切削基本理論應(yīng)用

第四章切削基本理論的應(yīng)用第一節(jié)切屑控制一、切屑形狀的分類2.按工件材料、刀具幾何形狀和切削用量常見切屑形狀有帶狀屑、C形屑、崩碎屑、螺卷屑、長(zhǎng)緊卷屑、發(fā)條狀卷屑、寶塔狀卷屑等。帶狀屑連綿不斷，易纏繞在工件或刀具上，造成劃傷工件表面或打壞刀刃，甚至傷害操作人員。故一般應(yīng)避免形成帶狀屑。但在某些情況下(如加工盲孔)，為了使切屑順利地排出，希望形成帶狀屑或長(zhǎng)緊卷屑。C形屑是一種較好的屑形，不會(huì)傷工件表面或打刀刃，也不易傷人。多數(shù)是使它碰撞在刀具后刀面或工件表面上而折斷，但這樣會(huì)影響切削過程的平穩(wěn)性，也會(huì)影響工件已加工表面粗糙度。因此，精加工時(shí)希望形成長(zhǎng)螺卷屑。在重型車床上，因切屑又厚又寬，為安全起見，希望形成發(fā)條狀屑，并使其在工件加工表面上頂斷，靠自重墜落。

在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上，排屑及清除對(duì)加工的連續(xù)性很重要，故希望形成不纏繞工件和刀具且易清除的寶塔狀卷屑。二、切屑的流向和折斷1.切屑的流向影響流向的主要參數(shù)：刃傾角、主偏角、前角刃傾角控制切屑流向，影響加工質(zhì)量刃傾角小于0°時(shí)刃傾角大于0°時(shí)刃傾角等于0°時(shí)2.切屑的折斷三、斷屑措施為使切削過程正常進(jìn)行和保證已加工表面質(zhì)量，應(yīng)使切屑卷曲和折斷。切屑的卷曲是切屑基本變形或經(jīng)過卷屑槽使之產(chǎn)生附加變形的結(jié)果。斷屑是對(duì)已變形的切屑再附加一次變形，常需有斷屑裝置切屑的卷曲斷屑的產(chǎn)生采取以下措施對(duì)切屑實(shí)施控制。1.采用斷屑槽通過設(shè)置斷屑槽對(duì)流動(dòng)中的切屑施加一定的約束力，使切屑應(yīng)變?cè)龃螅行季砬霃綔p小。折線形直線圓弧形全圓弧形斷屑槽截面形狀

a）外傾式b）平行式c）內(nèi)斜式

向刀桿外傾斜（3.改變刀具角度增大刀具主偏角，切削厚度變大，有利于斷屑。減小刀具前角可使切屑變形加大，切屑易于折斷。刃傾角可以控制切屑的流向，為正值時(shí)，切屑常卷曲后碰到后刀面折斷形成C形屑或自然流出形成螺卷屑。為負(fù)值時(shí)，切屑常卷曲后碰到已加工表面折斷成C形屑或6字形屑。）2.調(diào)整切削用量提高進(jìn)給量f使切削厚度增大，對(duì)斷屑有利；但增大f會(huì)增大加工表面粗糙度。適當(dāng)?shù)亟档颓邢魉俣仁骨邢髯冃卧龃?，也有利于斷屑，但這會(huì)降低材料切除效率。須根據(jù)實(shí)際條件適當(dāng)選擇切削用量。其它斷屑方法（1）固定附加斷屑擋塊（2）采用間斷切削（3）切削刃上開分屑槽第二節(jié)工件材料的切削加工性材料的切削加工性是指在一定條件下對(duì)某種材料進(jìn)行切削加工的難易程度。切削加工性的概念具有相對(duì)性。所謂某種材料切削加工性好壞，是相對(duì)于另一種材料而言的。一般在討論鋼料的切削加工性時(shí)，習(xí)慣地以碳素結(jié)構(gòu)鋼45為基準(zhǔn)。如稱高強(qiáng)度鋼比較難加工，就是相對(duì)于45鋼而言的。

根據(jù)不同的要求，可以用不同的指標(biāo)來衡量材料的切削加工性。1.加工材料的性能指標(biāo)

P70表4-3工件材料切削加工性分級(jí)表2.相對(duì)加工性指標(biāo)以切削速度vT衡量加工性在刀具使用壽命T相同的情況下，切削速度vT較高的材料，則其加工性較好。如將壽命T定為60min，則vT可寫作v60。一般以正火狀態(tài)45鋼的v60為基準(zhǔn)，寫作（v60）j，然后把其它各種材料的v60于之相比，這個(gè)比值Kr，稱為相對(duì)加工性，即：Kr＝V60／(V60)j常用工件材料的相對(duì)加工性可分為八級(jí)，Kr大于1的材料，其加工性比45鋼好；Kr小于1者，加工性比45鋼差。vT和Kr是最常用的加工性衡量指標(biāo)，在不同的加工條件下都使用。一、切削加工性指標(biāo)加工性等級(jí)名稱及種類相對(duì)加工性Kr典型材料1很容易切削材料一般有色金屬>3.05-5-5銅鉛合金,9-4鋁銅合金,鋁鎂合金2容易切削材料易切削鋼2.50～3.00退火15Cr,σb=0.37～0.441GPa自動(dòng)機(jī)鋼,σb=0.393～0.491GPa3較易切削鋼1.60～2.50正火30鋼σb=0.441～0.549GPa4普通材料一般鋼及鑄鐵1.00～1.6045鋼,灰鑄鐵5稍難切削材料0.65～1.002Cr13調(diào)質(zhì),σb=0.834GPa85鋼σb=0.883GPa6難切削材料較難切削材料0.50～0.6565Mn調(diào)質(zhì),σb=1.03GPa

