機械制造基礎課件：金屬切削原理

機械制造基礎

金屬切削原理

金屬切削原理【能力目標】具備根據(jù)實際加工零件要求，選擇刀具參數(shù)及切削用量的能力。【知識目標】掌握切削用量的基本概念。掌握刀具切削部分的組成及刀具的幾何角度。任務一基本定義

金屬切削加工是工件和刀具相互作用的過程。本項目參照國際標準ISO的有關規(guī)定，以車刀為代表，闡述關于切削加工的基本概念、基本定義和符號等。一、切削運動二、工件上的加工表面三、切削用量四、車刀任務一基本定義一、切削運動

金屬切削加工時刀具和工件之間的相對運動，稱為切削運動。圖4-1所示為金屬切削過程中常見的加工方法——車削外圓。根據(jù)切削運動對切削加工過程中所起的作用不同，可分為主運動和進給運動。任務一基本定義1.主運動

直接切除工件上的切削層，使之轉變?yōu)榍行迹瑥亩纬晒ぜ卤砻娴倪\動，稱為主運動。一般來說，主運動的速度最高，所消耗的功率最大。在切削運動中，主運動只有一個，它可由零件完成，也可以由刀具完成；可以是旋轉運動，也可以是直線運動。圖4-1中工件的旋轉運動為主運動。2.進給運動

不斷地把被切削層投入切削，以逐漸切削出整個零件表面的運動，稱為進給運動。圖4-1中刀具相對于零件軸線的平行直線運動為進給運動。車削的進給運動有軸向進給和徑向進給兩種形式。進給運動一般速度較低，消耗的功率較少，可由一個或多個運動組成，可以是連續(xù)的，也可以是間斷的。任務一基本定義二、工件上的加工表面

在切削加工過程中，工件上必然會形成三種表面。（1）待加工表面—零件上將被切除切削層的表面。（2）已加工表面—零件上切除切屑后留下的表面。（3）過渡表面（加工表面）—零件上正在切削的表面，即已加工表面和待加下表面之間的表面。任務一基本定義三、切削用量

切削用量是切削速度vc、進給量f、背吃刀量ap三者的總稱。1.切削速度vc在單位時間內(nèi)工件與刀具沿主運動方向相對移動的距離，單位為m/min或m/s。式中d——待加工零件外圓直徑（mm）；n——工件的旋轉速度（r/min或r/s）。主軸轉速n：應根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具的材料及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來確定。任務一基本定義2.進給量f

工件或刀具運動在一個工作循環(huán)（或單位時間）內(nèi)，刀具與工件之間沿進給運動方向的相對位移，單位為mm/r。

在車削加工過程中進給量實際上就是刀具進給速度的快慢，體現(xiàn)在實際的生產(chǎn)過程中加工越快效率就越高，加工越慢效率就越低，所以在實際的車削加工過程中進給量的大小就決定了加工效率的高低。任務一基本定義3.背吃刀量ap待加工表面與已加工表面之間的距離，單位為mm，如圖4-2所示。實際上背吃刀量指的就是一次機加工過程中切除金屬的厚度。任務一基本定義四、車刀1.刀具切削部分的組成

車刀由刀桿和刀頭組成，也就是刀體和切削部分。刀體用于安裝，切削部分用于進行金屬切削加工。

切削部分的組成：（1）前刀面Ar。刀具上切屑流過的表面。（2）后刀面Aa。分主后刀面和副后刀面。與過渡表面相對的刀面稱主后刀面，與已加工表面相對的刀面叫副后刀面A’a。任務一基本定義（3）主切削刃S。前刀面和主后刀面的相交部位，擔負主要切削工作。（4）副切削刃S’。前刀面和副后刀面的相交部位，配合主切削刃完成少量的切削工作。（5）刀尖。主切削刃和副切削刃的連接部位。為了提高刀具強度將刀尖磨成圓弧型或直線型過渡刃。（6）修光刃。副切削刃近刀尖處一小段平直的切削刃。須與進給方向平行，且大于進給量。任務一基本定義2.車刀角度（1）基本平面。

