參加切削的長(zhǎng)度，影響刀具壽命。 2）影響徑向切削力的大小。小的主偏角可增加主切削刃參加切削的長(zhǎng)度，因而散熱較好，對(duì)延長(zhǎng)刀具使用壽命有利。但在加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，工件剛度不足，小的主偏角會(huì)使刀具作用在工件上的徑向力增大，易產(chǎn)生彎曲和振動(dòng)，因此，主偏角應(yīng)選大些。 車(chē)刀常用的主偏角有45、60、75、90等

28、幾種，其中45多。 4副偏角Kr在基面中測(cè)量，是副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給反方向的夾角。其主要作用是減小副切削刃與已加工表面之間的摩擦，以改善已加工表面的精糙度。在切削深度ap、進(jìn)給量f、主偏角Kr相等的條件下，減小副偏角Kr，可減小車(chē)削后的殘留面積，從而減小表面粗糙度，一般選取Kr=515。 5刃傾角入s 在切削平面中測(cè)量，是主切削刃與基面的夾角。其作用主要是控制切屑的流動(dòng)方向。主切削刃與基面平行，s=0;刀尖處于主切削刃的最低點(diǎn)，s為負(fù)值，刀尖強(qiáng)度增大，切屑流向已加工表面，用于粗加工；刀尖處于主切削刃的最高點(diǎn)，s為正值，刀尖強(qiáng)度削弱，切屑流向待加工表面，用于精加工。車(chē)刀刃傾角s，一般在-

29、5-+5之間選取。（2）車(chē)刀的組成及結(jié)構(gòu)刀由刀頭和刀體兩部分組成。刀頭用于切削，刀體用于安裝。刀頭一般由三面，兩刃、一尖組成。前刀面 是切屑流經(jīng)過(guò)的表面。主后刀面 是與工件切削表面相對(duì)的表面。副后刀面 是與工件已加工表面相對(duì)的表面。主切削刃 是前刀面與主后刀面的交線(xiàn)，擔(dān)負(fù)主要的切削工作。 副切削刃 是前刀面與副后刀面的交線(xiàn)，擔(dān)負(fù)少量的切削工作，起一定的修光作用。刀尖 是主切削刃與副切削刃的相交部分，一般為一小段過(guò)渡圓弧。最常用的車(chē)刀結(jié)構(gòu)形式有以下兩種： 1整體車(chē)刀 刀頭的切削部分是靠刃磨得到的，整體車(chē)刀的材料多用高速鋼制成，一般用于低速切削。 2焊接車(chē)刀 將硬質(zhì)合金刀片焊在刀頭部位，不同種類(lèi)的

30、車(chē)刀可使用不同形狀的刀片。焊接的硬質(zhì)合金車(chē)刀，可用于高速切削。2.5銑削及銑刀銑削用旋轉(zhuǎn)的銑刀作為刀具的切削加工。銑削一般在銑床或鏜床上進(jìn)行，適于加工平面、溝槽、各種成形面(如花鍵、齒輪和螺紋)和模具的特殊形面等。銑削的特征是：銑刀各刀齒周期性地參與間斷切削；每個(gè)刀齒在切削過(guò)程中的切削厚度是變化的。銑削進(jìn)給量有3種表示方式每分鐘進(jìn)給量vf(毫米/分)，表示工件每分鐘相對(duì)于銑刀的位移量；每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f(毫米/轉(zhuǎn))，表示在銑刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)與工件的相對(duì)位移量；每齒進(jìn)給量af(毫米/齒)，表示銑刀每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)刀齒的時(shí)間內(nèi)工件的相對(duì)位移量。銑削深度ap(毫米)是在平行于銑刀軸心線(xiàn)方向測(cè)量的銑刀與工件的接觸長(zhǎng)度

