第一章切削基礎(chǔ)

第一章金屬切削加工的基礎(chǔ)知識第一節(jié)切削運動和切削要素第二節(jié)金屬切削刀具第三節(jié)金屬切削過程的基本規(guī)律第四節(jié)切削加工的技術(shù)經(jīng)濟性簡介第五節(jié)機械零件的極限與配合金屬切削加工利用刀具從金屬材料上切去多余的金屬，從而獲得幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量都符合要求的機器零件的加工方法。金屬切削加工金屬切削加工包括鉗工和機械加工，本課程介紹機械加工。常用的機械加工方法有車削、鉆削、銑削、刨削和磨削等。本章介紹金屬切削加工的一些基本規(guī)律，包括切削運動、切削刀具、基本現(xiàn)象和規(guī)律、技術(shù)經(jīng)濟性分析等方面的基礎(chǔ)知識。鉗工加工鉗工加工

鉗工加工(簡稱鉗工)一般在鉗臺上以手工工具為主，對工件進行加工的各種加工方法。鉗工的工作內(nèi)容一般包括劃線、鋸削、鏨削、銼削、刮削、研磨、鉆孔、擴孔、鉸孔、攻螺紋、套螺紋、機械裝配和設(shè)備修理等。機械加工機械加工

機械加工(簡稱機工)是利用機械力對各種工件進行加工的方法。它一般是通過工人操縱機床設(shè)備進行加工的，其方法有車削、鉆削、鏜削、銑削、刨削、拉削、磨削、珩磨、超精加工和拋光等。2、切削加工的特點和作用(1)切削加工的精度和表面粗糙度的范圍廣泛，且可獲得很高的加工精度和很低的表面粗糙度。（ITl2～IT3，甚至更高；Ra：25～0.008μm。）(2)切削加工零件的材料、形狀、尺寸和重量的范圍較大。（金屬材料、某些非金屬材料的加工。零件的形狀和尺寸一般不受限制，只要能在機床上實現(xiàn)裝夾，大都可進行切削加工，且可加工常見的各種型面。零件重量的范圍很大：數(shù)百噸、幾克。）(3)切削加工的生產(chǎn)率較高。（生產(chǎn)率一般高于其他加工方法）(4)切削過程中存在切削力，刀具和工件均須具有一定的強度和剛度，且刀具材料的硬度必須大于工件材料的硬度。完成切削加工必須具備的兩個條件切削刀具與工件之間必須有一定的相對運動——切削運動；切削刃有一定的形狀——刀具角度；第一節(jié)切削運動和切削要素常見零件的結(jié)構(gòu)種類1.軸類零件2.盤套類零件3.支架箱體類零件4.六面體類5.機身機座類零件6.特殊類零件軸類零件盤套類零件支架箱體類零件六面體類機身機座類零件特殊類零件組成零件的表面

切削加工就是得到零件上的一個個表面。組成零件常見的表面有外圓、內(nèi)圓、錐面、平面、螺紋、齒形、成形面及各種溝槽等。組成零件的表面零件表面的形成一、切削運動切削加工種，由機床所提供的刀具與工件之間道的相對運動稱為切削運動。分為主運動與進給運動。切削運動主運動就是切除多余金屬形成加工表面所需的基本運動。進給運動就是使待切金屬連續(xù)投入切削、從而加工出全部零件表面所需的運動。零件不同表面加工時的切削運動機床的切削運動機床的切削運動（1）切削過程中，主運動只有一個，進給運動可以多個；（2）主運動、進給運動可由刀具或工件分別完成，也可由刀具單獨完成；（3）主運動、進給運動可以是直線運動，可以是旋轉(zhuǎn)運動，有連續(xù)的，有間歇的?？梢允仟毩⒌囊部梢允呛铣傻摹Ｌ卣鞫?、切削要素切削用量三要素

切削速度:(Vc)進給量：(f)背吃刀量:(ap)車削外圓車削的切削運動與加工表面平面刨削的切削運動與加工表面切削速度它是切削刃選定點相對于工件的主運動的瞬時速度，用υc表示，單位為m/s或m/min。當(dāng)主運動為旋轉(zhuǎn)運動時，切削速度可用下列公式計算：切削速度當(dāng)主運動為直線往復(fù)移動時（如刨削加工），切削速度可用下列公式近似計算：進給量

刀具在進給運動方向上相對工件的位移量．可用刀具和工件每轉(zhuǎn)或每行程的位移量來表述和度量。進給量用f表示，車、鉆、鏜、銑削時，單位為mm/r；刨、插削時為mm/str。對于銑削，還有每齒進給量(mm/z)和每分鐘進給量(mm/min，即進給速度υf)。車削mm/r刨削mm/str銑削mm/z對于銑削，有每齒進給量fz(mm/z)和每分鐘進給量(mm/min，即進給速度υf)。背吃刀量背吃刀量是在垂直于進給運動方向上測量的主切削刃切入工件的深度，用ap表示，單位為mm；背吃刀量又稱切削深度(簡稱切深)。

背吃刀量：ap對于外圓車削：切削層幾何參數(shù)切削層公稱橫截面積AD

切削層公稱橫截面積是切削層在基面上的實際橫截面積，單位為平方毫米。AD=hD×bD=f×ap切削層公稱寬度bD是實際參加切削的那段主切削刃在基面上投影的兩個端點間的距離(平行于工件過渡表面測量的切削層橫截面尺寸)。bD=ap/sinκr切削層公稱厚度hD

切削層公稱厚度是垂直于工件過渡表面測量的切削層橫截面尺寸。hD=fsinκr

切削層是指工件轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)，車刀主切削刃移動一個進給量f,車刀所切下的材料層。第二節(jié)金屬切削刀具金屬切削刀具車刀銑刀銑刀刨刀鉆頭鉆頭拉刀刀具材料及刀具構(gòu)造刀具組成—