45Cr調(diào)質(zhì),σb=0.932～0.981GPa7難切削材料0.15～0.5050CrV調(diào)質(zhì),1Cr18Ni9Ti,某些鈦合金8很難切削材料<0.15某些鈦合金,鑄造鎳基高溫合金3．刀具壽命指標(biāo)在相同切削條件下加工不同材料時(shí)，若在一定切削速度下刀具壽命T較長(zhǎng)或一定壽命下所允許的切削速度vc較高的材料，則其加工性較好；反之，其加工性較差。V60V20二、常用材料切削加工性簡(jiǎn)述（一）鑄鐵鑄鐵中化學(xué)元素對(duì)切削加工性的影響，主要取決于這些元素對(duì)碳的石墨化作用。鑄鐵中的碳元素以兩種：Fe3C與游離石墨形式存在。石墨具有潤(rùn)滑作用，鑄鐵中的石墨愈多，愈容易切削，因此，鑄鐵中如含有Si、Al、Ni、Cu、Ti等促進(jìn)石墨化的因素，能改善其加工性；而含有Cr、Mn、V、Mo、Co、S、P等阻礙石墨化的元素，則會(huì)使切削加工性變差。Fe3C的存在會(huì)加快刀具的磨損。減小前角，降低切削速度。（二）碳素結(jié)構(gòu)鋼對(duì)鋼主要是通過對(duì)材料物理力學(xué)性能的影響來影響切削加工性。碳對(duì)切削加工性的影響碳素鋼的強(qiáng)度、硬度隨含碳量的增加而提高，而塑性、韌性則隨含碳量的增加而降低。低碳鋼的塑性、韌性較高，高碳鋼的硬度及強(qiáng)度較高，這都給切削加工帶來一定的困難。中碳鋼的硬度、強(qiáng)度、塑性及韌性居于高碳鋼與低碳鋼之間，所以切削加工比較容易。（三）合金結(jié)構(gòu)鋼合金元素對(duì)切削加工性的影響在金屬中加入合金元素，一般將提高材料的力學(xué)性能，并改變材料的物理性能，從而提高了金屬的反切削能力。故一般降低切削加工性，硅、鉻、鎳、釩、鉬、鎢、鎘等合金元素的加入均會(huì)降低材料的可切削加工性。硫、硒、鉛等合金元素的加入可改善材料的可切削加工性。（四）難加工金屬材料的切削加工性

難加工的原因一般是以下幾個(gè)方面：①高硬度；②高強(qiáng)度；③高塑性和高韌性；④低塑性和高脆性；⑤低導(dǎo)熱性；⑥有大量微觀硬質(zhì)點(diǎn)或硬夾雜物；⑦化學(xué)性質(zhì)活潑。這些特性一般都能使切削過程中的切削力加大，切削溫度升高，刀具磨損加劇，刀具使用壽命縮短；有時(shí)還將使已加工表面質(zhì)量惡化，切屑難以控制；最終則使加工效率和加工質(zhì)量降低，加工成本提高。1.高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度鋼的切削加工性

高強(qiáng)度鋼、超高強(qiáng)度鋼的半精加工、精加工和部分粗加工常在調(diào)質(zhì)或退火狀態(tài)下進(jìn)行。調(diào)質(zhì)(淬火、中溫回火)后的金相組織為索氏體或托氏體，硬度達(dá)HRC35—55。一般，σs＞1GPa或σb＞1.1GPa的結(jié)構(gòu)鋼，稱為高強(qiáng)度鋼；σs＞1.2GPa或σb＞1.5GPa稱為超高強(qiáng)度鋼。

2.不銹鋼不銹鋼按金相組織分，有鐵素體、馬氏體、奧氏體三種。鐵素體、馬氏體不銹鋼的成分以鉻為主，經(jīng)常在淬火—回火或退火狀態(tài)下使用，綜合機(jī)械性能適中，切削加工一般不太難。奧氏體不銹鋼的成分以鉻、鎳等元素為主，淬火后呈奧氏體組織，切削加工性比較差。3.高錳鋼的切削加工性

高錳鋼的典型牌號(hào)有Mnl3、40Mnl8Cr3、50Mnl8Cr4等。經(jīng)過水韌處理，金相組織為均勻的奧氏體。它的原始硬度雖然不甚高，但其塑性和韌性特別高(分別為45鋼的4倍和8倍)，加工硬化特別嚴(yán)重。4.鈦合金的切削加工性