31、。銑削切削弧深度ae(毫米)是垂直于銑刀軸心線(xiàn)方向測(cè)量的銑刀與工件接觸弧的深度。用高速鋼銑刀銑削中碳鋼的切削速度一般為2030米/分；用硬質(zhì)合金銑刀可達(dá)6090米/分。銑削一般分周銑和端銑兩種方式。周銑和某些不對(duì)稱(chēng)的端銑又有逆銑和順銑之分。凡刀刃切削方向與工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向相反的稱(chēng)為逆銑；方向相同的稱(chēng)為順銑。逆銑時(shí)，銑刀每齒的切削厚度是從零逐漸增大，所以刀齒在開(kāi)始切入時(shí)，將與切削表面發(fā)生擠壓和滑擦，這對(duì)銑刀壽命和銑削工件的表面質(zhì)量都有不利影響。順銑時(shí)的情況正相反，所以順銑能提高銑刀壽命和銑削表面質(zhì)量，并能減小機(jī)床的功率消耗。但順銑時(shí)銑刀所受的切削沖擊力較大，當(dāng)機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有間隙或鑄鍛毛坯

32、有硬皮時(shí)不宜采用順銑，以免引起振動(dòng)和損壞刀具。銑刀是一種多齒刀具，同時(shí)參與切削的切削刃總長(zhǎng)度較長(zhǎng)，并可使用較高的切削速度，又無(wú)空行程，故在一般情況下銑削的生產(chǎn)率比用單刃刀具的切削加工(如刨削、插削)為高，但銑刀的制造和刃磨較為困難。普通銑削的加工精度不高，一般粗銑精度為IT1110，表面粗糙度為Ra202.5微米；精銑精度可達(dá)IT97，表面粗糙度為Ra2.50.16微米。銑刀按用途區(qū)分有多種常用的型式圓柱形銑刀：用于臥式銑床上加工平面。刀齒分布在銑刀的圓周上，按齒形分為直齒和螺旋齒兩種。按齒數(shù)分粗齒和細(xì)齒兩種。螺旋齒粗齒銑刀齒數(shù)少，刀齒強(qiáng)度高，容屑空間大，適用于粗加工；細(xì)齒銑刀適用于精加工。面

33、銑刀：用于立式銑床、端面銑床或、龍門(mén)銑床、上加工平面，端面和圓周上均有刀齒，也有粗齒和細(xì)齒之分。其結(jié)構(gòu)有整體式、鑲齒式和可轉(zhuǎn)位式3種。立銑刀：用于加工溝槽和臺(tái)階面等，刀齒在圓周和端面上，工作時(shí)不能沿軸向進(jìn)給。當(dāng)立銑刀上有通過(guò)中心的端齒時(shí)，可軸向進(jìn)給。三面刃銑刀：用于加工各種溝槽和臺(tái)階面，其兩側(cè)面和圓周上均有刀齒。角度銑刀：用于銑削成一定角度的溝槽，有單角和雙角銑刀兩種。鋸片銑刀：用于加工深槽和切斷工件，其圓周上有較多的刀齒。為了減少銑切時(shí)的摩擦，刀齒兩側(cè)有151的副偏角。此外，還有鍵槽銑刀燕尾槽銑刀 T形槽銑刀和各種成形銑刀等。銑刀的結(jié)構(gòu)分為4種。整體式：刀體和刀齒制成一體。整體焊齒式：刀齒用

34、硬質(zhì)合金或其他耐磨刀具材料制成，并釬焊在刀體上。鑲齒式：刀齒用機(jī)械夾固的方法緊固在刀體上。這種可換的刀齒可以是整體刀具材料的刀頭，也可以是焊接刀具材料的刀頭。刀頭裝在刀體上刃磨的銑刀稱(chēng)為體內(nèi)刃磨式；刀頭在夾具上單獨(dú)刃磨的稱(chēng)為體外刃磨式?？赊D(zhuǎn)位式：這種結(jié)構(gòu)已廣泛用于面銑刀、立銑刀和三面刃銑刀等。鉸削和鉸刀利用鉸刀從已加工的孔壁切除薄層金屬，以獲得精確的孔徑和幾何形狀以及較低的表面粗糙度的切削加工。鉸削一般在鉆孔、擴(kuò)孔或鏜孔以后進(jìn)行，用于加工精密的圓柱孔和錐孔，加工孔徑范圍一般為3100毫米。由于鉸刀的切削刃長(zhǎng)，鉸削時(shí)各刀齒同時(shí)參加切削，生產(chǎn)效率高，在孔的精加工中應(yīng)用較廣。 鉸削的工作方式一般是工

