CH021表面成形與切削加工方法

制造技術(shù)基礎(chǔ)

切削加工技術(shù)何俐萍2015年3月機(jī)械零件特種加工技術(shù)

（第6章）數(shù)控加工技術(shù)

（第9章）現(xiàn)代機(jī)械加工新技術(shù)

（第10章）先進(jìn)生產(chǎn)制造技術(shù)

（第11章）（技術(shù)核心）幾何精度設(shè)計(jì)（第1~3章）金屬切削基本知識(shí)（第4章）切削加工方法及設(shè)備（第5章）機(jī)械加工質(zhì)量與加工工藝（第7~8章）（第4章）（第5章）（理論研究）（技術(shù)基礎(chǔ)）課程內(nèi)容總體結(jié)構(gòu)框架第四章金屬切削的基本知識(shí)4.1切削運(yùn)動(dòng)與切削用量4.2金屬切削刀具4.3金屬切削過程章節(jié)重點(diǎn)：切削運(yùn)動(dòng)與切削用量的選擇；刀具角度的選擇；切削力的分解。

章節(jié)難點(diǎn)：刀具坐標(biāo)系及刀具角的含義

金屬切削原理本章內(nèi)容特點(diǎn)金屬切削過程的基本條件

1、切削加工

通過機(jī)床提供的切削運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，使刀具和工件產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而切除工件上多余的材料，以獲得合格零件的加工過程。

2、切削過程的三個(gè)條件

1）刀具和工件之間要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)；

2）刀具材料必須具有一定的切削性能；

3）刀具必須具有適當(dāng)?shù)膸缀谓嵌?。切削運(yùn)動(dòng)與切削用量毛坯→產(chǎn)品零件的基本幾何面：平面圓柱面圓錐面螺旋面回轉(zhuǎn)體成型面漸開線柱面復(fù)雜曲面(含雕塑曲面)車削加工概述加工范圍：加工零件的回轉(zhuǎn)面、端面、螺紋面等；車削加工運(yùn)動(dòng)特征：主運(yùn)動(dòng)為工件旋轉(zhuǎn),進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為車刀的直線運(yùn)動(dòng)；加工精度：IT8~IT7,表面粗糙度Ra6.3~1.6(精車時(shí)可達(dá)IT6~IT5,表面粗糙度Ra0.4~0.1）平面車（鏜）削加工平面車（鏜）削一般用于加工回轉(zhuǎn)體類零件的端面平面加工平面的刨削加工和拉削加工平面加工平面銑削加工平面加工平面銑削加工端銑和周銑：目前常采用端銑加工平面(加工質(zhì)量和生產(chǎn)率高）。粗銑和精銑。精銑后Ra1.6～3.2μm，IT7～I(xiàn)T8，直線度可達(dá)（0.08～0.12）mm/m。平面加工平面加工平面齒輪機(jī)構(gòu)空間齒輪機(jī)構(gòu)直齒

斜齒

人字齒圓錐斜齒蝸桿蝸輪成形面加工斜齒

銑齒采用盤形模數(shù)銑刀或指狀銑刀銑齒。銑刀刀齒截面形狀與齒輪齒間形狀相對(duì)應(yīng)。效率和加工精度均較低，僅適用于單件小批量生產(chǎn)。成形面加工盤

形

齒

輪

銑

刀

加

工

齒

輪指狀齒輪銑刀加工齒輪盤

形

齒

輪

銑

刀

加

工

齒

輪盤

形

齒

輪

銑

刀

加

工

齒

輪指狀齒輪銑刀加工齒輪盤

形

齒

輪

銑

刀

加

工

齒

輪工件表面的成形方法線性表面由一條線（母線）沿一條線（導(dǎo)線）運(yùn)動(dòng)形成的軌跡。母線與導(dǎo)線都是發(fā)生線。線性表面的成形方法工件表面的成形方法母線原始位置對(duì)形成表面的影響發(fā)生線的形成方法與切削運(yùn)動(dòng)：軌跡法成形法相切法展成法

工件表面的成形方法工件表面的成形方法工件表面的成形方法要獲得所需工件表面形狀，必須使刀具和工件按上述方法完成一定的運(yùn)動(dòng)，稱為表面成形運(yùn)動(dòng)