為了確定刀具各刀面、刀刃的空間位置必須建立一個空間坐標參考系。用于刀具的設計、制造、刃磨和測量時定義幾何參數(shù)的參考系叫作靜態(tài)參考系（標注角度參考系），刀具靜態(tài)參考系由以下坐標平面組成。即：切削平面PS、基面Pr、截面（正交平面）Po、法平面Pn任務一基本定義

任務一基本定義

任務一基本定義3.車刀角度的初步選擇（1）前角的選擇：工件材料軟，塑性材料，前角大；工件材料硬，脆性材料，前角小。粗加工，前角??；精加工，前角大。車刀材料的強度、韌性較差，前角??；反之，前角大。（2）后角的選擇：粗加工，前角??；精加工，前角大。工件材料軟，前角大；工件材料硬，前角小。副后角與主后角一般情況下相等。（3）主偏角的選擇：加工階臺軸時，等于或大于90°；中間切入時取45°~60°。（4）副偏角的選擇：一般采用6°~8°，中間切入時取45°~60°。（5）刃傾角的選擇：一般車削時為0°，粗車時為負；精車時為正。任務一基本定義4.常用刀具材料

目前，常用刀具材料有碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方碳化硼以及金剛石等。碳素工具鋼及合金工具鋼，因耐熱性較差，通常只用于手工工具及切削速度較低的刀具，陶瓷、金剛石和立方氮化硼僅用于有限的場合。目前，刀具材料中用得最多的是高速鋼和硬質(zhì)合金。任務一基本定義5.車刀的類型

車刀直接參與從工件上切除余量的車削加工過程，是完成車削加工所必需的工具。車刀的性能取決于刀具的材料、結構和幾何參數(shù)。（1）按用途分類。

按用途可將車刀分為：外圓車刀、端面車刀、切斷刀、螺紋車刀、內(nèi)孔車刀等。（2）按結構分類。

車刀按結構可以分為：整體式、焊接式、機夾式和可轉位式車刀等。任務二金屬切削過程的物理現(xiàn)象

金屬切削過程是在切削運動的作用下，刀具從工件表面上切除多余金屬，形成切屑和已加工表面的過程。其產(chǎn)生的突出物理現(xiàn)象是切屑變形、切削力、切削熱和刀具磨損等。一、切削層的變形二、切削力三、切削熱與切削溫度任務二金屬切削過程的物理現(xiàn)象一、切削層的變形

根據(jù)切削過程中整個切削區(qū)域金屬材料的變形特點，可將切削層劃分為三個變形區(qū)，如圖4-7所示。任務二金屬切削過程的物理現(xiàn)象1.第一變形區(qū)

變形的主要特征是沿滑移面的剪切變形，以及隨之產(chǎn)生的加工硬化。2.第二變形區(qū)

切屑流出時，與刀具前刀面接觸的切屑底層受到擠壓和摩擦作用后產(chǎn)生的變形區(qū)。3.第三變形區(qū)

已加工的表面受到后刀面的擠壓和摩擦作用后形成的變形區(qū)。任務二金屬切削過程的物理現(xiàn)象4.切屑的種類

切削過程中切削層的變形程度不同，會產(chǎn)生不同形態(tài)的切屑。按切屑形態(tài)可分為以下四種基本類型，如圖4-8所示。任務二金屬切削過程的物理現(xiàn)象（1）帶狀切屑。

帶狀切屑的內(nèi)表面光滑，外表面毛茸。（2）擠裂切屑。

擠裂切屑與帶狀切屑不同之處是外表面呈鋸齒形，內(nèi)表面有時有裂紋。（3）單元切屑。

如果在擠裂切屑的剪切面上，裂紋擴展到整個面上，則整個單元被切離，成為的梯形切屑稱為單元切屑。（4）崩碎切屑。

崩碎切屑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。任務二金屬切削過程的物理現(xiàn)象二、切削力

切削金屬時，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生變形成為切屑所需要的力稱為切削力。切削力來源于被加工材料的彈、塑性變形抗力和工件、切屑與前、后刀面之間的摩擦力。任務二金屬切削過程的物理現(xiàn)象（一）切削力的分析