35、件不動(dòng)，由鉸刀旋轉(zhuǎn)并向孔中作軸向進(jìn)給。在車(chē)床上鉸削時(shí)，工件旋轉(zhuǎn)，鉸刀作軸向進(jìn)給。鉸削過(guò)程中，鉸刀前端的切削部分進(jìn)行切削，后面的校準(zhǔn)部分起引導(dǎo)、防振、修光和校準(zhǔn)作用。鉸孔的尺寸和幾何形狀精度直接由鉸刀決定。鉸削可分粗鉸和精鉸。一般在車(chē)床、鏜床或鉆床上進(jìn)行，稱(chēng)為機(jī)鉸，也可手工鉸削。粗鉸的切削深度(單邊加工馀量)為0.30.8mm，加工精度可達(dá)IT109，表面粗糙度為Ra101.25m。精鉸的切削深度為0.060.3mm，加工精度可達(dá)IT86，表面粗糙度為Ra1.250.08m。鉸孔的切削速度較低，例如用硬質(zhì)合金圓柱形多刃鉸刀對(duì)鋼件鉸孔時(shí)，當(dāng)孔徑為40100mm時(shí)，切削速度為612m/min，進(jìn)給量

36、為0.32mm/r。正確選用煤油、機(jī)械油或乳化液等切削液可提高鉸孔質(zhì)量和刀具壽命，并有利于減小振動(dòng)。鉸刀具有一個(gè)或多個(gè)刀齒、用以切除已加工孔表面薄層金屬的旋轉(zhuǎn)刀具。經(jīng)鉸削加工后的孔可獲得精確的尺寸和形狀。鉸刀按使用方法分手用和機(jī)用兩種；按鉸孔的形狀分圓柱形、圓錐形和階梯形3種；按裝夾方法分帶柄式和套裝式兩種；按齒槽的形狀分直槽和螺旋槽兩種。2.6可轉(zhuǎn)位刀具的基本概念可轉(zhuǎn)位刀具是將預(yù)先加工好并帶有若干個(gè)切削刃的多邊形刀片，用機(jī)械夾固的方法夾緊在刀體上的一種刀具。當(dāng)在使用過(guò)程中一個(gè)切削刃磨鈍了后，只要將刀片的夾緊松開(kāi)，轉(zhuǎn)位或更換刀片，使新的切削刃進(jìn)入工作位置，再經(jīng)夾緊就可以繼續(xù)使用?？赊D(zhuǎn)位刀具與焊

37、接式刀具和整體式刀具相比有兩個(gè)特征，其一是刀體上安裝的刀片，至少有兩個(gè)預(yù)先加工好的切削刃供使用。其二是刀片轉(zhuǎn)位后的切削刃在刀體上位置不變，并具有相同的幾何參數(shù)?？赊D(zhuǎn)位刀片與焊接式刀具相比有以下特點(diǎn)：刀片成為獨(dú)立的功能元件，其切削性能得到了擴(kuò)展和提高。機(jī)械夾固式避免了焊接工藝的影響和限制，更利于根據(jù)加工對(duì)象選擇各種材料的刀片，并充分地發(fā)揮了其切削性能，從而提高了切削效率。切削刃空間位置相對(duì)刀體固定不變，節(jié)省了換刀、對(duì)刀等所需的輔助時(shí)間，提高了機(jī)床的利用率。經(jīng)濟(jì)性好。由于可轉(zhuǎn)位刀具切削效率高，輔助時(shí)間少，所以提高了工效，而且可轉(zhuǎn)位刀具的刀體可重復(fù)使用，節(jié)約了鋼材和制造費(fèi)用。促進(jìn)了刀具技術(shù)的進(jìn)步?？?/p>

