第二章 金屬切削原理與刀具B

1、第三節(jié) 金屬切削過程的規(guī)律、金屬切削過程的變形區(qū) 金屬切削過程的實質(zhì)是指金屬切削層在刀具擠壓作用下，產(chǎn)生塑性剪切滑移變形的過程。 這是一個極復(fù)雜的過程，為了研究的方便，通常把金屬切削過程的變形劃分為三個變形區(qū)三個變形區(qū)， OA與OE之間是切削層的塑性變形區(qū)，稱為第一變形區(qū)，或稱基本變形區(qū)。 切屑沿著刀具前面流出。由于受刀具前面擠壓和摩擦的作用，切屑將繼續(xù)發(fā)生強烈的變形，這個變形區(qū)域稱為第二變形區(qū)，用表示。 工件已加工表面與后刀面接觸的區(qū)域稱為第三變形區(qū)，或稱摩擦變形區(qū)。 第三變形區(qū)的變形，會造成已加工表面的加工硬化和產(chǎn)生殘余應(yīng)力，對已加工表面的質(zhì)量影響密切。 金屬切削過程中的三個變形區(qū)，雖然各

2、自有其特征，但是，三個變形區(qū)之間有著緊密的互相聯(lián)系和互相影響。三、積屑瘤1、積屑瘤的生長及消失 。 在一定的切削速度范圍內(nèi)切削塑性金屬材料時，切屑與刀具前面有劇烈的摩擦，使切屑底層流動緩慢。流動緩慢的稱為滯流層。于是，滯流層與刀具前面發(fā)生粘結(jié)，這是形成積屑瘤的基礎(chǔ)。隨后，新的滯流層又在這基礎(chǔ)上不斷地粘結(jié)堆積，最后生成積屑瘤。 積屑瘤在生長的過程中，一直受到工件材料與切屑的擠壓摩擦，受到切削的沖擊振動，受到切削溫度的升高等因素的作用和影響。因此，積屑瘤會隨時破碎、脫落、消失?？梢哉J為，積屑瘤的不斷可以認為，積屑瘤的不斷生成的過程，也是積屑瘤不斷破碎、脫生成的過程，也是積屑瘤不斷破碎、脫落和消失的

3、過程。落和消失的過程。2、積屑瘤對切削過程的影響（1）增大刀具前角 積屑瘤使刀具實際工作前角增大，減小切削變形和切削力。（2）提高刀具硬度 積屑瘤是由受了劇烈塑性變形而強化的被切材料堆積而成，其硬度是工件材料硬度的23倍。它可代替刀具切削刃進行切削。（3）增大切削厚度 積屑瘤前端伸出于切削刃外，導(dǎo)致切削厚度增大了，不利于加工尺寸的精度。（4）對刀具壽命的影響 積屑瘤包圍著刀具切削刃及刀具部分前面，減少了刀具磨損，提高了刀具壽命。但是，積屑瘤的生長是一個不穩(wěn)定的過程，積屑瘤隨時會產(chǎn)生破裂、脫落的現(xiàn)象。脫落的碎片會粘走刀面上的金屬材料，或者嚴重擦傷刀面，使刀具壽命下降。（5）降低工件表面質(zhì)量 由于

4、積屑瘤的外形不規(guī)則，使被切削的工件表面不平整。又由于積屑瘤在不斷地破碎和脫落，脫落的碎片使工件表面粗糙，產(chǎn)生缺陷。 根據(jù)上述積屑瘤對加工的影響說明，精加工時應(yīng)防止積屑瘤的產(chǎn)生，因此，通常在切削加工中，不希望出現(xiàn)積屑瘤。 3控制積屑瘤的措施（1）降低工件材料的塑性 可減小刀-屑間的摩擦因數(shù)，減少粘結(jié)，抑制積屑瘤的生長。（2）控制切削速度 （3）增大刀具前角 可減小切削變形和切削溫度，從而可抑制積屑瘤的生長。（4）合理使用切削液 既可減少切削摩擦，又可降低切削溫度，從而使積屑瘤的生長得到抑制。四、鱗刺 鱗刺是在已加工表面上呈鱗片狀有裂口的毛刺。 切削塑性金屬材料時，若切削速度較低，常常會產(chǎn)生鱗刺。

