機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課件

本章提要:

金屬切削過程是機(jī)械制造過程的一個(gè)重要組成部分。金屬切削過程的優(yōu)劣,直接影響機(jī)械加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率與生產(chǎn)成本。本章主要內(nèi)容：1、分析了金屬切削過程中產(chǎn)生切削變形、切削力、切削熱與切削溫度、刀具磨損的原因及對(duì)切削過程的影響;2、介紹金屬切削過程中的基本規(guī)律，即切削變形、切削力、切削熱與切削溫度、刀具磨損與刀具耐用度變化四大規(guī)律;3、介紹了四個(gè)方面的基本規(guī)律在生產(chǎn)上應(yīng)用的各種問題，如改善工件材料的切削加工性，合理選擇切削液，合理選擇刀具幾何參數(shù)與切削用量等。內(nèi)容提要

金屬切削過程:是指通過切削運(yùn)動(dòng)，使刀具從工件上切下多余的金屬層，形成切屑和已加工表面的過程。

在這一過程中產(chǎn)生了一系列的現(xiàn)象，如切削變形、切削力、切削熱與切削溫度、刀具磨損等。

本章主要研究諸現(xiàn)象的成因、作用和變化規(guī)律。掌握這些規(guī)律，對(duì)于合理使用與設(shè)計(jì)刀具、夾具和機(jī)床，保證切削加工質(zhì)量，減少能量消耗，提高生產(chǎn)率和促進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展等方面起著重要的作用。

金屬切削過程

2.1切削過程的基本規(guī)律

2.1切削變形

2.1.1.1切屑的形成及變形特點(diǎn)

切削變形彈性變形、塑性變形,并使金屬晶格產(chǎn)生滑移,而后斷裂；切削層受刀具擠壓后也產(chǎn)生塑性變形剪切變形轉(zhuǎn)變?yōu)榍邢?/p>

2.1.1.2三個(gè)變形區(qū)

切削過程中產(chǎn)生的諸現(xiàn)象均與金屬層變形密切相關(guān)。為了進(jìn)一步分析研究切削層變形的特殊規(guī)律,通常把切削刃作用部位的金屬層劃分為三個(gè)變形區(qū)：

第Ⅰ變形區(qū)近切削刃處切削層內(nèi)產(chǎn)生的塑性變形區(qū)；金屬的剪切滑移變形；

第Ⅱ變形區(qū)與前刀面接觸的切屑層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)；金屬的擠壓摩擦變形；

第Ⅲ變形區(qū)近切削刃處已加工表層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)；金屬的擠壓摩擦變形。

三個(gè)變形區(qū)各具有特點(diǎn)，又存在著相互聯(lián)系、相互影響。

切削變形2.1.1.3剪切區(qū)的變形

(1)第一變形區(qū)金屬的剪切滑移變形

切削層受到刀具前刀面與切削刃的擠壓作用下，使近切削刃處的金屬先產(chǎn)生彈性變形，繼而塑性變形，在這同時(shí)金屬晶格產(chǎn)生滑移。

取金屬內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)P來分析滑移過程：

P點(diǎn)移到1位置時(shí),產(chǎn)生了塑性變形。即在該處剪應(yīng)力達(dá)到材料的屈服極限,在1處繼續(xù)移動(dòng)到1′處的過程中,P點(diǎn)沿最大剪應(yīng)力方向的剪切面上滑移至2處,之后同理繼續(xù)滑移至3、4處,離開4處后,就沿著前刀面方向流出而成為切屑上一個(gè)質(zhì)點(diǎn)。

切削變形2.1.1.4前刀面的擠壓摩擦與積屑瘤

(3)切屑與前刀面間的摩擦

切屑與前刀面間的摩擦與一般金屬材料接觸面間的摩擦不同。切屑與前刀面接觸部分劃分為兩個(gè)摩擦區(qū)域，

如圖所示有粘結(jié)區(qū)和滑動(dòng)區(qū)。

粘結(jié)區(qū)：近切削刃長度lf1(i)

，

由于高溫（可過900℃）、

高壓（可達(dá)3.5×109N/m2）

的作用使切屑底層材料產(chǎn)生

軟化，切屑底層的金屬材料

粘嵌在前刀面上的高低不平

凹坑中而形成粘結(jié)區(qū)。

切削變形

切削變形切屑與前刀面間的摩擦是由內(nèi)摩擦和外摩擦組成,通常以內(nèi)摩擦為主，內(nèi)摩擦力約占總摩擦力的85%，但在切削溫度低、壓力小時(shí),應(yīng)考慮外摩擦的影響。（2）積屑瘤

切削變形積屑瘤的特性：硬度高，為母體金屬的2-3倍，積屑瘤具有形成、長大、脫落的周期過程；積屑瘤效果：粗加工時(shí)可以利用積屑瘤，增大前角；可代替刀尖參加切削，增加刀具的耐用度，；精加工時(shí)應(yīng)限制積屑瘤的產(chǎn)生。由于積屑瘤會(huì)改變刀具的尺寸（增加切入深度），影響加工精度，同時(shí)積屑瘤的脫落，會(huì)留在已加工表面上，會(huì)使工件的表面粗糙度增大。2.1.2切屑的類型

由于工件材料不同，切削條件不同，切削過程的變形也不同，所形成的切屑多種多樣。

通常將切屑分為四類：

帶狀切屑；擠裂切屑；單元切屑;崩碎切屑

切屑類型③精加工塑性金屬時(shí)，易產(chǎn)生帶狀切屑，應(yīng)注意采用斷屑

措施。1）帶狀切屑③較大的0①切削塑性較好的金屬材料；A條件：②較高的Vc、較小的f和apB特點(diǎn)：①切削平穩(wěn)，工件表面較光潔；②切屑易纏繞工件和刀具，損壞刀刃，劃傷工件表面，切

屑不易清除和運(yùn)輸；2）擠裂和單元切屑③粗加工塑性金屬時(shí)，易產(chǎn)生節(jié)狀切屑。A條件：③較小的0①切削中等硬度的塑性金屬材料；②較低的Vc、較大的f和ap①切削不平穩(wěn)，易振動(dòng)，工件表面較粗糙；B特點(diǎn)：②切屑易斷屑，清除和運(yùn)輸較方便；3）崩碎切屑B特點(diǎn)：

