機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課件第三章

1、第第3章章 金屬切削與磨削加工金屬切削與磨削加工 3. 1 金屬切削、磨削加工的基本概念金屬切削、磨削加工的基本概念 3.1.1 金屬切削與磨削的加工表面與用量金屬切削與磨削的加工表面與用量 （1）切削加工表面）切削加工表面 切削或磨削加工中獲得的要求表面是逐漸切削或磨削加工中獲得的要求表面是逐漸形成的，在這一過程中，工件上有三個(gè)不斷形成的，在這一過程中，工件上有三個(gè)不斷變化著的表面：變化著的表面： 待加工表面待加工表面 已加工表面已加工表面 過渡表面過渡表面 待加工表面待加工表面加工時(shí)即將被去除金屬層的表面；加工時(shí)即將被去除金屬層的表面；2) 已加工表面已加工表面已被切除多余金屬新形成的已被

2、切除多余金屬新形成的 符合要求工件表面；符合要求工件表面；3) 過渡表面（切削表面）過渡表面（切削表面） 位于待加工表面位于待加工表面 和已加工表面之間的，正在和已加工表面之間的，正在 由刀具或砂輪的切刃在工件由刀具或砂輪的切刃在工件 上形成的那個(gè)表面。上形成的那個(gè)表面。（2）切削用量和磨削用量）切削用量和磨削用量 在切削加工中，切削速度在切削加工中，切削速度Vc、進(jìn)給量、進(jìn)給量f和切削和切削深度深度ap稱為切削用量。相似地，在磨削加工中，磨稱為切削用量。相似地，在磨削加工中，磨削速度削速度Vs、進(jìn)給量、進(jìn)給量f和砂輪切削深度和砂輪切削深度ap（區(qū)別于單個(gè)（區(qū)別于單個(gè)磨粒切刃的切深）稱為磨削用

3、量。切削或磨削用量磨粒切刃的切深）稱為磨削用量。切削或磨削用量的大小反映單位時(shí)間內(nèi)金屬切除量的多少，也直接的大小反映單位時(shí)間內(nèi)金屬切除量的多少，也直接影響切削或磨削的力、功率、溫度、刀具或砂輪壽影響切削或磨削的力、功率、溫度、刀具或砂輪壽命等。所以，在切削或磨削加工時(shí)，要根據(jù)工件材命等。所以，在切削或磨削加工時(shí)，要根據(jù)工件材料、刀具材料和其它技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求來選擇適宜的用料、刀具材料和其它技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求來選擇適宜的用量。量。 n切削深度切削深度待加工表面與已加工表面之待加工表面與已加工表面之間的距離；間的距離；n進(jìn)給量進(jìn)給量主運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)一周時(shí)刀具沿進(jìn)給主運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)一周時(shí)刀具沿進(jìn)給方向的位移量；方向的位移

4、量；n切削速度切削速度切削速度就是主運(yùn)動(dòng)的速度，切削速度就是主運(yùn)動(dòng)的速度，如因刀刃上各點(diǎn)回轉(zhuǎn)半徑不同而導(dǎo)致切如因刀刃上各點(diǎn)回轉(zhuǎn)半徑不同而導(dǎo)致切削速度不同時(shí)，取其最大值。削速度不同時(shí)，取其最大值。312 刀具角度和切削層參數(shù)刀具角度和切削層參數(shù) （1）刀具切削部分的結(jié)構(gòu)要素）刀具切削部分的結(jié)構(gòu)要素 刀具的切削部分擔(dān)負(fù)主要的切削工作，直接刀具的切削部分擔(dān)負(fù)主要的切削工作，直接從工件上切下切屑。刀具種類很多，除單刃刀具從工件上切下切屑。刀具種類很多，除單刃刀具（如車刀、刨刀等）外，還有各種多刃刀具（如（如車刀、刨刀等）外，還有各種多刃刀具（如銑刀、拉刀、鉆頭、鉸刀、滾刀等），及表面具銑刀、拉刀、鉆頭

5、、鉸刀、滾刀等），及表面具有大量微小磨粒切刃的砂輪。但它們切削部分的有大量微小磨粒切刃的砂輪。但它們切削部分的幾何形狀與參數(shù)都可以以外圓車刀的切削部分為幾何形狀與參數(shù)都可以以外圓車刀的切削部分為基本形狀。因此，刀具切削部分幾何形狀的確定基本形狀。因此，刀具切削部分幾何形狀的確定通常以車刀切削部分幾何形狀為基礎(chǔ)來定義。通常以車刀切削部分幾何形狀為基礎(chǔ)來定義。 1)切削部分的刀面切削部分的刀面 前刀面前刀面 刀具上切屑流過的表面。如果前刀面刀具上切屑流過的表面。如果前刀面是由幾個(gè)相互傾斜的表面組成的，則可從切削刃開是由幾個(gè)相互傾斜的表面組成的，則可從切削刃開始，依次把它們稱為第一前刀面、第二前刀面

6、等；始，依次把它們稱為第一前刀面、第二前刀面等； 后刀面后刀面 與工件上新形成的過渡表面相對(duì)的刀與工件上新形成的過渡表面相對(duì)的刀具表面。也可以分為第一后刀面、第二后刀面等；具表面。也可以分為第一后刀面、第二后刀面等； 副后刀面副后刀面 與副切削刃毗鄰、與工件上已加工與副切削刃毗鄰、與工件上已加工表面相對(duì)的刀面。同樣也可以分為第一副后刀面、表面相對(duì)的刀面。同樣也可以分為第一副后刀面、第二副后刀面等。第二副后刀面等。有關(guān)刀具切削部分術(shù)語的說明有關(guān)刀具切削部分術(shù)語的說明 2)切削刃切削刃 切削的邊鋒，稱為切削刃。切削刃有主切削刃切削的邊鋒，稱為切削刃。切削刃有主切削刃和副切削刃之分。和副切削刃之分。

7、 主切削刃是前刀面與后刀面的交線。在切削主切削刃是前刀面與后刀面的交線。在切削過程中，承擔(dān)主要的切削任務(wù)并形成工件上的過渡過程中，承擔(dān)主要的切削任務(wù)并形成工件上的過渡表面。表面。 副切刃是前刀面與副后刀面的交線。它參與副切刃是前刀面與副后刀面的交線。它參與部分的切削任務(wù)，并影響已加工表面的粗糙度。部分的切削任務(wù)，并影響已加工表面的粗糙度。 過渡刃是刀尖處連接主、副兩條切削刃之間過渡刃是刀尖處連接主、副兩條切削刃之間的一小段切削刃。它可以沒有（交點(diǎn)刀尖）、也可的一小段切削刃。它可以沒有（交點(diǎn)刀尖）、也可以是直線（倒棱刀尖）或圓弧。以是直線（倒棱刀尖）或圓弧。刀尖形狀示意圖刀尖形狀示意圖（2）刀具

8、角度的參考系）刀具角度的參考系 為了確定刀具表面在空間的相對(duì)位置，為了確定刀具表面在空間的相對(duì)位置，可可 以用一定的幾何角度表示。以用一定的幾何角度表示。 刀具的幾何角度參考系有兩類：刀具的幾何角度參考系有兩類： 刀具標(biāo)注角度參考系刀具標(biāo)注角度參考系 刀具工作角度參考系刀具工作角度參考系 構(gòu)成刀具標(biāo)注角度參考系的主要參考平面有：構(gòu)成刀具標(biāo)注角度參考系的主要參考平面有：基平面、切削平面、主剖面和切削刃法剖面。基平面、切削平面、主剖面和切削刃法剖面。 基平面基平面(簡(jiǎn)稱基面簡(jiǎn)稱基面)Pr 通過切削刃選定點(diǎn)、通過切削刃選定點(diǎn)、垂直于主運(yùn)動(dòng)方向的平面。通常它平行或垂直于垂直于主運(yùn)動(dòng)方向的平面。通常它平