5、鱗刺使已加工表面質(zhì)量下降，表面粗糙度值增大24級。鱗刺形成的過程，可以分為四個階段。 a為抹拭階段 使切屑與刀具前面之間的摩擦因數(shù)逐漸增大，摩擦因數(shù)增大到一定值時，使切屑在刀具前面作短暫的停留。 b為開裂階段 由于停留的切屑代替刀具前面推擠切削層，導(dǎo)致切削區(qū)產(chǎn)生裂口。 c為層積階段 隨著推擠切削層的繼續(xù)，裂口逐漸增大，同時，切削力也在逐漸增大。 d為刮成階段 當切削力增大到一定值時，從而使切屑能克服在刀具前面上的摩擦粘結(jié)時，切屑又開始沿刀具前面流出，一個鱗刺就這樣刮成了。 在低的切削速度（Vc10mmin）時，減小進給量，增大刀具前角，采用潤滑性能好的切削液，可抑制鱗刺的形成。 在較高的切削速

6、度（Vc30mmin)時，工件材料調(diào)質(zhì)處理，減小刀具前角，可抑制鱗刺的形成。 高速切削，切削溫度達500oC以上，便不會產(chǎn)生磷刺。第二節(jié)第二節(jié) 切屑的類型及控制切屑的類型及控制一、切屑的類型及其分類一、切屑的類型及其分類 在金屬切削過程中，由于工件材料的不同和切削條件在金屬切削過程中，由于工件材料的不同和切削條件的不同，因而產(chǎn)生的的不同，因而產(chǎn)生的 切屑種類也就多種多樣，可分為切屑種類也就多種多樣，可分為四種類型四種類型 。1、帶狀切屑 連續(xù)呈較長的帶狀，底面光滑，背面無明顯裂紋，呈微小鋸齒形。加工塑性金加工塑性金屬材料，當切削厚度較小、切削速度較屬材料，當切削厚度較小、切削速度較高、刀具前角

7、較大時這種切屑是較常見高、刀具前角較大時這種切屑是較常見的。的。出現(xiàn)帶狀切屑時，切削力波動小，切削過程較平穩(wěn)，加工表面質(zhì)量較好。但必須采取有效的斷屑、排屑措施，否則會產(chǎn)生切屑纏繞以至損壞刀具、破壞加工質(zhì)量，造成人身傷害等后果。2、擠裂切屑 切屑的外表面呈較大的鋸齒形，內(nèi)表面有時有較深的裂紋。加工塑性金屬材料，加工塑性金屬材料，當切削厚度較大、切削速度較低、刀具當切削厚度較大、切削速度較低、刀具前角較小時產(chǎn)生。前角較小時產(chǎn)生。切削力波動較大、切削過程不太平穩(wěn)，加工表面質(zhì)量較差。3、單元切屑 切屑裂紋貫穿整個切屑斷面，切屑成梯形粒狀，這種切屑較少見。出現(xiàn)單元切屑時，切削力波動大，切削過程不平穩(wěn)，加

8、工表面質(zhì)量差。 上述三種切屑，是在切削塑性金屬材料時才能產(chǎn)生的，這些不同的切屑形態(tài)與切削條件有密切關(guān)系，當改變切削條件，可使切屑形態(tài)相互轉(zhuǎn)換，切屑形態(tài)相互轉(zhuǎn)換的切削條件是： （1）增大刀具前角 可使單元切屑擠裂切屑帶狀切屑。 （2）增大切削速度 可使單元切屑擠裂切屑帶狀切屑。 （3）減小切削厚度 可使單元切屑擠裂切屑帶狀切屑。 4、崩碎切屑 切屑呈不規(guī)則的碎塊狀，這種切屑是在切削脆性金屬材料時才會產(chǎn)生的。出現(xiàn)崩碎切屑時，切削過程不太平穩(wěn)，易損壞刀具，加工表面較粗糙。當采取減小切削厚度、減小刀具主偏角、適當提高切削速度等措施，可使崩碎切屑轉(zhuǎn)換為針狀或片狀切屑，切削過程中的不良現(xiàn)象，得到改善。 切