38、轉(zhuǎn)位刀片的制造采用了與焊接刀片機(jī)械制粒不同的噴霧制粒新工藝，壓制時(shí)的流動(dòng)性是機(jī)械制粒的幾十倍，促進(jìn)了刀片質(zhì)量的提高。同時(shí)可轉(zhuǎn)位刀體的專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)又促進(jìn)了刀體制造工藝的發(fā)展。刀具的組成可轉(zhuǎn)位刀具一般由刀片、刀墊、夾緊元件和刀體組成其中各部分的作用為：刀片：承擔(dān)切削，形成被加工表面。刀墊：保護(hù)刀體，確定刀片(切削刃)位置。夾緊元件：夾緊刀片和刀墊。刀體：刀體及(或)刀墊的載體，承擔(dān)和傳遞切削力及切削扭距，完成刀片與機(jī)床的聯(lián)接。刀具的結(jié)構(gòu)可轉(zhuǎn)位刀具的結(jié)構(gòu)包括刀片的夾緊形式，刀墊的裝夾形式和刀體與機(jī)床的聯(lián)接形式等。刀片的夾緊形式 刀片的夾緊方式受刀片形狀、刀具尺寸和刀具功用等因素的影響。夾緊時(shí)必

39、須滿(mǎn)足以下條件： 1. 刀片裝夾定位要符合切削力定位夾緊原理，即切削力的合力必須作用在刀片支承面周界內(nèi)。2. 刀片周邊尺寸定位滿(mǎn)足三點(diǎn)定位原理。3. 切削力與裝夾力的合力在定位基面(刀片與刀體)上所產(chǎn)生的摩擦力必須大于切削振動(dòng)等引起的使刀片脫離定位基面的交變力。刀體與機(jī)床的聯(lián)接形式 刀體與機(jī)床的聯(lián)接形式應(yīng)符合高剛度、高精度和快換的原則，這包括如下兩方面的內(nèi)容： 1. 聯(lián)接形式和尺寸標(biāo)準(zhǔn)化。2. 同一聯(lián)接形式可更換不同的中間接長(zhǎng)模塊和不同類(lèi)別的切削刀頭-工具系統(tǒng)。刀片安裝和轉(zhuǎn)換時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 轉(zhuǎn)位和更換刀片時(shí)應(yīng)清理刀片、刀墊和刀桿各接觸面，應(yīng)保證接觸面無(wú)鐵屑和雜物，表面有凸起點(diǎn)應(yīng)修平。已用過(guò)的刃

40、口應(yīng)轉(zhuǎn)向切屑流向的定位。轉(zhuǎn)位刀片時(shí)應(yīng)使其穩(wěn)當(dāng)?shù)乜肯蚨ㄎ幻?，夾緊時(shí)用力適當(dāng)，不宜過(guò)大（必要時(shí)可采用測(cè)力扳手）。夾緊時(shí)，有些結(jié)構(gòu)的車(chē)刀需用手按住刀片，使刀片貼緊底面（如偏心式結(jié)構(gòu)）。夾緊的刀片、刀墊和刀桿三者的接觸面應(yīng)貼合無(wú)縫隙，要注意刀尖部位的良好緊貼，不得有漏光現(xiàn)象，刀墊更不得有松動(dòng)。刀桿安裝時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題車(chē)刀安裝時(shí)其底面應(yīng)清潔無(wú)粘著物。若使用墊片調(diào)整刀尖高度，墊片應(yīng)平直，最多不能超過(guò)三塊。如果內(nèi)側(cè)和外側(cè)面也須作安裝的定位面，則也應(yīng)擦凈。刀桿伸出長(zhǎng)度在滿(mǎn)足加工要求下應(yīng)盡可能短，一般伸出長(zhǎng)度是刀桿高度的1.5倍。如確要伸出較長(zhǎng)才能滿(mǎn)足加工需要，也不能超過(guò)刀桿高度的3倍。2.7正確選擇刀柄在現(xiàn)代大