鈦合金的切削加工性也很差，刀具磨損快，刀具耐用度低，其原因?yàn)?(1)加工鈦合金時(shí)，剪切角很大，刀屑接觸長(zhǎng)度短；(2)導(dǎo)熱系數(shù)極小；(3)已加工表面經(jīng)常出現(xiàn)硬而脆的外皮；（4)彈性模量小，已加工表面回彈量大，加劇了對(duì)后刀面的摩擦。

5.其它難加工材料加工性特點(diǎn)簡(jiǎn)介高溫合金中含有許多高熔點(diǎn)合金元素，如鐵、鈦、鉻、鈷、鎳、釩、鎢、鉬等，它們與其他合金元素構(gòu)成純度高、組織致密的奧氏體合金。(1)強(qiáng)度較高(2)硬度較高(3)導(dǎo)熱系數(shù)小(4)合金中的高硬度化合物構(gòu)成硬質(zhì)點(diǎn)(5)在中、低切削速度下，易與刀具發(fā)生冷焊。

淬火鋼硬度≥60HRC硬質(zhì)合金≥70HRC

冷硬鑄鐵的硬度極高，是其難加工的主要原因。它的塑性很低，刀—屑接觸長(zhǎng)度很小，切削力和切削熱都集中在切削刃附近，因而切削刃很容易崩損。冷硬鑄鐵零件的結(jié)構(gòu)尺寸和加工余量一般都較大，毛坯精度低，因而就進(jìn)一步加大了加工難度。三、改善材料切削加工性的途徑（一）調(diào)整化學(xué)成分材料的化學(xué)成分對(duì)其力學(xué)性能和金相組織有重要影響。在滿足要求的條件下，通過調(diào)整工件材料的化學(xué)成分，可使其切削加工性得以改善。目前，生產(chǎn)上使用的易切鋼就是在鋼中加入適量的易切削元素S、P、Pb、Ca等制成的。這些元素在鋼中可起到一定的潤(rùn)滑作用并增加材料的熱脆性。（二)對(duì)工件材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?/p>

通過熱處理工藝方法，改變鋼鐵材料中的金相組織是改善材料加工性的另一重要途徑。高碳鋼和工具鋼球化退火

熱軋狀態(tài)的中碳鋼正火低碳鋼冷拔或正火（三)合理選用刀具材料（四)其它措施第四節(jié)切削液的選用一、切削液的作用（1）冷卻作用

切削液的冷卻作用主要靠熱傳導(dǎo)帶走大量的熱來降低切削溫度，冷卻性能取決于它有導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容、汽化熱、汽化速度、流量、流速等。水溶液的冷卻性能最好，切削油較差。（2）潤(rùn)滑作用

切削液的潤(rùn)滑作用是通過切削液的滲透作用到達(dá)切削區(qū)后，在刀具、工件、切屑界面上形成吸附膜實(shí)現(xiàn)的。金屬切削時(shí)切屑、工件與刀具界面的摩擦可分為干摩擦、液體潤(rùn)滑摩擦和邊界潤(rùn)滑摩擦三類。加入切削液后，切屑、工件與刀面之間形成完全的潤(rùn)滑油膜，金屬直接接觸面積很小或近于零，形成液體潤(rùn)滑。但很多情況下，由于切屑、工件與刀具界面承受很大載荷、較高的溫度，液體油膜大部分被破壞，造成部分金屬直接接觸，部分吸附膜仍存在潤(rùn)滑作用，這種狀態(tài)稱之為邊界潤(rùn)滑摩擦。金屬切削中的潤(rùn)滑大都屬于邊界潤(rùn)滑狀態(tài)。（3）排屑和洗滌作用

切削液具有沖刷切削中產(chǎn)生的碎屑（如磨削）的作用。清洗性能的好壞，與切削液的滲透性、流動(dòng)性和使用的壓力有關(guān)。（4）防銹作用切削液應(yīng)具有一定的防銹作用，以減少工件、機(jī)床、刀具的腐蝕。防銹作用的好壞，取決于切削液本身的性能和加入的防銹添加劑的性質(zhì)。2.切削液的種類及應(yīng)用

常用的切削液可分為三大類：水溶性、油溶性、固體潤(rùn)滑劑。（一）水溶性切削液1.水溶液水溶液的主要成分是水，冷卻性能好，配成液呈透明狀，便于操作者觀察。但單純的水容易使金屬生銹，且潤(rùn)滑性能欠佳。因此，經(jīng)常在水溶液中加入一定的添加劑，使其既能保持冷卻性能又有良好的防銹性能和一定的潤(rùn)滑性能。

2.乳化液乳化液是將乳化油用水稀釋而成。乳化油是由礦物油、乳化劑及添加劑配成，用95—98％水稀釋后即成為乳白色或半透明狀的乳化液。乳化液具有良好的冷卻作用，但因?yàn)楹看?，所以?rùn)滑、防銹性能均較差。為了提高其潤(rùn)滑性能和防銹性能，可再加入一定量的油性、極壓添加劑和防銹添加劑，配制成極壓乳化液或防銹乳化液。3.合成切削液（二）油溶性切削液1.切削油

