第-一章-金屬切削-的基礎(chǔ)知識(共77張PPT)

第一章金屬切削的基礎(chǔ)知識

第1頁，共77頁。第一節(jié)切削運動及切削要素切削運動：切削運動包括主運動和進(jìn)給運動，主運動使刀具和工件之間產(chǎn)生相對運動，消耗功率最大。

第2頁，共77頁。零件不同表面加工時的切削運動

第3頁，共77頁。切削用量

切削用量用來衡量切削運動量的大小。在一般的切削加工中，切削用量包括切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量

第4頁，共77頁。切削速度Vc切削刃上選定點相對于工件主運動的瞬時速度

主運動為旋轉(zhuǎn)運動：

切削速度一般為其最大線速度。

由于切削刃上各點的切削速度可能是不同，計算時常用最大切削速度代表刀具的切削速度

Vc=πdn/1000m/s或m/min式中：d：工件或刀具的直徑，mmn:工件或刀具的轉(zhuǎn)速，r/s或r/min第5頁，共77頁。主運動為往復(fù)直線運動

(如刨削、插削等)：平均速度為切削速度

Vc=2Lnr/1000m/s或m/min式中：L：往復(fù)行程長度，mmnr:主運動每秒或每分鐘的往復(fù)次數(shù)第6頁，共77頁。在主運動每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)或每一行程時，刀具在進(jìn)給運動方向上相對于工件的位移量，單位是mm/r(用于車削、鏜削等)或mm/行程(用于刨削、磨削等)。進(jìn)給量表示進(jìn)給運動的速度。進(jìn)給運動速度還可以用進(jìn)給速度Vf（單位mm/s）或每齒進(jìn)給量fz(用于銑刀、鉸刀等多刃刀具，單位是mm/齒)表示。Vf=nf=nzfz

其中：n—主運動的轉(zhuǎn)速，(mm/s)；

z—刀齒齒數(shù)。

進(jìn)給量第7頁，共77頁。背吃刀量在垂直于主運動方向和進(jìn)給方向的工作平面內(nèi)測量的刀具切削刃與工件切削表面的接觸長度。對于外圓車削，背吃刀量為工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距離，單位為mm。即ap=(dw-dm)/2

其中：dw—工件待加工表面的直徑，(mm)；

dm—工件已加工表面的直徑，(mm)。

第8頁，共77頁。切削層參數(shù)

在切削過程中，刀具的切削刃在一次走刀中從工件待加工表面切下的金屬層，稱為切削層。

切削層公稱厚度hD:在過渡表面法線方向測量的切削層尺寸，即相鄰兩過渡表面之間的距離。ac反映了切削刃單位長度上的切削負(fù)荷。由圖得：ac=fsinkr

其中：ac—切削層公稱厚度，(mm)；

f—進(jìn)給量，(mm/r)；kr—車刀主偏角，(。)。切削層公稱寬度bD

:沿過渡表面測量的切削層尺寸。aw反映了切削刃參加切削的工作長度。由圖得：aw=ap/sinkr

其中：aw—切削層公稱寬度，(mm)。切削層公稱橫截面積AD:切削層公稱厚度與切削層公稱寬度的乘積。由圖得：Ac=acaw=fsinkrap/sinkr

其中:Ac—切削層公稱橫截面積，(mm2)。

第9頁，共77頁。第二節(jié)刀具材料及刀具構(gòu)造

一般刀具由切削部分和夾持部分組成。夾持部分是用來將刀具夾持在機(jī)床上的部分，要求它能保證刀具正確的工作位置，傳遞所需要的運動和動力，并且夾固可靠，裝卸方便。切削部分是刀具上直接參加切削工作的部分。刀具切削性能的優(yōu)劣，取決于切削部分的材料、角度和結(jié)構(gòu)。第10頁，共77頁。