41、型高速加工設(shè)備被越來(lái)越多地應(yīng)用到生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的條件下，如何選擇合適的刀柄以適應(yīng)逐漸提高的機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，加工出高精度的模具型面，技術(shù)人員必須綜合考慮刀柄的各種特性，尤其是在高速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的夾緊力和徑向跳動(dòng)誤差精度及其動(dòng)平衡質(zhì)量，這樣有利于降低刀具本身存在的振動(dòng)。此外，一般刀柄的徑向跳動(dòng)誤差精度要小于3m，出于對(duì)機(jī)床主軸跳動(dòng)誤差的考慮，采用重量低的主軸、刀柄和刀具相結(jié)合的方式有利于獲得更好地切削加工效果。目前，市場(chǎng)上主要有4種刀柄：液壓刀柄、應(yīng)力鎖緊式刀柄、通用刀柄、熱縮刀柄。 液壓刀柄 液壓刀柄是一種應(yīng)用很廣泛的刀柄，有些客戶(hù)由于加工要求特殊而采用特殊的刀具夾緊解決方案，但大部分應(yīng)用領(lǐng)域是可以選用

42、這種刀柄的。此種刀柄的夾持方式有別于傳統(tǒng)刀柄系統(tǒng)。擰緊只需用一個(gè)加壓螺栓，當(dāng)螺栓擰緊時(shí)便會(huì)推動(dòng)活塞的密封塊在刀柄內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)液壓油壓力，該壓力均勻地從圓周方向傳遞給鋼制膨脹套，膨脹壁再將刀具夾緊。 采用這一刀具夾緊系統(tǒng)，可使系統(tǒng)徑向跳動(dòng)誤差精度和重復(fù)定位精度控制在3m以下。由于刀柄內(nèi)存在有高壓油液壓力，當(dāng)?shù)毒弑粖A緊時(shí)，內(nèi)藏的油腔結(jié)構(gòu)及高壓油的存在大大地增加了結(jié)構(gòu)阻尼，可有效防止刀具和機(jī)床主軸的振動(dòng)。實(shí)際應(yīng)用表明，使用這種夾緊系統(tǒng)不僅可以提高加工精度和質(zhì)量，而且還能使刀具在切削加工中的使用壽命得到成倍提高。 此外，這類(lèi)刀柄不但具有免維護(hù)功能和抗污能力，而且易于使用和安全地夾緊刀具。因?yàn)椋诰o固刀具

43、時(shí)，夾緊壓力可以將刀柄上的任何油或雜質(zhì)導(dǎo)引到膨脹套筒中（加工）的小溝槽中。這樣就可以清理裝夾用表面區(qū)域，并讓其保持干燥，消除打滑現(xiàn)象，保證主軸的扭矩可以很好地傳遞給刀具。應(yīng)力鎖緊式夾頭應(yīng)力鎖緊式夾頭采用多面刀具夾緊方式，這是一種結(jié)構(gòu)極其簡(jiǎn)單，但設(shè)計(jì)功能相當(dāng)高的夾緊裝置。刀具裝夾孔具有經(jīng)精確計(jì)算而設(shè)計(jì)的軸對(duì)稱(chēng)特殊多邊形，借助于一個(gè)特制的加載裝置對(duì)其施加壓力，迫使夾持孔在彈性變形的范圍內(nèi)變成圓形，從而順利地將刀具裝入孔內(nèi)，卸載后刀具即被巨大的變形恢復(fù)力牢固地夾緊。1細(xì)長(zhǎng)型刀柄 此類(lèi)刀柄最為適合于夾持刀柄設(shè)計(jì)特別細(xì)小而延伸較長(zhǎng)的刀具。2粗壯型刀柄 這種刀柄體型較大，因此其剛性較高，在提高徑向力補(bǔ)償方