切削油的主要成分是礦物油，少數(shù)采用動(dòng)植物油或復(fù)合油。純礦物油不能在摩擦界面上形成堅(jiān)固的潤(rùn)滑膜，潤(rùn)滑效果一般。在實(shí)際使用中常常加入油性添加劑、極壓添加劑和防銹添加劑以提高其潤(rùn)滑和防銹性能。動(dòng)植物油有良好的油性，適于低速精加工，但是它們?nèi)菀鬃冑|(zhì)，因此最好不用或少用，而應(yīng)盡量采用其他代用品，如含硫、氯等極壓添加劑的礦物油。2.極壓切削油

（三）固體潤(rùn)滑劑MoS2切削液的選擇和使用

高速鋼刀具粗加工時(shí)，應(yīng)選用以冷卻作用為主的切削液，主要目的是降低切削溫度；硬質(zhì)合金刀具粗加工時(shí)可以不用切削液，必要時(shí)也可以來用低濃度的乳化液或水溶液，但必須連續(xù)地、充分地澆注。精加工切削時(shí)（包括鉸削、拉削、螺紋加工、剃齒等），應(yīng)選用潤(rùn)滑性能好的極壓切削油或高濃度的極壓乳化液。硬質(zhì)合金刀具精加工時(shí)采用的切削液與粗加工時(shí)基本相同，但應(yīng)適當(dāng)注意提高其潤(rùn)滑性能。切削高強(qiáng)度鋼和高溫合金等難加工材料，對(duì)切削液的冷卻、潤(rùn)滑作用都有較高的要求，此時(shí)應(yīng)盡可能采用極壓切削油或極壓乳化液。加工銅、鋁及其合金不能用含硫的切削液。

已加工表面質(zhì)量的標(biāo)志工件經(jīng)過切削加工后，已加工表面質(zhì)量的主要標(biāo)志是：表面的粗糙度、表面層冷作硬化程度、表面層殘余應(yīng)力的性質(zhì)其大小、表面層微裂紋、及表面層金相組織變化。已加工表面質(zhì)量對(duì)工件成為機(jī)器零件后的使用性能有很大的影響。

第四節(jié)已加工表面質(zhì)量一、已加工表面層質(zhì)量簡(jiǎn)介1.冷作硬化2.表面層殘余應(yīng)力

冷塑性變形產(chǎn)生壓應(yīng)力——車銑铇熱塑性變形產(chǎn)生拉應(yīng)力——磨3.表面層微裂紋4.表面層金相組織變化回火燒傷磨削燒傷淬火燒傷退火燒傷1.理論粗糙度切削刃相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)，能夠形成已加工表面。如果把切削刃看作幾何學(xué)的線，由相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)該形成的已加工表面的粗糙度，稱為理論粗糙度。它的數(shù)值決定于殘留面積的高度。二、表面粗糙度的形成≈2.實(shí)際粗糙度

實(shí)際上，只有切削脆性材料或高速切削塑性材料時(shí)，已加工表面的粗糙度才比較接近理論粗糙度，因?yàn)槌酥?，還有許多其他因素，諸如鱗刺、積屑瘤、振動(dòng)、切削刃不平整、工件材料組織的缺陷等等的影響，使已加工表面難以接近理論粗糙度。（1）鱗刺及積屑瘤其對(duì)已加工表面粗糙度的影響

鱗刺就是已加工表面上的鱗片狀毛刺。生產(chǎn)實(shí)踐及科學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，在較低的的切削速度及較大的進(jìn)給量時(shí)，用高速鋼、硬質(zhì)合金或陶瓷刀具，切削一些常用的塑性金屬，如低碳鋼、中碳鋼、鉻鋼(40Cr、20Cr)、不銹鋼、鋁合金、紫銅等，在車、刨、插、鉆、拉、滾齒、螺紋車削、板牙鉸螺紋等工序中，都可能出現(xiàn)鱗刺。鱗刺的產(chǎn)生是切削加工中獲得較小粗糙度的表面的一大障礙。

a）鱗刺分布b）鱗刺突起的形態(tài)圖4-9

積屑瘤自身能增大已加工表面粗糙度之外，它還在已加工表面上導(dǎo)致鱗刺的形成，進(jìn)一步增大粗糙度。（2)刀具磨損影響（3）振動(dòng)影響

a）不存在積屑瘤b）積屑瘤切入工件表面c）積屑瘤對(duì)粗糙度的影響圖4-8圖4-10b）崩刃復(fù)映對(duì)粗糙度的影響a）刀具后面磨損對(duì)粗糙度的影響三、影響表面粗糙度的因素（一）切削用量1.切削速度Vc

低速，變形大，容易形成積削瘤和鱗刺Vc越高，表面粗糙度越?。ǘ┑毒邘缀螀?shù)的影響1)前角γo增大前角γo，表面粗糙度降低。

2)后角后角大，摩擦小，表面粗糙度降低，精加工后角適當(dāng)大。零后角擠壓光整加工。主偏角、副偏角和刀尖圓弧半徑

減小主副偏角、增大刀尖圓弧半徑，表面粗糙度降低

2.進(jìn)給量的影響進(jìn)給量f越小，表面粗糙度越低。太小，硬化嚴(yán)重（三）刀具材料的影響刀具材料各有特點(diǎn)