為了便于分析切削力的作用和測量切削力的大小，常將總切削力F分解為如圖4-9所示的三個互相垂直的切削分力任務二金屬切削過程的物理現(xiàn)象1.切削力（主切削力）Fc Fc是主運動方向上的分力，是切削力中最大的一個切削分力。主切削力是校驗和選擇機床功率，校驗和設計機床主運動機構、刀具和夾具強度與剛性的重要依據(jù)。2.背向力（徑向力）Fp Fp是垂直于工作平面上的分力。它是影響加工精度、表面粗糙度的主要原因。3.進給力（軸向力）Ff Ff是進給運動方向上的分力，使工件產(chǎn)生彈性彎曲，引起振動。它是校驗進給機構動力、強度和剛性的主要依據(jù)?？偳邢髁與三個切削分力之間的關系為：任務二金屬切削過程的物理現(xiàn)象（二）影響切削力的主要因素1.工件材料

工件材料的硬度越大、強度越高，切削力越大。加工硬化程度大，切削力也會增大。工件材料的塑性、韌性越大，切屑越不易折斷，使切屑與刀具前面的摩擦增大，切削力增大。2.切削用量

切削用量中背吃刀量和進給量對切削力的影響較大。背吃刀量和進給量增加時，使切削層面積增大，增大了變形抗力和摩擦力，因而切削力隨之增大。任務二金屬切削過程的物理現(xiàn)象3.刀具幾何參數(shù)

前角增大切削力減小，反之切削力增大。主偏角大徑向切削分力減小，軸向切削分力增大。反之徑向分力增大，軸向分力減小。4.其他因素

刀具、工件材料之間的摩擦系數(shù)因影響摩擦力而影響切削力的大小。任務二金屬切削過程的物理現(xiàn)象三、切削熱與切削溫度

切削熱是切削過程的重要物理現(xiàn)象之一。切削過程中所消耗的能量絕大部分（約98%~99%）轉變成熱能，稱為切削熱。任務二金屬切削過程的物理現(xiàn)象（一）切削熱的產(chǎn)生和傳導

被切削的金屬在刀具的作用下，發(fā)生彈性和塑性變形而耗功，這是切削熱的一個重要來源。此外，切屑與前刀面、工件與后刀面之間的摩擦也要耗功，也產(chǎn)生出大量的熱量。因此，切削時共有三個發(fā)熱區(qū)域，即剪切面、切屑與前刀面接觸區(qū)、后刀面與過渡表面接觸區(qū)，如圖，三個發(fā)熱區(qū)與三個變形區(qū)相對應。所以，切削熱的來源就是切屑變形功和前、后刀面的摩擦熱。任務二金屬切削過程的物理現(xiàn)象（二）切削溫度的測量

在生產(chǎn)實踐中，除了用儀器測定外，還可以通過切屑的顏色大致估計切削溫度。切削溫度具有以下規(guī)律：（1）最高溫度的部位并不在主切削刃上，而是在離它一定距離的地方，該處稱為溫度中心。（2）溫度分布不均勻，溫度梯度大。當工件材料塑性較大時，溫度分布較均勻；當工件材料脆性較大時，溫度分布不均勻。任務二金屬切削過程的物理現(xiàn)象（三）影響切削溫度的主要因素

切削溫度主要受切削用量、刀具幾何參數(shù)、工件材料、刀具磨損和切削液的影響，下面對這幾個主要因素加以分析。任務二金屬切削過程的物理現(xiàn)象（四）切削溫度的分布

切削溫度一般指前刀面與切屑接觸區(qū)域的平均溫度。在切削過程中，切屑、刀具和工件不同部位的溫度分布是不均勻的，圖4-12所示為實驗測出的正交平面內(nèi)的溫度分布。任務二金屬切削過程的物理現(xiàn)象切削區(qū)域的溫度分布特點如下：（1）剪切面上各點溫度幾乎相同。（2）前刀面和后刀面上的最高溫度都不在刀刃上，而是在離刀刃有一定距離的地方。（3）在剪切區(qū)域中，垂直剪切面方向上的溫度梯度很大。（4）在切屑靠近前刀面的一層（簡稱底層）上溫度梯度很大，離前刀面0.1~0.2mm，溫度就可能下降一半。（5）后刀面的接觸長度較小，因此溫度的升降是在極短時間內(nèi)完成的。（6）工件材料塑性越大，前刀面上的接觸長度越大，切削溫度的分布也就較均勻些。反之，工件材料的脆性越大，最高溫度所在的點離刀刃越近。（7）工件材料的導熱系數(shù)越低，則刀具的前、后刀面的溫度越高。任務三刀具磨損與刀具耐用度刀具的損壞可分為正常磨損和非正常磨損兩類。前者是連續(xù)的、逐漸的過程；后者是隨機的、突發(fā)的破壞。刀具磨損的特點是：刀具表面所接觸到的切屑底面是活性很高的新鮮表面，刀面上的接觸壓力很大，接觸面溫度很高。因此，刀具磨損是一個復雜的磨損過程。一、刀具的磨損形式二、刀具磨損的原因三、刀具的磨損過程及磨鈍標準四、刀具耐用度任務三刀具磨損與刀具耐用度