切削脆性金屬材料.A條件：①切削不平穩(wěn)，伴有沖擊和振動(dòng)，

影響工件表面質(zhì)量；②切削力和切削熱集中在刀刃附

近，刀具容易磨損。

切屑的類型是由材料的應(yīng)力-應(yīng)變特性和塑性變形程度決定的。如加工條件相同，塑性高的材料不易斷裂，易形成帶狀切屑；改變加工條件，使材料產(chǎn)生的塑性變形程度隨之變化，切屑的類型便會(huì)相互轉(zhuǎn)化，當(dāng)塑性變形尚未達(dá)到斷裂點(diǎn)就被切離時(shí)出現(xiàn)了帶狀切屑,變形后達(dá)到斷裂就形成擠裂切屑或單元切屑。

因此，在生產(chǎn)中常利用切屑轉(zhuǎn)化條件，使之得到較為有利的屑型。

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的切屑分類法(1、2)；

加工中常見的切屑形式

切屑類型2.1.3切削變形影響因素

討論切削變形的目的是控制切削過程，提高加工質(zhì)量。

影響切屑變形的因素很多，其中最主要的、起決定作用的幾個(gè)因素：

切削變形的變化規(guī)律（1）工件材料

工件材料的機(jī)械性能不同，切屑變形也不同。材料的強(qiáng)度、硬度提高，切屑變形減小。所以，切削強(qiáng)度、硬度高的材料，不易產(chǎn)生變形，若需達(dá)到一定變形量，應(yīng)施較大作用力和消耗較多的功率。而切削塑性較高的材料，則變形較大。(2)前角

增大前角γο，使剪切角φ增大，變形系數(shù)Λh減小，因此，切屑變形減小。

切削變形的變化規(guī)律前角對(duì)剪切角的影響a)負(fù)前角；b)正前角

生產(chǎn)實(shí)踐表明，采用大前角刀具切削，刀刃鋒利、切入金屬容易，切屑與前刀面接觸長度Lf減短，流屑阻力小，因此，切屑變形小、切屑省力。

高速切削時(shí)，前角對(duì)變形和力增加都不多

(3)切削速度

切削速度vc是通過積屑瘤使剪切角φ改變和通過切削溫度使摩擦系數(shù)μ變化而影響切削變形的。

切削變形的變化規(guī)律

如圖中碳鋼為例。

vc在3～20m/min范圍內(nèi)提高，積屑瘤高度隨著增加，刀具實(shí)際前角增大，使剪切角φ增大，故變形系數(shù)Λh減?。?/p>

vc=20m/min左右時(shí)，Λh值最小，

vc在20～40m/min范圍內(nèi)提高，積屑瘤逐漸消失，刀具實(shí)際前角減小，使φ減小，Λh增大。

vc超過40m/min繼續(xù)增高，由于切削溫度繼續(xù)增高，致使摩擦系數(shù)μ下降，故變形系數(shù)Λh減小。

此外，在高速時(shí)，也由于切削層受力小，切削速度又快，切削變形不充分而使切屑變形減小。

切削變形的變化規(guī)律(4)進(jìn)給量

進(jìn)給量f對(duì)切屑變形的影響規(guī)律如圖所示，即：進(jìn)給量f增大，使變形系數(shù)Λh減小。這是由于進(jìn)給量f增大后，使切削厚度hD增加，正壓力Fn增大，平均正應(yīng)力

σav增大，因此摩擦系數(shù)下降，剪切角增大所致。

總之，厚的切屑變形小而薄切屑的變形量大。

切削變形的變化規(guī)律2.1.2切削力

切削過程中作用在刀具與工件上的力稱為切削力。

切削力的大小及變化規(guī)律，直接影響刀具、機(jī)床、夾具的設(shè)計(jì)與使用。

2.1.2.1切削力的來源、合力及其分力

切削時(shí)作用在刀具上的力，由下列兩個(gè)方面組成：

第一：變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的彈性變形抗力和塑性變形抗力；

第二：切屑、工件與刀具間的摩擦力。切削力

圖(a)為直角自由切削時(shí)，作用在前刀面上的彈、塑性變形抗力Fnγ和摩擦力Ffγ；作用在后刀面上的彈、塑性變形抗力Fnα和摩擦力Ffα。

圖合力及其分力

（a）直角自由切削（b）（c）非自由切削切削力它們的合力Fr作用在前刀面上近切削刃處，其反作用力Fr′作用在工件上。

圖(b)為直角非自由切削時(shí)，由于受到副切削刃上刀尖處變形抗力和摩擦力的影響,改變了合力Fr的作用方向。

為了便于分析切削力的作用和測(cè)量、計(jì)算切削力的大小，通常將合力Fr在按主運(yùn)動(dòng)速度方向、切深方向和進(jìn)給方向建立的空間直角坐標(biāo)軸z、y、x上分解成三個(gè)分力，它們是：

主切削力Fz主運(yùn)動(dòng)切削速度方向的分力；

切深抗力Fy切深方向的分力；

進(jìn)給抗力Fx進(jìn)給方向的分力。

切削力合力與各分力間的關(guān)系為：

其中，F(xiàn)y=Fxy·coskr；Fx=Fxy·sinkr

式中Fxy——合力Fr在基面上的分力。

主切削力Fz是最大的一個(gè)分力，它消耗了切削總功率的95%左右，是設(shè)計(jì)與使用刀具的主要依據(jù)，并用于驗(yàn)算機(jī)床、夾具主要零部件的強(qiáng)度和剛度以及機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率。

切削力

切深抗力Fy不消耗功率，但在機(jī)床—工件—夾具—刀具所組成的工藝系統(tǒng)剛性不足時(shí)，是造成振動(dòng)的主要因素。

進(jìn)給抗力Fx消耗了總功率5%左右，它是驗(yàn)算機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)主要零、部件強(qiáng)度和剛性的依據(jù)。

切削力主切削力Fz實(shí)驗(yàn)公式：

式中，

xFz、yFZ——分別為ap-Fz、f-

Fz直線圖形中的斜率，通常，xFz=1、yFZ=0.75-0.9；

C

FZ——系數(shù)值。

同理，經(jīng)實(shí)驗(yàn)可求出Fy與Fx的實(shí)驗(yàn)公式。

切削力

切削力實(shí)驗(yàn)公式是在特定的實(shí)驗(yàn)條件下求出來的。在計(jì)算切削力時(shí)，如果切削條件與實(shí)驗(yàn)條件不符，只需借用原有實(shí)驗(yàn)公式再乘一個(gè)系數(shù)KF即可,KF稱為修正系數(shù)，它是包括了許多因素的修正系數(shù)乘積。修正系數(shù)也是用實(shí)驗(yàn)方法求出。例如以前角γo為例，在其它條件相同的情況下，用不同的車刀進(jìn)行切削實(shí)驗(yàn)，測(cè)出它們的Fz值，然后與求Fz實(shí)驗(yàn)公式時(shí)的γo所得到的Fz進(jìn)行比較，它們的比值KγoFz即為γo改變對(duì)切削力Fz的修正系數(shù)。