外圓車削平面刨削工件表面的成形方法成形車刀車削回轉(zhuǎn)體表面的情況：其母線由直線段與曲線段組合形成，；導(dǎo)線由圓周運(yùn)動(dòng)B1形成。螺紋車刀車削螺紋：母線由與螺紋軸向剖面形狀一致的螺紋車刀的刃形本身提供；其導(dǎo)線為一阿基米德螺旋線，用軌跡法形成。為復(fù)合的成形運(yùn)動(dòng)。

齒輪滾刀的工作原理

展成法加工齒輪

用飛刀加工蝸輪

盤形剃齒刀工作原理

剃齒刀的齒形

插齒刀工作原理

切削運(yùn)動(dòng)

常見機(jī)床的切削運(yùn)動(dòng)

機(jī)床名稱主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)機(jī)床名稱主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)臥式車床工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)車刀縱向、橫向、斜向直線移動(dòng)龍門刨床工件往復(fù)移動(dòng)刨刀橫向、垂向、斜向間歇移動(dòng)鉆床鉆頭旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)鉆頭軸向移動(dòng)外圓磨床砂輪高速旋轉(zhuǎn)工件轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)工件往復(fù)移動(dòng)，砂輪橫向移動(dòng)臥銑、立銑銑刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)工件縱向、橫向直線移動(dòng)（有時(shí)也作垂直方向移動(dòng)）內(nèi)圓磨床砂輪高速旋轉(zhuǎn)工件轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)工件往復(fù)移動(dòng)，砂輪橫向移動(dòng)牛頭刨床刨刀往復(fù)移動(dòng)工件橫向間歇移動(dòng)或刨刀垂向、斜向間歇移動(dòng)平面磨床砂輪高速旋轉(zhuǎn)工件往復(fù)移動(dòng)，砂輪橫向、垂向移動(dòng)加工中的表面待加工表面工件上即將被切去的表面，隨著切削過程的進(jìn)行，它將逐步減小，直到全部切去。已加工表面刀具切削后在工件上形成的新表面，隨著切削過程的進(jìn)行，它將逐漸擴(kuò)大。過渡表面切削刃正切削的表面，是切削過程中不斷改變的表面，處于待加工表面和已加工表面之間。切削用量三要素：切削速度vc

、進(jìn)給量?、背吃刀量ap

外圓車削的切削速度：平面刨削的切削速度：刀具相對(duì)于工件的直線運(yùn)動(dòng)速度

1）切削速度vc刀具切削刃上某一選定點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)線速度。計(jì)算時(shí)應(yīng)以刀刃上速度最高點(diǎn)作為計(jì)算依據(jù)。切削用量（相關(guān)物理量）2）進(jìn)給量f

、進(jìn)給速度vf主運(yùn)動(dòng)每經(jīng)歷一個(gè)／多個(gè)行程，工件和刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移量稱之為進(jìn)給量。

主運(yùn)動(dòng)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)給量指每轉(zhuǎn)工件和刀具的相對(duì)位移量，(mm／r)；主運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)給量指每經(jīng)歷一個(gè)／多個(gè)行程工件和刀具的相對(duì)位移量，(mm／雙行程或mm／單行程)；進(jìn)給速度：刀刃上某選定點(diǎn)處相對(duì)于工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度切削用量（相關(guān)物理量）切削用量（相關(guān)物理量）

3）背吃刀量αsp已加工表面與待加工表面的垂直距離車外圓切削用量（圖例）

合理的切削用量：

粗加工：大背吃刀量，大進(jìn)給，低速精加工：小背吃刀量，小進(jìn)給，高速背吃刀量：加工余量，工藝裝備，工藝步驟與精度要求進(jìn)給量：設(shè)備、精度切削速度：材料、工藝步驟與精度切削用量的選擇切削用量三要素的確定背吃刀量的選擇（根據(jù)加工余量確定）粗加工：除留給下道工序的余量外，其余的粗車余量盡可能一次切除，使走刀次數(shù)最少。例：縱車外圓中等功率機(jī)床：asp可達(dá)8～10mm一般：一次切除背吃刀量asp當(dāng)粗車余量太大或工藝系統(tǒng)剛性較差，則可分次走刀：第一次走刀的背吃刀量asp1