任務三任務三刀具磨損與刀具耐用度二、刀具磨損的原因1.硬質(zhì)點磨損

硬質(zhì)點磨損是由于工件基體組織中的碳化物、氮化物、氧化物等硬質(zhì)點及積屑瘤碎片在刀具表面的刻劃作用而引起的機械磨損。2.粘結磨損

在高溫高壓作用下，切屑與前刀面、已加工表面與后刀面之間的摩擦面上，產(chǎn)生塑性變形，當接觸面達到原子間距離時，會產(chǎn)生粘結現(xiàn)象。任務三刀具磨損與刀具耐用度3.擴散磨損

切削過程中，由于高溫、高壓的作用，刀具材料與工件材料中某些化學元素可能互相擴散，使兩者的化學成分發(fā)生變化，削弱刀具材料的性能，形成擴散磨損。4.化學磨損

在一定溫度下，刀具材料與某些周圍介質(zhì)發(fā)生化學反應，生成硬度較低的化合物而被切屑帶走，或因刀具材料被某種介質(zhì)腐蝕，造成刀具的磨損。任務三刀具磨損與刀具耐用度三、刀具的磨損過程及磨鈍標準1.刀具的磨損過程（1）初期磨損階段。（2）正常磨損階段。（3）急劇磨損階段。任務三刀具磨損與刀具耐用度2.刀具的磨鈍標準

刀具磨損到一定程度后就不能繼續(xù)使用，這個磨損限度稱為磨鈍標準。國際標準ISO統(tǒng)一規(guī)定以1/2背吃刀量處的刀具后刀面上測定的磨損帶寬度VB作為刀具的磨鈍標準。自動化生產(chǎn)中的精加工刀具，常以沿工件徑向的刀具磨損尺寸作為刀具的磨鈍標準，稱為徑向磨損量，NB。任務三刀具磨損與刀具耐用度四、刀具耐用度

刀具耐用度是指刀具由刃磨后開始切削，一直到磨損量達到刀具的磨鈍標準所經(jīng)過的總切削時間，單位一般為分鐘（min）。刀具壽命是指刀具從開始投入使用到報廢為止的總切削時間。

刀具耐用度反映了刀具磨損的快慢程度。刀具耐度高，表明刀具的磨損速度慢；反之，則表明刀具磨損速度快。影響切削溫度和刀具磨損的因素都同樣影響刀具耐用度。切削用量中切削速度對刀具耐用度影響最大，進給量次之，背吃刀量最小。任務四工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性是指在一定條件下，某種材料切削加工的難易程度。一、材料切削加工性的評定二、影響材料切削加工性的主要因素三、常用金屬材料的切削加工性四、改善材料切削加工性的途徑任務四工件材料的切削加工性一、材料切削加工性的評定1.相對加工性

保證相同刀具耐用度的前提下，切削某種材料所允許的切削速度記作VT，其含義是：當?shù)毒吣陀枚葹門（min）時，切削這種材料所允許的切削速度值。當T=60min時，記作V60。VT越高，則表示工件的切削加工性越好。生產(chǎn)中通常用相對加工性作為衡量標準。任務四工件材料的切削加工性2.切削力和切削溫度

在粗加工或機床動力不足時，常用切削力和切削溫度指標來評定材料的切削加工性。即相同的切削條件下，切削力大、切削溫度高的材料，其切削加工性就差；反之，其切削加工性就好。任務四工件材料的切削加工性3.已加工表面質(zhì)量