（四）切削液影響

第五節(jié)刀具幾何參數(shù)的合理選擇一、前角γo的選擇

二、后角αo的選擇

三、副后角αo′的選擇

四、主偏角κr的選擇

五、副偏角κr′的選擇

六、刃傾角λs的選擇

七、刀尖修磨形式

八、刃口修磨形式

第五節(jié)刀具幾何參數(shù)的合理選擇一、前角γo的選擇1.前角的主要功用1）增大前角能減小切屑的變形，減少切削力，降低切削溫度和動(dòng)力消耗。2）增大前角能改善切屑對(duì)前刀面的摩擦，減少刀具磨損，提高刀具耐用度。3）增大前角能改善加工表面質(zhì)量，抑制積屑瘤與鱗刺的產(chǎn)生，減少切削振動(dòng)。4）前角過大，將削弱刃口強(qiáng)度，減少散熱體積，影響刀片受力情況，容易造成崩刀。2.選擇原則前角既不能太大，也不宜太小，合理前角γo合理前角取決于工件材料、刀具材料及加工性質(zhì)。（1）刀具材料的抗彎強(qiáng)度較大、韌性較好時(shí)，應(yīng)選用較大的前角，如高速鋼刀具比硬質(zhì)合金刀具，允許選用較大的前角(約可增大5—10o)。（2）工件材料的強(qiáng)度、硬度低，可以取較大的甚至很大的前角；工件材料強(qiáng)度、硬度高，應(yīng)取較小的前角；加工特別硬的工件(如淬硬鋼)時(shí)，前角很小甚至取負(fù)值。工件材料的塑性越大時(shí)，合理前角的數(shù)值越大。塑性越小前角的合理數(shù)值就越小，這是因?yàn)榍邢魉苄源蟮牟牧蠒r(shí)，增大前角能顯著減少切屑的變形，減少切削力與切削熱。加工脆性材料，為提高刀具刃口強(qiáng)度，合理前角要小一些。（3）具體加工條件粗加工時(shí)，切削深度、進(jìn)給量比較大，為了減少切屑的變形，提高刀具耐用度，希望選取較大的前角，但考慮到毛坯形狀不規(guī)則，可能有表層硬皮，加工余量不均勻，為保證切削刃有足夠的強(qiáng)度，前角就要選得小些。精加工時(shí)，進(jìn)給量小，為使刃口鋒利，以提高加工表面質(zhì)量，應(yīng)取較大的前角。機(jī)床、工件、刀具的系統(tǒng)剛度也對(duì)選取前角有一定的影響，剛度差時(shí)為減小切削力，一般應(yīng)選取較大的前角。在自動(dòng)線上為了減小加工尺寸變化，使線上工作穩(wěn)定，合理前角應(yīng)小一些。3.采用負(fù)倒棱強(qiáng)化切削刃二、后角αo的選擇

1.后角的功用后角的主要功用是減小后刀面與加工表面之間的摩擦。（1）由于切屑形成過程中的彈性、塑性變形和切削刃鈍圓半徑rε的作用，在過渡表面上有一個(gè)彈性恢復(fù)層。后角越大，彈性恢復(fù)層同后刀面的摩擦接觸長(zhǎng)度越小，增大后角能減小摩擦，可以提高已加工表面質(zhì)量和刀具使用壽命。（2）后角越大，切削刃鈍圓半徑rε值越小，切削刃越鋒利。（3）在同樣的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)VB下，后角大的刀具由新用到磨鈍，所磨去的金屬體積較大，這也是增大后角可以延長(zhǎng)刀具使用壽命的原因之一。但后角過大，楔角β減小，將削弱刃口強(qiáng)度，減少散熱體積，磨損反而加劇，導(dǎo)致刀具壽命下降，且易發(fā)生顫振。2.選擇原則刀具使用壽命最長(zhǎng)的后角值為合理后角αopt合理后角取決于加工性質(zhì)及加工條件。（1）加工性質(zhì)粗加工為了提高刀具的強(qiáng)度合理后角應(yīng)小一些，而精加工要減小刀具與工件的摩擦，合理后角要大一些；（2）工件材料切削脆性材料為增加刃口抗沖擊力，合理后角要小一些；切削塑性材料宜取較大的合理后角。（3）工藝系統(tǒng)剛度差，為減小系統(tǒng)的振動(dòng)，合理后角應(yīng)小一些；（4）有尺寸要求的刀具，重磨后要保證尺寸基本不變，合理后角應(yīng)選小一些。三、副后角αo′的選擇副后角αo′的選擇，一般αο′=αο，切斷刀、切槽刀等例外