第二次走刀的背吃刀量asp2半精加工、精加工：根據(jù)粗加工留下的余量確定，原則上一次切除。半精加工時(shí)，asp=0.5~2mm精加工，asp=0.1~0.4mm進(jìn)給量f的選擇粗加工：在工藝系統(tǒng)剛度、強(qiáng)度條件允許下，選擇一個(gè)最大的進(jìn)給量f。

f值可查資料獲得，當(dāng)切削力很大、工件長徑比很大時(shí)，需對(duì)刀具強(qiáng)度和機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度校核。半精加工、精加工：根據(jù)工件表面粗糙度的要求查閱資料確定進(jìn)給量f。切削用量三要素的確定切削速度的確定：由公式計(jì)算切削速度Cv——與刀具、工件材料和切削條件有關(guān)的系數(shù)Kv——切削條件與實(shí)驗(yàn)條件不同的修正系數(shù)T——刀具耐用度m——指數(shù)，表示切削速度對(duì)刀具耐用度的影響程度直接查閱資料獲得切削速度的參考值切削用量三要素的確定常見金屬切削機(jī)床常用金屬切削刀具金屬切削機(jī)床及其刀具普通臥式車床普通車刀金屬切削機(jī)床及其刀具外圓磨床外圓磨砂輪金屬切削機(jī)床及其刀具搖臂鉆床鉆頭金屬切削機(jī)床及其刀具盤銑刀立式銑床金屬切削機(jī)床及其刀具滾齒機(jī)齒輪滾刀

CA6140機(jī)床布局

臥式車床主要加工軸類和直徑不太大的盤、套類零件，故采用臥式布局。主軸水平安裝，刀具在水平面內(nèi)作縱、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。車床主軸箱進(jìn)給箱溜板箱尾座床身掛輪機(jī)構(gòu)刀架床腿光杠絲杠機(jī)器人刀削面機(jī)

代替人工技師削面的一種機(jī)器數(shù)控裝置，可以直接聽從人的命令進(jìn)行削面，是人工智能技術(shù)應(yīng)用于餐飲領(lǐng)域的重大突破。機(jī)器人刀削面機(jī)

外體大部分用不銹鋼材料依照人體外形壓制而成，內(nèi)設(shè)動(dòng)力裝置和傳動(dòng)裝置，外設(shè)數(shù)控箱裝置.主要有減速箱，螺旋推進(jìn)器，分面凸輪及前后送面盤組成，具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、效率高、拆裝維修方便之特點(diǎn)。可將面粉（拌合成面料）通過送面輪螺旋推進(jìn)器送入前后送面盤中，被削面刀削成中間厚、兩邊薄的面條飛出。刀具切削部分的組成刀具各表面名稱前面Ar主后面Aα副后面A′α

主切削刃S副切削刃S′刀尖刀具角度刀具是放在一定的測(cè)量系內(nèi)確定角度的，局部的幾何結(jié)構(gòu)可以在一個(gè)參考系中完全確定：坐標(biāo)平面和測(cè)量平面。靜止參考系假設(shè)：不考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響.安裝要保證刀尖與工件中心等高，刀桿中心線與工件軸線垂直；不考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。主切削刃選定點(diǎn)與工件中心等高。正交平面參考系基面Pr切削平面Ps正交平面Po(1)基面Pr：通過切削刃上選定點(diǎn)，垂直于該點(diǎn)切削速度方向的平面。

(2)切削平面Ps：通過切削刃上選定點(diǎn)，垂直于基面并與主切削刃相切的平面主刀刃標(biāo)注坐標(biāo)系靜止參考系(3)正交平面Po：通過切削刃上選定點(diǎn)，同時(shí)與基面和切削平面垂直的平面。靜止參考系

正交平面參考系法平面參考系基面Pr，切削平面Ps

法平面Pn過切削刃上選定點(diǎn)垂直于切削刃及其切線的平面靜止參考系背平面和假定工作平面參考系基面Pr背平面Pp切深平面假定工作平面Pf（正交性）進(jìn)給平面