9、削控制是指在切削加工中采取適當?shù)那邢骺刂剖侵冈谇邢骷庸ぶ胁扇∵m當?shù)拇胧﹣砜刂魄行嫉木砬?、流出與折斷，措施來控制切屑的卷曲、流出與折斷，使形成可接受的良好屑形。使形成可接受的良好屑形。 衡量切屑可控性的主要標準是：不妨礙正常的加工（即不纏繞在工件、刀具上，不飛濺到機床運動部件中）不影響操作者的安全；易于清理、存放和搬運。二、切屑控制的措施 在實際加工中，應(yīng)用最廣的切屑控制方法就是在前刀面上磨制出斷屑槽或使用壓塊式斷屑器。 理想的解決方法就是使用可轉(zhuǎn)位刀具，由專業(yè)化的工具生產(chǎn)廠家來解決合理的槽形設(shè)計和精確的制造工藝問題。第三節(jié) 切 削 力、切削力的來源，切削合力及其分解，切削功率 金屬切削時，刀具

10、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為切削力。由前面對切削變形的分析知，切削力來源于三個方面：（1）克服被加工材料對彈性變形的抗力；（2）克服被加工材料對塑性變形的抗力；（3）克服切屑對前刀面的摩擦力和刀具后刀面對過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。為了實際應(yīng)用，F(xiàn)r可分解為相互垂直的Fz（國標為Fc）、Fy（國標為Fp）和Fx（國標為Ff）三個分力（圖318）。 Fz切削力或切向力。它切于過渡表面并與基面垂直。Fz是計算車刀強度，設(shè)計機床零件，確定機床功率所必需的。 Fx進給力或軸向力。它是處于基面內(nèi)并與工件軸線平行與進給方向相反的力。

11、Fx是設(shè)計進給機構(gòu)，計算進給功率所必需的。 Fy切深抗力、或背向力、徑向力、吃刀力。它是處于基面內(nèi)并與工件軸線垂直的力。 Fy用來確定與工件加工精度有關(guān)的工件撓度（詳見第四章第一節(jié)），并且它與工件在切削過程中產(chǎn)生的振動有關(guān)。不消耗機床的功率。消耗在切削過程中的功率稱為切削功率Pm222xyzrFFFF）切削力（）切削速度（）切削功率（式中NFsmvKWPvFPzmzm/103二、切削力的測量及切削力的計算機輔助測試 在生產(chǎn)實際中，切削力的大小一般采用由實驗結(jié)果建立起來的經(jīng)驗公式計算。在需要較為準確地知道某種切削條件下的切削力時，還需迸行實際測量。三、切削力的經(jīng)驗公式和切削力估算目前，人們已經(jīng)積

12、累了大量的切削力實驗數(shù)據(jù)，對于一般加工方法，如車削、孔加工和銑削等已建立起了可直接利用的經(jīng)驗公式。常用的經(jīng)驗公式約可分為兩類：一類是指數(shù)公式；一類是按單位一類是指數(shù)公式；一類是按單位切削力進行計算。切削力進行計算。1、計算切削力的指數(shù)公式 在金屬切削中廣泛應(yīng)用指數(shù)公式計算切削力。常用的指數(shù)公式形式為FxnyxpFxxFynyxpFyyFznyxpFzzKvfaCFKvfaCFKvfaCFFxFxFxFyFyFyFzFzFz用YT15硬質(zhì)合金車刀外圓縱車b=0.637GPa的結(jié)構(gòu)鋼，車刀幾何參數(shù)為smvrmmfmmakposoor/7 . 1,/4 . 0,40,10,450切削用量為：2、按單

13、位切削力計算切削力和切削功率 單位切削力是指單位切削面積上的切削力。）切削寬度（）切削厚度（）進給量（）背吃刀量（）切削面積（）單位切削力（式中mmammarmmfmmammAmmNpaaFfaFAFpwcpcwczpzcz/22 單位時間內(nèi)切除單位體積的金屬所消耗的功率稱為單位切削功率Ps）切削功率（量。單位時間內(nèi)的金屬切除式中kwPZpfvafvpafvavFZPPmwpppzwms633101000101000101、工件材料的影響 工件材料的性能是決定切削力大小的主要因素之一。一般來說，工件材料的強度、硬度越高，則切削力越大。2、切削用量的影響由切削力的指數(shù)公式可知，隨著背吃刀量和進給

14、量的增大，切削力也增大。切削一般鋼的材料，切削速度對切削力的影響呈波浪形，切削鑄鐵等脆性材料，切削速度對切削力的影響不大。3、刀具幾何參數(shù)的影響（1）前角 前角增大，若后角不變，楔角減小，則刀具鋒利，切削變形減小，使切削力下降。加工塑性大的材料，增大前角，切削力下降明顯；加工脆性的材料，增大前角，切削力下降不顯著。（2）主偏角 切削一般鋼時，當主偏角kr6075時，隨著kr的增大，切削力減小。當kr =6075時，切削力減至最小。當kr 6075時，隨著kr的增大，切削力增大。4、切削液的影響 切削液具有冷卻、潤滑、清潔、防銹的作用。選用潤滑性能好的切削液，可以減小刀具前面與切屑、刀具后面與工