在精加工時，用表面粗糙度值來評定材料的切削加工性。對有特殊要求的零件，則以已加工表面變質(zhì)層深度、殘余應力和加工硬化等指標來衡量材料的切削加工性。4.斷屑的難易程度

在自動機床或自動生產(chǎn)線上，常用切屑折斷的難易程度來評定材料的切削加工性。凡切屑容易折斷的材料，其切削加工性就好，反之，切削加工性就差。任務四工件材料的切削加工性二、影響材料切削加工性的主要因素工件材料的切削加工性能主要受其本身的物理性能的影響。1.材料的強度和硬度

工件材料的硬度和強度越高，切削力越大，消耗的功率也越大，切削溫度刀就越高，刀具的磨損加劇，切削加工性就越差。2.材料的韌性

韌性大的材料，在切削變形時吸收的能量較多，切削力和切削溫度較高，并且不易斷屑，故其切削加工性能差。任務四工件材料的切削加工性3.材料的塑性

材料的塑性越大，切削時的塑性變形就越大，刀具容易產(chǎn)生粘結磨損和擴散磨損；在中低速切削塑性較大的材料時容易產(chǎn)生積屑瘤，影響表面加工質(zhì)量；塑性大的材料，切削時不易斷屑，切削加工性較差。4.材料的導熱系數(shù)

材料的導熱系數(shù)越高，切削熱越容易傳出，越有利于降低切削區(qū)的溫度，減小刀具的磨損，切削加工性也越好。任務四工件材料的切削加工性三、常用金屬材料的切削加工性

切削加工性（可切削性，機械加工性）：指金屬材料被刀具切削加工后而成為合格工件的難易程度。

切削加工性好壞常用加工后工件的表面粗糙度，允許的切削速度以及刀具的磨損程度來衡量。它與金屬材料的化學成分，力學性能，導熱性及加工硬化程度等諸多因素有關。通常用硬度和韌性作為切削加工性好壞的評判標準。任務四工件材料的切削加工性四、改善材料切削加工性的途徑

在實際生產(chǎn)過程中，常采用適當?shù)臒崽幚砉に?，來改變材料的金相組織和物理機械性能，從而改善金屬材料的切削加工性。另外，選擇合適的毛坯成型方式，合適的刀具材料，確定合理的刀具角度和切削用量，安排適當?shù)募庸すに囘^程等，也可以改善材料的切削加工性能。任務五金屬切削條件的合理選擇

金屬切削條件包括刀具的材料、結構、幾何參數(shù)和刀具的耐用度、切削用量及切削過程的冷卻潤滑等。合理地選擇切削條件能夠保證充分發(fā)揮刀具的切削性能和機床功能，在保證質(zhì)量的前提下，獲得較高的生產(chǎn)率及較低的加工成本。一、刀具材料的選擇二、刀具幾何參數(shù)的選擇三、主偏角與副偏角的功用與選擇四、刃傾角的功用與選擇五、其他幾何參數(shù)的選擇六、切削參數(shù)的選擇任務五金屬切削條件的合理選擇一、刀具材料的選擇（一）刀具材料應具備的性能

刀具工作時往往承受很大的切削力，很高的切削溫度，強烈的摩擦，因此對刀具切削部分材料有如下一些要求：1.高的硬度2.足夠的強度和韌性3.好的耐磨性4.高的耐熱性5.好的工藝性能6.經(jīng)濟性任務五金屬切削條件的合理選擇（二）常用刀具材料的種類、特點及適用范圍

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、陶瓷金剛石和立方氮化硼等。

碳素工具鋼和合金工具鋼由于其耐熱性較差，僅用于手工工具及切削速度較低的刀具。

陶瓷、金剛石和立方氮化硼則由于性質(zhì)脆，工藝性差等原因，目前只在較小的范圍內(nèi)使用。

目前，用得最多的刀具材料仍然為高速鋼和硬質(zhì)合金。任務五金屬切削條件的合理選擇1.高速鋼

加入了較多W、Mo、Cr、V和Co等合金元素的高合金工具鋼。淬火硬度為HRC62~70。高速鋼的耐熱性好，耐磨性也有所提高。普通高速鋼的切削速度可達0.4~0.5m/s。