9、行或垂直于刀具的制造、安裝的定位平面或軸線。刀具的制造、安裝的定位平面或軸線。 切削平面切削平面Ps 通過切削刃選定點(diǎn)、與主切削通過切削刃選定點(diǎn)、與主切削刃相切、并垂直于基面的平面，也就是切削刃與刃相切、并垂直于基面的平面，也就是切削刃與切削速度方向構(gòu)成的平面。切削速度方向構(gòu)成的平面。 基面和切削平面是刀具標(biāo)注角度參考系中兩基面和切削平面是刀具標(biāo)注角度參考系中兩個(gè)基本的參考平面，再加上以下所述的任一剖面?zhèn)€基本的參考平面，再加上以下所述的任一剖面，便構(gòu)成各種不同的刀具標(biāo)注角度參考系。，便構(gòu)成各種不同的刀具標(biāo)注角度參考系。 主剖面主剖面Po和主剖面參考系和主剖面參考系 主剖面主剖面Po是通過切是通

10、過切削刃選定點(diǎn)、同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面。削刃選定點(diǎn)、同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面。它必然垂直于切削刃在基面上的投影。圖它必然垂直于切削刃在基面上的投影。圖36a中中PrPsPo組成正交的主剖面參考系。這是目前生組成正交的主剖面參考系。這是目前生產(chǎn)中最常用的刀具標(biāo)注角度參考系。（產(chǎn)中最常用的刀具標(biāo)注角度參考系。（車刀的標(biāo)車刀的標(biāo)注參考系注參考系.swf） 切削刃法剖面切削刃法剖面Pn和法剖面參考系和法剖面參考系 法剖面法剖面Pn是是通過切削刃選定點(diǎn)、并垂直于切削刃的平面。在通過切削刃選定點(diǎn)、并垂直于切削刃的平面。在圖圖36a中，由中，由PrPsPn組成一個(gè)法剖面參考系。組成一個(gè)法剖面參

11、考系。主剖面參考系與法剖面參考系的基面和切削平面主剖面參考系與法剖面參考系的基面和切削平面相同。相同。刀具角度的主剖面參考系刀具角度的主剖面參考系（3）刀具的標(biāo)注角度）刀具的標(biāo)注角度 車刀的標(biāo)注角度車刀的標(biāo)注角度1)主剖面參考系內(nèi)的標(biāo)注角度主剖面參考系內(nèi)的標(biāo)注角度 在主剖面在主剖面Po內(nèi)的標(biāo)注角度內(nèi)的標(biāo)注角度 前角前角o 在主剖面內(nèi)度量的基面與前刀面間的在主剖面內(nèi)度量的基面與前刀面間的夾角。當(dāng)前刀面與切削平面間的夾角小于夾角。當(dāng)前刀面與切削平面間的夾角小于90時(shí)時(shí)取正號(hào)；大于取正號(hào)；大于90時(shí)則取負(fù)號(hào)。時(shí)則取負(fù)號(hào)。 后角后角o 在主剖面內(nèi)度量的后刀面與切削平面在主剖面內(nèi)度量的后刀面與切削平面間

12、的夾角。當(dāng)后刀面與基面夾角小于間的夾角。當(dāng)后刀面與基面夾角小于90時(shí)取正時(shí)取正號(hào)；大于號(hào)；大于90時(shí)取負(fù)號(hào)。時(shí)取負(fù)號(hào)。 楔角楔角o 在主剖面內(nèi)度量的后刀面與前刀面間在主剖面內(nèi)度量的后刀面與前刀面間的夾角。上述三角度之和為的夾角。上述三角度之和為90。 在基面在基面Pr內(nèi)的標(biāo)注角度內(nèi)的標(biāo)注角度 主偏角主偏角kr 在基面內(nèi)度量的切削平面與進(jìn)給平在基面內(nèi)度量的切削平面與進(jìn)給平面間的夾角。它也是主切削刃在基面上投影與進(jìn)面間的夾角。它也是主切削刃在基面上投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的夾角。給運(yùn)動(dòng)方向的夾角。 副偏角副偏角kr 在基面內(nèi)度量的副切削刃與進(jìn)給運(yùn)在基面內(nèi)度量的副切削刃與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向在基面上投影間的夾角。

13、動(dòng)方向在基面上投影間的夾角。 刀尖角刀尖角r 在基面內(nèi)度量的切削平面和副切削在基面內(nèi)度量的切削平面和副切削平面間的夾角。它也是主切削刃和副平面間的夾角。它也是主切削刃和副 切削刃在基切削刃在基面上投影間的夾角。顯然地，上述三角度之和為面上投影間的夾角。顯然地，上述三角度之和為180。 在切削平面在切削平面Ps內(nèi)的標(biāo)注角度內(nèi)的標(biāo)注角度 刃傾角刃傾角s 在切削平面內(nèi)度量的主切削刃與基在切削平面內(nèi)度量的主切削刃與基面間的夾角。當(dāng)?shù)都馓幵谇邢魅凶罡呶恢脮r(shí)，刃面間的夾角。當(dāng)?shù)都馓幵谇邢魅凶罡呶恢脮r(shí)，刃傾角取正號(hào)；若刀尖處于切削刃最低位置時(shí)，刃傾角取正號(hào)；若刀尖處于切削刃最低位置時(shí)，刃傾角取負(fù)號(hào)；當(dāng)主切削

14、刃與基面平行時(shí)，刃傾角傾角取負(fù)號(hào)；當(dāng)主切削刃與基面平行時(shí)，刃傾角為零。為零。 以上所述角度中，基本角度只有前角以上所述角度中，基本角度只有前角o、后角、后角o、主偏角、主偏角kr 、副偏角、副偏角kr 和刃傾角和刃傾角s五個(gè)，其余五個(gè)，其余是派生角度。是派生角度。車刀的刃傾角車刀的刃傾角2)法剖面參考系內(nèi)的標(biāo)注角度法剖面參考系內(nèi)的標(biāo)注角度 法剖面參考系和主剖面參考系的區(qū)別僅在法剖面參考系和主剖面參考系的區(qū)別僅在于以法剖面代替主剖面作為測(cè)量前角、后角和于以法剖面代替主剖面作為測(cè)量前角、后角和楔角的平面。法剖面的標(biāo)注角度有法前角楔角的平面。法剖面的標(biāo)注角度有法前角n、法后角法后角n和法楔角和法楔角

15、n，而其余角度完全相同。，而其余角度完全相同。（4）刀具工作角度）刀具工作角度 上述刀具標(biāo)注角度是在假定運(yùn)動(dòng)和安裝條件下的上述刀具標(biāo)注角度是在假定運(yùn)動(dòng)和安裝條件下的標(biāo)注角度。如果考慮合成運(yùn)動(dòng)和實(shí)際安裝情況，則標(biāo)注角度。如果考慮合成運(yùn)動(dòng)和實(shí)際安裝情況，則刀具的參考系將發(fā)生變化，刀具角度也發(fā)生變化。刀具的參考系將發(fā)生變化，刀具角度也發(fā)生變化。按照刀具工作中的實(shí)際情況，在刀具工作角度參考按照刀具工作中的實(shí)際情況，在刀具工作角度參考系中確定的角度，稱為刀具工作角度。一般不必進(jìn)系中確定的角度，稱為刀具工作角度。一般不必進(jìn)行工作角度的計(jì)算。只有在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和刀具安裝對(duì)行工作角度的計(jì)算。只有在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和刀具安

16、裝對(duì)工作角度產(chǎn)生較大影響時(shí)，才需計(jì)算工作角度。例工作角度產(chǎn)生較大影響時(shí)，才需計(jì)算工作角度。例如，在以大進(jìn)給量切斷小直徑工件、車螺紋或絲杠如，在以大進(jìn)給量切斷小直徑工件、車螺紋或絲杠、鏟背、刀具安裝位置有較大變化時(shí)等。、鏟背、刀具安裝位置有較大變化時(shí)等。 （5）切削層參數(shù)）切削層參數(shù) 切削厚度切削厚度 垂直于過渡表面度量的切削層尺寸，垂直于過渡表面度量的切削層尺寸， 稱為切削厚度，以稱為切削厚度，以ho表示。表示。 切削寬度切削寬度 沿過渡表面度量的切削層尺寸，稱沿過渡表面度量的切削層尺寸，稱 為切削寬度，以為切削寬度，以bo表示。表示。 切削面積切削面積 切削層在基面切削層在基面Pr內(nèi)的面積，