一、刀具材料１、刀具材料的基本要求：

(1)較高的硬度。(2)足夠的強度和韌度。(3)較好的耐磨性。(4)較高的耐熱性（又稱為紅硬性或熱硬性）。(5)較好的工藝性。第11頁，共77頁。

2．常用的刀具材料

在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金及陶瓷材料等。應(yīng)用最廣的刀具材料是：高速鋼和硬質(zhì)合金。第12頁，共77頁。（１）碳素工具鋼碳素工具鋼是含碳量較高的優(yōu)質(zhì)鋼(含碳量為0．7％～1．2％)，淬火后硬度較高、價廉，但耐熱性較差(表1—1)。（２）合金工具鋼在碳素工具鋼中加入少量的Cr、W、Mn、Si等元素，形成合金工具鋼(如9SiCr等)，可適當(dāng)減少熱處理變形和提高耐熱性(表1—1)。由于這兩種刀具材料的耐熱性較低，常用來制造一些切削速度不高的手工工具，如銼刀、鋸條、鉸刀等：，較少用于制造其他刀具。目前生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的刀具材料是高速鋼和硬質(zhì)合金，而陶瓷刀具主要用于精加工。

第13頁，共77頁。

（３）高速鋼高速鋼是含W、Cr、V等合金元素較多的合金工具鋼。它的耐熱性、硬度和耐磨性雖低于硬質(zhì)合金，但強度和韌度卻高于硬質(zhì)合金(表1—1)，工藝性較硬質(zhì)合金好，而且價格也比硬質(zhì)合金低。普通高速鋼如W18Cr4V是國內(nèi)使用最為普遍的刀具材料，廣泛地用于制造形狀較為復(fù)雜的各種刀具，如麻花鉆、銑刀、拉刀、齒輪刀具和其他成形刀具等。

第14頁，共77頁。（４）硬質(zhì)合金

硬質(zhì)合金是以高硬度、高熔點的金屬碳化物(WC、TiC等)作基體，以金屬Co等作粘結(jié)劑，用粉末冶金的方法制成的一種合金。它的硬度高，耐磨性好，耐熱性高，允許的切削速度比高速鋼高數(shù)倍，但其強度和韌度均較高速鋼低(表1—1)，工藝性也不如高速鋼。因此，硬質(zhì)合金常制成各種型式的刀片，焊接或機(jī)械夾固在車刀、刨刀、端銑刀等的刀柄(刀體)上使用。國產(chǎn)的硬質(zhì)合金一般分為兩大類：一類是由WC和Co組成的鎢鈷類(YG類，相當(dāng)于ISO標(biāo)準(zhǔn)的K類)；一類是由WC、TiC和Co組成的鎢鈦鈷類(YT類，相當(dāng)于ISO標(biāo)準(zhǔn)的P類)。第15頁，共77頁。YG類硬質(zhì)合金塑性較好，但切削塑性材料時，耐磨性較差，因此它適于加工鑄鐵、青銅等脆性材料。常用的牌號有YG3、YG6、YG8等，其中數(shù)字表示Co含量的百分率。Co的含量少者，較脆、較耐磨。YT類硬質(zhì)合金比YG類硬度高、耐熱性好，并且在切削韌性材料時較耐磨，但韌性較小，適于加工鋼件。常用的牌號有YT5、YTl5、YT30等，其中數(shù)字表示TiC含量的百分率。TiC的含量越多，韌性越小，而耐磨性和耐熱性越高。第16頁，共77頁。（５）陶瓷材料陶瓷材料的主要成分是A12O3。陶瓷刀片的硬度高，耐磨性好，耐熱性高，允許用較高的切削速度，加之A12O3的價格低廉，原料豐富，因此很有發(fā)展前途，但陶瓷材料性脆怕沖擊，切削時容易崩刃，所以，如何提高其抗彎強度已成為各國研究工作的重點。近十年來，各國已先后研究成功“金屬陶瓷”。如我國制成的AM、AMF、AMT、AMMC等牌號的金屬陶瓷。第17頁，共77頁。3、其他新型刀具材料

(1)超高速鋼；(2)萬能型硬質(zhì)合金YWl和YW2；既適于加工鑄鐵等脆性材料，又適于加工鋼等塑性材料。

涂層刀片；

(3)人造金剛石

人造金剛石硬度極高(接近10000HV，而硬質(zhì)合金僅達(dá)1000～2000HV)，耐熱性為700—800℃。

(4)立方氮化硼(CBN)