四、主偏角κr的選擇1.主偏角的功用（1）影響殘留面積的高度。當(dāng)主切削刃的直線部分參與形成殘留面積時(shí)，減小κr，可提高加工表面光潔度。（2）影響切削層的尺寸和刀尖強(qiáng)度、斷屑的效果。在切削深度和進(jìn)給量一定的情況下，隨著κr角的減小，切削厚度將減小，切削寬度增加，切削刃參加工件的長(zhǎng)度增加，切削刃單位長(zhǎng)度的負(fù)荷減輕，刀尖角增大，這就會(huì)提高刀尖強(qiáng)度，改善散熱條件，可提高刀具使用壽命。κr越大時(shí)，切削厚度越大，切削寬度越小，越容易斷屑。（3）影響各切削分力的比值。減小主偏角κr，則背向力增大，進(jìn)給力減小。2.主偏角的選擇原則根據(jù)工藝系統(tǒng)剛度、工件材料硬度和形狀（1）在機(jī)床工藝系統(tǒng)剛度足夠的情況下，選用較小的主偏角，系統(tǒng)剛性不足時(shí)，為減小切削的振動(dòng)，應(yīng)選大一些的主偏角；（2）加工強(qiáng)度大、硬度高的材料時(shí)，為求減小切削刃上的單位負(fù)荷、改善切削刃區(qū)的散熱條件，應(yīng)選小一些的主偏角；（3）加工條件粗、半精加工的刀具，因?yàn)槠淝邢髁Υ?、振?dòng)大，對(duì)于抗沖擊性差的刀具材料（如硬質(zhì)合金），應(yīng)選大的主偏角以減小振動(dòng)；對(duì)用于單件小批量生產(chǎn)的刀具，為求一刀多用，一般κr=45°或90°。副偏角的功用：形成已加工表面選擇原則：（1）減小副偏角κr?，則可以顯著減少切削后的殘留面積，提高表面光潔度。且可增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度。（2）精加工的副偏角κr?要比粗加工小，可以采用修光刃。（3）加工硬度、強(qiáng)度高的材料時(shí)，為提高刀尖強(qiáng)度，可以減小副偏角κr?。但κr?太小就會(huì)增加副后刀面同已加工表面之間的摩擦，從而可能引起振動(dòng)。副偏角κr?的合理數(shù)值。主要是根據(jù)工件加工表面光潔度和具體的加工情況而定的。一般取κr?=4o~6o。（4）切斷刀、槽銑刀等為了保證刀頭強(qiáng)度和重磨后寬度變化較小，只能取很小的副偏角κr?=1o~2o。五、副偏角κ'r的選擇

六、刃傾角λs的選擇

1.斜角切削斜角切削：切削加工時(shí)，刀具主切削刃的切線與合成切削速度方向不垂直的切削，則稱之為斜角切削。反之則稱為直角切削。特點(diǎn)：(1)斜角切削的速度分解斜角切削的速度可分解為垂直于切削刃的速度分量vn和平行于切削刃的速度分量vT。即

vn=vccosλsvT=vcsinλs

七、刀尖修磨形式

1.修圓刀尖2.倒角刀尖3.倒角帶修光刃修圓刀尖倒角刀尖倒角帶修光刃八、刃口修磨形式

a）鋒刃b）刃口修圓c）刃口負(fù)倒棱d）刃口平棱e）負(fù)后角倒棱切削層內(nèi)金屬剪切面方向和流屑方向的改變，使切削層內(nèi)金屬的剪切和滑移方向發(fā)生改變。斜角切削時(shí)剪切角將由直角切削時(shí)的剪切角Φ偏斜為Φλ角，從而導(dǎo)致切削過程中有關(guān)物理現(xiàn)象的變化，切屑流出方向也相對(duì)于切削刃的法向偏斜一個(gè)角度ψλ，該角度稱為流屑角。記為λ。一般情況下λ與s

的差值不超過6o～8°，在s＜45°；ac＜0.3mm的情況下λ≈s

。流屑方向與切削速度所決定的平面稱為流屑剖面。刀具工作角度：γoe，αoe（2）工作前角增大，工作后角減小Sinγoe=SinsSinλ+cosscosλSinγnSinγoe=Sin2s+cos2sSinγn若∣λs∣增大，則γoe也將增大，且γn較小時(shí)，增大的速度較快.cosαoe=Sin2s+cos2scosαn