靜止參考系

刀具的標(biāo)注角度是指刀具設(shè)計(jì)圖樣上標(biāo)注出的角度，它是刀具制造、刃磨和測(cè)量的依據(jù)。在正交平面參考系中標(biāo)注的角度主要有：前角（γo）后角（αo）刃傾角（λs）主偏角（Kr）副偏角（K′r）副后角（αo′）刀具的標(biāo)注角度1、前角（γo）：

前角愈大，刀具愈鋒利，但刀具強(qiáng)度愈差。2、后角（αo）：后角愈大，刀具與工件之間的磨擦愈小，但刀具強(qiáng)度也愈差。在正交平面中測(cè)量的前刀面與基面的夾角。在正交平面中測(cè)量的主后刀面與切削平面的夾角。3、副后角（αo`）：在副正交平面中測(cè)量的副后刀面與副切削平面的夾角。副后角影響刀面與已加工表面之間的磨擦力大小。4、刃傾角（λs）：在切削平面內(nèi)度量的主切削刃與基面之間的夾角。

以刀尖位置判斷刃傾角正負(fù)刃傾角影響切屑排出的方向5、主偏角（κr）：在基面內(nèi)測(cè)量的主切削刃與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的夾角。主偏角一般為正值，它影響刀頭強(qiáng)度。6、副偏角（κ′r）：在基面內(nèi)測(cè)量的副切削刃與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

反方向的夾角。副偏角一般為正值，它影響刀頭強(qiáng)度和表面粗糙度。刀具角度正交平面參考系中，6個(gè)基本角度主切削刃：主偏角Kr

刃傾角λs前面后面：前角γo

后角αo副切削刃：副偏角K′r

副后角α′

o法平面參考系中的角度主偏角Kr

相副偏角K′r

刀尖角εr同余偏角ψr

刃傾角λs前角γo

，后角αo，楔角βo用法平面內(nèi)的法前角αn，法楔角βn，法后角γn表示。刀具角度背平面（切深平面）和假定工作平面（進(jìn)給平面）參考系中的角度：背前角αf，背楔角βf，背后角γf側(cè)前角αp側(cè)楔角βp側(cè)后角γp刃傾角

？刀具角度刀具角度刀具角度的功用與意義：刀具角度是各類刀具設(shè)計(jì)、選擇、使用、刃磨的基礎(chǔ)；各測(cè)量面內(nèi)的同名角度在數(shù)值上有一定的聯(lián)系；角度與參考（測(cè)量）平面是相關(guān)的，各個(gè)不同的測(cè)量面內(nèi)定義的角度有其獨(dú)立的意義和功用。這是因?yàn)楦鞣N刀具的加工特點(diǎn)不同，需要在不同的剖面內(nèi)分析角度。比如：車削外圓時(shí)，一般在正交平面內(nèi)分析車刀后角大??；而鉆孔時(shí)，就需要在柱剖面內(nèi)分析麻花鉆的后角大小。刀具的工作角度前面的刀具角度是固有的、靜態(tài)的，實(shí)際刀具工作角度隨加工條件發(fā)生變化：進(jìn)給運(yùn)動(dòng)影響刀具工作角度；安裝條件影響刀具工作角度。刀具工作參考系刀具的工作角度

主運(yùn)動(dòng)（刀具靜止假設(shè)）

/主運(yùn)動(dòng)＋進(jìn)給運(yùn)動(dòng)橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)合成后:使基面和切削平面產(chǎn)生角度f：每轉(zhuǎn)一圈橫向進(jìn)給量直徑d不斷改變，后角隨之變化刀具的工作角度

橫向進(jìn)給時(shí)前后角的變化：前角：oe＝o＋后角：oe＝o－可能產(chǎn)生負(fù)值，擠壓工件縱向進(jìn)給量影響合成速度矢使工作基面Pre和工作切削平面Pse產(chǎn)生傾角η[工作平面(切削速度矢與進(jìn)給速度矢組成的平面）內(nèi)分析]：對(duì)于一般的外圓車刀，η一般很小。

刀具的工作角度

縱向進(jìn)給的影響工作平面Pfe內(nèi)：前角：fe＝f＋后角：fe＝f－換算到在正交平面內(nèi)：前角：oe＝o＋o后角：oe＝o－o其中：

tano=tan*tankr螺紋車刀的導(dǎo)程較大，車螺紋時(shí)η很大，導(dǎo)致加大后角?？赡墚a(chǎn)生負(fù)值，擠壓工件。刀具的工作角度