是人工合成的又一種高硬度材料，硬度(7300—9000HV)僅次于金剛石。第18頁，共77頁。二、刀具角度

刀具的組成部分第19頁，共77頁。（１）刀具靜止參考系第20頁，共77頁。劈柴斧頭角度第21頁，共77頁。切西瓜水果刀角度第22頁，共77頁。

外圓車刀是最基本、最典型的切削刀具，其切削部分（又稱刀頭）由前面、主后面、副后面、主切削刃、副切削刃和刀尖所組成。其定義分別為：

（1）前面

刀具上與切屑接觸并相互作用的表面。

（2）主后面

刀具上與工件過渡表面相對并相互作用的表面。

（3）副后面

刀具上與已加工表面相對并相互作用的表面。

（4）主切削刃

前刀面與主后刀面的交線。它完成主要的切削工作。

（5）副切削刃

前刀面與主后刀面的交線。它配合主切削刃完成切削工作，并最終形成已加工表面。

（6）刀尖

主切削刃和副切削刃連接處的一段刀刃。它可以是小的直線段或圓弧。

第23頁，共77頁。確定刀具角度的參考平面

第24頁，共77頁。刀具要從工件上切下金屬，必須具有一定的切削角度，也正是由于切削角度才決定了刀具切削部分各表面的空間位置。要確定和測量刀具角度，必須引入三個相互垂直的參考平面，如圖示。

（1）切削平面

通過主切削刃上某一點并與工件加工表面相切的平面。

（2）基

面

通過主切削刃上某一點并與該點切削速度方向相垂直的平面。

（3）正交平面

通過主切削刃上某一點并與主切削刃在基面上的投影相垂直的平面。

切削平面、基面和正交平面共同組成標(biāo)注刀具角度的平面參考系。常用的標(biāo)注刀具角度的參考系還有法平面參考系、背平面和假定工作平面參考系。

第25頁，共77頁。刀具的標(biāo)注角度

第26頁，共77頁。車刀主要角度第27頁，共77頁。副偏角對殘留面積的影響第28頁，共77頁。正前角（２0°）第29頁，共77頁。由圖得：aw=ap/sinkr由圖得：Ac=acaw=fsinkrap/sinkr產(chǎn)品的制造成本是指費用消耗的總和，它包括毛坯或原材料費用、生產(chǎn)工人工資、機(jī)床設(shè)備的折舊和調(diào)整費用、工夾量具的折舊和修理費用、車間經(jīng)費和企業(yè)管理費用等。V<5m/min

2．采用高速切削，使切削溫度高于積屑瘤消失的相應(yīng)溫度；碳素工具鋼是含碳量較高的優(yōu)質(zhì)鋼(含碳量為0．7％～1．2％)，淬火后硬度較高、價廉，但耐熱性較差(表1—1)。當(dāng)兩者的接觸面達(dá)到一定溫度同時壓力又較高時，會產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，即切削過程中的許多物理現(xiàn)象，如切削力、切削熱、刀具磨損以及加工表面質(zhì)量等都是以切屑形成過程為基礎(chǔ)的。硬質(zhì)合金是以高硬度、高熔點的金屬碳化物(WC、TiC等)作基體，以金屬Co等作粘結(jié)劑，用粉末冶金的方法制成的一種合金。對刀具耐用度和輔助時間的影響精加工：主要起潤滑作用，選高濃度的乳化液或切削油。它切于過渡表面并與基面垂直。從對溫度的依賴程度來看，刀具正常磨損的原因主要是機(jī)械磨損和熱、化學(xué)磨損。這樣粘結(jié)層就逐步長大，直到該處的溫度與壓力不足以造成粘附為止。零前角第30頁，共77頁。負(fù)前角第31頁，共77頁。正后角（

４

°）第32頁，共77頁。它是處于基面內(nèi)并與工件軸線平行與走刀方向相反的力。從對溫度的依賴程度來看，刀具正常磨損的原因主要是機(jī)械磨損和熱、化學(xué)磨損。產(chǎn)品的制造成本是指費用消耗的總和，它包括毛坯或原材料費用、生產(chǎn)工人工資、機(jī)床設(shè)備的折舊和調(diào)整費用、工夾量具的折舊和修理費用、車間經(jīng)費和企業(yè)管理費用等。刃傾角λs主要影響刀頭的強度和切屑流動的方向。這塊冷焊在前刀面上的金屬稱為積屑瘤或刀瘤。1、定義：刀具允許磨損極限，通常以切削時(2)積屑瘤的存在，增大了刀具實際工作前角，使切削輕快。(2)積屑瘤會導(dǎo)致切削力的變化，引起振動。（2）主后面