15、件之間的摩擦，從而降低切削力。如礦物油、植物油、極壓切削油都有良好的潤滑性能。第四節(jié) 切削熱與切削溫度切削熱是金屬切削過程中又一重要的物理現(xiàn)象之一。切削熱使切屑、工件、刀具的溫度升高，從而影響工件的質(zhì)量、刀具的壽命、切削速度的提高等。為此，學(xué)習(xí)掌握切削熱和切削溫度的知識及規(guī)律，具有重要的實用意義。 一、切削熱的產(chǎn)生與傳出1、切削熱的產(chǎn)生 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，這是切削熱的一個重要來源。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，切削時共有三個發(fā)熱區(qū)域，即剪切面、切屑與前刀面接觸區(qū)、后刀面與過渡表面接觸區(qū) 。 切削熱的來源就是切

16、屑變形功和前、后切削熱的來源就是切屑變形功和前、后刀面的摩擦功。刀面的摩擦功。 切削用量中，切削用量中，ap增加一倍時，增加一倍時，Pc相應(yīng)的相應(yīng)的成比例地增大一倍，因而切削熱也增大成比例地增大一倍，因而切削熱也增大一倍；切削速度一倍；切削速度v的影響次之，進給量的影響次之，進給量f的影響最小；其它因素對切削熱的影響的影響最??；其它因素對切削熱的影響和它們對切削力的影響完全相同。和它們對切削力的影響完全相同。切削區(qū)域的熱量被切屑、工件、刀具和切削區(qū)域的熱量被切屑、工件、刀具和周圍介質(zhì)傳出。周圍介質(zhì)傳出。切削熱由切切屑、刀具、工件及周圍介質(zhì)傳出的比例切削熱由切切屑、刀具、工件及周圍介質(zhì)傳出的比例

17、切屑刀具工件介質(zhì)車削50861040391鉆削2814.552.55% 工件材料的導(dǎo)熱性能是影響熱量傳導(dǎo)的重要因素 刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)，影響刀具的切削溫度 切屑與刀具接觸時間的長短，也影響刀具的切削溫度二、切削溫度的測量 切削溫度一般指前刀面與切屑接觸區(qū)域的平均溫度。 切削溫度的測量方法大致分為熱電偶法、輻射溫度計法以及其它測量方法。一、自然熱電偶法 切削加工中，化學(xué)成分不同的刀具材料和工件材料相互作用，在刀具一切屑與刀具一工件的接觸面上總是處在較高的切削溫度作用下，這就自然地形成了熱電偶的熱端；若將工件與刀具的引出端保持室溫，則形成了熱電偶的冷端；熱端和冷端之間必然有熱電動勢產(chǎn)生，用儀表將刀

18、具工件所組成的回路中的冷、熱端產(chǎn)生的熱電動勢測出或記錄下來，再根據(jù)事先進行標定的刀具工件所組成熱電偶的溫度與輸出電壓的關(guān)系曲線（或稱標定曲線），便可求得刀具與工件接觸面上切削溫度的平均值。二、人工熱電偶法 將兩種預(yù)先經(jīng)過標定的金屬絲組成熱電偶（或用標準熱電偶），把此熱電偶的熱端焊接在刀具或工件的預(yù)定要測量溫度的點上，而把冷端通過導(dǎo)線串接在電位差計或毫伏表上，根據(jù)儀表上的指示數(shù)值，參照熱電偶標定曲線，便可得知欲測溫點的切削溫度。三、影響切削溫度的主要因素1、切削用量的影響（1）背吃刀量：背吃刀量對切削溫度的影響很小。因為ap增大，切削力和切削熱也增大，但是刀具主切削刃與切削層的接觸長度也增大，從