17、稱為切內(nèi)的面積，稱為切 削面積，以削面積，以AD表示。表示。 殘留面積殘留面積 因刀具有副偏角，切削時(shí)殘留在已因刀具有副偏角，切削時(shí)殘留在已 加工表面上的不平部分。加工表面上的不平部分。切削層參數(shù)及殘留面積切削層參數(shù)及殘留面積313常用刀具材料及磨料常用刀具材料及磨料 刀具材料指刀具切削部分的材料，磨料指磨粒的材料。刀具材料指刀具切削部分的材料，磨料指磨粒的材料。它們直接影響刀具和磨具的切削性能、生產(chǎn)率、加工質(zhì)量它們直接影響刀具和磨具的切削性能、生產(chǎn)率、加工質(zhì)量和成本。和成本。 （1）刀具材料應(yīng)具備的基本性能）刀具材料應(yīng)具備的基本性能 刀具材料必須具有高于工件材料的硬度；刀具材料必須具有高于工

18、件材料的硬度； 刀具材料應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和韌性；刀具材料應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和韌性； 要求刀具材料要有好的抵抗磨損的能力；要求刀具材料要有好的抵抗磨損的能力； 要求刀具材料在高切削溫度下保持高硬度、高強(qiáng)度要求刀具材料在高切削溫度下保持高硬度、高強(qiáng)度的性能，即耐熱性，并有良好的抗擴(kuò)散、抗氧化的能力；的性能，即耐熱性，并有良好的抗擴(kuò)散、抗氧化的能力； 盡量大的導(dǎo)熱系數(shù)和小的線膨脹系數(shù)；盡量大的導(dǎo)熱系數(shù)和小的線膨脹系數(shù)； 為便于制造刀具和有高的性能價(jià)格比，要求刀具材為便于制造刀具和有高的性能價(jià)格比，要求刀具材料具有良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。料具有良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。 （2）常用刀具材料1)高速鋼高速鋼 高速鋼

19、是一種加入了較多鎢、鉬、鉻和釩等高速鋼是一種加入了較多鎢、鉬、鉻和釩等合金元素的高合金工具鋼。具有較高的硬度和耐合金元素的高合金工具鋼。具有較高的硬度和耐磨性、較高的熱穩(wěn)定性，能磨出鋒利的刃口。制磨性、較高的熱穩(wěn)定性，能磨出鋒利的刃口。制造工藝性好。造工藝性好。2)硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金是用具有高耐磨性和高耐熱性的硬質(zhì)合金是用具有高耐磨性和高耐熱性的WC、TiC等金屬粉末，以等金屬粉末，以Co、Ni作為粘結(jié)劑，用作為粘結(jié)劑，用粉末冶金法制得的合金。硬度高、耐磨。但韌性粉末冶金法制得的合金。硬度高、耐磨。但韌性較差。常制成刀片使用。較差。常制成刀片使用。 牌號(hào)牌號(hào)性能性能應(yīng)應(yīng) 用用 范范 圍

20、圍YG3XYG3X抗彎強(qiáng)度、韌性、進(jìn)給量抗彎強(qiáng)度、韌性、進(jìn)給量硬度、耐磨性、切削速度硬度、耐磨性、切削速度鑄鐵，有色金屬及其合金的精加工和半精鑄鐵，有色金屬及其合金的精加工和半精加工，不能承受沖擊載荷加工，不能承受沖擊載荷YG3YG3鑄鐵，有色金屬及其合金的精加工和半精鑄鐵，有色金屬及其合金的精加工和半精加工，不能承受沖擊載荷加工，不能承受沖擊載荷YG6XYG6X普通鑄鐵，冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工普通鑄鐵，冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工和半精加工YG6AYG6A鑄鐵，有色金屬及其合金的半精加工和粗鑄鐵，有色金屬及其合金的半精加工和粗加工加工YG6YG6鑄鐵，有色金屬及其合金、非金屬材料

21、的鑄鐵，有色金屬及其合金、非金屬材料的粗加工，也用于斷續(xù)加工粗加工，也用于斷續(xù)加工YG8冷硬鑄鐵，有色金屬及其合金的半精加工，冷硬鑄鐵，有色金屬及其合金的半精加工，也可用于高錳鋼、淬硬鋼的半精加工和精也可用于高錳鋼、淬硬鋼的半精加工和精加工加工牌號(hào)牌號(hào)性能性能應(yīng)應(yīng) 用用 范范 圍圍YT30YT30抗彎強(qiáng)度、韌性、進(jìn)給量抗彎強(qiáng)度、韌性、進(jìn)給量硬度、耐磨性、切削速度硬度、耐磨性、切削速度碳素鋼、合金鋼的精加工碳素鋼、合金鋼的精加工YT15YT15碳素鋼、合金鋼在連續(xù)切削時(shí)的粗加工、碳素鋼、合金鋼在連續(xù)切削時(shí)的粗加工、半精加工，也可用于斷續(xù)切削時(shí)的精加工半精加工，也可用于斷續(xù)切削時(shí)的精加工YT5YT

22、5碳素鋼、合金鋼的粗加工，也可用于斷續(xù)碳素鋼、合金鋼的粗加工，也可用于斷續(xù)切削切削YW1YW1高溫合金、高錳鋼、不銹鋼等難加工材料高溫合金、高錳鋼、不銹鋼等難加工材料及普通鋼料、鑄鐵、有色金屬及其合金的及普通鋼料、鑄鐵、有色金屬及其合金的粗加工和半精加工粗加工和半精加工YW2YW2高溫合金、高錳鋼、不銹鋼等難加工材料高溫合金、高錳鋼、不銹鋼等難加工材料及普通鋼料、鑄鐵、有色金屬及其合金的及普通鋼料、鑄鐵、有色金屬及其合金的粗加工和半精加工粗加工和半精加工3)陶瓷材料陶瓷材料 陶瓷是以氧化鋁陶瓷是以氧化鋁(A1203)或氮化硅或氮化硅(SiN4)等為主要成分，經(jīng)壓制成形后燒結(jié)而成的刀等為主要成分

23、，經(jīng)壓制成形后燒結(jié)而成的刀具材料。陶瓷刀具材料共分三類：氧化鋁基具材料。陶瓷刀具材料共分三類：氧化鋁基陶瓷、氮化硅基陶瓷和復(fù)合氮化硅氧化鋁陶瓷、氮化硅基陶瓷和復(fù)合氮化硅氧化鋁陶瓷。其優(yōu)點(diǎn)是：硬度高，刀具耐用度高，陶瓷。其優(yōu)點(diǎn)是：硬度高，刀具耐用度高，可提高切削速度，加工效率提高可提高切削速度，加工效率提高310倍。倍。4）涂層刀具）涂層刀具 目前目前 80%以上都是涂層刀具。它是在硬質(zhì)以上都是涂層刀具。它是在硬質(zhì)合金或高速鋼刀體上涂敷氧化鋁、碳氮化鈦合金或高速鋼刀體上涂敷氧化鋁、碳氮化鈦、氮化鋁鈦、碳氮化鋁鈦等，具有優(yōu)異的高、氮化鋁鈦、碳氮化鋁鈦等，具有優(yōu)異的高溫性能。溫性能。5)金剛石金剛石