刀具上與工件過渡表面相對并相互作用的表面。這種切屑大多在切削速度較低、切削厚度較大、刀具前角較小時產(chǎn)生。數(shù)量來表示生產(chǎn)率。材料切削加工性的衡量指標(biāo)TiC的含量越多，韌性越小，而耐磨性和耐熱性越高。增大前角能使刀刃變得鋒利，使切削更為輕快，并減小切削力和切削熱。它的硬度很高，通常是工件材料的2—3倍，在處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)時，能夠代替刀刃進(jìn)行切削。正后角（10°）

第33頁，共77頁。零后角第34頁，共77頁。負(fù)后角第35頁，共77頁。正刃傾角第36頁，共77頁。零刃傾角第37頁，共77頁。負(fù)刃傾角第38頁，共77頁。刀具的工作角度

在實際的切削加工中，由于刀具安裝位置和進(jìn)給運動的影響，上述標(biāo)注角度會發(fā)生一定的變化。角度變化的根本原因是切削平面、基面和正交平面位置的改變。以切削過程中實際的切削平面、基面和正交平面為參考平面所確定的刀具角度稱為刀具的工作角度，又稱實際角度。第39頁，共77頁。三、刀具角度的選擇刀具角度的選擇主要包括刀具的前角、后角、主偏角和刃傾角的選擇。

（1）前角

前角γo對切削的難以程度有很大影響。增大前角能使刀刃變得鋒利，使切削更為輕快，并減小切削力和切削熱。但前角過大，刀刃和刀尖的強度下降，刀具導(dǎo)熱體積減少，影響刀具使用壽命。前角的大小對表面粗糙度、排屑和斷屑等也有一定影響。工件材料的強度、硬度低，前角應(yīng)選得大些，反之小些；刀具材料韌性好（如高速鋼），前角可選得大些，反之應(yīng)選得小些（如硬質(zhì)合金）；精加工時，前角可選得大些。粗加工時應(yīng)選得小些。第40頁，共77頁。（2）后角

后角αo的主要功用是減小后刀面與工件間的摩擦和后刀面的磨損，其大小對刀具耐用度和加工表面質(zhì)量都有很大影響。一般，切削厚度越大，刀具后角越??；工件材料越軟，塑性越大，后角越大。工藝系統(tǒng)剛性較差時，應(yīng)適當(dāng)減小后角，尺寸精度要求較高的刀具，后角宜取小值。（3）主偏角

主偏角κr的大小影響切削條件和刀具壽命。在工藝系統(tǒng)剛性很好時，減小主偏角可提高刀具耐用度、減小已加工表面粗糙度，所以κr宜取小值；在工件剛性較差時，為避免工件的變形和振動，應(yīng)選用較大的主偏角。（4）副偏角

副偏角κr'的作用是可減小副切削刃和副厚刀面與工件已加工表面之間的摩擦，防止切削振動。κr'的大小主要根據(jù)表面粗糙度的要求選取。（5）刃傾角

刃傾角λs主要影響刀頭的強度和切屑流動的方向。

第41頁，共77頁。刀具結(jié)構(gòu)整體式焊接式機(jī)夾重磨式機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式是數(shù)控機(jī)床、自動線的出現(xiàn)而出現(xiàn)。第42頁，共77頁。機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具的優(yōu)點1、避免了因焊接而引起的缺陷，在相同的切削條件下刀具切削性能大為提高；2、在一定條件下，卷屑、斷屑穩(wěn)定可靠；3、刀片轉(zhuǎn)位后，仍可保證切削刃與工件的相對位置，減少了調(diào)刀停機(jī)時間，提高了生產(chǎn)效率；4、刀片一般不需重磨，利于涂層刀片的使用；5、刀體使用壽命長，可節(jié)約刀體材料及其制造費用。第43頁，共77頁。刀片系列第44頁，共77頁。車刀安裝第45頁，共77頁。第三節(jié)金屬切削過程