校準(zhǔn)部分切削部分工作部分夾持部分車刀的組成

夾持部分——將刀具夾持在機床上的部分。

切削部分——擔(dān)負(fù)主要切削工作。

校準(zhǔn)部分——完成輔助的切削工作、修整、刮光工件表面和導(dǎo)向。作用刀具的切削部分一、刀具材料

夾持部分——一般多用中碳鋼。

工作部分——種類多，根據(jù)不同的加工要求選合適材料。材料高的硬度；必須高于工件硬度，通常應(yīng)在60HRC以上;足夠的強度和韌性；較高的耐磨性；較高的耐熱性；良好的工藝性。1.刀具材料應(yīng)具備的基本性能2、常用的刀具材料碳素工具鋼合金工具鋼高速鋼硬質(zhì)合金

新型材料碳素工具鋼

碳素工具鋼是指高級優(yōu)質(zhì)高碳鋼。硬度：60～65HRC熱硬性：200～250℃切削速度：V<8～10m/min只適用于做手用刀具或容易破損的刀具（手用鋸條、銼刀、刮刀、手用絲錐和板牙）.合金工具鋼

合金工具鋼是在碳素工具鋼中加入適量的鎢、鉻、鉬、硅、錳、釩等元素。熱硬性：350～400℃切削速度：V=10～12m/min適用于做切削速度較低、結(jié)構(gòu)細(xì)長、刃形復(fù)雜和熱處理變形要求小的刀具（手用鉸刀、拉刀、絲錐和板牙等）.高速鋼含有較多的鎢、鉻、鉬和釩等合金元素的高合金工具鋼。耐磨性和熱硬性都比合金工具鋼有顯著的提高。高速鋼

硬度：62～67HRC耐熱性：550～600℃切削速度：V<40m/min具有較高的強度、韌性和較好的工藝性，適用于制造復(fù)雜刀具(鉆頭、鉸刀、拉刀、絲錐、板牙、整體銑刀等)。常用牌號W6Mo5Cr4V2W9Mo3Cr4VW18Cr4VW6Mo5Cr4V2AlW2Mo9Cr4VCo8(涂層：在高速鋼刀具上通過物理氣相沉積涂上2～5μm的TiN薄膜——呈金黃色，提高壽命2～5倍。)硬質(zhì)合金由高硬度、高熔點的碳化物（ＷＣ、ＴiＣ、ＴaＣ、ＮbＣ）為原料，以金屬鈷為粘結(jié)劑，用粉末冶金的方法制成的刀具材料。硬質(zhì)合金硬度：74～82HRC(89～93HRA)耐熱性：850～1000℃切削速度：V=100～300m/min抗彎強度低，脆性大，不能承受大的沖擊和振動；工藝性差;不適用于制造整體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜刀具。典型牌號鎢鈷類YG(K類)鎢鈦鈷類YT(P類)通用類YW(M類)鎢鈷類YG(K類)成分：WC+Co多用于加工短切屑的金屬或非金屬，如：鑄鐵、青銅等。常用牌號YG3(K01)、YG6(K15)、YG8(K30)等(數(shù)字表示含Co的百分比，含Co越多的韌性越好：YG8—粗加工和斷續(xù)切削，YG6—半精加工，YG3—精加工和連續(xù)切削)鎢鈦鈷類YT(P類)成分：WC+TiC+Co多用于加工長切屑的黑色金屬，如：鋼材等，不適宜加工切削過程中伴有較大沖擊和振動的脆性材料。常用牌號YT5(P30)：用于粗加工或斷續(xù)切削YT15(P10)：用于半精加工YT30(P01):用于精加工和連續(xù)切削(數(shù)字表示含TiC的百分比，含TiC越多的韌性越差)通用類YW(M類)（鎢鈦鉭（鈮）類）成分：WC+TiC+TaC(NbC)+Co既可用于加工短切屑的鑄鐵，也可用于加工長切屑的鋼材。常用牌號YW1(M1)：用于半精加工或精加工YW2(M2)：用于粗加工或斷續(xù)切削涂層：在刀具上通過化學(xué)氣相沉積涂上5～10μm的TiC薄膜——呈銀灰色，（或TiC、TiN雙層薄膜或TiC、Al2O3和TiN三層薄膜）提高壽命2～10倍。新型刀具材料陶瓷人造金剛石（PCD）立方氮化硼（CBN）陶瓷刀具陶瓷Al2O3或Si3N4基體添加不同的金屬元素(Ni、Co、Mo、W)或金屬炭化物(TiC、WC)，采用熱壓和燒結(jié)方法獲得。特點：硬度高、耐磨性好。91～95HRA。耐熱性高，1200℃。切削速度高達100～400m/min。抗彎強度、沖擊韌性較差。主要用于冷硬鑄鐵、高硬度鋼、高強度鋼等精加工和半精加工。人造聚晶金剛石（PCD）人造金剛石（PCD）高溫和超高壓條件下借助合金觸媒的作用，由石墨轉(zhuǎn)化而成的聚晶材料。特點：硬度高、耐磨性極好。10000HV以上。耐熱性：700～800℃，不能在高溫下切削沖擊韌性、抗彎強度低。與Fe的親和力強，不能加工鐵族材料。適用于硬質(zhì)合金、陶瓷、玻璃等高硬材料的精加工.立方氮化硼（CBN）與金剛石相比：硬度：8000～9000HV。耐熱性：1300～1500℃與Fe的親和力小，能加工鐵族材料。主要適用于淬硬鋼、冷硬鑄鐵、耐熱合金等高硬鐵族材料的精加工或半精加工。涂層刀具涂層刀具是在韌度較好的硬質(zhì)合金或高速鋼刀具基體上，涂覆一薄層耐磨性高的難熔金屬化合物而獲得的。涂層刀具常用的涂層材料有碳化鈦(TiC)、氮化鈦(TiN)、氧化鋁(Al2O3)等。涂層硬質(zhì)合金刀片的耐用度至少可提高1～3倍，涂層高速鋼刀具的耐用度則可提高2～10倍。加工材料的硬度愈高，則涂層刀具的效果愈好。二、刀具角度1.刀具切削部分的組成三面兩刃一尖“三面兩刃一尖”前刀面Ar后刀面Aα副后刀面Aα’交線交線主切削刃s副切削刃s’刀尖連接部分車刀的組成刀具組成示意圖刀面前刀面——切屑流出所經(jīng)過的表面主后刀面——切削時，刀具上與工件加工面相對的表面副后刀面——切削時，刀具與工件已加工面相對的表面切削刃主切削刃——前刀面與主后刀面的交線，擔(dān)負(fù)主要切削工作副切削刃——前刀面與副后刀面的交線，擔(dān)負(fù)部分切削工作刀尖——主切削刃與副切削刃的交點2.車刀的