注：每一因素都可求出它對(duì)Fz、Fy和Fx影響的修正系數(shù)值。修正系數(shù)的大小，表示該因素對(duì)切削力的影響程度。切削力2.1.2.3單位切削力、切削功率和單位切削功率

（1）單位切削力

單位切削力p是指切除單位切削層面積所產(chǎn)生的主切削力，可用下式表示：

上式表明，單位切削力p與進(jìn)給量f有關(guān)，它隨著進(jìn)給量f增大而減小。單位切削力不受背吃刀量ap的影響，這是因?yàn)楸吵缘读扛淖兒?，切削力Fz與切削層面積AD以相同的比例隨著變化。而進(jìn)給量f增大，切削面積AD隨之增大，而切削力Fz增大不多。

利用單位切削力p來計(jì)算主切削力Fz較為簡(jiǎn)易直觀。

切削力（2）切削功率

切削功率Pm是指車削時(shí)在切削區(qū)域內(nèi)消耗的功率，通常計(jì)算的是主運(yùn)動(dòng)所消耗的功率。

式中Fz——主切削力（N）；

vc——主運(yùn)動(dòng)切削速度。

機(jī)床電動(dòng)機(jī)所需功率PE應(yīng)為：

式中η——機(jī)床傳動(dòng)效率。

切削力(3)單位切削功率

單位切削功率PS是指單位時(shí)間內(nèi)切除單位體積金屬ZW所消耗的功率。

切削力實(shí)驗(yàn)是在固定進(jìn)給量f=0.3mm/r和其余條件下進(jìn)行的。當(dāng)進(jìn)給量f改變時(shí)，應(yīng)將p和PS值乘下表中修正系數(shù)Kfp、Kfps。

切削力進(jìn)給量f對(duì)p和PS值的修正系數(shù)Kfp、Kfps。1.2.4切削力的變化規(guī)律

影響切削力的因素主要有四個(gè)方面：

工件材料、切削用量、刀具幾何參數(shù)及其它方面的因素。

(1)工件材料的影響

工件材料是通過材料的剪切屈服強(qiáng)度τS、塑性變形、切屑與刀具間摩擦系數(shù)μ等條件影響切削力的。

工件材料的硬度或強(qiáng)度越高，材料的剪切屈服強(qiáng)度τS越高，切削力越大。材料的制造熱處理狀態(tài)不同，得到的硬度也不同，切削力隨著硬度提高而增大。

切削力

工件材料的塑性或韌性越高，切屑越不易折斷，使切

屑與前刀面間摩擦增加，故切削力增大。例如不銹鋼1Cr18Ni9Ti的硬度接近45號(hào)鋼（HB229），但延伸率是45號(hào)鋼的4倍，所以同樣條件下產(chǎn)生的切削力較45號(hào)鋼增大25%。

在切削鑄鐵時(shí)，由于塑性變形小，崩碎切屑與前刀面摩擦小，故切削力小。例如灰鑄鐵（HT20-40）與熱軋45號(hào)鋼，兩者硬度接近，但前者切削力小40%。

表中可以反映出不同材料對(duì)切削力的影響程度。切削力(２)切削用量的影響

①背吃刀量和進(jìn)給量

背吃刀量aP和進(jìn)給量f增大，分別使切削寬度bD、切削厚度hD增大,因而切削層面積AD增大，故變形抗力和摩擦力增加，而引起切削力增大。

但是aP和f增大后，它們分別使變形和摩擦增加的程度不同。如圖所示，

切削力

當(dāng)f不變，ap增大一倍時(shí)，bD、AD也都增大一倍，使變形和摩擦成倍增加，故主切削力Fz也成倍增大，當(dāng)aP不變、f增大一倍時(shí)，AD增大一倍，雖然hD也成倍增大，但由于切屑變形小，故使主切削力Fz增大不到一倍，約增大70%～80%。

上述ap和f對(duì)Fz的影響規(guī)律對(duì)于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)際具有重要作用。例如，需切除一定量的金屬層，為了提高生產(chǎn)效率，采用大進(jìn)給切削比大切深切削較省力又省功率?；蛘哒f，在同樣切削力和切削功率條件下，允許采用更大的進(jìn)給量切削，能達(dá)到切除更多的金屬層的目的。

切削力②切削速度

加工塑性金屬時(shí)，切削速度vc對(duì)切削力的影響規(guī)律如同對(duì)切削變形影響一樣，它們都是通過積屑瘤與摩擦的作用造成的(圖2.20）。

在低速到中速范圍內(nèi)（5～20m/min），隨著速度vc的提高，切削變形減小，故主切削力Fz逐漸減小；中速時(shí)（20m/min），變形值最小，F(xiàn)z減至最小值；超過中速，隨著速度vc的提高，切削變形增大，故Fz逐漸增大。

在更高速度范圍內(nèi)（vc＞35m/min），切削變形隨著切削速度增加而減小，故切削力Fz逐漸減小而后達(dá)到穩(wěn)定。

切削力

以車削45鋼為例：

(３)刀具幾何角度的影響

①前角

前角γo增大，切削變形減小，切削力減小

切削力②主偏角

主偏角kr改變使切削面積的形狀和切削分力Fxy的作用方向改變，因而使切削力也隨之變化。

如圖示，當(dāng)主偏角kr增大時(shí),切削厚度hD增加,切削變形減小,故主切削力Fz減??；但kr增大后,圓弧刀尖在切削刃上占的切削工作比例增大,使切屑變形和排屑時(shí)切屑相互擠壓加劇。切削力(a)kr=30°(b)kr=75°

此外，副前角γ0′又隨主偏角kr增大而減小，上述影響又使主切削力Fz增大。由實(shí)驗(yàn)曲線表明：

主偏角kr在30°～60°

范圍內(nèi)增大，由切削

厚度hD的影響起主要

作用，促使主切削力

Fz減?。恢髌羌s在

60°～90°范圍內(nèi)增

大，刀尖處圓弧和副

前角的影響更為突出，

故主切削力Fz增大。

切削力一般情況主偏角kr=60°-75°，故主切削力Fz隨kr增大。

主偏角變化對(duì)切削力Fy和Fx的影響:kr增大，使Fy減小、Fx增大。當(dāng)kr=90°或93°時(shí)，不僅Fy甚小，后者改變了Fy對(duì)工件的作用方向，使工件受到徑向拉力的作用，從而減小了工件的變形和振動(dòng)。