考慮刀具安裝高低的影響

工作背平面(同時(shí)垂直于工作基面和工作平面)Ppe內(nèi)：前角：pe＝p＋p后角：pe＝p－p刀具的工作角度

刀桿中心線與進(jìn)給方向不垂直影響主偏角與副偏角刀具的工作角度

重點(diǎn)內(nèi)容：四種發(fā)生線形成的方法及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)；切削運(yùn)動(dòng)與切削用量的術(shù)語；刀具的參考系和角度定義；刀具工作角度，進(jìn)給/安裝條件對(duì)工作角度的影響；小結(jié)切削條件的合理選擇

（刀具幾何參數(shù)、刀具材料）刀具類型與結(jié)構(gòu)根據(jù)加工方法通常分為：切刀：車、刨、插、鏜、成形車刀孔加工刀具：鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀拉刀銑刀：圓柱形銑刀、端銑刀、立銑刀、槽銑刀、鋸片銑刀螺紋刀具：絲錐、板牙、螺紋切刀齒輪刀具磨具：砂輪、砂帶、油石其它分類單刃、多刃通用刀具、復(fù)雜刀具定尺寸刀具、非定尺寸刀具整體式刀具、裝配式刀具、復(fù)合刀具刀具的設(shè)計(jì)：便于換刀、重磨整體式結(jié)構(gòu)、裝配式結(jié)構(gòu)刀具幾何參數(shù)的選擇刀具幾何參數(shù)包括刀具角度、刀面形式、切削刃形狀等，對(duì)切削金屬變形、切削力、切削溫度、刀具磨損和表面質(zhì)量有顯著的影響。刀具合理幾何參數(shù)的選擇取決于：工件材料刀具材料刀具類型工藝條件前角及前面的形狀前角的主要功用：影響切削區(qū)的變形程度影響切削刃與刀頭的強(qiáng)度、受力與傳熱影響切削影響表面質(zhì)量合理的前角：在一定的加工條件下，存在一個(gè)使刀具壽命為最大值的前角，該前角的數(shù)值用γopt表示，叫合理前角。該角度確保刀具耐用度最佳。不同刀具材料的合理前角不同不同加工材料的合理前角不同刀具幾何參數(shù)的選擇

合理前角的選擇原則1、加工鑄鐵時(shí)，切屑呈崩碎狀，切削力集中在刀刃附近，為保護(hù)刀刃應(yīng)取較小的前角（前角小，刀刃強(qiáng)度較高）。2、加工淬硬鋼時(shí)，硬質(zhì)合金刀具的合理前角一般取負(fù)值：因?yàn)榇阌蹭摰挠捕群芨?，刀具前角取?fù)值，可增加其刃口強(qiáng)度。3、加工塑性材料時(shí)，刀具合理前角較大：因?yàn)樗苄圆牧系膹?qiáng)度、硬度較低，前角較大，可使刃口鋒利。刀具前面上卷槽的形狀a)直線圈弧形b）直線形c)全圓弧形帶卷屑槽的刀具前面形狀偏用于加工韌性材料，目的是斷屑，使切屑易于排出大小選擇：材料與切削用量決定刀具幾何參數(shù)的選擇后角后角的功用：減小后面與過渡表面之間的摩擦。增大后角，減小摩擦，切削刃鋒利，延長耐用度，徑向磨損大，但影響精度、強(qiáng)度和散熱。合理的后角：取決于工件材料，工藝參數(shù)和設(shè)備刀具幾何參數(shù)的選擇合理后角的確定在一定條件下，存在一個(gè)使刀具壽命較高的合理后角αopt粗加工或強(qiáng)力切削時(shí)，應(yīng)選取較小的后角，因?yàn)榇旨庸r(shí)，切除的金屬切削層公稱厚度值較大，所需切削力較大，切削刃應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。（5°～8°）加工一般的脆性材料，其切削力集中在刃口附近，若刃口鋒利，容易發(fā)生崩刀，故應(yīng)選取較小的后角。有精度要求的尺寸加工刀具的后角一般較小，以限制重摩后刀具尺寸的變化。刀具幾何參數(shù)的選擇主偏角、副偏角、刀尖形狀主偏角、副偏角的功用：影響切削加工殘留面積高度；影響切削層的形狀；影響切削分力的大小和比例關(guān)系決定了刀尖角影響斷屑效果刀具幾何參數(shù)的選擇主偏角、副偏角、刀尖形狀合理的主偏角：根據(jù)材料、設(shè)備、精度、生產(chǎn)規(guī)模選擇合理的副偏角：根據(jù)精度要求、材料硬度選擇Page47修光刃刀具幾何參數(shù)的選擇刀尖形狀過渡刃：主、副切削刃之間的一小段切削刃。修圓刀尖形狀由圓弧半徑確定倒角刀尖形狀由過渡刃參數(shù)確定