幾何角度坐標(biāo)平面

基面切削平面正交平面刀具的幾何角度前角后角主偏角和副偏角刃傾角副后角坐標(biāo)平面刀具標(biāo)注角度的參考系坐標(biāo)平面坐標(biāo)平面（1）基面（Pr）

通過主切削刃上的某一點，與該點的切削速度方向相垂直的平面。（2）切削平面（Ps）

通過主切削刃上的某一點，與該點切削刃相切且垂直于基面的平面。（3）正交平面（Po）

通過主切削刃上的某一點，且與主切削刃在基面上的投影相垂直的平面。定義坐標(biāo)平面的假定條件1.不考慮進給運動的大小；2.假定車刀刀尖與主軸軸線等高；3.刀桿中心線垂直于進給方向。車刀的標(biāo)注角度車刀的標(biāo)注角度(1)前角γo

在主剖面內(nèi)測量的前刀面與基面之間的夾角。(正前角、零前角、負(fù)前角)(2)后角αo在主剖面內(nèi)測量的主后刀面與切削平面之間的夾角。(3)主偏角kr在基面內(nèi)測量的主切削刃在基面上的投影與進給運動方向的夾角。(4)副偏角k’r在基面內(nèi)測量的副切削刃在基面上的投影與進給運動反方向的夾角。(5)刃傾角λs在切削平面內(nèi)測量的主切削刃與基面之間的夾角。車刀的

標(biāo)注角度前角γo

在主剖面內(nèi)測量的前刀面與基面之間的夾角。(正前角、零前角、負(fù)前角)后角αo在主剖面內(nèi)測量的主后刀面與切削平面之間的夾角。主偏角kr在基面內(nèi)測量的主切削刃在基面上的投影與進給運動方向的夾角。副偏角k’r在基面內(nèi)測量的副切削刃在基面上的投影與進給運動反方向的夾角。刃傾角λs在切削平面內(nèi)測量的主切削刃與基面之間的夾角。例題鏜孔車刀的標(biāo)注角度前角的正與負(fù)前角的作用殘留面積

由于車刀上存在副偏角，所以工件已加工表面上有一塊殘留面積△ADE，其是造成工件表面粗糙度的一個原因。主、副偏角愈小，修圓刀尖圓角愈大，殘留面積高度愈小，提高工件的表面質(zhì)量。ADE副偏角K/r刃傾角λs