由此可見，車削軸類零件，尤其是細(xì)長軸，為了減小切深抗力Fy的作用，往往采用較大主偏角（kr＞60°）的車刀切削。

切削力③刃傾角λs

由實(shí)驗(yàn)可知，刃傾角λs對(duì)主切削力Fz影響很小，但對(duì)切深抗力Fy、進(jìn)給抗力Fx影響較顯著。

（4）其它因素的影響

刀具棱面，刀具磨損、切削液等切削力

2.1.3切削熱與切削溫度

切削熱與切削溫度是切削過程中產(chǎn)生的又一重要物理現(xiàn)象。切削時(shí)做的功，可轉(zhuǎn)化為等量的熱。

切削熱除少量散逸在周圍介質(zhì)中外，其余均傳入刀具、切屑和工作中，并使它們溫度升高，引起工件變形、加速刀具磨損。因此，研究切削熱與切削溫度具有重要的實(shí)用意義。

2.1.3.1切削熱的來源與傳導(dǎo)

切削熱是由切削功轉(zhuǎn)變而來的。

切削熱

切削熱包括：剪切區(qū)變

形功形成的熱Qp、切屑與

前刀面摩擦功形成的熱

Qrf、已加工表面與后刀

面摩擦功形成的熱Qaf。

產(chǎn)生總的切削熱Q，分別

傳入切屑Qch、刀具Qc、

工件Qw和周圍介質(zhì)Qf。

切削熱的形成及傳導(dǎo)關(guān)系為：

Qp+Qrf+Qaf=Qch+Qw+Qc+Qf

切削熱

切削塑性金屬時(shí)切削熱主要由剪切區(qū)變形熱和前刀面摩擦熱形成；

切削脆性金屬時(shí)則后刀面摩擦熱占的比例較多。

切削熱傳至各部分比例：

一般情況是切屑帶走的熱量多。由于第Ⅰ、Ⅲ變形區(qū)塑性變形、摩擦產(chǎn)生熱及其傳導(dǎo)的影響，致使刀具中次之，工件中熱量最少。例如切削鋼不加切削液時(shí)，它們之間傳熱比例為：

Qch50%～86%；Qc40%～10%；

Qw9%～3%；Qf1%切削熱2.1.3.2切削溫度

切削熱是通過切削溫度而對(duì)工件與刀具產(chǎn)生作用的。切削區(qū)域處溫度的高低，決定于該處切削熱的多少和散熱的快慢。

通過推算和測(cè)定，在切屑中平均溫度最高。切削區(qū)域內(nèi)溫度最高點(diǎn)是在前刀面上近刀刃處，該點(diǎn)最高溫度形成的原因，一方面受剪切區(qū)變形熱的切屑連續(xù)摩擦產(chǎn)生的熱影響有關(guān)；另一方面因熱量集中不易散走所致。

因此，研究切削溫度應(yīng)該設(shè)法控制刀具上最高溫度。

切削溫度2.1.3.3影響切削溫度的因素

切削溫度與變形功、摩擦功和熱傳導(dǎo)有關(guān)。也就是說，切削溫度的高低是由產(chǎn)生的熱和傳走的熱兩方面綜合影響的結(jié)果。做功越多、生熱越多、散熱越少時(shí)，切削溫度越高。影響生熱和散熱的因素有：切削用量、刀具幾何參數(shù)、工件材料和切削液等。

（1）切削用量的影響

切削用量是影響切削溫度的主要因素。切削溫度

切削用量對(duì)切削溫度影響規(guī)律是：

切削用量ap、f和vc增大，切削溫度增加，其中切削速度vc對(duì)切削溫度影響最大，進(jìn)給量f次之，切削深度ap影響最小，

當(dāng)切削用量ap、f和vc增大時(shí)，變形和摩擦加劇，切削功增大，故切削溫度升高。

背吃刀量ap增大后，切屑與刀具接觸面積以相同比例增大，散熱條件顯著改善；

進(jìn)給量f增大，切屑與前刀面接觸長度增加，散熱條件有所改善；

切削速度增高，雖切削力減少，但切屑與前刀面接觸長度減短，故散熱較差。

切削用量對(duì)切削溫度的影響，就是由生熱與散熱兩方面作用的結(jié)果。由此可見，在金屬切除率相同的條件下，增大切削深度ap或給進(jìn)量f比增大切削速度vc更有利。

切削溫度（2）刀具幾何參數(shù)影響

①前角

前角γo增大，切削變形和摩擦減少，因此產(chǎn)生的熱量少，切削溫度下降。但前角γo繼續(xù)增大至15°左右，由于楔角減少使刀具散熱變差，切削溫度略上升。

從前角γo對(duì)切削溫度θ的影響曲線可知，在一定的加工條件下，能夠找出對(duì)切削溫度影響最少的合理前角γo。

切削溫度

②主偏角

主偏角kr增大，使切削寬度bD減?。ㄇ邢魅泄ぷ鏖L度減?。?，切削厚度hD增加，因此，切削變形和摩擦減小,切削熱減少，但刀尖角同時(shí)變小，散熱條件惡化，故切削溫度升高。

由此可見，當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性足夠時(shí)，用小的主偏角切削，對(duì)于降低切削溫度提高刀具耐用度能起到一定的作用。尤其是在切削難加工材料時(shí)效果更明。

切削溫度

（3）工件材料影響

工件材料是通過強(qiáng)度、硬度和導(dǎo)熱系數(shù)等性能不同對(duì)切削溫度產(chǎn)生影響的。

（4）其它因素的影響

除上述因素外，刀具產(chǎn)生磨損后，會(huì)引起切削溫度增加，干切削也會(huì)引起切削溫度劇增，澆注切削液是降低切削溫度的一個(gè)有效措施。

切削溫度2.1.4刀具磨損與刀具耐用度

在切削過程中，工件與切屑對(duì)刀具作用，使刀具磨損。會(huì)縮短刀具使用時(shí)間，惡化加工表面質(zhì)量，增加刀具材料損耗。因此，刀具磨損是影響生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量和成本的一個(gè)重要因素。