44、面能提供高精度。3通用刀柄通用刀柄目前主要有兩種應(yīng)用方案：適用于輕型加工應(yīng)用領(lǐng)域，適合于中型和重型加工應(yīng)用領(lǐng)域。用戶(hù)可以充分利用這類(lèi)刀柄的重要優(yōu)點(diǎn)及其防振性能，提高刀具的使用壽命和工件的表面粗糙度，而其價(jià)格可以與高端彈簧刀柄系統(tǒng)相匹敵。這類(lèi)刀柄采用類(lèi)似于液壓刀柄的膨脹技術(shù)來(lái)夾緊刀具，只是其擴(kuò)張力是通過(guò)機(jī)械方法獲得的，而不是通過(guò)液壓介質(zhì)獲得。這一優(yōu)勢(shì)可以使用戶(hù)的刀柄系統(tǒng)達(dá)到防振的效果和很高的徑向跳動(dòng)誤差精度，通常小于5m。與彈簧夾頭刀柄相比，SINO-R刀柄還有另外一些特點(diǎn)：刀柄刀具安裝部外圍有一夾緊套可在省去握矩扳手的情況下，將其旋轉(zhuǎn)至一固定點(diǎn)，使刀柄每次夾緊力達(dá)到統(tǒng)一；能夠緊固和安全夾緊圓形

45、刀具（夾頭可以將刀柄的前端部分夾得更緊一些，但夾孔底部的夾緊程度較差）；通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)減徑套可適應(yīng)各種夾持直徑的刀具；通過(guò)使用內(nèi)部長(zhǎng)度調(diào)節(jié)螺絲，可以非常精密地調(diào)節(jié)軸向長(zhǎng)度。熱脹冷縮刀柄該刀柄采用熱脹冷縮的技術(shù)原理，熱量來(lái)源于感應(yīng)技術(shù)加熱。該刀柄加熱裝置具有感應(yīng)線(xiàn)圈（有些裝置采用高頻線(xiàn)圈），可以對(duì)刀柄中插入的刀具的區(qū)域進(jìn)行精確地加熱。在插入刀具后，需要對(duì)刀柄冷卻一段時(shí)間，這可以通過(guò)冷卻套加速其冷卻速度。刀柄冷卻以后依靠其收縮力緊緊地夾住刀柄。通過(guò)熱脹冷縮夾緊的刀具，夾緊力大，而且可以承受很高的扭矩。通過(guò)熱脹冷縮法夾緊的刀具幾乎成為受力非常均勻的一體式刀具，具有很多優(yōu)點(diǎn)：徑向跳動(dòng)誤差精度很高，可達(dá)到

46、3m以下水平；傳動(dòng)扭矩大，而刀柄的設(shè)計(jì)相對(duì)比較小巧。但其缺陷在于，相比液壓刀柄或應(yīng)力鎖緊式刀柄來(lái)講，其防振性能較差第3章刀具磨損及使用壽命3.1刀具磨損的形態(tài)及其原因切削金屬時(shí)，刀具一方面切下切屑，另一方面刀具本身也要發(fā)生損壞。刀具損壞的形式主要有磨損和破損兩類(lèi)。前者是連續(xù)的逐漸磨損；后者包括脆性破損(如崩刃、碎斷、剝落、裂紋破損等)和塑性破損兩種。刀具磨損后，使工件加工精度降低，表面粗糙度增大，并導(dǎo)致切削力加大、切削溫度升高，甚至產(chǎn)生振動(dòng)，不能繼續(xù)正常切削。因此，刀具磨損直接影響加工效率、質(zhì)量和成本。刀具磨損的形式有以下幾種：1. 前刀面磨損 2. 后刀面磨損 3. 邊界磨損從對(duì)溫度的依賴(lài)程

47、度來(lái)看，刀具正常磨損的原因主要是機(jī)械磨損和熱、化學(xué)磨損。機(jī)械磨損是由工件材料中硬質(zhì)點(diǎn)的刻劃作用引起的，熱、化學(xué)磨損則是由粘結(jié)(刀具與工件材料接觸到原子間距離時(shí)產(chǎn)生的結(jié)合現(xiàn)象)、擴(kuò)散(刀具與工件兩摩擦面的化學(xué)元素互相向?qū)Ψ?、腐蝕等)引起的。3.2刀具磨損過(guò)程、磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命刀具磨損過(guò)程可分為三個(gè)階段： 1. 初期磨損階段 2. 正常磨損階段 3. 急劇磨損階段刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用。這個(gè)磨損限度稱(chēng)為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。一把新刀(或重新刃磨過(guò)的刀具)從開(kāi)始使用直至達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)歷的實(shí)際切削時(shí)間，稱(chēng)為刀具壽命。刀具破損和刀具磨損一樣，也是刀具失效的一種形式。刀具在一定的切削條件下使用時(shí)，如果它