3.車刀主要角度的作用前角0——減小切屑變形，減小刀具前面與切屑之間的摩擦。后角0——減少刀具主、后刀面與工件的摩擦及主、后刀面的磨損。

主偏角Kr

——影響刀刃參加工作的長度、徑向力的大小。副偏角K′r——減少副切削刃與工件已加工表面摩擦。刃傾角s——影響刀頭強度、排屑方向。

偏角Kr前角對切削過程的影響影響：前角增大；刃口鋒利，切削力、切削熱、功率消耗下降，切削輕快省力，不易形成積削瘤；但使刀頭和刃口強度削弱，散熱條件變差，易磨損或蹦刃。選擇(-5～25°)：１.切削強度硬度較低、塑性較大的材料時，選較大的前角；２.切削強度硬度較大、塑性較小的材料時，選較小的前角；３.精加工選較大的前角；粗加工選較小的前角；４.高速鋼的前角比硬質(zhì)合金的前角大。前角對切削過程的影響為保護硬質(zhì)合金、陶瓷和立方氮化硼刀具的刀刃（性脆，易蹦刃），一般在前刀面靠近刀刃處應(yīng)磨出負(fù)倒棱。磨出負(fù)倒棱的硬質(zhì)合金刀具：切削低碳鋼，前角取20°左右；切削中碳鋼，前角取15°左右；切削高碳鋼，前角取10°左右；切削高錳鋼，前角取0°左右；切削60HRC的淬硬鋼，前角取-10°左右。高速鋼刀具：切削低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼，前角比硬質(zhì)合金刀具相應(yīng)大10°左右。陶瓷和立方氮化硼刀具：前角比硬質(zhì)合金刀具相應(yīng)小5°～10°左右。后角對切削過程的影響影響：后角增大可減少磨損，提高刀具耐用度刃口鋒利，切削力、切削熱、功率消耗下降，切削輕快省力；但使刀頭和刃口強度削弱，散熱條件變差，易磨損或蹦刃，（4～12°）。選擇：１.切削強度硬度較低、塑性較大的材料時，選較大的后角；２.切削脆性的材料時，選較小的后角；３.精加工選較大的后角；粗加工選較小的后角。后角對切削過程的影響粗加工刀具的后角一般取4～6°；精加工刀具的后角一般取8～12°；切削低碳鋼和鋁合金等軟材料時，后角一般比上述數(shù)值大2～4°；尺寸刀具的后角一般取30′～2°30′；副后角的數(shù)值一般與后角相同，切斷刀的副后角受強度限制，一般取1°～2°。主偏角對切削過程的影響主偏角小，使刀尖角大，主切削刃負(fù)荷減小，刀尖散熱改善，刀具磨損減小，耐用度提高。但主偏角小使背向力增大，進給力減小，切削細(xì)長軸時，易將工件頂彎；若機床系統(tǒng)剛度較弱，還易引起振動。選擇：對機床系統(tǒng)剛度較弱、或切削細(xì)長軸時，應(yīng)選取較大的主偏角；反之，應(yīng)選取較小的主偏角。常用：45°、60°、75°、90°主偏角對切削過程的影響機床系統(tǒng)剛度較好：45°、60°機床系統(tǒng)剛度較弱：75°、90°加工高強度、高硬度材料而系統(tǒng)剛度較好：15°、30°車階梯軸：90°、93°車外圓帶倒角：45°副偏角對切削過程的影響副偏角增大，可減小副切削刃和副后刀面與已加工面的摩擦，降低背吃刀力。但會增加已加工面的粗糙度（增大殘留面積高度），降低刀尖的強度和散熱能力。常用：5～15°（粗加工時，取大值，精加工時，取小值）副偏角對切削過程的影響精加工時，副偏角取小值，且在不引起振動（副偏角取小值，在系統(tǒng)剛度較弱的情況下，易引起振動）的情況下，還可磨出一段0°修光刃。對切斷刀、切槽刀，避免重磨引起主切削刃寬度的變化，取30′～2°。刃傾角對切削過程的影響影響切屑的流向，刀頭的強度及切削過程的平穩(wěn)性。粗加工：－5～-10°切削形狀不規(guī)則，或表面不連續(xù)的工件時，沖擊載荷較大：－15～－20°。精加工：5～10°薄切削為使切削刃鋒利：45～75°副后角對切削過程的影響減少副后刀面與已加工表面的摩擦。一般大小與后角相同。刀具主要角度的定義及識別方法小結(jié)識別刀具角度是理解它們作用的必要條件，見到一種刀具首先能夠找出各主要角度，然后才能理解它們的作用。識別刀具角度就需要聯(lián)系應(yīng)用上述的有關(guān)定義。在理解及應(yīng)用定義時，要抓住下述要點及相互關(guān)系：刀具主要角度的定義及相互關(guān)系(1)刀具是靠刀刃切除金屬，刀刃是刀具切削部分的不同刀面的交線，不同刀面在空間位置的變化就形成了不同的刀具角度。(2)為了確定刀面的定義，首先要知道切削時，工件上三個表面的定義。(3)根據(jù)工件上的待加工表面和已加工表面，可以確定刀具的主后面和副后面，根據(jù)切屑流出的方向則可確定刀具的前面。(4)前面與主、副后面的交線，分別形成主刀刃和副刀刃；主、副刀刃的交點形成刀尖?！叭妗扇?、一尖”是刀具切削部分的核心。刀具主要角度的定義及相互關(guān)系(5)為了確定刀面在空間的位置，需要確定坐標(biāo)，所以提出了坐標(biāo)平面。根據(jù)切削平面和基面可分別確定后角和前角。因為兩個平面的夾角在不同的測量方向數(shù)值不同，于是又提出正交平面（主剖面）。(6)標(biāo)注角度也就是靜止角度。切削時；工作角度的數(shù)值會起變化。前后角變化的原因是坐標(biāo)平面在空間位置的改變所引起的。(7)見到某一刀具，識別主、副刀刃的方法，要注意進給運動的方向；識別前角和后角則應(yīng)注意主運動的方向。4.刀具的工作角度

上述刀具標(biāo)注角度，是在靜止參考系中假定不考慮進給運動，刀尖與工件軸線等高，刀柄中心線垂直于進給方向的條件下的一組角度。在實際切削過程中并不完全是這種理想狀況，刀具實際切削時的工作角度要發(fā)生某些變化的，這些變化對切削加工將產(chǎn)生一定的影響。進給運動對工作角度的影響進給運動對工作角度的影響刀尖安裝高度對工作角度的影響車刀安裝高度對前角和后角的影響車刀軸線與工件旋轉(zhuǎn)軸線相對位置

對工作角度的影響3.砂輪砂輪：磨料＋結(jié)合劑砂輪特性決定于五要素：磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度和組織。一、磨料

鋒利的形狀、高硬度和熱硬性、適當(dāng)?shù)膱皂g性

1、剛玉系（主要成份Al2O3）

①棕剛玉（A）：硬度低，韌性較好，廉價。磨碳素鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵②白剛玉（WA）：硬度高，韌性差，磨粒鋒利，價格高。磨淬火鋼、高速鋼、高碳鋼2、碳化物系（主要成份碳化硅、碳化硼）①黑色碳化硅(C):比剛玉類硬度高，導(dǎo)熱性好，韌性差。磨鑄鐵、黃銅等脆材②綠色碳化硅(GC)：比C硬度高，導(dǎo)熱性好，但韌性差。磨Y合金、陶瓷、玻璃等3、超硬磨料

人造金剛石（D）：硬度最高，耐熱性較好，韌性最差，價格昂貴。立方氮化硼（CBN）：硬度僅次于D，韌性較D好，與鐵元素親和好。二、粒度

以剛能通過的那一號篩網(wǎng)的網(wǎng)號來表示磨料的粒度，如60＃微粉：磨粒的直徑＜40um時，如W20磨粒尺寸在20～14um

粗磨用粗粒度，精磨用細(xì)粒度；當(dāng)工件材料軟，塑性大，磨削面積大時，采用粗粒度，以免堵塞砂輪燒傷工件。成形磨削和高速磨削時應(yīng)選用細(xì)粒度砂輪。三、結(jié)合劑