19、而改善了刀頭的散熱條件。（2）進給量進給量對切削溫度有影響。（3）切削速度 切削速度增大，切削溫度明顯增大。其原因是，當Vc增大時，在單位時間內(nèi)切除的工件余量增多，由切削產(chǎn)生的切削熱增多；另外，切削寬度、切削厚度沒有變化，使刀具和切屑的散熱能力并沒有提高。因此，切削速度對切削溫度有明顯的影響。綜合上述分析可知：切削用量中綜合上述分析可知：切削用量中對對 的的影響最為顯著，影響最為顯著，f對對 的影響次之，的影響次之，ap對對 的影響最小。因此，在機床允許的條件的影響最小。因此，在機床允許的條件下，選用較大的背吃刀量和進給量比選下，選用較大的背吃刀量和進給量比選用大的切削速度更為有利用大的切削速

20、度更為有利。2、刀具幾何參數(shù)的影響 （1）前角 前角增大，切削變形減少，產(chǎn)生的切削熱減少，使切削溫度隨前角的增大而降低。但前角大于1820后，對切削溫度的影響減小，這是因為楔角變小而使散熱體積減小的緣故。（2）主偏角主偏角減小時，使切削刃工作長度增加，散熱條件改善，故切削溫度下降，如圖323所示。3、工件材料的影響 工件材料的強度（包括硬度）和導(dǎo)熱系數(shù)對切削溫度的影響是很大的。 工件材料強度（包括硬度）增大時，產(chǎn)生的切削熱增多，切削溫度升高。 工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)則直接影響切削熱的導(dǎo)出。圖324為在不同切削速度下，各種材料的切削溫度。4、刀具磨損的影響 后刀面磨損對切削溫度的影響如圖325所示。

21、在后刀面的磨損值達到一定數(shù)值后，對切削溫度的影響增大；切削速度愈高，影響就愈顯著。5切削液的影響 冷卻是切削液的一個重要功能。此外還可以起潤滑、清洗和防銹的作用。常用的切削液有水溶液、乳化液、切削油等。五、切削溫度對工件、刀具和切削過程的影響 切削溫度高是刀具磨損的主要原因，它將限制生產(chǎn)率的提高；切削溫度還會使加工精度降低，使已加工表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力以及其它缺陷。1、切削溫度對工件材料強度和切削力的影響 切削時的溫度雖然很高，但是切削溫度對工件材料硬度及強度的影響并不很大。 一方面是因為在切削速度較高時，變形速度很高，其對增加材料強度的影響，足以抵消高的切削溫度使材料強度降低的影響； 另一方面，

22、切削溫度是在切削變形過程中產(chǎn)生的，因此對剪切面上的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)來不及產(chǎn)生很大的影響，只對切屑底層的抗剪強度產(chǎn)生影響。2對刀具材料的影響 實驗證明，各類刀具材料在切削各種工件材料時，都有一個最佳切削溫度范圍。在最佳切削溫度范圍內(nèi)，此時刀具的壽命最高。 3、對工件尺寸精度的影響 車削外圓時，工件本身受熱膨脹，直徑發(fā)生變化，切削后冷卻至室溫，就可能不符合要求的加工精度。 刀桿受熱膨脹，切削時實際背吃刀量增加使直徑減小。 工件受熱變長，但因夾固在機床上不能自由伸長而發(fā)生彎曲，車削后工件中部直徑變化。在精加工和超精加工時，切削溫度對加工精度的影響特別突出，所以必須注意降低切削溫度。第五節(jié) 刀具得磨損與破

23、損、刀具的壽命一、刀具磨損的形態(tài)及其原因 切削金屬時，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。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。 刀具磨損是金屬切削過程中又一重要的物理現(xiàn)象之一，當磨損到一定程度時，會引起切削力增大，切削溫度上升，刀具磨損加劇，工件質(zhì)量下降。1、前刀面磨損 前刀面磨損是指在刀具的前面上距切削刃一定距離處出現(xiàn)月牙洼的磨損現(xiàn)象，月牙洼是前刀面與切屑之間發(fā)生劇烈摩擦的結(jié)果，也是前刀面上的最高溫度部位。 前刀面磨損量的大小，是用月牙洼的寬度KB和深度KT表示的。2、后刀面磨損 切削時，工

24、件的新鮮加工表面與刀具后刀面接觸，相互摩擦，引起后刀面磨損。 后刀面磨損是不均勻的，一般分為三個區(qū)域。（1）C區(qū) 刀尖部分的磨損區(qū)域。由于刀尖部分受力較大，散熱條件較差，所以磨損較嚴重。磨損量用VC表示。（2）N區(qū) 靠近工件待加工表面處的磨損區(qū)域。毛坯表面存在硬皮或上一次切削形成的加工硬化層，使磨損強烈，甚至磨出深溝。磨損量用VN表示。（3）B區(qū) 磨損較均勻區(qū)域。一般用平均磨損量（磨損寬度）VB表示。也可用最大磨損VBmax表示。3、邊界磨損 切削鋼料時，常在主切削刃靠近工件外表皮處以及副切削刃靠近刀尖處的后刀面上，磨出較深的溝紋。此兩處分別是在主、副切削刃與工件待加工或已加工表面接觸的地方