(3)在法剖面內(nèi)切削刃的鈍圓半徑為rn，是切削刃的圓柱端截面的半徑。而切削刃實(shí)際鈍圓半徑re是在流屑剖面內(nèi)切削刃圓柱斜剖所得橢圓長(zhǎng)軸處的曲率半徑，則有re=rncosλsλs增大，可減小切削刃的實(shí)際鈍圓半徑，使切削刃變得比較鋒利。斜角切削可在刀具前角不變的情況下，加大工作前角，減小切削刃鈍圓半徑，從而使切削變形減小。2.刃傾角的功用及其選擇（1）功用1）影響切屑的卷曲和流出的方向當(dāng)λs為負(fù)值時(shí)，切屑流向已加工表面，容易將已加工表面劃傷；當(dāng)λs為正值時(shí)，切屑則朝著待加工表面流出。2）影響刀尖強(qiáng)度負(fù)的刃傾角使刀尖位于切削刃的最低點(diǎn)，切入工件時(shí)，首先是切削刃上離刀尖較遠(yuǎn)的部分先接觸工件，這樣就可以起到保護(hù)刀尖的作用，增強(qiáng)了刃口的強(qiáng)度，有利于承受沖擊載荷。3）影響切削刃的鋒利性4）影響各切削分力的比值負(fù)值λs越大，背向力Fp越大，當(dāng)工藝系統(tǒng)剛度較差時(shí)，容易引起振動(dòng)。這是非自由切削刀具，限制選取過大λs的主要原因。5）影響切削過程的平穩(wěn)性在斷續(xù)切削情況下，當(dāng)刃傾角λs=0o時(shí)，整個(gè)切削刃上各點(diǎn)同時(shí)切入和切出，沖擊大；當(dāng)刃傾角λs≠0o時(shí)，切削刃逐漸切入工件，沖擊小，使切入切出平穩(wěn)。且刃傾角λs越大，切削刃越長(zhǎng)，切削過程越平穩(wěn)。（2）刃傾角的選擇刃傾角λs的合理數(shù)值及其正負(fù)，主要是根據(jù)加工性質(zhì)來選取的。1）一般鋼材和灰鑄鐵，粗加工時(shí)為提高刀具強(qiáng)度和壽命，常取λs=0°～-5°；精加工時(shí)，為避免切屑流向已加工表面，一般取λs=0°～5°。加工有色金屬，為提高刀具的鋒利度，一般取λs=5°～10°。對(duì)有沖擊載荷的加工，為避免刀尖受到?jīng)_擊，一般λs=-5°～-15°。2）當(dāng)系統(tǒng)剛度不足時(shí)，為減小切削力盡量不用負(fù)刃傾角。3）金剛石和立方氮化硼刀具，為提高抗沖擊能力，一般取λs=0°～-5°。4）加工淬硬鋼，為提高刀尖的強(qiáng)度，一般取λs=-5°～-12°。七、刀尖修磨形式

1.修圓刀尖2.倒角刀尖3.倒角帶修光刃修圓刀尖倒角刀尖倒角帶修光刃八、刃口修磨形式

a）鋒刃b）刃口修圓c）刃口負(fù)倒棱d）刃口平棱e）負(fù)后角倒棱第六節(jié)切削用量的合理選擇合理的切削用量是指在保證加工質(zhì)量的前提下，充分利用刀具切削性能和機(jī)床性能，獲得高生產(chǎn)率和低加工成本的切削用量。切削用量三要素對(duì)刀具壽命的影響程度不同，由大到小影響次序是：Vc、f、ap。選擇切削用量的步驟：先定ap，再選f，最后確定Vc表4-5常用刀具合理耐用度參考值1.背吃力量的選擇切削加工一般分為粗加工、半精加工和精加工。粗加工（Ra=12.5～50μm）時(shí)，應(yīng)盡量用一次走刀就切除全部加工余量。在中等功率機(jī)床上，背吃刀量可達(dá)8～10mm。半精加工（Ra=3.2～6.3），背吃刀量取為0.5～2mm。精加工（Ra=0.8～1.6），背吃刀量取為0.1～0.4mm。粗加工時(shí)，當(dāng)加工余量太大、工藝系統(tǒng)剛性不足、或者加工余量極不均勻，以致引起很大振動(dòng)時(shí)，可分兩次走刀，將第一次走刀的背吃刀量取大些，一般為總加工余量的2／3～3／4。在加工鑄、鍛件或不銹鋼等加工硬化嚴(yán)重的材料時(shí)，應(yīng)盡量使背吃刀量大于硬皮層或冷硬層的厚度，以保護(hù)刀尖，避免過早磨損。精加工時(shí)，背吃刀量的選取應(yīng)該根據(jù)表面質(zhì)量的要求來選擇。在用硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具、金剛石和立方氮化硼刀具精細(xì)車削和鏜孔時(shí)，切削用量可取為ap=0.05～0.2mm，f==0.01～0.1mm，v=240～900m/min，這時(shí)表面粗糙度值可以達(dá)到Ra=0.32～0.1μm，精度達(dá)到或高于IT5(孔達(dá)到IT6)，可以代替磨削加工。粗加工時(shí)，由于工件的表面質(zhì)量要求不高，進(jìn)給量的選擇主要受切削力的限制。在機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、車刀刀桿的強(qiáng)度和剛度以及工件的裝夾剛度等工藝系統(tǒng)強(qiáng)度良好，硬質(zhì)合金或陶瓷刀片等刀具的強(qiáng)度較大的情況下，可選用較大的進(jìn)給量值。當(dāng)斷續(xù)切削時(shí)，為減小沖擊，要適當(dāng)減小進(jìn)給量。在半精加工和精加工時(shí)，因背吃刀量較小，切削力不大，進(jìn)給量的選擇主要考慮加工質(zhì)量和已加工表面粗糙度值，一般取的值較小。在實(shí)際生產(chǎn)中，進(jìn)給量常常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或查表法確定。粗加工時(shí)，根據(jù)加工材料、車刀刀桿尺寸、工件直徑及已確定的背吃刀量按表4-8來選擇進(jìn)給量。在半精加工和精加工時(shí)，則根據(jù)表面粗糙度值的要求，按工件材料，刀尖圓弧半徑，切削速度的大小不同由表4-7來選擇進(jìn)給量。2.進(jìn)給量的選擇