48、經(jīng)受不住強(qiáng)大的應(yīng)力(切削力或熱應(yīng)力)，就可能發(fā)生突然損壞，使刀具提前失去切削能力，這種情況就稱(chēng)為刀具破損。破損是相對(duì)于磨損而言的。從某種意義上講，破損可認(rèn)為是一種非正常的磨損。刀具的破損有早期和后期(加工到一定的時(shí)間后的破損)兩種。刀具破損的形式分脆性破損和塑性破損兩種。硬質(zhì)合金和陶瓷刀具在切削時(shí)，在機(jī)械和熱沖擊作用下，經(jīng)常發(fā)生脆性破損。脆性破損又分為：1. 崩刀 2. 碎斷 3. 剝落 4. 裂紋破損。刀具損壞的形式主要是磨損和破損。在現(xiàn)代化的生產(chǎn)系統(tǒng)(如FMS、CIMS等)中，當(dāng)?shù)毒甙l(fā)生非正常的磨損或破損時(shí)，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施，將導(dǎo)致工件報(bào)廢，甚至機(jī)床損壞，造成很大的損失。因此，對(duì)刀

49、具狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控非常重要。刀具破損監(jiān)測(cè)可分為直接監(jiān)測(cè)和間接監(jiān)測(cè)兩種。所謂直接監(jiān)測(cè)，即直接觀(guān)察刀具狀態(tài)，確認(rèn)刀具是否破損。其中最典型的方法是ITV(Industrial Television， 工業(yè)電視)攝像法。間接監(jiān)測(cè)法即利用與刀具破損相關(guān)的其它物理量或物理現(xiàn)象，間接判斷刀具是否已經(jīng)破損或是否有即將破損的先兆。這樣的方法有力法、測(cè)溫法、測(cè)振法、測(cè)主電機(jī)電流法和測(cè)聲發(fā)射法等。刀具最大的敵人就是生銹，即使廠(chǎng)商使用不銹鋼來(lái)制造刀刃，但只要條件合適，銹斑會(huì)毫不猶豫地出現(xiàn)在不銹鋼面上。尤其是在沿海環(huán)境中使用刀具時(shí)，更加要注意這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)楹＿叺目諝獗绕渌胤匠睗瘢⒒旌嫌宣}份。因此在刀鋒表面涂上一層潤(rùn)滑油

50、來(lái)保護(hù)刀刃的鋼面不直接接觸含鹽份的潮濕空氣侵蝕。任何一款潤(rùn)滑油都可以起到這個(gè)作用。3.3不銹鋼加工對(duì)刀具的要求（1）對(duì)刀具的要求對(duì)刀具幾何參數(shù)的要求 加工不銹鋼時(shí)，刀具切削部分的幾何形狀，一般應(yīng)從前角、后角方面的選擇來(lái)考慮。在選擇前角時(shí)，要考慮卷屑槽型、有無(wú)倒棱和刃傾角的正負(fù)角度大小等因素。不論何種刀具，加工不銹鋼時(shí)都必須采用較大的前角。增大刀具的前角可減小切屑切離和清出過(guò)程中所遇到的阻力。對(duì)后角選擇要求不十分嚴(yán)格，但不宜過(guò)小，后角過(guò)小容易和工件表面產(chǎn)生嚴(yán)重摩擦，使加工表面粗糙度惡化，加速刀具磨損。并且由于強(qiáng)烈摩擦，增強(qiáng)了不銹鋼表面加工硬化的效應(yīng)；刀具后角也不宜過(guò)大，后角過(guò)大，使刀具的楔角減小