2.1.4.1刀具磨損形式

刀具磨損形式分為正常磨損和非正常磨損兩大類。

（1）正常磨損

正常磨損是指在刀具設(shè)計(jì)與使用合理、制造與刃磨質(zhì)量符合要求的情況下，刀具在切削過程中逐漸產(chǎn)生的磨損。

刀具磨損及刀具耐用度正常磨損主要包括下述三種形式。

①后刀面磨損

在與切削刃連接

的后刀面上，磨出長

度為b、后角等于或小

于零的棱面。根據(jù)棱

面上各部位磨損特點(diǎn)，

可分為三個(gè)區(qū)域。

刀具磨損及刀具耐用度正常磨損形式前刀面磨損后刀面磨損同時(shí)磨損C區(qū)：在近刀尖處磨損較大的區(qū)域，這是由于溫度高、散熱條件差而造成的。其磨損量用高度vc表示。

N區(qū)：近待加工表面，約占全長1/4的區(qū)域。在它的邊界處磨出較長溝痕，這是由于表面氧化皮或上道工序留下的硬化層等原因造成的。它亦稱邊界磨損，磨損量用VN表示。

B區(qū)：在C、N區(qū)間較均勻的磨損區(qū)。磨損量用VB表示。其中局部出現(xiàn)的劃痕深溝的高度用VBmax表示。

②前刀面磨損

切屑在前刀面上流出時(shí)，由于摩擦高溫和高壓作用，使前刀面上近切削刃處磨出月牙洼。前刀面的磨損量用月牙洼深度KT表示。月牙洼的寬度為KB。刀具磨損及刀具耐用度③前后刀面同時(shí)磨損

經(jīng)切削后刀具上同時(shí)出現(xiàn)前刀面和后刀面磨損。

這是在切削塑性金屬時(shí)，采用中等切削速度和中等進(jìn)給量較常出現(xiàn)的磨損形式。

在生產(chǎn)中，較常見到的是后刀面磨損，尤其是在切削脆性金屬和切削厚度hD較小情況下。月牙洼磨損通常是在高速、大進(jìn)給（f＞0.5mm）切削塑性金屬時(shí)產(chǎn)生的。

（2）非正常磨損

非正常磨損是指刀具在切削過程中突然或過早產(chǎn)生損壞現(xiàn)象。其中有：

①破損:在切削刃或刀面上產(chǎn)生裂紋、崩刃或碎裂。

②卷刃:切削時(shí)在高溫作用下，使切削刃或刀面產(chǎn)生塌陷或隆起的塑性變形現(xiàn)象。刀具磨損及刀具耐用度

2.1.4.3刀具磨損原因

切削時(shí)刀具的磨損是在高溫高壓條件下產(chǎn)生的?，F(xiàn)將其中主要的原因簡(jiǎn)述如下：

(1)磨粒磨損

在切削過程中,刀具上經(jīng)常被一些硬質(zhì)點(diǎn)刻出深淺不一的溝痕。這主要由于“磨?！钡那邢髯饔迷斐傻摹?gòu)成這些“磨?！庇操|(zhì)點(diǎn)的來源,是切屑底層和切削表面材料中含有氧化物（SiO、Al2O3等）、碳化物（Fe3C、TiC等）和氮化物（Si2N4、AlN等）硬顆粒。此外，還有粘附著積屑瘤的碎片、鍛造表皮和鑄件上殘留的夾砂。

磨粒磨損對(duì)高速鋼作用較明顯。因?yàn)楦咚黉撛诟邷貢r(shí)的硬度較有些硬質(zhì)點(diǎn)（SiO、Al2O3、TiC、Si2N4）低，耐磨性差。

刀具磨損及刀具耐用度（2）粘結(jié)磨損

是由于接觸面滑動(dòng)在粘結(jié)處產(chǎn)生剪切破壞造成的，通常剪切破壞在較軟金屬一方，但刀面受到摩擦壓力和溫度連續(xù)作用下使強(qiáng)度降低，也會(huì)破壞。此外，當(dāng)前刀面上粘結(jié)的積屑瘤脫落時(shí)，帶走了刀具材料，也形成粘結(jié)磨損。

粘結(jié)磨損的程度與壓力、溫度和材料間親合程度有關(guān)。例如在低速切削時(shí)，由于切削溫度低，故粘結(jié)是在壓力作用下接觸點(diǎn)處產(chǎn)生塑性變形所致，亦稱為冷焊；在中速時(shí)由于切削溫度較高，促使材料軟化和分子間運(yùn)動(dòng)，更易造成粘結(jié)。用YT硬質(zhì)合金加工鈦合金或含鈦不銹鋼，在高溫作用下鈦元素之間的親合作用，也會(huì)產(chǎn)生粘結(jié)磨損。

低、中速切削時(shí)，粘結(jié)磨損是硬質(zhì)合金刀具的主要磨損原因。刀具磨損及刀具耐用度

（3）擴(kuò)散磨損

切削時(shí)在高溫作用下，接觸面間分子活動(dòng)能量大，造成了合金元素相互擴(kuò)散置換，使刀具材料機(jī)械性能降低，若再經(jīng)摩擦作用，刀具容易被磨損。

擴(kuò)散磨損是一種化學(xué)性質(zhì)的磨損。

圖（a）（b）所示，為鎢鈷硬質(zhì)合金與鋼之間的擴(kuò)散過程：

刀具磨損及刀具耐用度（4）相變磨損

當(dāng)?shù)毒呱献罡邷囟瘸^材料相變溫度時(shí)，刀具表面金相組織發(fā)生變化。如馬氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，使硬度下降，磨損加劇。因此，工具鋼刀具在高溫時(shí)均屬此類磨損，它們的相變溫度為：

合金工具鋼300～350℃

高速鋼550～600℃

相變磨損造成了刀面塌陷和刀刃卷曲。

刀具磨損及刀具耐用度

（5）氧化磨損

氧化磨損是一種化學(xué)性質(zhì)的磨損。在主、副切削刃與切削層金屬表面接觸處，硬質(zhì)合金中WC、Co與空氣介質(zhì)中O2化合成脆性、低強(qiáng)度的氧化膜WO2，該膜受到了工件表面中氧化皮、硬化層等摩擦和沖擊作用，形成了邊界磨損。

綜上所述，刀具磨損是由機(jī)械摩擦和熱效應(yīng)兩方面因素作用造成的。在不同加工條件下形成的刀具磨損必有一個(gè)原因起主要作用，同時(shí)也存在著各種原因的綜合作用。