過渡刃長度bε

過渡刃偏角Kre刀具幾何參數(shù)的選擇刃傾角的功用：控制切削流出方向影響切削刃的鋒利影響刀尖強(qiáng)度、導(dǎo)熱、容熱性影響切削刃的工作長度、切入切出的平穩(wěn)性圖3-6刃傾角對(duì)切削流出方向的影響合理的刃傾角：材料、設(shè)備、精度刀具幾何參數(shù)的選擇刀具幾何參數(shù)的選擇合理刃傾角的選擇原則1、精車時(shí)，刃傾角為0°~+5°，可避免切屑擦傷已加工表面，因?yàn)榇藭r(shí)切屑沿待加工表面流出。2、有沖擊負(fù)荷但負(fù)荷不大時(shí)，刃傾角為-5°~-15°，可增加刀頭強(qiáng)度，避免刀尖首先接觸工件（受到?jīng)_擊）而發(fā)生崩刀。刀具材料的選擇1、刀具的性能刀具：承受壓力、摩擦、沖擊、振動(dòng)性能：高硬度，耐磨；足夠的強(qiáng)度和韌性；耐熱；自身制造工藝性；經(jīng)濟(jì)性。2、常用的刀具材料：

用于手工工具和低速刀具：碳素工具鋼、合金工具鋼主流：高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層刀具特殊場(chǎng)合：陶瓷、金剛石、立方氮化硼高速鋼：加入了鎢、鉬、釩、鉻等合金元素的高合金工具鋼，屬于高碳、高合金工具鋼。常用的有：鎢系高速鋼/鎢鉬系高速鋼特點(diǎn)：強(qiáng)度、硬度高，硬度達(dá)63～70HRC,切削溫度達(dá)500～650°C，切削速度達(dá)30～50m/min（中速）。韌性高，抗彎力大，不易破損，且加工中成形容易。廣泛用于制造復(fù)雜刀具（鉆頭、絞刀、拉刀、銑刀及各種成形刀具）。制造方法：熔煉高速鋼、粉末冶金高速鋼刀具材料的選擇硬質(zhì)合金：硬質(zhì)合金不是合金鋼，而是粉末冶金材料（用金屬作粘結(jié)劑燒結(jié)高硬度、難熔的金屬化合物粉末而成的冶金制品）。特點(diǎn)：硬度高，可達(dá)74～82HRC,

切削溫度800~1000°C，切削速度達(dá)100～300m/min。缺點(diǎn)：抗彎強(qiáng)度（脆性材料的強(qiáng)度指標(biāo)）約為高速鋼的1/4~1/2，韌性為高速鋼的1/5，甚至1/100以下，故不能承受較大的沖擊載荷。用于制造各種形狀簡單的高速切削刀具（車刀、銑刀、刨刀）。常用硬質(zhì)合金類別：K類：切削鑄鐵類刀桿一端色別：紅P類：切削鋼類色別：蘭M類：切削二者之間的材料色別：黃刀具材料的選擇硬質(zhì)合金：硬質(zhì)合金不是合金鋼，而是粉末冶金材料（用金屬作粘結(jié)劑燒結(jié)高硬度、難熔的金屬化合物粉末而成的冶金制品）。特點(diǎn)：硬度高，可達(dá)74～82HRC,