24、 天然和人造金剛石都是碳的同素異構(gòu)體，是自然天然和人造金剛石都是碳的同素異構(gòu)體，是自然界中最硬的材料。天然金剛石質(zhì)量好，價(jià)格昂貴，界中最硬的材料。天然金剛石質(zhì)量好，價(jià)格昂貴，只用作超精密加工切削工具。但由于碳元素與鐵元只用作超精密加工切削工具。但由于碳元素與鐵元素具有很強(qiáng)的親和性，所以金剛石刀具不能加工鐵素具有很強(qiáng)的親和性，所以金剛石刀具不能加工鐵族金屬材料。族金屬材料。6)立方氮化硼立方氮化硼 立方氮化硼（立方氮化硼（CBN）是以六方氮化硼為原料，經(jīng)）是以六方氮化硼為原料，經(jīng)高溫高壓獲得的人工合成材料，其硬度僅次于金剛高溫高壓獲得的人工合成材料，其硬度僅次于金剛石，和金剛石并稱為超硬材料。具

25、有很強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)石，和金剛石并稱為超硬材料。具有很強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，主要用于加工鐵族金屬材料。定性，主要用于加工鐵族金屬材料。 （3）常用磨料）常用磨料 對(duì)磨料的基本要求是它的硬度要高于被磨材對(duì)磨料的基本要求是它的硬度要高于被磨材料；要有一定動(dòng)態(tài)強(qiáng)度或韌性，使磨粒侵入和沖料；要有一定動(dòng)態(tài)強(qiáng)度或韌性，使磨粒侵入和沖擊工件時(shí)不易破碎；但還要有一定脆性，在磨粒擊工件時(shí)不易破碎；但還要有一定脆性，在磨粒變鈍后容易破碎形成鋒銳的新切刃。變鈍后容易破碎形成鋒銳的新切刃。 1）普通磨料）普通磨料 普通砂輪磨料都是基于氧化鋁（普通砂輪磨料都是基于氧化鋁（Al2O3）和碳）和碳化硅（化硅（SiC）的人造材料。它們各

26、有不同品種以適）的人造材料。它們各有不同品種以適應(yīng)不同的用途。硬度高的磨料通常更脆些。碳化硅應(yīng)不同的用途。硬度高的磨料通常更脆些。碳化硅磨料的硬度和脆性比氧化鋁的要高。較硬和較脆的磨料的硬度和脆性比氧化鋁的要高。較硬和較脆的磨料通常用于精密磨削，粗粒度韌性磨料則更適合磨料通常用于精密磨削，粗粒度韌性磨料則更適合于粗磨削。于粗磨削。2）超硬磨料）超硬磨料 人造金剛石的較弱的品種主要制成樹脂結(jié)合劑人造金剛石的較弱的品種主要制成樹脂結(jié)合劑砂輪磨削硬質(zhì)合金。這時(shí)，金剛石磨粒經(jīng)常要鍍覆砂輪磨削硬質(zhì)合金。這時(shí)，金剛石磨粒經(jīng)常要鍍覆占磨粒重量占磨粒重量55%的鎳，以使磨粒和樹脂結(jié)合劑結(jié)合的鎳，以使磨粒和樹脂

27、結(jié)合劑結(jié)合的更牢固，并在空氣中提供保護(hù)。的更牢固，并在空氣中提供保護(hù)。幾種常用磨料的特性及適用范圍幾種常用磨料的特性及適用范圍序序列列磨料名稱磨料名稱代號(hào)代號(hào)顯微硬度顯微硬度特性特性適用范圍適用范圍氧氧化化物物系系棕剛玉棕剛玉A A2200220022802280棕褐色，硬度高，棕褐色，硬度高，韌性大，價(jià)格便韌性大，價(jià)格便宜宜磨削碳鋼和合金鋼磨削碳鋼和合金鋼白剛玉白剛玉WAWA2200220023002300白色，硬度較棕白色，硬度較棕剛玉高，韌性較剛玉高，韌性較棕剛玉低棕剛玉低磨削淬火鋼、高速鋼、磨削淬火鋼、高速鋼、高碳鋼等高碳鋼等鉻剛玉鉻剛玉PAPA2000200022002200玫瑰紅和

28、紫紅色，玫瑰紅和紫紅色，韌性比白剛玉高韌性比白剛玉高磨削淬火鋼、高速鋼、磨削淬火鋼、高速鋼、高碳鋼、軸承鋼高碳鋼、軸承鋼鋯剛玉鋯剛玉ZAZA19651965黑褐色，強(qiáng)度和黑褐色，強(qiáng)度和耐磨性高耐磨性高磨削耐熱合金、鈦合磨削耐熱合金、鈦合金、奧氏體不銹鋼金、奧氏體不銹鋼單晶剛玉單晶剛玉SASA2200220024002400淺黃色，硬度和淺黃色，硬度和韌性比白剛玉高韌性比白剛玉高磨削不銹鋼、高釩高磨削不銹鋼、高釩高速鋼等速鋼等微晶剛玉微晶剛玉MAMA2000200023002300顏色和棕剛玉相顏色和棕剛玉相似，強(qiáng)度高，韌似，強(qiáng)度高，韌性和自銳性好性和自銳性好磨削不銹鋼、軸承鋼、磨削不銹鋼、軸承

29、鋼、特種球墨鑄鐵特種球墨鑄鐵序序列列磨料名稱磨料名稱代號(hào)代號(hào)顯微硬度顯微硬度特性特性適用范圍適用范圍碳碳化化物物系系黑碳化硅黑碳化硅C C2820282033203320黑色，有光澤，黑色，有光澤，硬度比鋼玉高，硬度比鋼玉高，性脆而鋒利，導(dǎo)性脆而鋒利，導(dǎo)電和導(dǎo)熱性好電和導(dǎo)熱性好磨削鑄鐵、黃銅、鋁、磨削鑄鐵、黃銅、鋁、耐火材料及非金屬材耐火材料及非金屬材料料綠碳化硅綠碳化硅GCGC3280328034803480綠色，硬度和脆綠色，硬度和脆性比黑碳化硅高，性比黑碳化硅高，導(dǎo)電和導(dǎo)熱性好導(dǎo)電和導(dǎo)熱性好磨削硬質(zhì)合金、寶石、磨削硬質(zhì)合金、寶石、陶瓷、玉石、玻璃、陶瓷、玉石、玻璃、非鐵金屬、石材等非鐵金

30、屬、石材等碳化硼碳化硼B(yǎng)CBC4400440054005400灰黑色，硬度比灰黑色，硬度比黑、綠碳化硅高，黑、綠碳化硅高，耐磨性好耐磨性好主要研磨和拋光硬千主要研磨和拋光硬千周合金、拉絲模、寶周合金、拉絲模、寶石和玉石等石和玉石等立方立方碳化硅碳化硅SCSC2000200023002300淺綠色，立方晶淺綠色，立方晶體結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度比體結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度比黑碳化硅高，磨黑碳化硅高，磨削能力強(qiáng)削能力強(qiáng)磨削韌而黏的材料，磨削韌而黏的材料，如不銹鋼等；磨削軸如不銹鋼等；磨削軸承溝道或用于軸承超承溝道或用于軸承超精加工精加工幾種常用磨料的特性及適用范圍幾種常用磨料的特性及適用范圍序序列列磨料名稱磨料名稱代號(hào)代號(hào)顯

31、微硬度顯微硬度特性特性適用范圍適用范圍高高硬硬磨磨料料系系人造人造金鋼石金鋼石D D1000010000無色透明或淡黃無色透明或淡黃色、黃綠色、黑色、黃綠色、黑色，硬度高，耐色，硬度高，耐磨性好，比天然磨性好，比天然金剛石脆金剛石脆磨硬脆材料、硬質(zhì)合磨硬脆材料、硬質(zhì)合金、寶石、光學(xué)玻璃、金、寶石、光學(xué)玻璃、半導(dǎo)體、切割石材等半導(dǎo)體、切割石材等以及制作各種鉆頭以及制作各種鉆頭（地質(zhì)、石油鉆頭等）（地質(zhì)、石油鉆頭等）立方立方氮化硼氮化硼CBNCBN8000800090009000黑色或淡白色，黑色或淡白色，立方晶體，硬度立方晶體，硬度僅次于金剛砂，僅次于金剛砂，耐熱性高，發(fā)熱耐熱性高，發(fā)熱量小量小