結(jié)合劑的作用是將磨粒粘合在一起，使砂輪具有必要的形狀和強度。1、陶瓷結(jié)合劑（V）：化學(xué)穩(wěn)定性好、耐熱、耐腐蝕、價廉，占90%，但性脆，不宜制成薄片，不宜高速，線速度一般為35m/s。

2、樹脂結(jié)合劑（B）：強度高彈性好，耐沖擊，適于高速磨或切槽切斷等工作，但耐腐蝕耐熱性差(300℃)，自銳性好。

3、橡膠結(jié)合劑（R）：強度高彈性好，耐沖擊，適于拋光輪、導(dǎo)輪及薄片砂輪，但耐腐蝕耐熱性差(200℃)，自銳性好。

4、金屬結(jié)合劑（M）：青銅、鎳等，強度韌性高，成形性好，但自銳性差，適于金剛石、立方氮化硼砂輪。四、硬度指砂輪工作時在磨削力作用下磨粒脫落的難易程度。取決于結(jié)合劑的結(jié)合能力及所占比例，與磨料硬度無關(guān)。硬度高，磨料不易脫落；硬度低，自銳性好。分7大級(超軟、軟、中軟、中、中硬、硬、超硬)，16小級砂輪硬度選擇原則：1.磨削硬材，選軟砂輪；磨削軟材，選硬砂輪；2.磨導(dǎo)熱性差的材料，不易散熱，選軟砂輪以免工件燒傷；3.砂輪與工件接觸面積大時，選較軟的砂輪；4.成形磨精磨時，選硬砂輪；粗磨時選較軟的砂輪。五、組織反映砂輪中磨料、結(jié)合劑和氣孔三者體積的比例關(guān)系，即砂輪結(jié)構(gòu)的疏密程度，分緊密、中等、疏松三類13級。緊密組織成形性好，加工質(zhì)量高，適于成形磨、精密磨和強力磨削。中等組織適于一般磨削工作，如淬火鋼、刀具刃磨等。疏松組織不易堵塞砂輪，適于粗磨、磨軟材、磨平面、內(nèi)圓等接觸面積較大時，磨熱敏性強的材料或薄件六、砂輪的標(biāo)志方法按GB2484—84規(guī)定，標(biāo)志順序如下：磨具形狀、尺寸、磨料、粒度、硬度、組織、結(jié)合劑和最高線速度。砂輪標(biāo)志方法示例如下：

PB400×40×60A60L5B35形狀代號薄片外經(jīng)D＝400mm厚度H＝40mm內(nèi)徑d＝60mm磨料（棕剛玉）60號粒度硬度中軟25號組織樹脂結(jié)合劑最高工作線速度（m/s）5.刀具的結(jié)構(gòu)整體式焊接式機加重磨式機加可轉(zhuǎn)位式機加重磨式機加重磨式機加可轉(zhuǎn)位式例題端面車刀標(biāo)注角度切削用量的選擇粗車：該階段對精度與表面質(zhì)量要求不高，盡可能發(fā)揮機床和刀具的能力，減少機動時間，提高生產(chǎn)率。在切削用量中，υC、f、aP三者的乘積愈大，機動時間愈短，生產(chǎn)率愈高，且三者的影響是等價的。υC、f、aP三者對切削溫度和刀具壽命的影響是不等價的：υC影響最大、f影響次之，aP影響最小。粗車時切削用量的選擇由前所述，粗車應(yīng)先選一個盡量大的背吃刀量aP，然后選一個比較大的進給量f，最后根據(jù)刀具壽命的允許，選一個合適的切削速度υC。一般背吃刀量aP就等于工件單邊車削余量h，即粗車只走一次刀。根據(jù)系統(tǒng)剛性及強度，進給量f的常用范圍是0.3～１mm/r。最后由aP與f確定切削速度υC（再由公式求出轉(zhuǎn)速n）（硬質(zhì)合金粗車中碳鋼，切削速度υC約在50～100m/min）。精車：該階段主要是保證工件的尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度的要求，然后再考慮盡可能提高生產(chǎn)率。精車時切削用量的選擇精車應(yīng)先選一個較小的背吃刀量aP，較小的進給量f和較高的切削速度υC。一般半精車aP=1～2mm，精車aP=0.05～0.8mm；半精車f=0.2～0.5mm/r，精車f=0.1～0.3mm/r;最后由aP與f確定切削速度υC（再由公式求出轉(zhuǎn)速n）（硬質(zhì)合金半精車中碳鋼，切削速度υC約在100～150m/min）。結(jié)論粗加工：首先選取較大的背吃刀量，盡可能地將粗加工余量在一次走刀中切除。再選取較大的進給量。最后在保證耐用度和機床功率的情況下，選擇合適的切削速度。精加工：選取背吃刀量時，應(yīng)在一次走刀中切除全部余量；選取進給量時，應(yīng)根據(jù)表面粗糙度選取小值；切削速度應(yīng)在保證耐用度的條件下避開積屑瘤產(chǎn)生的速度范圍。第三節(jié)金屬切削過程的基本規(guī)律切削過程和切屑的類型積屑瘤總切削力和切削功率切削熱和切削溫度刀具的磨損一、切削過程和切屑的類型1.切削過程刀具擠壓工件，產(chǎn)生變形、滑移、擠裂、切離。切削過程切削過程2.切屑的種類A.帶狀切屑C.蹦碎切屑B.節(jié)狀切屑產(chǎn)生條件：切削塑性材料、切削速度高、切削厚度較小、前角大。形狀：連綿不斷呈帶狀，切屑底面很光滑而背面呈毛茸狀。形成原因：切速高，切削層未及充分變形即變?yōu)榍行迹羟忻嫔系膽?yīng)力還未達到破壞值，因此只有塑性滑移而無斷裂；前角大，則刀具鋒利；hD小則切削力小。故易得帶狀切屑。2.切屑的類型帶狀切屑特點：切削過程變形小，切削力小且穩(wěn)定；已加工表面粗糙度低。對生產(chǎn)安全有危害。產(chǎn)生條件：切削塑性材料、切削速度中等、切削厚度較厚、前角較小。形狀：宏觀上自然連接，但外表面呈鋸齒形，如竹節(jié)狀。形成原因：切削層經(jīng)過充分變形全過程，最后被擠裂。節(jié)狀切屑(擠裂切屑)特點：切屑冷硬度高，脆且易斷，便于處理；變形相對較大，切削力波動較大，易產(chǎn)生振動；已加工表面粗糙度較高。產(chǎn)生條件：切削脆性材料。形狀：切屑呈不規(guī)則的碎塊狀。形成原因：材料塑性差，抗拉強度低，受前刀面擠壓時幾乎沒有塑性變形便脆斷成不規(guī)則的碎塊。