切削過程中的許多物理現(xiàn)象，如切削力、切削熱、刀具磨損以及加工表面質(zhì)量等都是以切屑形成過程為基礎(chǔ)的。而生產(chǎn)實踐中出現(xiàn)的許多問題，如振動、卷屑和斷屑等，都同切削過程有著密切的關(guān)系。第46頁，共77頁。一、切屑形成過程及變形區(qū)的劃分大量的實驗和理論分析證明，塑性金屬切削過程中切屑的形成過程就是切削層金屬的變形過程。切削層的金屬變形大致劃分為三個變形區(qū)：第一變形區(qū)（剪切滑移）、第二變形區(qū)（纖維化）、第三變形區(qū)（纖維化與加工硬化）。第47頁，共77頁。切屑變形第48頁，共77頁。紫銅的切屑變形第49頁，共77頁。切屑的類型及控制一、切屑的類型及其分類由于工件材料不同，切削過程中的變形程度也就不同，因而產(chǎn)生的切屑種類也就多種多樣。

第50頁，共77頁。切屑的種類第51頁，共77頁。1.

帶狀切屑它的內(nèi)表面光滑，外表面毛茸。加工塑性金屬材料，當(dāng)切削厚度較小、切削速度較高、刀具前角較大時，一般常得到這類切屑。它的切削過程平衡，切削力波動較小，已加工表面粗糙度較小。

2.擠裂切屑

這類切屑與帶狀切屑不同之處在外表面呈鋸齒形，內(nèi)表面有時有裂紋。這種切屑大多在切削速度較低、切削厚度較大、刀具前角較小時產(chǎn)生。3.單元切屑如果在擠裂切屑的剪切面上，裂紋擴(kuò)展到整個面上，則整個單元被切離，成為梯形的單元切屑。

以上三種切屑只有在加工塑性材料時才可能得到。其中，帶狀切屑的切削過程最平穩(wěn)，單元切屑的切削力波動最大。在生產(chǎn)中最常見的是帶狀切屑，有時得到擠裂切屑，單元切屑則很少見。假如改變擠裂切屑的條件，如進(jìn)一步減小刀具前角，減低切削速度，或加大切削厚度，就可以得到單元切屑。反之，則可以得到帶狀切屑。這說明切屑的形態(tài)是可以隨切削條件而轉(zhuǎn)化的。掌握了它的變化規(guī)律，就可以控制切屑的變形、形態(tài)和尺寸，以達(dá)到卷屑和斷屑的目的。第52頁，共77頁。4.崩碎切屑

這是屬于脆性材料的切屑。這種切屑的形狀是不規(guī)則的，加工表面是凸凹不平的。從切削過程來看，切屑在破裂前變形很小，和塑性材料的切屑形成機(jī)理也不同。它的脆斷主要是由于材料所受應(yīng)力超過了它的抗拉極限。加工脆硬材料，如高硅鑄鐵、白口鐵等，特別是當(dāng)切削厚度較大時常得到這種切屑。由于它的切削過程很不平穩(wěn)，容易破壞刀具，也有損于機(jī)床，已加工表面又粗糙，因此在生產(chǎn)中應(yīng)力求避免。其方法是減小切削厚度，使切屑成針狀或片狀；同時適當(dāng)提高切削速度，以增加工件材料的塑性。

以上是四種典型的切屑，但加工現(xiàn)場獲得的切屑，其形狀是多種多樣的。在現(xiàn)代切削加工中，切削速度與金屬切除率達(dá)到了很高的水平，切削條件很惡劣，常常產(chǎn)生大量“不可接受”的切屑。所謂切屑控制（又稱切屑處理，工廠中一般簡稱為“斷屑”），是指在切削加工中采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣砜刂魄行嫉木砬?、流出與折斷，使形成“可接受”的良好屑形。各種切屑過程演示第53頁，共77頁。切屑安全第54頁，共77頁。二：切屑控制的措施

在實際加工中，應(yīng)用最廣的切屑控制方法就是在前刀面上磨制出斷屑槽或使用壓塊式斷屑器。第55頁，共77頁。二、積屑瘤的形成及其對切削過程的影響

在切削速度不高而又能形成連續(xù)切屑的情況下，加工一般鋼料或其它塑性材料時，常常在前刀面處粘著一塊剖面有時呈三角狀的硬塊。它的硬度很高，通常是工件材料的2—3倍，在處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)時，能夠代替刀刃進(jìn)行切削。這塊冷焊在前刀面上的金屬稱為積屑瘤或刀瘤。

第56頁，共77頁。積屑瘤第57頁，共77頁。積屑瘤積屑瘤的動態(tài)演示1

積屑瘤的動態(tài)演示2

積屑瘤的動態(tài)演示3第58頁，共77頁。積屑瘤是如何形成的?