32、磨削各種高溫合金、磨削各種高溫合金、高鉬、高釩、高鈷鋼，高鉬、高釩、高鈷鋼，不銹鋼，鎳基合金鋼不銹鋼，鎳基合金鋼等，聚晶立方氮化硼等，聚晶立方氮化硼可制造車刀可制造車刀幾種常用磨料的特性及適用范圍幾種常用磨料的特性及適用范圍314 切削、磨削液切削、磨削液 生產(chǎn)實(shí)際中為減少加工過程中的摩擦、降低生產(chǎn)實(shí)際中為減少加工過程中的摩擦、降低切削或磨削溫度，經(jīng)常需要使用切削劑或磨削劑切削或磨削溫度，經(jīng)常需要使用切削劑或磨削劑。它們包括氣、液、固三種形態(tài)，但最常用的是。它們包括氣、液、固三種形態(tài)，但最常用的是液體，所以常稱為切削液和磨削液。液體，所以常稱為切削液和磨削液。 切削、磨削液可分為油基和水基兩大

33、類。介切削、磨削液可分為油基和水基兩大類。介于兩者之間的為乳化液，兼有油基的潤(rùn)滑性和水于兩者之間的為乳化液，兼有油基的潤(rùn)滑性和水基的冷卻性。基的冷卻性。1 1） 切削、磨削液的基本要求切削、磨削液的基本要求 良好的潤(rùn)滑性能和吸附性能良好的潤(rùn)滑性能和吸附性能; ; 高的導(dǎo)熱系數(shù)、大的熱容量和汽化熱，具高的導(dǎo)熱系數(shù)、大的熱容量和汽化熱，具有良好的冷卻作用；有良好的冷卻作用； 良好的流動(dòng)性和滲透性，在壓力作用下能良好的流動(dòng)性和滲透性，在壓力作用下能對(duì)工件、刀具或磨具表面起到良好的沖刷和清對(duì)工件、刀具或磨具表面起到良好的沖刷和清洗作用，并防止碎屑粘著在工件或刀具磨具表洗作用，并防止碎屑粘著在工件或刀具

34、磨具表面上；面上； 具有良好的防銹性能；具有良好的防銹性能； 無毒、無臭，不刺激皮膚，不易變質(zhì)和產(chǎn)無毒、無臭，不刺激皮膚，不易變質(zhì)和產(chǎn)生泡沫，廢液易處理和再生，不污染環(huán)境；生泡沫，廢液易處理和再生，不污染環(huán)境； 易于過濾，使用過程中不會(huì)沉淀和形成硬易于過濾，使用過程中不會(huì)沉淀和形成硬質(zhì)點(diǎn)；質(zhì)點(diǎn)； 經(jīng)濟(jì)性好。以上各種要求難以全面滿足，經(jīng)濟(jì)性好。以上各種要求難以全面滿足，應(yīng)按使用具體要求，擇要考慮。應(yīng)按使用具體要求，擇要考慮。 2 2） 切削、磨削液的基本類型和性能切削、磨削液的基本類型和性能 非水溶性切削、磨削油非水溶性切削、磨削油 乳化型水溶性切削、磨削液乳化型水溶性切削、磨削液 透明水溶性切

35、削、磨削液透明水溶性切削、磨削液3）切削、磨削液的使用方法及系統(tǒng)）切削、磨削液的使用方法及系統(tǒng) 切削、磨削液的使用方法很多，常見的有：澆切削、磨削液的使用方法很多，常見的有：澆注法、高壓冷卻法和噴霧冷卻法。對(duì)于磨削還有滲注法、高壓冷卻法和噴霧冷卻法。對(duì)于磨削還有滲透供液法。透供液法。 澆注法澆注法 它是用低壓泵將切削、磨削液泵出，靠它是用低壓泵將切削、磨削液泵出，靠重力或不高的壓力澆注于加工部位，起到冷卻和潤(rùn)重力或不高的壓力澆注于加工部位，起到冷卻和潤(rùn)滑作用。澆注法使用方便，應(yīng)用廣泛。在磨削中，滑作用。澆注法使用方便，應(yīng)用廣泛。在磨削中，由于有砂輪表面的氣流屏障作用，則還需要使用氣由于有砂輪表

36、面的氣流屏障作用，則還需要使用氣流導(dǎo)流板和特殊形狀的噴嘴。流導(dǎo)流板和特殊形狀的噴嘴。 高壓冷卻法高壓冷卻法 是利用高壓（一般為是利用高壓（一般為1.47-1.96MPa）切削、磨削液直接沖擊到加工部位進(jìn)）切削、磨削液直接沖擊到加工部位進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑。它可將碎屑沖離加工區(qū)甚至排走，行冷卻和潤(rùn)滑。它可將碎屑沖離加工區(qū)甚至排走，對(duì)深孔加工、狹縫深槽加工等非常重要。液體的對(duì)深孔加工、狹縫深槽加工等非常重要。液體的高速流動(dòng)還能改善滲透性、加強(qiáng)對(duì)流而改善冷卻高速流動(dòng)還能改善滲透性、加強(qiáng)對(duì)流而改善冷卻效果。對(duì)于磨削，高壓磨削液能沖破砂輪表面的效果。對(duì)于磨削，高壓磨削液能沖破砂輪表面的氣流屏障，使冷卻潤(rùn)滑可靠

37、，還能沖洗砂輪表面，氣流屏障，使冷卻潤(rùn)滑可靠，還能沖洗砂輪表面，在高效率磨削中廣泛采用。在高效率磨削中廣泛采用。 噴霧冷卻法噴霧冷卻法 是以壓力為是以壓力為0.3-0.6MPa0.3-0.6MPa的壓縮的壓縮空氣，使切削液霧化，高速噴向加工區(qū)域。霧化液空氣，使切削液霧化，高速噴向加工區(qū)域。霧化液滴能方便地滲入切屑、刀具和工件之間，遇到灼熱滴能方便地滲入切屑、刀具和工件之間，遇到灼熱表面很快汽化，帶走大量熱量，有效降低切削區(qū)溫表面很快汽化，帶走大量熱量，有效降低切削區(qū)溫度。高壓氣體的體積膨脹也能降低氣體溫度，使冷度。高壓氣體的體積膨脹也能降低氣體溫度，使冷卻作用加強(qiáng)。因此，它綜合了氣體冷卻和液體

38、冷卻卻作用加強(qiáng)。因此，它綜合了氣體冷卻和液體冷卻的優(yōu)點(diǎn)，適用于難加工材料加工和高速加工，也可的優(yōu)點(diǎn)，適用于難加工材料加工和高速加工，也可用于一般加工。用于一般加工。 滲透供液法滲透供液法 對(duì)于磨削，由于普通砂輪具有對(duì)于磨削，由于普通砂輪具有多孔結(jié)構(gòu)，所以還有由砂輪內(nèi)孔注入磨削液，借多孔結(jié)構(gòu)，所以還有由砂輪內(nèi)孔注入磨削液，借砂輪高速旋轉(zhuǎn)的離心作用，使磨削液經(jīng)砂輪微小砂輪高速旋轉(zhuǎn)的離心作用，使磨削液經(jīng)砂輪微小孔隙噴射到磨削區(qū)的中心滲透供液法；以及在砂孔隙噴射到磨削區(qū)的中心滲透供液法；以及在砂輪的磨削位置前方將磨削液高壓注入砂輪內(nèi)部，輪的磨削位置前方將磨削液高壓注入砂輪內(nèi)部，再借砂輪高速旋轉(zhuǎn)的離心作