③崩碎切屑特點：切削過程不平穩(wěn)，切削力波動大，有沖擊，振動大，已加工表面粗糙。產(chǎn)生條件：材料塑性很差、切速低、hD大、前角小。形狀：切屑沿擠裂面完全斷開成單元狀。形成原因：整個剪切面上剪應(yīng)力超過材料的破壞強度極限。

④單元切屑特點：切削力波動很大，有振動；已加工表面非常粗糙，且有振紋。二、積屑瘤在一定的溫度和壓力下,切削塑性金屬時,切屑底層與前刀面嵌入式結(jié)合發(fā)生冷焊現(xiàn)象,使一部分切屑粘結(jié)在前刀面上,形成積屑瘤。積屑瘤積屑瘤積屑瘤特點硬度是工件材料的2～3.5倍，可以代替刀具切削。周而復(fù)始的生長、脫落。產(chǎn)生條件切削塑性材料。切削區(qū)的溫度、壓力和界面狀況符合在刀面上發(fā)生冷焊的條件。積屑瘤形成的特定條件其一是切削塑性金屬。這是因為切削脆性材料形成的是崩碎切屑，不與前刀面產(chǎn)生劇烈摩擦，因而不產(chǎn)生積屑瘤。其二是中等切削速度(υc＝(5～60)m／min)切削。這是因為低速(υc＜5rn／min＝和高速(υc＞60m/min，尤其是υc＞100m/min)，切屑底層與前刀面的摩擦系數(shù)較小，一般不產(chǎn)生積屑瘤。在積屑瘤形成過程中，積屑瘤不斷長高，長到一定的高度后因不能承受切削力而破碎脫落，隨后又不斷長高，因此積屑瘤的形成是一個時生時滅周而復(fù)始的動態(tài)過程。對切削過程的影響積屑瘤代替刀刃進行切削，保護了刀刃，增大了前角。積屑瘤形狀不規(guī)則，頻繁生長脫落，影響尺寸精度和表面質(zhì)量。故：粗加工時可人為控制積屑瘤的生長，使積屑瘤能穩(wěn)定存在。精加工時應(yīng)抑制積屑瘤的產(chǎn)生。三、切削力和切削功率1.總切削力的來源工件、切屑的變形抗力刀具與切屑、工件與刀具之間的摩擦阻力2.分解

主切削力Fc

背向力Fp

進給抗力Ff切削力的分解主切削力：FC在主運動方向的分力。FC與切削速度方向一致，又稱切向抗力。是計算機床切削功率的主要依據(jù)。背向力：FP總切削力在切深方向的分力。FP在基面內(nèi)，與進給方向垂直。進給抗力：Ff在進給方向的分力。是計算或校核機床進給機構(gòu)強度的依據(jù)。FP與FfFp約為Fc的0.2～0.6倍，F(xiàn)p使機床、夾具、工件等變形并可能引起振動，使工件產(chǎn)生形狀誤差，表面粗糙度增大。Ff約為Fc的0.1～0.4倍，工件夾不緊時，F(xiàn)f會使工件從卡盤中縮進去。其是設(shè)計或驗算機床進給機構(gòu)強度和剛性的主要依據(jù)。工件材料的強度和硬度愈高，背吃刀量和進給量愈大，則Fc、Fp和Ff愈大，刀具的前角增加，可使Fc、Fp和Ff減小，增大主偏角，會使Ff增大、Fp減小。使用切削液，能使Fc、Fp和Ff減小。四、切削熱與切削溫度1.切削熱的產(chǎn)生a.切削層的彈性及塑性變形。b.切屑與前刀面，工件與后刀面的摩擦。第一變形區(qū)：60%的熱量第二變形區(qū)：30%的熱量第三變形區(qū)：10%的熱量2.切削熱的傳出Q=Q屑+Q刀+Q工+Q介在不使用冷卻液的情況下：Q屑>Q刀>Q工>Q介3.切削熱對加工的影響