刀具磨損及刀具耐用度

如圖示，在低、中速

范圍內(nèi)磨粒磨損和粘結(jié)磨

損是刀具磨損的主要原因。

通常拉削、鉸孔和攻絲加

工時(shí)的刀具磨損主要屬于

這類磨損。

在中等以上切削速度

加工時(shí)，熱效應(yīng)使高速鋼

刀具產(chǎn)生相變磨損、使硬

質(zhì)合金刀具產(chǎn)生粘結(jié)、擴(kuò)

散和氧化磨損。刀具磨損及刀具耐用度溫度對(duì)磨損的影響1-粘接磨損2-磨粒磨損3-擴(kuò)散磨損4-相變磨損5-氧化磨損

2.1.4.2磨損過程和磨鈍標(biāo)準(zhǔn)

正常磨損情況下，刀具磨損量隨切削時(shí)間增加而逐漸擴(kuò)大。若以后刀面磨損為例，它的典型磨損過程如圖所示，圖中大致分為三個(gè)階段。

初期磨損階段（Ⅰ段）：

在開始切削的短時(shí)

間內(nèi)，磨損較快。這是

由于刀具表面粗糙不平

或表層組織不耐磨引起

的。

刀具磨損及刀具耐用度磨損過程正常磨損階段（Ⅱ段）：

隨著切削時(shí)間增加，磨損量以較均勻的速度加大。這是由于刀具表面磨平后，接觸面增大，壓強(qiáng)減少所致。AB線段基本上呈直線，單位時(shí)間內(nèi)磨損量稱為磨損強(qiáng)度，該磨損強(qiáng)度近似為常數(shù)。

急劇磨損階段（Ⅲ段）：

磨損量達(dá)到一定數(shù)值后，磨損急劇加速繼而刀具損壞。這是由于切削時(shí)間過長，磨損嚴(yán)重，切削溫度劇增，刀具強(qiáng)度、硬度降低所致。

顯然，刀具一次磨刀后的切削時(shí)間應(yīng)控制在達(dá)到急劇磨損階段以前完成。如果超過急劇磨損階段繼續(xù)切削，就可能產(chǎn)生冒火花、振動(dòng)、嘯叫等現(xiàn)象，甚至產(chǎn)生崩刃或造成刀具嚴(yán)重破損。刀具磨損及刀具耐用度所以，應(yīng)該規(guī)定刀具用到產(chǎn)生急劇磨損前必須重磨或更換新刀刃。這時(shí)刀具的磨損量稱為磨損限度或磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。由于后刀面磨損是常見的，且易于控制和測(cè)量，因此，規(guī)定后刀面上均勻磨損區(qū)的高度VB值作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。

1.工藝系統(tǒng)剛性（差，VB取小值）

2.工件材料（難加工，取小值）

3.加工精度和表面質(zhì)量（精度高，取小值）

4.工件尺寸（大，取大值）

生產(chǎn)中磨鈍標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)加工要求制訂（表2.8）

刀具磨損及刀具耐用度2.1.4.4刀具耐用度

（1）刀具耐用度概念

刀具耐用度是指刃磨后的刀具從開始切削至磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止所用的切削時(shí)間。用T分鐘表示。刀具耐用度還可以用達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)過的切削路程lm或加工出的零件數(shù)N表示。

刀具耐用度高低是衡量刀具切削性能好壞的重要標(biāo)志。利用刀具耐用度來控制磨損量VB值，比用測(cè)量VB來判別是否達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)要簡(jiǎn)便。

刀具磨損及刀具耐用度

2.1.4.5影響刀具耐用度的因素

分析刀具耐用度影響因素的目的是，調(diào)節(jié)各因素的相互關(guān)系，以保持刀具耐用度的合理數(shù)值。各因素變化對(duì)刀具耐用度的影響，主要是通過它們對(duì)切削溫度的影響而起作用的。

（1）切削用量的影響

切削用量vc、f和ap對(duì)刀具耐用度的影響規(guī)律如同對(duì)切削溫度的影響規(guī)律。即vc、f和ap增大，使切削溫度提高、刀具耐用度下降，其中vc影響最大，其次f，ap最小。

刀具磨損及刀具耐用度

根據(jù)vc、f和ap對(duì)T的影響程度可知，當(dāng)確定刀具耐用度合理數(shù)值后，應(yīng)首先考慮增大ap、其次增大f，然后根據(jù)T、ap和f的值計(jì)算出vT，這樣既能保持刀具耐用度又能發(fā)揮刀具切削性能，提高切削效率。

（2）刀具幾何參數(shù)的影響

選擇合理的刀具幾何參數(shù)，是確保刀具耐用度的重要途徑；改進(jìn)刀具幾何參數(shù)可使刀具耐用度有較大幅度提高。因此，刀具耐用度是衡量刀具幾何參數(shù)合理和先進(jìn)與否的重要標(biāo)志之一。刀具磨損及刀具耐用度

前角γo增大,切削溫度降低,耐用度提高；前角太大,刀刃強(qiáng)度低、散熱差且易磨損,故耐用度T反而下降。因此,前角γo對(duì)刀具耐用度T影響呈“駝峰形”。它的峰頂前角γo值,能使耐用度T最高，或刀具耐用度允許的切削速度vT較高。

主偏角kr減小，可增加刀具強(qiáng)度和改善散熱條件，故耐用度T或刀具耐用度允許的切削速度vT增高。

此外，適當(dāng)減少副偏角kr’和增大刀尖圓弧半徑rε都能提高刀具強(qiáng)度，改善散熱條件使刀具耐用度T或刀具耐用度允許的切削vT提高。

（3）加工材料的影響

加工材料的強(qiáng)度、硬度越高，產(chǎn)生的切削溫度越高，故刀具磨損越快，刀具耐用度T越低。此外，加工材料的延伸率越大或?qū)嵯禂?shù)越小，均能使切削溫度升高因而使刀具耐用度T降低。刀具磨損及刀具耐用度2.2.4切削用量的合理選擇

充分利用刀具切削性能和機(jī)床動(dòng)力性能，在保證質(zhì)量的前提下，選擇切削用量參數(shù)ap、f和vc進(jìn)行加工，達(dá)到高效率和低成本的目標(biāo)。

2.2.4.1切削用量選擇原則

要提高生產(chǎn)效率，應(yīng)盡量增大切削用量ap、f和vc。事實(shí)上，在提高切削用量時(shí)會(huì)受到切削力、切削功率、刀具耐用度和加工表面粗糙度等許多因素的限制。