39、用，使磨削液經(jīng)砂輪再借砂輪高速旋轉(zhuǎn)的離心作用，使磨削液經(jīng)砂輪微小孔隙在磨削區(qū)位置噴射到砂輪微小孔隙在磨削區(qū)位置噴射到砂輪工件之間的工件之間的外部滲透供液法。但這一方法使磨削液霧化，并外部滲透供液法。但這一方法使磨削液霧化，并經(jīng)砂輪甩到附近空間，使工作環(huán)境變差。經(jīng)砂輪甩到附近空間，使工作環(huán)境變差。 32 刀具和砂輪刀具和砂輪 321 切削刀具結(jié)構(gòu)切削刀具結(jié)構(gòu) （1）切削刀具結(jié)構(gòu)）切削刀具結(jié)構(gòu) 任何刀具都由工作部分和夾持部分所組成。工任何刀具都由工作部分和夾持部分所組成。工作部分通常又分切削部分和校準(zhǔn)作部分通常又分切削部分和校準(zhǔn)(或?qū)蚧驅(qū)?部分。切部分。切削部分直接從工件上切下切屑，校準(zhǔn)部分削

40、部分直接從工件上切下切屑，校準(zhǔn)部分(并非每種并非每種刀具都有該部分刀具都有該部分)作為刀具切削的后備部分，主要起作為刀具切削的后備部分，主要起校準(zhǔn)、修整、刮光和導(dǎo)向作用。刀具夾持部分校準(zhǔn)、修整、刮光和導(dǎo)向作用。刀具夾持部分(如鉆如鉆頭刀柄、車刀刀桿、齒輪滾刀套裝孔等頭刀柄、車刀刀桿、齒輪滾刀套裝孔等)的作用是將的作用是將刀具夾固在機(jī)床上，保證刀具的正確工作位置，并刀具夾固在機(jī)床上，保證刀具的正確工作位置，并承受切削力和傳遞切削運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。承受切削力和傳遞切削運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。焊接式、機(jī)夾重磨式和機(jī)夾不重磨式車刀焊接式、機(jī)夾重磨式和機(jī)夾不重磨式車刀（2）刀片）刀片 為方便使用和節(jié)省刀具為方便使用和節(jié)省

41、刀具材料，硬質(zhì)合金、陶瓷及超材料，硬質(zhì)合金、陶瓷及超硬刀具材料均制成各種形狀硬刀具材料均制成各種形狀和尺寸的刀片，用于焊接、和尺寸的刀片，用于焊接、粘接或機(jī)械式夾固，制造各粘接或機(jī)械式夾固，制造各類刀具。重磨式的硬質(zhì)合金類刀具。重磨式的硬質(zhì)合金刀片形成了完整的系列，用刀片形成了完整的系列，用途非常廣泛。不重磨式的可途非常廣泛。不重磨式的可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金及陶瓷刀片已轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金及陶瓷刀片已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化 可轉(zhuǎn)位陶瓷刀片的形狀和尺寸可轉(zhuǎn)位陶瓷刀片的形狀和尺寸（3）刀具在機(jī)床上的安裝和刀具系統(tǒng)）刀具在機(jī)床上的安裝和刀具系統(tǒng) 刀具借助于刀柄、內(nèi)孔或安裝基平面安裝在刀具借助于刀柄、內(nèi)孔或安裝基平面安裝在

42、機(jī)床或輔具上。刀具的切削刃相對(duì)安裝基準(zhǔn)有高機(jī)床或輔具上。刀具的切削刃相對(duì)安裝基準(zhǔn)有高的位置精度。特別是自動(dòng)機(jī)床、數(shù)控機(jī)床，以及的位置精度。特別是自動(dòng)機(jī)床、數(shù)控機(jī)床，以及自動(dòng)換刀的加工中心，要求更加嚴(yán)格。這些安裝自動(dòng)換刀的加工中心，要求更加嚴(yán)格。這些安裝基準(zhǔn)也是刀具制造和刃磨時(shí)使用的主要基準(zhǔn)。基準(zhǔn)也是刀具制造和刃磨時(shí)使用的主要基準(zhǔn)。 數(shù)控刀具系統(tǒng)示例數(shù)控刀具系統(tǒng)示例322砂輪形狀與特性表示砂輪形狀與特性表示（1）普通砂輪）普通砂輪 1）普通砂輪的組成和形狀）普通砂輪的組成和形狀 普通磨料砂輪由磨料加結(jié)合劑用制造陶瓷的工藝普通磨料砂輪由磨料加結(jié)合劑用制造陶瓷的工藝方法制成。所以，砂輪由磨粒、結(jié)合劑

43、和氣孔三部方法制成。所以，砂輪由磨粒、結(jié)合劑和氣孔三部分組成。砂輪為適應(yīng)不同使用方法而有各種形狀，分組成。砂輪為適應(yīng)不同使用方法而有各種形狀，例如平形（例如平形（P）、薄片形（）、薄片形（PB）、筒形（）、筒形（N）、杯形）、杯形（B）、碗形（）、碗形（BW）、碟形（）、碟形（D）等，可分別用字）等，可分別用字母表示。砂輪尺寸則用數(shù)字表示，單位為母表示。砂輪尺寸則用數(shù)字表示，單位為mm 。例。例如，如， P40040127表示外徑為表示外徑為400mm、厚度為、厚度為40 mm、內(nèi)徑為、內(nèi)徑為127 mm的平形砂輪。的平形砂輪。 2）普通砂輪特性及表示）普通砂輪特性及表示 決定普通砂輪特性的五

44、個(gè)要素分別是：磨決定普通砂輪特性的五個(gè)要素分別是：磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度和組織。砂輪特性的料、粒度、結(jié)合劑、硬度和組織。砂輪特性的表示方法為：表示方法為： 磨料代號(hào)磨料代號(hào)粒度號(hào)粒度號(hào)硬度等級(jí)硬度等級(jí)組織號(hào)組織號(hào)結(jié)合劑代號(hào)結(jié)合劑代號(hào)砂輪最高使用速度（砂輪最高使用速度（m/s）常見砂輪粒度及應(yīng)用范圍常見砂輪粒度及應(yīng)用范圍粒度號(hào)粒度號(hào)使用范圍使用范圍1216粗磨、荒磨、打磨毛刺粗磨、荒磨、打磨毛刺2036磨鋼錠，打磨鑄件毛刺，切斷鋼坯，磨耐火材磨鋼錠，打磨鑄件毛刺，切斷鋼坯，磨耐火材料料4060半精磨、精磨半精磨、精磨6080半精磨、精磨半精磨、精磨100240半精磨、精磨、珩磨半精磨、精磨、珩

45、磨240W20精磨、珩磨、超精磨精磨、珩磨、超精磨W20更細(xì)更細(xì)精磨、超精磨、精細(xì)磨、鏡面磨精磨、超精磨、精細(xì)磨、鏡面磨W10更細(xì)更細(xì)精磨、超精磨、精細(xì)磨、鏡面磨，制作研磨膏精磨、超精磨、精細(xì)磨、鏡面磨，制作研磨膏用于研磨和拋光用于研磨和拋光結(jié)合劑種類及使用范圍結(jié)合劑種類及使用范圍種類種類代號(hào)代號(hào)使用范圍使用范圍陶瓷結(jié)合劑陶瓷結(jié)合劑V用于除切斷砂輪外的大多數(shù)用于除切斷砂輪外的大多數(shù)砂輪，使用速度砂輪，使用速度35m/s以下以下樹脂結(jié)合劑樹脂結(jié)合劑B彈性好，用于高速磨削、切彈性好，用于高速磨削、切斷、開槽等工序、耐熱性差，斷、開槽等工序、耐熱性差，年限限制年限限制橡膠結(jié)合劑橡膠結(jié)合劑R彈性好，用