溫度超過刀具材料的熱硬性時，會引起物理力學(xué)性能的變化，使刀具磨損加快，甚至被燒損；切削熱還能使刀具產(chǎn)生熱變形，造成工件尺寸精度和形狀精度下降。切削熱也使工件產(chǎn)生熱變形和形狀、尺寸誤差，甚至?xí)构ぜ砻娈a(chǎn)生氧化或燒傷，造成廢品。切削溫度及其影響因素200℃以下切屑呈銀白色220℃切屑呈淡黃色270℃切屑呈暗紅色290~300℃切屑呈暗藍色320℃切屑呈藍色350℃切屑呈藍灰色400℃切屑呈灰白色>500℃切屑呈紫黑色切削碳鋼時，切削的顏色與平均溫度的關(guān)系影響切削溫度的因素分析工件材料:HB、σb↗切削抗力↗功耗↗θ℃↗熱處理HBσbθ℃正火18760100%調(diào)質(zhì)22975125%淬火44HRC148145%45#鋼為例：③切削用量對切削溫度的影響：vc、f、ap↗θ

℃↗用YT15刀具，切削45#鋼時(σb=75kg/cm2)切削速度提高一倍，切削溫度要升高30%左右；進給量提高一倍，切削溫度要升高15%左右；而背吃刀量提高一倍，切削溫度只升高7%左右。即切削用量中，對切削溫度影響最大的是切削速度，影響最小的是背吃刀量。故要降低切削溫度，首先考慮降低切削速度。④切削液的影響良好充分的冷卻可顯著降低切削溫度。結(jié)論工件材料:強度、硬度愈大，溫度越高。合理選擇切削用量：在滿足工藝要求的前提下，取小的vC,較大的ap、f。改善刀具幾何條件：前角越大，溫度越低。減小主偏角，增大刀尖圓角半徑，改善散熱條件，也能降低切削溫度。正確使用冷卻液：良好充分的冷卻可顯著降低切削溫度，是降低切削溫度的最有效措施。切削液的作用冷卻作用潤滑作用排屑作用清洗和防銹作用切削液的種類水溶液、乳化液、化學(xué)合成液

切削油、極壓切削油切削液的選用五、刀具的磨損1.刀具的磨損形式

A、后刀面磨損B、前刀面磨損C、前、后刀面同時磨損后刀面磨損前刀面磨損前后刀面同時磨損刀具的磨損階段

刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和耐用度刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)是指后刀面磨損帶中間部分平均磨損量允許達到的最大磨損尺寸。以VB表示刀具的壽命刀具從開始切削一直到磨損量達到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止的總的切削時間。（記為：T）刀具的壽命T刀具壽命T的長短可以衡量刀具材料的切削性能，可以判斷刀具角度是否合理，可以比較工件材料的切削加工性。當(dāng)?shù)毒卟牧?、刀具角度及工件材料確定后，刀具壽命決定于切削用量。

可見：vC對T的影響最大，f次之，aP最小。在優(yōu)選切削用量以提高生產(chǎn)率時，首先應(yīng)盡量選大的aP，然后根據(jù)加工條件和要求選允許最大的f，最后根據(jù)T選取合理的vC。切削用量與刀具耐用度的關(guān)系第四節(jié)切削加工技術(shù)經(jīng)濟性簡介（一）產(chǎn)品質(zhì)量（二）生產(chǎn)率（三）切削加工性（一）產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)品質(zhì)量包括加工精度和表面質(zhì)量。1．加工精度的概念零件的加工精度是指零件在加工后的實際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)的符合程度。零件的加工精度包括尺寸精度、形狀精度和位置精度。(1)尺寸精度

尺寸精度指的是零件的直徑、長度、表面間距離等尺寸的實際數(shù)值與理想數(shù)值的接近程度。尺寸精度是用尺寸公差來控制的。尺寸公差是切削加工中零件尺寸允許的變動量。在基本尺寸相同的情況下，尺寸公差愈小，則尺寸精度愈高。(1)尺寸精度國標(biāo)GBl800—79至GBl084—79將確定尺寸精度的標(biāo)準(zhǔn)公差等級分為20級，分別為IT01，IT0，ITl，IT2，…，ITl8，其中IT01的公差最小，尺寸精度最高。尺寸精度愈高，零件的工藝過程愈復(fù)雜，加工成本也愈高。因此，在設(shè)計零件時，在保證零件使用性能的前提下，應(yīng)選用較低的尺寸精度。(2)形狀精度

形狀精度是指加工后零件上的線、面的實際形狀與理想形狀的符合程度。評定形狀精度的項目有直線度、平面度、圓度、圓柱度、線輪廓度和面輪廓度等6項。形狀精度是用形狀公差來控制的，各項形狀公差，除圓度、圓柱度分13個精度等級外，其余均分為12個精度等級。1級最高，12級最低。(3)位置精度

位置精度是指加工后零件上的點、線、面的實際位置與理想位置的符合程度。評定位置精度的項目有平行度、垂直度、傾斜度、同軸度、對稱度、位置度、圓跳動和全跳動等八項。位置精度是用位置公差來控制的，各項目的位置公差亦分為12個精度等級。2、影響加工精度的主要因素(1)加工原理誤差加工原理誤差是指因采用了近似的加工方法或傳動方式及形狀近似的刀具等而造成的誤差。例如銑齒，各號銑刀的齒形是按該號范圍內(nèi)最小齒數(shù)齒輪的齒槽輪廓制作的，因此各號銑刀加工范圍內(nèi)的齒輪齒形，只有齒數(shù)最少的齒輪齒形是準(zhǔn)確的，其余的均有誤差，即所謂加工原理誤差。