25、發(fā)生這種邊界磨損的原因主要有：（1）切削時，在刀刃附近的前、后刀面上，形成很高的應(yīng)力梯度和很高的溫度梯度。因而在主切削刃后刀面上發(fā)生邊界磨損。（2）由于加工硬化作用，靠近刀尖部分的副切削刃處的切削厚度減薄到零，引起這部分刀刃打滑，促使副后刀面上發(fā)生邊界磨損。二、刀具磨損的原因 在金屬切削過程中，刀具是在高溫（7001200C）和高壓（大于材料的屈服應(yīng)力）下工作，受到機械和熱化學(xué)的作用容易發(fā)生磨損，但刀具磨損的原因是比較復(fù)雜的。經(jīng)過大量實驗研究，發(fā)現(xiàn)機械發(fā)現(xiàn)機械的、溫度的、化學(xué)的作用是造成刀具磨損的、溫度的、化學(xué)的作用是造成刀具磨損的主要原因。的主要原因。 （1 1）機械作用的磨損）機械作用的磨

26、損 工件材料的硬度雖然遠遠小于刀具材料的硬度，但是工件材料中的碳化物（如TiC）、氮化物（如T1N）、氧化物（如siO2）等所產(chǎn)生的硬質(zhì)點以及積屑瘤的碎片等，都有很高的硬度，有的甚至超過刀具材料的硬度。 在切削中，這些硬質(zhì)點將對刀具表面摩擦刻劃，從而使刀具磨損。這種磨損稱為機械磨損。 機械磨損是低速切削刀具（如拉刀、鉸刀、絲錐等）磨損的主要原因。 （2 2）化學(xué)作用的磨損）化學(xué)作用的磨損（1 1）粘結(jié)磨損）粘結(jié)磨損 在一定的接觸壓力和稍高的切削溫度下，刀具與工件、切屑表面將會產(chǎn)生材料分子之間的粘結(jié)，由于有相對運動，粘結(jié)處將破裂。破裂時，刀具表面的金屬微粒被工件、切屑帶走，從而造成刀具磨損。這種

27、磨損稱為粘結(jié)磨損。粘結(jié)磨損。例如，用YT類硬質(zhì)合金刀具切削1Cr18Ni9Ti不銹鋼時，由于兩者Ti元素的親和力作用，極易發(fā)生粘結(jié)磨損。 減輕粘結(jié)磨損的措施是，提高刀具材料的強度，細化組織晶粒。（2 2）氧化磨損）氧化磨損 在一定的切削溫度（700800C）條件下，刀具、工件、切屑的新鮮表面與氧化合，生成一層氧化膜，若刀具上的氧化膜強度較低，會被工件或切屑擦去，從而造成刀具磨損。這種磨損稱為氧化磨損。例如，空氣中的氧與硬質(zhì)合金刀具中的Co、W會發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生Co3O4，、CoO、WO3等疏松脆弱的氧化物，它們極易被工件、切屑帶走，使刀磨損。（3 3）擴散磨損）擴散磨損 在切削溫度高達（90

28、01000）時，硬質(zhì)合金刀具表面中的C、W、Co、Ti等元素向工件、切屑中擴散，使刀具表面產(chǎn)生貧碳、貧鎢、貧鈷現(xiàn)象，而工件、切屑中的Fe元素則會向硬質(zhì)合金刀具表面中擴散，使刀具表面形成低硬度、高脆性的復(fù)合碳化物，而改變了硬質(zhì)合金刀具表層的化學(xué)成分，使刀具表層的硬度、強度降低，刀具磨損加快。這種磨損稱為擴散磨損。擴散磨損。（4 4）相變磨損）相變磨損 刀具材料因切削溫度升高達到相變溫度時，使刀具表層金相組織發(fā)生變化，硬度顯著降低，從而造成刀具迅速磨損。這種磨損稱為相變磨損。如高速鋼刀具在切削溫度達到550600C時，就會發(fā)生相變，使回火馬氏體組織變?yōu)樨愂象w、托氏體或索氏體等組織，硬度降低，磨損加