46、于切斷、拋光、彈性好，用于切斷、拋光、開槽等工序開槽等工序金屬結(jié)合劑金屬結(jié)合劑M主要用于制造超硬磨料砂輪，主要用于制造超硬磨料砂輪，材料主要是青銅，也有鑄鐵、材料主要是青銅，也有鑄鐵、鎳等鎳等砂輪硬度是指磨粒從砂輪表面脫落的難易程度，砂輪硬，砂輪硬度是指磨粒從砂輪表面脫落的難易程度，砂輪硬，磨粒不易脫落，砂輪軟，磨粒容易脫落。因此，為了避免磨粒不易脫落，砂輪軟，磨粒容易脫落。因此，為了避免燒傷，應(yīng)選硬度低的砂輪；精磨和成形磨時(shí)，為了保持砂燒傷，應(yīng)選硬度低的砂輪；精磨和成形磨時(shí)，為了保持砂輪的形狀精度，應(yīng)選擇硬一些的砂輪。輪的形狀精度，應(yīng)選擇硬一些的砂輪。超軟軟1軟2軟3中軟1中軟2中1D、E、

47、FGHJKLM中2中硬1中硬2中硬3硬1硬2超硬NPQRSTY砂輪組織代號(hào)是表示磨粒、結(jié)合劑、氣孔三者之砂輪組織代號(hào)是表示磨粒、結(jié)合劑、氣孔三者之間的比例關(guān)系的一種度量關(guān)系。組織號(hào)越大，表間的比例關(guān)系的一種度量關(guān)系。組織號(hào)越大，表明砂輪組織越疏松。明砂輪組織越疏松。類別緊密中等疏松組織號(hào)01234567891011 12磨粒占砂輪體積(%)62605856 545250 4846444240 38 33 金屬切削過程及機(jī)理金屬切削過程及機(jī)理 331 金屬切削過程金屬切削過程（1）塑性材料的切屑形成過程）塑性材料的切屑形成過程當(dāng)沒有副切削刃參加切削，并且刃傾角當(dāng)沒有副切削刃參加切削，并且刃傾角

48、s=0 時(shí)，時(shí)，如圖如圖3-13所示，切削層所示，切削層AFHD可以看成是由許多平可以看成是由許多平行四邊形組成的，如行四邊形組成的，如ABCD、BEGC等。當(dāng)這些扁等。當(dāng)這些扁塊受到刀具前刀面的推擠時(shí)，便經(jīng)過滑移形成另一塊受到刀具前刀面的推擠時(shí)，便經(jīng)過滑移形成另一些扁塊并形成切屑，如些扁塊并形成切屑，如ABCD受到推擠后，變?yōu)槭艿酵茢D后，變?yōu)锳B C D，BEGC滑移成滑移成B E G C 等。這樣，切屑的等。這樣，切屑的形成過程是可以簡(jiǎn)單地看成切削層受到前刀面的擠形成過程是可以簡(jiǎn)單地看成切削層受到前刀面的擠壓后產(chǎn)生的以滑移為主的塑性變形過程。壓后產(chǎn)生的以滑移為主的塑性變形過程。簡(jiǎn)化的塑性材

49、料切屑形成過程簡(jiǎn)化的塑性材料切屑形成過程E但是，實(shí)際的切屑形成過程要復(fù)雜，也就是說，但是，實(shí)際的切屑形成過程要復(fù)雜，也就是說，切屑形成不是簡(jiǎn)單的滑移，而是經(jīng)歷滑移、摩切屑形成不是簡(jiǎn)單的滑移，而是經(jīng)歷滑移、摩擦和扭曲等作用形成的。做切削試驗(yàn)時(shí)，首先擦和扭曲等作用形成的。做切削試驗(yàn)時(shí)，首先將工件側(cè)面刻上均勻的網(wǎng)格，然后在低速切削將工件側(cè)面刻上均勻的網(wǎng)格，然后在低速切削時(shí)觀察網(wǎng)格位置變化的過程。可以看到工件材時(shí)觀察網(wǎng)格位置變化的過程。可以看到工件材料變形過程（料變形過程（初始滑移面終止滑移面初始滑移面終止滑移面.rm）。當(dāng)）。當(dāng)?shù)都馕挥诘都馕挥贠點(diǎn)時(shí)，沿虛線點(diǎn)時(shí)，沿虛線OA的即開始產(chǎn)生剪切的即開始產(chǎn)

50、生剪切變形，變形，OA稱為始滑移線。在以后的切削過程中，稱為始滑移線。在以后的切削過程中，OA上的一點(diǎn)上的一點(diǎn)1逐步滑移到逐步滑移到2、3、4各點(diǎn)。各點(diǎn)。OA也也變成變成OM的位置。此后切屑沿刀具前刀面平行的位置。此后切屑沿刀具前刀面平行滑動(dòng)，滑動(dòng)，OM成為終滑移線。（成為終滑移線。（剪切變形區(qū)動(dòng)剪切變形區(qū)動(dòng)畫畫.swf）塑性材料切屑形成過程塑性材料切屑形成過程金屬材料在從金屬材料在從OA到到OM的區(qū)域內(nèi)主要產(chǎn)生剪切的區(qū)域內(nèi)主要產(chǎn)生剪切變形，這一區(qū)域成為第一變形區(qū)；刀具前刀面變形，這一區(qū)域成為第一變形區(qū)；刀具前刀面與切屑摩擦處為第二變形區(qū)；后刀面與已加工與切屑摩擦處為第二變形區(qū)；后刀面與已加工

51、表面處為第三變形區(qū)。表面處為第三變形區(qū)。當(dāng)?shù)谝蛔冃螀^(qū)內(nèi)材料的剪切應(yīng)力超過屈服極限當(dāng)?shù)谝蛔冃螀^(qū)內(nèi)材料的剪切應(yīng)力超過屈服極限而低于強(qiáng)度極限時(shí)，切屑為帶狀切屑；當(dāng)該應(yīng)而低于強(qiáng)度極限時(shí)，切屑為帶狀切屑；當(dāng)該應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生節(jié)狀切力超過材料的強(qiáng)度極限時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生節(jié)狀切屑或崩碎切屑。一般切削脆性材料時(shí)會(huì)產(chǎn)生崩屑或崩碎切屑。一般切削脆性材料時(shí)會(huì)產(chǎn)生崩碎切屑。碎切屑。切屑的三種形態(tài)切屑的三種形態(tài)n基本切屑類型.rmn基本切屑類型.rm （2）積屑瘤）積屑瘤 切削塑性金屬材料時(shí)，在切速不高、又能形成切削塑性金屬材料時(shí)，在切速不高、又能形成帶狀切屑的情況下，切屑沿前刀面流出，并伴隨強(qiáng)帶狀切屑

52、的情況下，切屑沿前刀面流出，并伴隨強(qiáng)烈的摩擦。這使切屑的流動(dòng)速度降低，溫度升高。烈的摩擦。這使切屑的流動(dòng)速度降低，溫度升高。在大的擠壓力作用下，會(huì)使切屑底層金屬與前刀面在大的擠壓力作用下，會(huì)使切屑底層金屬與前刀面的外摩擦超過分子間結(jié)合力，一些金屬材料冷焊粘的外摩擦超過分子間結(jié)合力，一些金屬材料冷焊粘附在前刀面切刃附近，逐漸形成硬度很高的瘤狀楔附在前刀面切刃附近，逐漸形成硬度很高的瘤狀楔塊，成為積屑瘤。積屑瘤隨著切削的進(jìn)行不斷長(zhǎng)大塊，成為積屑瘤。積屑瘤隨著切削的進(jìn)行不斷長(zhǎng)大，又不斷破裂被帶走，如此反復(fù)。積屑瘤能代替切，又不斷破裂被帶走，如此反復(fù)。積屑瘤能代替切削刃進(jìn)行切削，使刀具實(shí)際前角增大，能

53、保護(hù)刀具削刃進(jìn)行切削，使刀具實(shí)際前角增大，能保護(hù)刀具和降低切削力。但積屑瘤的存在和脫離使加工尺寸和降低切削力。但積屑瘤的存在和脫離使加工尺寸精度降低，嵌入在加工表面的積屑瘤碎塊使表面加精度降低，嵌入在加工表面的積屑瘤碎塊使表面加工質(zhì)量降低。所以，積屑瘤對(duì)粗加工有利，而對(duì)精工質(zhì)量降低。所以，積屑瘤對(duì)粗加工有利，而對(duì)精加工有害。加工有害。n積屑瘤的形成與切削溫度有關(guān)，因此主要與切削速度有關(guān)。n當(dāng)切削速度較低時(shí)，基本不產(chǎn)生積屑瘤現(xiàn)象。（積屑瘤5.rm）n當(dāng)切削速度較高時(shí)，也基本不產(chǎn)生積屑瘤現(xiàn)象。（積屑瘤80.rm）n當(dāng)切削速度在1030m/min左右時(shí)，積屑瘤達(dá)到較大的高度現(xiàn)象。（積屑瘤10-20.