51、，降低了切削刃的強(qiáng)度，加速了刀具的磨損。通常，后角應(yīng)比加工普通碳鋼時(shí)適當(dāng)大些。 對(duì)刀具切削部分表面粗糙度的要求 提高刀具切削部分的表面光潔度可減少切屑形成卷曲時(shí)的阻力，提高刀具的耐用度。與加工普通碳鋼相比較，加工不銹鋼時(shí)應(yīng)適當(dāng)降低切削用量以減緩刀具磨損；同時(shí)還要選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s潤(rùn)滑液，以便降低切削過(guò)程中的切削熱和切削力，延長(zhǎng)刀具的使用壽命。 對(duì)刀桿材料的要求 加工不銹鋼時(shí)，由于切削力較大，故刀桿必須具備足夠的強(qiáng)度和剛性，以免在切削過(guò)程中發(fā)生顫振和變形。這就要求選用適當(dāng)大的刀桿截面積，同時(shí)還應(yīng)采用強(qiáng)度較高的材料來(lái)制造刀桿，如采用調(diào)質(zhì)處理的45號(hào)鋼或50號(hào)鋼。 對(duì)刀具切削部分材料的要求 加工不銹鋼時(shí)

52、，要求刀具切削部分的材料具有較高的耐磨性，并能在較高的溫度下保持其切削性能。目前常用的材料有：高速鋼和硬質(zhì)合金。由于高速鋼只能在600C以下保持其切削性能，因此不宜用于高速切削，而只適用于在低速情況下加工不銹鋼。由于硬質(zhì)合金比高速鋼具有更好的耐熱性和耐磨性，因此用硬質(zhì)合金材料制成的刀具更適合不銹鋼的切削加工。 硬質(zhì)合金分鎢鈷合金(YG)和鎢鈷鈦合金(YT)兩大類(lèi)。鎢鈷類(lèi)合金具有良好的韌性，制成的刀具可以采用較大的前角與刃磨出較為鋒利的刃口，在切削過(guò)程中切屑易變形，切削輕快，切屑不容易粘刀，所以在一般情況下，用鎢鈷合金加工不銹鋼比較合適。特別是在振動(dòng)較大的粗加工和斷續(xù)切削加工情況下更應(yīng)采用鎢鈷合

53、金刀片，它不象鎢鈷鈦合金那樣硬脆，不易刃磨，易崩刃。鎢鈷鈦合金的紅硬性較好，在高溫條件下比鎢鈷合金耐磨，但它的脆性較大，不耐沖擊、振動(dòng)，一般作不銹鋼精車(chē)用刀具。（2）刀具幾何參數(shù)的選擇 前角的選擇 從切削熱的產(chǎn)生和散熱方面說(shuō)，增大前角可減小切削熱的產(chǎn)生，切削溫度不致于太高，但前角過(guò)大則因刀頭散熱體積減小，切削溫度反而升高。減小前角可改善刀頭散熱條件，切削溫度有可能降低，但前角過(guò)小，則切削變形嚴(yán)重，切削產(chǎn)生的熱量不易散掉。實(shí)踐表明，取前角go=1520最為合適。 后角的選擇 粗加工時(shí)，對(duì)強(qiáng)力切削的刀具則要求切削刃口強(qiáng)度高，則應(yīng)取較小的后角；精加工時(shí)，其刀具磨損主要發(fā)生在切削刃區(qū)和后刀面上，對(duì)于不

54、銹鋼這種易出現(xiàn)加工硬化的材料，其后刀面摩擦對(duì)加工表面質(zhì)量及刀具磨損影響較大，合理的后角應(yīng)為：加工奧氏體不銹鋼(185HB以下)，其后角可取68；加工馬氏體不銹鋼(250HB以上)，其后角取68；加工馬氏體不銹鋼(250HB以下)，其后角為610為宜。 刃傾角的選擇 刃傾角的大小和方向，確定了流屑的方向，合理選擇刃傾角ls，通常取-1020為宜。在微量精車(chē)外圓、精車(chē)孔、精刨平面時(shí)，應(yīng)采用大刃傾角刀具：應(yīng)取ls4575。 （3）切削用量的選擇 為了抑制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，提高表面質(zhì)量，用硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行加工時(shí)，切削用量要比車(chē)削一般碳鋼類(lèi)工件稍低些，特別是切削速度不宜過(guò)高，一般推薦切削速度Vc=6080m/min，切削深度為ap=47mm，