確定切削用量的原則應(yīng)該是：

能達(dá)到零件的質(zhì)量要求（主要指表面粗糙度和加工精度）并在工藝系統(tǒng)強(qiáng)度和剛性允許條件下及充分利用機(jī)床功率和發(fā)揮刀具切削性能的前提下選取一組最大切削用量。

切削用量的合理選擇

根據(jù)不同的加工條件和加工要求，又考慮到切削用量各參數(shù)對(duì)切削過程規(guī)律的不同影響，故切削用量參數(shù)ap、f和vc增大的次序和程度應(yīng)有所區(qū)別。這可從以下幾個(gè)主要方面分析：

①生產(chǎn)效率切削用量ap、f和vc增大，切削時(shí)間減小。當(dāng)加工余量一定時(shí)，減小背吃刀量ap后，使走刀次數(shù)增多，切削時(shí)間成倍增加，生產(chǎn)效率成倍降低，所以，一般情況下盡量優(yōu)先增大ap，以求一次進(jìn)刀全部切除加工余量。

②機(jī)床功率切削用量對(duì)功率的影響是由于使切削力與切削速度變化造成的。當(dāng)背吃刀量ap和切削速度vc增大時(shí)，均使切削功率成正比增加，此外，增大背吃刀量ap、使切削力增加多，而增大進(jìn)給量f使切削力增加較少、消耗功率也較少。所以，在粗加工時(shí)，應(yīng)盡量增大進(jìn)給量f

是合理的。

切削用量的合理選擇③刀具耐用度在切削用量參數(shù)中,對(duì)刀具耐用度影響最大的是切削速度vc,其次是進(jìn)給量f,影響最小的是背吃刀量ap，過高的切削速度和大的進(jìn)給量,會(huì)由于經(jīng)常磨刀、裝卸刀具而增加費(fèi)用、提高加工成本?？梢?優(yōu)先增大背吃刀量ap不只是達(dá)到高的生產(chǎn)率,相對(duì)vc與f來說對(duì)發(fā)揮刀具切削性能、降低加工成本也是有利的。

④表面粗糙度這是在半精加工、精加工時(shí)確定切削用量應(yīng)考慮的主要原則。在較理想的條件下,提高切削速度vc能降低表面粗糙度值。而在一般條件下，提高背吃刀量ap對(duì)切削過程產(chǎn)生的積屑瘤、鱗刺、冷硬和殘余應(yīng)力的影響并不顯著，故提高背吃刀量對(duì)表面粗糙度影響較小。所以,加工表面粗糙度主要限制的是進(jìn)給量f的提高。

綜上所述，合理選擇切削用量，應(yīng)該首先選擇一個(gè)盡量大的背吃刀量ap，其次選擇一個(gè)大的進(jìn)給量f，最后根據(jù)已確定的和ap和f，并在刀具耐用度和機(jī)床功率允許條件下選擇一個(gè)合理的切削速度vc。切削用量的合理選擇2.2.3刀具幾何參數(shù)的合理選擇

刀具幾何參數(shù)主要包括：刀具角度、刀刃的刃形、刃口形狀、前刀面與后刀面型式等。

當(dāng)?shù)毒卟牧虾偷毒呓Y(jié)構(gòu)確定后，合理選擇和改進(jìn)刀具幾何參數(shù)是保證加工質(zhì)量、提高效率、降低成本的有效途徑。

以下主要介紹刀具幾何參數(shù)選擇的原則和方法。

2.2.3.1前角、前刀面的功用和選擇

前角是刀具上的一個(gè)重要參數(shù)。前角和前刀面各具不同作用，相互之間又有密切聯(lián)系。

前刀面有平面型、曲面型、帶倒棱型三種。

刀具幾何參數(shù)的合理選擇根據(jù)前角正負(fù)可分為：正前角平面型、負(fù)前角平面型和負(fù)前角雙面型；

根據(jù)曲面的形狀不同有：圓弧曲面、波形曲面和其它形狀的曲面型；

倒棱型分為：平面帶倒棱型和曲面帶倒棱型。

前角的作用規(guī)律：前角影響切削過程中的變形和摩擦，同時(shí)又影響刀具的強(qiáng)度。

（1）增大前角，使切削變形和摩擦減小，從而降低切削力、切削溫度和功率消耗，抑制積屑瘤的產(chǎn)生，減輕切削振動(dòng)，改善加工質(zhì)量，并提高刀具耐用度。

刀具幾何參數(shù)的合理選擇

(2)增大前角會(huì)使楔角減小，一方面使刀刃強(qiáng)度降低，容易造成崩刃，另一方面使刀頭散熱面積減小，能容納熱量的體積減小，使切削溫度增高，使刀具容易破損和磨損。如下頁圖。

可見，前角太大或太小，刀具耐用度都較低。在一定的加工條件下，存在一個(gè)合理前角，此時(shí)刀具耐用度為最大。刀具幾何參數(shù)的合理選擇刀具幾何參數(shù)的合理選擇

前角選擇原則：

(1)刀具的前角取決于工件材料的種類和性質(zhì)。

1)加工塑性材料（鋼）,應(yīng)選較大γo,加工脆性材料（鑄鐵）應(yīng)選較小γo；

2)工件材料的強(qiáng)度，硬度較高時(shí)，切削力大，刀具易崩刃,宜選較小的γo，有時(shí)使用-γo；

3)加工易產(chǎn)生變形的工件材料，或工藝系統(tǒng)剛性差，而易引起切削振動(dòng)或機(jī)床功率不足，應(yīng)選較大的γo減小切削力。

(2)選擇前角時(shí)還應(yīng)考慮具體加工條件。

1)粗加工，特別是斷續(xù)加工時(shí)，切削力和沖擊較大，為保證切削刃有足夠的強(qiáng)度，選小γo。（刨削時(shí)，有時(shí)還采用-γo）