54、rm）（3）殘余應(yīng)力和加工硬化）殘余應(yīng)力和加工硬化 在金屬切削過程中，因刀具和工件表面的激烈在金屬切削過程中，因刀具和工件表面的激烈擠壓和摩擦，使已加工表面層的塑性變形非常強(qiáng)擠壓和摩擦，使已加工表面層的塑性變形非常強(qiáng)烈，晶格破壞，表層硬度提高，這種現(xiàn)象稱為加烈，晶格破壞，表層硬度提高，這種現(xiàn)象稱為加工硬化。工件表面硬化可提高耐磨性。但加工硬工硬化。工件表面硬化可提高耐磨性。但加工硬化常伴有裂紋產(chǎn)生，降低零件的抗沖擊能力?；０橛辛鸭y產(chǎn)生，降低零件的抗沖擊能力。（4）硬脆材料的切削機(jī)理）硬脆材料的切削機(jī)理 脆性被切削材料在外力作用下，先形成裂紋。脆性被切削材料在外力作用下，先形成裂紋。裂紋尖端附

55、近應(yīng)力強(qiáng)度達(dá)到其臨界值時(shí)，裂紋就裂紋尖端附近應(yīng)力強(qiáng)度達(dá)到其臨界值時(shí)，裂紋就會(huì)發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展，導(dǎo)致被切削材料的斷裂。會(huì)發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展，導(dǎo)致被切削材料的斷裂。 硬脆材料切削過硬脆材料切削過程程脆性材料去除動(dòng)畫.swf332 切削力、切削功率與切削溫度切削力、切削功率與切削溫度 （1）切削力及其分量）切削力及其分量 切削過程中刀具要克服工件材料的彈性和切削過程中刀具要克服工件材料的彈性和塑性變形抗力，及與切屑和工件間的摩擦力。塑性變形抗力，及與切屑和工件間的摩擦力。這些力形成切削力。切削力是計(jì)算切削功率，這些力形成切削力。切削力是計(jì)算切削功率，設(shè)計(jì)機(jī)床、刀具和夾具的依據(jù)。它又直接影響設(shè)計(jì)機(jī)床、刀具和夾具

56、的依據(jù)。它又直接影響切削熱的產(chǎn)生、刀具磨損和加工表面質(zhì)量。切削熱的產(chǎn)生、刀具磨損和加工表面質(zhì)量。 在主剖面內(nèi)的總切削力可以分解為三個(gè)正在主剖面內(nèi)的總切削力可以分解為三個(gè)正交的分力，即主（切向）切削力交的分力，即主（切向）切削力Fz，法向切削，法向切削力力Fy和軸向切削力和軸向切削力Fx。切削力的分力切削力的分力（2 2）切削功率）切削功率切削功率是三個(gè)切削分力消耗功率的總和，切削功率是三個(gè)切削分力消耗功率的總和，由于法向分力不做功，所以不消耗功率。由于法向分力不做功，所以不消耗功率。軸向進(jìn)給速度很低，消耗功率也很小，軸向進(jìn)給速度很低，消耗功率也很小，所以主切削力所消耗的功率幾乎占據(jù)總所以主切削

57、力所消耗的功率幾乎占據(jù)總功率的絕大部分。所以有功率的絕大部分。所以有）（kWVFWcz310（3 3）切削熱）切削熱 切削時(shí)消耗能量的切削時(shí)消耗能量的989899%99%轉(zhuǎn)換為熱轉(zhuǎn)換為熱能，即切削熱。能，即切削熱。切削熱的主要來源：（切削熱的主要來源：（切削熱的分配切削熱的分配.swf.swf） 第一變形區(qū)的塑性變形熱第一變形區(qū)的塑性變形熱 第二變形區(qū)的摩擦熱第二變形區(qū)的摩擦熱 第三變形區(qū)的摩擦熱第三變形區(qū)的摩擦熱 大部分切削熱被切屑帶走，其余按不同大部分切削熱被切屑帶走，其余按不同比例傳給刀具、工件和周圍介質(zhì)，其比例比例傳給刀具、工件和周圍介質(zhì)，其比例與加工方式有關(guān)。與加工方式有關(guān)。（4 4

58、）切削溫度）切削溫度 切削溫度是指前刀面與切屑接觸區(qū)內(nèi)的切削溫度是指前刀面與切屑接觸區(qū)內(nèi)的平均溫度。平均溫度。 影響切削溫度的主要因素如下：影響切削溫度的主要因素如下： 切削用量的影響切削用量的影響 刀具幾何參數(shù)的影響刀具幾何參數(shù)的影響 工件材料的影響工件材料的影響 刀具磨損的影響刀具磨損的影響 切削液的影響切削液的影響3.3.3 刀具磨損與使用壽命切削時(shí)刀具將產(chǎn)生磨損。切削時(shí)刀具將產(chǎn)生磨損。 磨損包括機(jī)械磨耗磨損、熱化學(xué)磨磨損包括機(jī)械磨耗磨損、熱化學(xué)磨損以及摩擦、黏結(jié)、擴(kuò)散等現(xiàn)象。損以及摩擦、黏結(jié)、擴(kuò)散等現(xiàn)象。刀具的磨損形式：刀具的磨損形式： 前刀面磨損前刀面磨損 后刀面磨損后刀面磨損刀具的

59、磨損原因：刀具的磨損原因： 磨料磨損磨料磨損 黏結(jié)磨損黏結(jié)磨損 擴(kuò)散磨損擴(kuò)散磨損 化學(xué)磨損化學(xué)磨損刀具的磨損過程： 初期磨損階段 正常磨損階段 急劇磨損階段刀具的使用壽命和耐用度：刀具的使用壽命和耐用度： 刀具磨損到一定限度后就不能繼續(xù)使用。刀具磨損到一定限度后就不能繼續(xù)使用。這個(gè)磨損限度稱為磨損標(biāo)準(zhǔn)。刃磨后的刀這個(gè)磨損限度稱為磨損標(biāo)準(zhǔn)。刃磨后的刀具自開始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為具自開始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止的切削時(shí)間，稱為刀具耐用度。一把新止的切削時(shí)間，稱為刀具耐用度。一把新刀從投入切削起，到報(bào)廢為止，總的實(shí)際刀從投入切削起，到報(bào)廢為止，總的實(shí)際切削時(shí)間稱為刀具壽命。切削時(shí)間稱為

60、刀具壽命。 切削速度對(duì)刀具耐用度的影響最大，切切削速度對(duì)刀具耐用度的影響最大，切削速度越高，刀具耐用度越短。其次是進(jìn)削速度越高，刀具耐用度越短。其次是進(jìn)給量，切削深度影響最小。給量，切削深度影響最小。 3.4 金屬磨削過程及機(jī)理3.4.1 金屬磨削過程（1）磨削加工的特點(diǎn)（2）塑性材料磨屑形成機(jī)理單顆磨粒切削過程的三個(gè)階段滑擦階段：工件材料只產(chǎn)生彈性變形，沒有切滑擦階段：工件材料只產(chǎn)生彈性變形，沒有切屑產(chǎn)生；屑產(chǎn)生；耕犁階段：產(chǎn)生塑性變形，刻劃出溝痕，兩側(cè)耕犁階段：產(chǎn)生塑性變形，刻劃出溝痕，兩側(cè)有隆起，但沒有分離切屑；有隆起，但沒有分離切屑；切屑形成階段：磨粒切入到足夠深度時(shí)，磨粒切屑形成階段