29、快。 金屬加熱到一定溫度時，內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織發(fā)生變化，這時的溫度稱為相變溫度。對于不同的刀具材料，在不同的切削條件下，加工不同工件材料時，其主要磨損原因可能是上述磨損原因中的一、二種?？偟恼f總的說來，對一定的刀具和工件材料，起主導(dǎo)作用來，對一定的刀具和工件材料，起主導(dǎo)作用的是切削溫度。在低溫區(qū)以機械磨損（硬質(zhì)的是切削溫度。在低溫區(qū)以機械磨損（硬質(zhì)點磨損）為主，而在較高溫度區(qū)，以熱、化點磨損）為主，而在較高溫度區(qū)，以熱、化學(xué)磨損（粘結(jié)、擴散、氧化等）為主。學(xué)磨損（粘結(jié)、擴散、氧化等）為主。三、刀具磨損的過程刀具磨損的過程一般可分為三個階段，1、初期磨損階段 這個階段磨損較快。原因是新刃磨的刀具剛開始

30、切削，由于后刀面粗糙度值的影響，使其后刀面與工件表面的接觸面積很小，壓應(yīng)力較大，所以磨損速度較快。2、正常磨損階段這個階段磨損明顯緩和。經(jīng)過初期磨損階段，刀具后刀面與工件表面的接觸面積增大，后刀面壓應(yīng)力減小，這個階段是刀具的有效工作階段。3、急劇磨損階段 當后刀面的磨損寬度增加到一定限度后，切削力增大，切削溫度上升，刀具快速磨損，變鈍，損壞，直至完全喪失切削能力。 應(yīng)當避免達到這個磨損階段，在這個階應(yīng)當避免達到這個磨損階段，在這個階段到來之前，就要及時換刀。段到來之前，就要及時換刀。四、刀具磨損限度（刀具磨鈍標準） 從刀具磨損的過程可知，在刀具磨損即將到達急劇磨損階段，如果繼續(xù)使用刀具，則刀具

31、將馬上出現(xiàn)嚴重損壞的后果。為此，規(guī)定：把刀具磨損達到正常磨損規(guī)定：把刀具磨損達到正常磨損階段結(jié)束前的后面磨損量階段結(jié)束前的后面磨損量VB值作為刀具值作為刀具磨損限度（磨鈍標準）。磨損限度（磨鈍標準）。 一把新刀（或重新刃磨過的刀具）從開始使用直至達到磨鈍標準所經(jīng)歷的實際切削時間，稱為刀具壽命。 對于可重磨刀具，從第一次投入使用直至完全報廢（經(jīng)刃磨后亦不可再用）時所經(jīng)歷的實際切削時間，叫做刀具總壽命。 應(yīng)當明確，刀具壽命和刀具總壽命是兩個不同的概念。對于某一切削加工，當工件、刀具材料和刀具幾何形狀選定之后，切削速度是影響刀具壽命的最主要因素。提高切削速度，刀具壽命就降低。在常用的切削速度范圍內(nèi)，

32、取不同的切削速度進行刀具磨損試驗，得一組磨損曲線，經(jīng)處理后得刀具壽命方程式刀具壽命方程式料和切削條件有關(guān)系數(shù)，與刀具、工件材間影響的程度指數(shù)，表示）刀具壽命（）切削速度（式中00minmin/CTvmTmvCvTmM為該直線的斜率。耐熱性越低的刀具材料，斜率應(yīng)該越小，切削速度對刀具壽命的影響應(yīng)該越大。由上式可見，切削速度由上式可見，切削速度v對刀具壽命影響對刀具壽命影響最大，進給量最大，進給量f次之，背吃刀量次之，背吃刀量ap最小。最小。這與三者對切削溫度的影響順序完全一這與三者對切削溫度的影響順序完全一致。這也反映出切削溫度對刀具磨損和致。這也反映出切削溫度對刀具磨損和刀具壽命有著最重要的影