1.切屑對前刀面接觸處的摩擦，使前刀面十分潔凈。

2.當(dāng)兩者的接觸面達(dá)到一定溫度同時壓力又較高時，會產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，即一般所謂的“冷焊”。切屑從粘在刀面的底層上流過，形成“內(nèi)摩擦”。

3.如果溫度與壓力適當(dāng)，底層上面的金屬因內(nèi)摩擦而變形，也會發(fā)生加工硬化，而被阻滯在底層，粘成一體。

4.這樣粘結(jié)層就逐步長大，直到該處的溫度與壓力不足以造成粘附為止。

所以積屑瘤的產(chǎn)生以及它的積聚高度與金屬材料的硬化性質(zhì)有關(guān)，也與刃前區(qū)的溫度和壓力分布有關(guān)。一般說來，塑性材料的加工硬化傾向愈強，愈易產(chǎn)生積屑瘤；溫度與壓力太低，不會產(chǎn)生積屑瘤；反之，溫度太高，產(chǎn)生弱化作用，也不會產(chǎn)生積屑瘤。走刀量保持一定時，積屑瘤高度與切削速度有密切關(guān)系。

第59頁，共77頁。積屑瘤對切削過程的影響

1.實際前角增大

它加大了刀具的實際前角，可使切削力減小，對切削過程起積極的作用。積屑瘤愈高，實際前角愈大。

2.增大切削厚度

3.使加工表面粗糙度增大

積屑瘤的底部則相對穩(wěn)定一些，其頂部很不穩(wěn)定，容易破裂，一部分連附于切屑底部而排出，一部分殘留在加工表面上，積屑瘤凸出刀刃部分使加工表面切得非常粗糙，因此在精加工時必須設(shè)法避免或減小積屑瘤。

4.對刀具壽命的影響

積屑瘤粘附在前刀面上，在相對穩(wěn)定時，可代替刀刃切削，有減少刀具磨損、提高壽命的作用。但在積屑瘤比較不穩(wěn)定的情況下使用硬質(zhì)合金刀具時，積屑瘤的破裂有可能使硬質(zhì)合金刀具顆粒剝落，反而使磨損加劇。第60頁，共77頁。積屑瘤對切削加工的影響有利之處：(1)積屑瘤的硬度比工件材料的硬度高，能代替切削刃進(jìn)行切削，起到保護(hù)切削刃的作用。(2)積屑瘤的存在，增大了刀具實際工作前角，使切削輕快。粗加工時希望產(chǎn)生積屑瘤。不利之處：(1)積屑瘤的頂端伸出切削刃之外，而且在不斷地產(chǎn)生和脫落，使切削層公稱厚度不斷變化，影響尺寸精度。(2)積屑瘤會導(dǎo)致切削力的變化，引起振動。(3)一些積屑瘤碎片粘附在工件已加工表面上，使表面變得粗糙。精加工時應(yīng)盡量避免產(chǎn)生積屑瘤。第61頁，共77頁。防止積屑瘤的主要方法

1．降低切削速度，使溫度較低，粘結(jié)現(xiàn)象不易發(fā)生；V<5m/min

2．采用高速切削，使切削溫度高于積屑瘤消失的相應(yīng)溫度；V>100m/min

3．采用潤滑性能好的切削液，減小摩擦；

4．增加刀具前角，以減小切屑與前刀面接觸區(qū)的壓力；

5．適當(dāng)提高工件材料硬度，減小加工硬化傾向。

第62頁，共77頁。切削力

一：切削力的來源研究切削力，對進(jìn)一步弄清切削機(jī)理，對計算功率消耗，對刀具、機(jī)床、夾具的設(shè)計，對制定合理的切削用量，優(yōu)化刀具幾何參數(shù)等，都具有非常重要的意義。金屬切削時，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生變形并成為切屑所需的力，稱為切削力。切削力來源于三個方面：