切削溫度800~1000°C，切削速度達(dá)100～300m/min。缺點(diǎn)：抗彎強(qiáng)度（脆性材料的強(qiáng)度指標(biāo)）約為高速鋼的1/4~1/2，韌性為高速鋼的1/5，甚至1/100以下，故不能承受較大的沖擊載荷。用于制造各種形狀簡單的高速切削刀具（車刀、銑刀、刨刀）。常用硬質(zhì)合金類別：K類：切削鑄鐵類刀桿一端色別：紅P類：切削鋼類色別：蘭M類：切削二者之間的材料色別：黃刀具材料的選擇涂層刀具刀具材料的選擇陶瓷：以氧化鋁作為主要成分燒結(jié)而成特點(diǎn)：硬度很高（91～95HRA），耐磨性很好，耐熱性很高，在1200°C的高溫下仍能切削，切削速度高達(dá)750m/min,切削效率比硬質(zhì)合金提高1～4倍。價(jià)格低廉。缺點(diǎn)：抗彎強(qiáng)度低，沖擊韌性差，脆性大、易破損。用于：鑄鐵、高硬鋼、高強(qiáng)鋼等難加工材料的半精加工和精加工。刀具材料的選擇金剛石——碳的同素異形體,是已知的最硬的物質(zhì)（天然、人造）特點(diǎn)：硬度極高（人造：5000HV以上）、耐磨性極好，其刀具耐用度比硬質(zhì)合金高幾十倍至一百倍。缺點(diǎn)：韌性差、熱穩(wěn)定性差（低于800°C），與鐵的親和力強(qiáng)。用于：有色金屬（鋁、鋁合金、銅及其合金等）、非金屬（碳、塑料、玻璃纖維合成材料等）的精密切削加工。但不適宜黑色金屬（鋼鐵材料）的加工。近年，常把人造金剛石和硬質(zhì)合金結(jié)合起來做成復(fù)合刀片，其綜合切削性能很好。刀具材料的選擇立方氮化硼——新型超硬刀具材料，由硼的氮化物再結(jié)晶而形成立方氮化硼（六方氮化硼的同素異形體）。特點(diǎn)：硬度極高（達(dá)7000～8000HV）、耐磨性很好、耐熱性很高（達(dá)1200°C），刀具耐用度是硬質(zhì)合金和陶瓷刀具的幾十倍，導(dǎo)熱率高（切削熱容易擴(kuò)散）。不與鐵系材料反應(yīng)。缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴用于：淬硬鋼、耐磨鑄鐵、高溫合金等難加工材料的半精加工和精加工?？勺龀烧w刀片或與硬質(zhì)合金做成復(fù)合刀片。刀具材料的選擇金屬切削層的變形切削的形成：金屬切削的過程實(shí)質(zhì)是擠壓過程：擠壓產(chǎn)生45?晶格滑移，工件因偏擠壓而產(chǎn)生彈性變形、塑性變形，最終切削層金屬被切離工件母體，沿刀具前面流出而形成切屑。

剪切滑移線、流線金屬切削層的三個(gè)變形區(qū):金屬切削層的變形

第一變形區(qū)：主要特征：切削層沿滑移線發(fā)生剪切變形

OA——始滑移線

OM——終滑移線OA、OM是等切應(yīng)力(剪切應(yīng)力)曲線。切削層金屬發(fā)生的塑性變形是從OA線開始，OM線結(jié)束。在此區(qū)域，金屬的晶粒被顯著拉長。離開OM線后，切削層金屬變成了切屑，并沿著刀具前面流動(dòng)。這一變形區(qū)域是切屑形成的主要區(qū)域金屬切削層的變形第二變形區(qū)：切屑底層受前面擠壓與摩擦，繼續(xù)發(fā)生滑移變形，使切屑底層晶粒拉長，趨向于與前面平行形成纖維層。并造成切屑的卷曲。金屬切削層的變形粘結(jié)層與內(nèi)摩擦粘結(jié)現(xiàn)象——切屑底層的金屬在刀具的前面上形成粘結(jié)層接觸面分兩個(gè)區(qū)域粘結(jié)部分lf1：產(chǎn)生內(nèi)摩擦：粘結(jié)層與其上流動(dòng)的金屬之間的摩擦（金屬內(nèi)部的滑移剪切）滑動(dòng)部分lf2:產(chǎn)生外摩擦（以內(nèi)摩擦為主，摩擦系數(shù)μ=τs/σav內(nèi)摩擦力占85％第3變形區(qū)：工件基體上留下的材料表層經(jīng)過刀具鈍圓切削刃和刀具后面的擠壓、摩擦，使表層金屬產(chǎn)生纖維化和非晶質(zhì)化，并使其顯微硬度提高。當(dāng)?shù)毒吆竺骐x開后，已加工表面表層和深層金屬都要產(chǎn)生回彈，從而產(chǎn)生表面殘留應(yīng)力，這就是已加工表面的形成過程。上述已加工表面的形成過程都是在第三變形區(qū)內(nèi)完成的。已加工表面表層金屬在第三變形區(qū)內(nèi)的摩擦與變形情況，直接影響著已加工表面的質(zhì)量。