33、響。刀具壽命有著最重要的影響。四、刀具的破損 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，如果它經(jīng)受不住強大的應(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，這種情況就稱為刀具破損。（1）崩刃 在切削刃上產(chǎn)生小的缺口。還能繼續(xù)進行切削。陶瓷刀具切削時，最常發(fā)生這種崩刃，而且是一種早期破損。（2）碎斷 在切削刃上發(fā)生小塊碎裂或大塊斷裂，不能再繼續(xù)正常使用。（3）剝落 在前、后刀面上幾乎平行于切削刃而剝下一層碎片，經(jīng)常連切削刃一起剝落，有時也在離切削刃一段距離處剝落，根據(jù)刀面上受沖擊位置不同而變化。（4）裂紋破損 在較長時間斷續(xù)切削后，由于疲

34、勞而引起裂紋的一種破損。 刀具破損和刀具磨損都是在切削力和切削熱作用下發(fā)生的，磨損是一個比較緩磨損是一個比較緩慢的逐漸發(fā)展的刀具表面損傷過程，而慢的逐漸發(fā)展的刀具表面損傷過程，而破損是一種非正常的磨損，是一個突發(fā)破損是一種非正常的磨損，是一個突發(fā)過程，剎那間使刀具失效。過程，剎那間使刀具失效。第六節(jié)切削用量的合理選擇 切削用量由切削速度、進給量和背吃刀量三要素組成。在切削加工中，切削用量將直接影響加工工件的質(zhì)量、刀具的磨損限度、機床的功率、生產(chǎn)率、加工成本等。因此，切削用量的選擇顯得特別重要。本節(jié)將著重討論切削用量合理選擇的原則和步驟。 所謂的合理切削用量，是指在保證加工工所謂的合理切削用量，

35、是指在保證加工工件質(zhì)量和刀具磨損限度的前提下，充分發(fā)件質(zhì)量和刀具磨損限度的前提下，充分發(fā)揮機床、刀具的切削性能，達到提高生產(chǎn)揮機床、刀具的切削性能，達到提高生產(chǎn)率，降低加工成本的一種切削用量。率，降低加工成本的一種切削用量。一、切削用量的選擇一、切削用量的選擇1、對加工質(zhì)量的影響、對加工質(zhì)量的影響背吃刀量和進給量增大，切削力增大，從而降低加工精度和增大表面粗糙度，切削速度增大時，切削力減小，并可減小或避免積屑瘤，有利于加工質(zhì)量和表面質(zhì)量的提高。2、對基本工藝時間的影響、對基本工藝時間的影響由此可知，切削用量三要素對基本工藝時間的影響是相同的。pmvfakt 3、對刀具壽命的影響、對刀具壽命的影

36、響 切削用量三要素對刀具壽命影響的大小，按順序為v、f、ap。因此，從保證合理的刀具壽命出發(fā)，在因此，從保證合理的刀具壽命出發(fā)，在確定切削用量時，首先應(yīng)采用盡可能大確定切削用量時，首先應(yīng)采用盡可能大的背吃刀量；然后再選用大的進給量；的背吃刀量；然后再選用大的進給量；最后求出切削速度。最后求出切削速度。4、加工表面粗糙度、加工表面粗糙度 精加工時，增大進給量將增大加工表面粗糙度值（見第四章）。因此，它是精加工時抑制生產(chǎn)率提高的主要因素。 綜上所述，粗加工切削用量選擇原則是：綜上所述，粗加工切削用量選擇原則是：首先采用大的背吃刀量，其次采用較大首先采用大的背吃刀量，其次采用較大的進給量，最后根據(jù)刀

37、具磨損限度合理的進給量，最后根據(jù)刀具磨損限度合理選擇切削速度。選擇切削速度。 綜上所述，精加工切削用量選擇原則是：綜上所述，精加工切削用量選擇原則是：采用較小的背吃刀量和進給量，在保證采用較小的背吃刀量和進給量，在保證刀具磨損極限的條件下，盡可能采用大刀具磨損極限的條件下，盡可能采用大的切削速度。的切削速度。三、切削用量選擇步驟（以車削加工為例）1粗加工切削用量選擇步驟（1）背吃刀量 一般是先把精加工（半精加工）余量扣除，盡可能一次切除。如果毛坯精度較差，粗加工余量較大，刀具強度較低，機床功率不足，可分幾次切除余量。通常?。?apl（2334）Z， ap2（1413）Z式中 Z單邊粗加工余量。（2）進給量 背吃刀量確定后，進給量f的選擇主要根據(jù)機床刀具夾具工件工藝系統(tǒng)的剛度，盡可能選擇大的進給量。（3）切削速度 背吃刀量和進給量確定后，根據(jù)工件的材料和刀具的材料確定切削速