2)精加工時(shí)，對(duì)切削力要求較低，為使刀刃鋒利，降低F，以減小工件變形和降低表面粗糙度，選大γo

刀具幾何參數(shù)的合理選擇2.2.3.2后角和后刀面的功用和選擇

后角影響切削中的摩擦和刀具強(qiáng)度。

1、后角的作用規(guī)律：

a、減小后角，會(huì)加劇后刀面與加工表面間摩擦，使刀具磨損加大，加工表面冷硬程度增加、質(zhì)量變差。

b、減小后角，刀具強(qiáng)度高，散熱性能好;在磨損量VB相同條件下，小后角刀具經(jīng)重磨后，刀具材料損耗小，圖（a）、（b）所示

2、后角選擇原則是：

a、精加工時(shí),為保證工件的表面質(zhì)量減輕刀具與工件的磨損，可適當(dāng)增大后角αo；

b、當(dāng)工件材料的強(qiáng)度和硬度較高時(shí),為了提高切削刃的強(qiáng)度，可選擇較小的αo；

c、當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)，防止出現(xiàn)振動(dòng)，應(yīng)適當(dāng)減小αo。

刀具幾何參數(shù)的合理選擇2.2.3.3主偏角、副偏角的功用與選擇

主偏角κr主要影響切削寬度bD和切削厚度hD的比例并影響刀具強(qiáng)度。主偏角κr減小，使切削寬度bD增大、刀尖角εr增大、刀具強(qiáng)度高、散熱性能好，故刀具耐用度高。但會(huì)增大切深抗力，引起振動(dòng)和加工變形。

此外，增大主偏角κr是控制斷屑的一個(gè)重要措施。

主偏角κr選擇的原則主要是：

在工藝系統(tǒng)剛性不足的情況下，為減小切削力，選取較大的主偏角。

在加工強(qiáng)度高、硬度高的材料時(shí)，為提高刀具耐用度，選取較小主偏角。

根據(jù)加工表面形狀要求選取，如車削臺(tái)階軸取κr≤90°，車外圓又車端面取κr=45°、鏜盲孔取κr＞90°等。刀具幾何參數(shù)的合理選擇副偏角κr’影響加工表面粗糙度和刀具強(qiáng)度。通常在不產(chǎn)生摩擦和振動(dòng)條件下，應(yīng)選取較小的副偏角。

刀具幾何參數(shù)的合理選擇2.2.3.4刃傾角的功用與選擇

刃傾角λs主要影響切屑的流向和刀具強(qiáng)度。

刃傾角λs的選擇原則是：主要根據(jù)刀具強(qiáng)度、流屑方向和加工條件而定。

如圖所示，在帶間斷或沖擊振動(dòng)切削時(shí)，選-λs能提高刀頭強(qiáng)度、保護(hù)刀尖；許多大前角刀具常配合選用負(fù)的刃傾角來增加刀具強(qiáng)度;

有些刀具如車刀、鏜刀、鉸刀和絲錐等，常利用改變?nèi)袃A角λs來獲得所需的切屑流向（如圖）；

對(duì)于多齒刀具如銑刀、鉸刀和拉刀等，增大刃傾角λs，可增多同時(shí)工作齒數(shù)，提高切削平穩(wěn)性。

刃傾角的具體數(shù)值可參考表選擇

刀具幾何參數(shù)的合理選擇2.2金屬切削過程基本規(guī)律的應(yīng)用通過控制切屑、改善材料加工性能，合理選擇切削液，刀具幾何參數(shù)和切削用量等問題，來達(dá)到保證加工質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)率的目的。

2.2.1工件材料的切削加工性

2.2.1.1評(píng)定指標(biāo)：a、刀具耐用度指標(biāo)b、加工表面粗糙度指標(biāo)切削加工性2.2.1.2改善材料切削加工性的措施

（1）調(diào)整化學(xué)成分

（2）材料加工前進(jìn)行合適的熱處理

（3）選擇加工性好的材料狀態(tài)

低碳鋼經(jīng)冷拉后，塑性大為下降，加工性好；鍛造的坯件余量不均，且有硬皮，加工性很差，改為熱軋后加工性得以已改善。

改善材料切削加工性的措施（4）其它

如采用合適的刀具材料，選擇合理的刀具幾何參數(shù)，合理地制訂切削用量與選用切

削液等。等離子焰加熱工件切

削（右圖示），即改善加

工性的一種積極措施。切削時(shí)

等離子焰裝置安放在工件上方，

與刀具同步移動(dòng)，火焰的溫度

達(dá)1500℃，可根據(jù)切削深度ap

適當(dāng)調(diào)整A值（約5～12mm），

使工件表面溫度達(dá)到1000℃左

右,當(dāng)ap切深層熔化后就被刀具,

切去，所以工件并不熱，即不影響工件的材質(zhì)。改善材料切削加工性的措施等離子焰加熱工件切削2.2.2切削液

切削液主要用來減少切削過程中的摩擦和降低切削溫度。合理使用切削液，對(duì)提高刀具耐用度和加工表面質(zhì)量、加工精度起重要的作用。

2.2.2.1切削液的作用

（1）冷卻作用

切削液澆注在切削區(qū)域后，通過切削熱的傳導(dǎo)、對(duì)流和汽化，使切屑、刀具和工件的熱量散逸起到冷卻作用。冷卻的主要目的是使切削區(qū)切削溫度降低，尤為重要的是降低前刀面上最高溫度。

通常采用的從前刀面上方往下澆注切削液的方法，由于受切屑排出的影響，冷卻效果并不最好。

切削液

有效的冷卻方法應(yīng)該使切削液從刀具主后刀面處往上噴射。也可采用噴霧冷卻方法，使高速噴射的液體細(xì)化成霧狀。然后在切削區(qū)域吸收大量熱量而產(chǎn)生汽化現(xiàn)象。加工精密細(xì)長零件時(shí)，為減少切削熱影響而造成尺寸誤差，除了保證均勻充分冷卻外，應(yīng)在零件全長澆注切削液以擴(kuò)大冷卻范圍。

（2）潤滑作用——邊界潤滑原理

切削液的潤滑作用是通過切削液滲透到刀具與切屑、工件表面之間形成潤滑膜而達(dá)到的。由于切削時(shí)各接觸面間具有高速、高溫、高壓和粘結(jié)等特點(diǎn)，故切削液的滲透作用是較困難的。

切削液有些資料介紹，滲透是由于接觸面間毛細(xì)管作用和刀具、工件、切屑間振動(dòng)形成空隙后產(chǎn)生泵吸作用造成的。也有人認(rèn)為，是與切削液分子的滲透作用有關(guān)。

潤滑性能的好壞與形成的潤滑油膜性質(zhì)有關(guān)。切削液滲入至接觸面間形成邊界潤滑狀態(tài)。

邊界潤滑原理可用下圖模型說明：

切削液a)單分子層b)金屬實(shí)際接觸情況（3）洗滌與防銹作用