金屬切削層的變形切削力切削力切削過程不僅需要使工件材料產(chǎn)生剪切變形的作用力，還需要克服發(fā)生在刀具前、后面上的內(nèi)摩擦阻力。切削力分散在第一、第二和第三變形區(qū)內(nèi)這些分散的力集中起來，這就是總切削力?？偳邢髁κ怯?jì)算切削功率，設(shè)計(jì)和選用機(jī)床、夾具、刀具的必要依據(jù)切削力切削合力分解切削力Fc：計(jì)算刀具強(qiáng)度、設(shè)計(jì)機(jī)床零件、確定機(jī)床功率進(jìn)給力Ff：設(shè)計(jì)進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度、確定機(jī)床進(jìn)給功率背向力Fp：確定工件撓度與機(jī)床零件強(qiáng)度，分析振動(dòng)切削力

切削合力的計(jì)算

切削力影響切削力的因素被加工材料：物理性質(zhì)：強(qiáng)度與硬度高，切削力大；化學(xué)成分：如鋼的含碳量；若處理狀態(tài)；脆性材料如鑄鐵，摩擦小，切削力小。切削用量：背吃刀量和進(jìn)給量：指數(shù)關(guān)系，背吃刀量約為1，進(jìn)給量指數(shù)略小于1切削速度：速度高，摩擦小，溫度高，切削力?。磺邢魉俣葘?duì)脆性材料影響不大

影響切削力的因素刀具幾何參數(shù)：前角大，切削力?。恢髌菍?duì)切削力影響小，對(duì)背向力和進(jìn)給力影響大；刃傾角對(duì)切削力影響很?。恢髌遣煌瑫r(shí)，F(xiàn)p和Ff的變化切削力影響切削力的因素刀具材料：刀具材料與被加工材料的摩擦系數(shù)的影響，陶瓷最小，硬質(zhì)合金次之，高速鋼最大切削液：切削液具有潤滑作用，可以降低切削力。低速時(shí)作用突出刀具后面的磨損：磨損增加，摩擦加劇，切削力增加。切削力切削熱及切削溫度切削熱是切削過程中重要的物理現(xiàn)象之一。切削熱使切削溫度升高，這將直接影響刀具前面的摩擦系數(shù)、積屑瘤的形成和消退、刀具磨損以及工件材料的性能、加工精度和已加工表面質(zhì)量。切削熱的產(chǎn)生與傳出切削熱的產(chǎn)生與傳遞切削過程中所消耗的能量幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱量。三個(gè)變形區(qū)就是三個(gè)發(fā)熱區(qū)，熱量來源于切屑變形能、刀具前后面的摩擦。產(chǎn)生：變形、摩擦產(chǎn)生熱傳遞：切屑、刀具、工件、周圍介質(zhì)（空氣、切削液）帶走熱量。車削：切屑為主鉆削：工件傳熱為主磨削：工件占絕大部分切削熱及切削溫度影響切削溫度的主要因素切削用量：經(jīng)驗(yàn)公式：?：平均溫度；CΘ：切削溫度系數(shù)；zΘ、yΘ、xΘ：相應(yīng)的指數(shù)刀具幾何參數(shù)：前角0大，變形小，發(fā)熱小；

主偏角小，切削層寬度bD大，散熱大。工件材料：強(qiáng)度、硬度大，發(fā)熱大；