1、克服被加工材料對塑性變形的抗力；

2、克服切屑對前刀面的摩擦力和刀具后刀面對過渡表面與已加工表面之間的摩擦力。第63頁，共77頁。二、切削合力及其分解

上述各力的總和形成作用在刀具上的合力Fr（國標(biāo)為F）。為了實際應(yīng)用，F(xiàn)r可分解為相互垂直的Fx（國標(biāo)為Ff）、Fy（國標(biāo)為Fp）和Fz（國標(biāo)為Fc）三個分力。在車削時：

Fz(Fc)——切削力或切向力。它切于過渡表面并與基面垂直。Fz是計算車刀強度，設(shè)計機(jī)床零件，確定機(jī)床功率所必需的。

Fx(Ff)——進(jìn)給力、軸向力或走刀力。它是處于基面內(nèi)并與工件軸線平行與走刀方向相反的力。Fx是設(shè)計走刀機(jī)構(gòu)，計算車刀進(jìn)給功率所必需的。

Fy(Fp)——切深抗力、或背向力、徑向力

、吃刀力。它是處于基面內(nèi)并與工件軸線垂直的力。Fy用來確定與工件加工精度有關(guān)的工件撓度，計算機(jī)床零件和車刀強度。它與工件在切削過程中產(chǎn)生的振動有關(guān)。第64頁，共77頁。三、切削功率

消耗在切削過程中的功率稱為切削功率Pm。Pm=FzV×10-3

如要計算機(jī)床電動機(jī)的功率（PE）以便選擇機(jī)床電動機(jī)時，還應(yīng)考慮到機(jī)床傳動效率。

PE≥Pm/ηm

式中

：ηm—機(jī)床的傳動效率，一般取為～，大值適用于新機(jī)床，小值適用于舊機(jī)床。

第65頁，共77頁。切削力的經(jīng)驗公式和切削力估算

目前，人們已經(jīng)積累了大量的切削力實驗數(shù)據(jù)，對于一般加工方法，如車削、孔加工和銑削等已建立起了可直接利用的經(jīng)驗公式。常用的經(jīng)驗公式約可分為兩類：一類是指數(shù)公式，一類是按單位切削力進(jìn)行計算。

1、

車外圓時，切削力Fc經(jīng)驗公式：P16Fc=CFc．a(chǎn)p

xFc．fyFc．KFcNxFc==1yFc說明ap比f對切削力Fc的影響大。2、按單位切削力進(jìn)行計算。Fc=kc．AD=kc．a(chǎn)p．fP16表1-2

實踐證明，切削力的影響因素很多，主要有工件材料、切削用量、刀具幾何參數(shù)、刀具材料刀具磨損狀態(tài)和切削液等。

第66頁，共77頁。切削熱和切削溫度切削熱產(chǎn)生及對加工的影響1、來源有三：A切屑變形B切屑與刀具前刀面之間的摩擦。C工件與后刀面之間的摩擦。第67頁，共77頁。切削溫度及其影響因素

切削溫度一般是指切削區(qū)的平均溫度。切削溫度高低取決于切削熱的產(chǎn)生和傳出情況，他受切削用量、工件材料、刀具材料、刀具幾何形狀和切削液等因素的影響。第68頁，共77頁。刀具的磨損與破損、刀具壽命切削金屬時，刀具一方面切下切屑，另一方面刀具本身也要發(fā)生損壞。刀具損壞的形式主要有磨損和破損兩類。前者是連續(xù)的逐漸磨損；后者包括脆性破損（如崩刃、碎斷、剝落、裂紋破損等）和塑性破損兩種。刀具磨損后，使工件加工精度降低，表面粗糙度增大，并導(dǎo)致切削力加大、切削溫度升高，甚至產(chǎn)生振動，不能繼續(xù)正常切削。因此，刀具磨損直接影響加工效率、質(zhì)量和成本。刀具磨損的形式有以下幾種：前刀面磨損、后刀面磨損、前刀面與后刀面同時磨損

從對溫度的依賴程度來看，刀具正常磨損的原因主要是機(jī)械磨損和熱、化學(xué)磨損。機(jī)械磨損是由工件材料中硬質(zhì)點的刻劃作用引起的，熱、化學(xué)磨損則是由粘結(jié)（刀具與工