(2)機床，刀具及夾具誤差機床、刀具及夾具誤差包括制造和磨損兩方面。它們對加工精度的影響是顯而易見的，例如臥式車床的縱向?qū)к壴谒矫鎯?nèi)的直線度誤差，直接產(chǎn)生工件直徑尺寸誤差和圓柱度誤差；又例如，在車床上精車長軸和深孔時，隨著車刀逐漸磨損，工件表面出現(xiàn)錐度而產(chǎn)生其直徑尺寸誤差和圓柱度誤差。(3)工件裝夾誤差工件裝夾誤差包括定位誤差和夾緊誤差兩方面。它們對加工精度有一定影響。例如，在卡盤上夾緊薄壁套、圓環(huán)等剛度較差的工件時，工件很容易產(chǎn)生彈性變形。圖1—84為三爪自定心卡盤裝夾盤套工件的情形，其中圖(a)為裝夾前工件的形狀；圖(b)為夾緊后的形狀；圖(c)為內(nèi)孔加工完后還未卸下的形狀；圖(d)為卸下工件，彈性變形恢復(fù)后的形狀，此時裝夾誤差反映到加工表面內(nèi)孔上。因此，加工薄壁零件時，夾緊力應(yīng)在工件圓周上均勻分布，采用液性塑料夾具可達到這種要求。(4)工藝系統(tǒng)變形誤差機床、夾具、工件和刀具構(gòu)成彈性工藝系統(tǒng)，簡稱工藝系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)變形誤差包括受力彈性變形誤差和熱變形誤差兩方面。例如軸工件在兩頂尖間加工，近似于一根梁自由支承在兩個支點上，在背向力Fp的作用下，最后加工出的形狀如圖1—85(a)所示。(4)工藝系統(tǒng)變形誤差圖l—85(b)，(c)則是分別用卡盤、卡盤—頂尖在背向力Fp的作用下加工出的零件形狀。因此，加工剛度較差的細(xì)長軸工件時，常采用中心架或跟刀架等輔助支承，以減小工件受力變形。又例如在車削加工中，車床部件中受熱最多又變形最大的是主軸箱，圖1—86中的虛線表示車床的熱變形，車床主軸前軸承的溫升最高，影響加工精度最大的是主軸軸線的抬高和傾斜。(5)工件內(nèi)應(yīng)力工件內(nèi)應(yīng)力總是拉應(yīng)力和壓應(yīng)力并存而總體處于平衡狀態(tài)。當(dāng)外界條件發(fā)生變化，如溫度改變或從表面再切去一層金屬后，內(nèi)應(yīng)力的平衡即遭到破壞，引起內(nèi)應(yīng)力重新分布，使零件產(chǎn)生新的變形。這種變形有時需要較長時間，從而影響零件加工精度的穩(wěn)定性。因此，常采用粗、精加工分開，或粗、精加工分開且在其間安排時效處理，以減少或消除內(nèi)應(yīng)力。3.表面質(zhì)量的概念

表面質(zhì)量是指零件在加工后表面層的狀況。具體內(nèi)容包括表面粗糙度、表面變形強化和殘余應(yīng)力等。表面變形強化和殘余應(yīng)力前面已作介紹，這里只介紹表面粗糙度。在切削加工中，由于振動、刀痕以及刀具與工件之間的摩擦，在工件已加工表面不可避免地留下一些微小峰谷。即使是光滑的磨削表面，放大后也會發(fā)現(xiàn)有高低不平的微小峰谷。零件表面上這些微小峰谷的高低程度稱為表面粗糙度，也稱微觀不平度。國標(biāo)規(guī)定了表面粗糙度的評定參數(shù)，其中最為常用的是輪廓算術(shù)平均偏差Ra。4.影響表面粗糙度的主要因素(1)切削殘留面積減小進給量f、主偏角κr、副偏角κ′r可有效地減小殘留面積，從而降低表面粗糙度。因此，采用κ′r＝0°的車刀及寬刃細(xì)刨刀均可獲得較小的表面粗糙度Ra值。(2)積屑瘤積屑瘤伸出刀尖之外，且不時破碎脫落，在工件表面上刻劃出不均勻的溝痕，對表面粗糙度影響很大。因此，精加工塑性金屬時，常采用高速切削(υc＞l00m/min)或低速切削(υc＜5m/min)，以避免產(chǎn)生積屑瘤，獲得較小的表面粗糙度Ra值。

(3)工藝系統(tǒng)振動工藝系統(tǒng)振動使刀具對工件產(chǎn)生周期性的位移，在加工表面上形成類似波紋的痕跡，使表面粗糙度Ra值增大。因此，在切削加工中，應(yīng)盡量避免振動。表1-1各種切削加工方法所能達到的加工精度、表面粗糙度表面要求加工方法粗糙度Ra(μm)表面特征應(yīng)用舉例精度不加工清除毛刺鑄、鍛件的不加工表面IT16～IT14粗加工粗車、粗銑、粗刨、鉆、粗銼50有明顯可見刀紋靜止配合面、底板、墊塊IT13～IT1025可見刀紋靜止配合面、螺釘不結(jié)合面IT1012.5微見刀紋螺母不結(jié)合面IT10～IT8半精加工半精車、精車、精銑、粗刨、粗磨6.3可見加工痕跡軸、套不結(jié)合面IT10～IT83.2微見加工痕跡要求較高的軸、套不結(jié)合面IT8～IT71.6不見加工痕跡一般的軸、套結(jié)合面IT8～IT7精加工精車、精刨、精銑、鉸、刮0.8可辯加工痕跡的方向要求較高的結(jié)合面IT8～IT60.4微辯加工痕跡的方向凸輪軸軸頸，軸承內(nèi)孔IT7～IT60.2不辯加工痕跡的方向活塞銷孔、高速軸頸IT7～IT6超精加工精磨、研磨、鏡面磨、超精加工0.1暗光澤面滑閥工作面IT7～IT50.05亮光澤面精密機床主軸軸頸IT6～IT50.025鏡狀光澤面量規(guī)IT6～IT50.012霧狀光澤面量規(guī)0.008鏡面量塊（二）生產(chǎn)率

切削加工中，常以單位時間內(nèi)生產(chǎn)的零件數(shù)量來表示生產(chǎn)率，即