②加工耐熱鋼及其合金時(shí)，不采用大于1.0mm/r的進(jìn)給量；3.選擇切削速度Vc在實(shí)際生產(chǎn)中，選擇切削速度的一般原則是：

(1)粗車時(shí)，背吃刀量ap和進(jìn)給量f均較大，故選擇較低的切削速度；精加工時(shí)，背吃刀量ap和進(jìn)給量f均較小，故選擇較高的切削速度，同時(shí)應(yīng)盡量避開積屑瘤和鱗刺產(chǎn)生的區(qū)域。

(2)加工材料的強(qiáng)度及硬度較高時(shí)，應(yīng)選較低的切削速度；反之則選較高的切削速度。材料的加工性越差，例如加工奧氏體不銹鋼、鈦合金和高溫合金時(shí)，則切削速度也選得越低。易切碳鋼的切削速度則較同硬度的普通碳鋼為高。加工灰鑄鐵的切削速度較中碳鋼為低。而加工鋁合金和銅合金的切削速度則較加工鋼的高得多。(3)刀具材料的切削性能愈好時(shí)，切削速度也選得愈高。(4)在斷續(xù)切削或者是加工帶有鍛、鑄件等帶有硬皮的工件時(shí)，為了沖擊和熱應(yīng)力，要適當(dāng)降低切削速度。(5)加工大件、細(xì)長(zhǎng)軸和薄壁工件時(shí)，要選用較低的切削速度；在工藝系統(tǒng)剛度較差的情況下，切削速度就避開產(chǎn)生自激振動(dòng)的臨界速度。4.機(jī)床功率檢驗(yàn)Pc＜PEηη（0.9～0.75）注：切削鋼及灰鑄鐵時(shí)刀具耐用度約為60～90min4.切削用量選擇實(shí)例表3-9

車削加工的切削速度參考值加工材料硬度（HBS）背吃刀量ap/mm高速鋼刀具硬質(zhì)合金刀具陶瓷（超硬材料）刀具vc/(m·min-1)f/(mm·r-1)未涂層涂層vc/(m·min-1)f/(mm·r-1)說明vc/(m·min-1)f/(mm·r-1)材料vc/(m·min-1)f/(mm·r-1)焊接式可轉(zhuǎn)位易切碳鋼低碳100～200155～900.18～0.20185～240220～2750.18YT15320～4100.18550～7000.13

切削條件較好時(shí)可用冷壓Al2O3陶瓷，切削條件較差時(shí)宜用Al2O3＋TiC熱壓混合陶瓷，下同441～700.40135～185160～2150.50YT14215～2750.40425～5800.25834～550.50110～145130～1700.75YT5170～2200.50335～4900.40中碳175～2251520.201652000.18YT153050.185200.134400.401251500.50YT142000.403950.258300.501001200.75YT51600.503050.40碳鋼低碳125～225143～460.18140～150170～1950.18YT15260～2900.18520～5800.13

434～380.40115～125135～1500.50YT14170～1900.40365～4250.25827～300.5088～100105～1200.75YT5135～1500.50275～3650.40中碳175～275134～400.18115～130150～1600.18YT15220～2400.18460～5200.13423～300.4090～100115～1250.50YT14145～1600.40290～3500.25820～260.5070～7890～1000.75YT5115～1250.50200～2600.40高碳175～275130～370.18115～130140～1550.18YT15215～2300.18460～5200.13424～270.4088～95105～1200.50YT14145～1500.40275～3350.25818～210.5069～7684～950.75YT5115～1200.50185～2450.40合金鋼低碳125～225141～460.18135～150170～1850.18YT15220～2350.18520～5800.13432～370.40105～120135～1450.50YT14175～1900.40365～3950.25824～270.5084～95105～1150.75YT5135～1450.50275～3350.40中碳175～275134～410.18105～115130～1500.18YT15175～2000.18460～5200.13426～320.4085～90105～1200.40～0.50YT14135～1600.40280～3600.25820～240.5067～7382～950.50～0.75YT5105～1200.50220～2650.40高碳175～275130～370.18105～115135～1450.18YT15175～1900.18460～5200.13424～270.4084～90105～1150.50YT14135～1500.40275～3350.25818～210.5066～7282～900.75YT5105～1200.50215～2450.40高強(qiáng)度鋼225～350120～260.1890～105115～1350.18YT15150～1850.18380～4400.13>300HBS時(shí)宜W12Cr4V5Co5及W2Mo9Cr4VCo8415～200.4069～8490～1050.4YT14120～1350.40205～2650.25812～150.5053～6669～840.5YT590～1050.50145～2050.40

車削加工的切削速度參考值加工材料硬度（HBS）背吃刀量ap/mm高速鋼刀具硬質(zhì)合金刀具陶瓷（超硬材料）刀具vc/(m·min-1)f/(mm·r-1)未涂層涂層vc/(m·min-1)f/(mm·r-1)說明vc/(m·min-1)f/(mm·r-1)材料vc/(m·min-1)f/(mm·r-1)焊接式可轉(zhuǎn)位碳鋼低碳125～225143～460.18140～150170～1950.18YT15260～2900.18520～5800.13434～380.40115～125135～1500.50YT14170～1900.40365～4250.25827～300.5088～100105～1200.75YT5135～1500.50275～3650.40中碳175～275134～4