高速鋼的特點：硬度、耐磨性、耐熱性不如硬質(zhì)合金；但是它的抗彎強度、沖擊韌性比硬質(zhì)合金好；而且工藝性能好，高溫塑性好，容易磨出鋒利的切削刃，主要用于制造復雜刀具。它與硬質(zhì)合金相互補充不足。任務五金屬切削條件的合理選擇2.硬質(zhì)合金

由硬度和熔點很高的金屬碳化物和黏結劑燒結而成。常溫硬度HRC74~81，耐高溫，耐磨性好。

硬質(zhì)合金的特點：允許的切削速度比高速鋼高幾倍甚至幾十倍，能切削某些難加工材料。抗彎強度和沖擊、韌性比高速鋼低得多，切削刃不易磨得如高速鋼那樣鋒利。國際標準化組織ISO將切削用的硬質(zhì)合金分為三類：（1）YG類，即WC-Co類硬質(zhì)合金。（2）YT類，即WC-Ti-Co類硬質(zhì)合金。（3）YW類，即WC-Ti-TaC（NbC）-Co類硬質(zhì)合金。任務五金屬切削條件的合理選擇3.陶瓷

陶瓷與金屬的親和力小，切削不易粘刀，不易產(chǎn)生積屑瘤，加工表面光潔。但由于陶瓷刀片性脆，抗彎強度和沖擊韌性低，一般用于鋼、鑄鐵、高硬度材料的半精加工和精加工。任務五金屬切削條件的合理選擇4.金剛石

金剛石的耐熱性差，一般低于800℃，高溫易與鐵發(fā)生反應，所以不適合加工鋼鐵類材料。它適合于硬質(zhì)合金、陶瓷、高硅鋁合金等耐磨材料的加工，以及有色合金和玻璃強化材料的加工。5.立方氮化硼（CBN）

立方氮化硼的熱穩(wěn)定性和化學惰性大大優(yōu)于金剛石。不與鐵原子反應，可以加工鐵基合金，鈦合金和高硅鋁合金，以及一些高溫合金等難加工材料。任務五金屬切削條件的合理選擇二、刀具幾何參數(shù)的選擇

刀具是直接進行切削加工的工具。切削過程中，切削力的大小，切削溫度的高低，切屑的連續(xù)與碎斷，刀具耐用度的高低，加工質(zhì)量的好壞，生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本的高低，都與刀具幾何參數(shù)的選擇有很大關系。

刀具幾何參數(shù)包括刀具幾何角度、切削刃的刃口形式、切削刃形狀和刀面形式等內(nèi)容。任務五金屬切削條件的合理選擇（一）前角的功用與選擇1.前角的功用

前角影響切削變形和摩擦，從而影響切削力、切削熱和切削功率。前角影響刀具的鋒利性，影響切削刃和刀頭的強度及散熱條件。任務五金屬切削條件的合理選擇（1）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。降低切削溫度和動力消耗。（2）增大前角能改善切屑對前刀面的摩擦，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，抑制積屑瘤的產(chǎn)生，減少切削振動。（4）前角過大，將削弱刃口強度，減少散熱體積，導致熱應力集中，切削區(qū)局部溫度升高，容易造成刀具破損和磨損，影響刀具使用壽命。任務五金屬切削條件的合理選擇2.前角選擇的原則在刀具強度許可條件下，盡可能地選用大的前角。具體的選擇原則如下。（1）根據(jù)刀具材料選。①工件材料的強度、硬度低，前角應選得大些，反之小些。②硬質(zhì)合金的抗彎強度較低，抗沖擊韌度差，所以合理前角應取較小。③高速鋼刀具抗彎強度較高，所以合理前角應取較大。任務五金屬切削條件的合理選擇（2）根據(jù)加工要求選。①粗加工、斷續(xù)切削或切削特硬材料時，為保證切削刃強度，應取較小的前角，甚至負前角。②精加工時，選大前角。③工藝系統(tǒng)剛性不夠易引起振動時，應選用較小的前角。任務五金屬切削條件的合理選擇（3）根據(jù)工件材料選。①加工塑性材料前角較大；脆性材料應較小。②切削鋼的合理前角比切削鑄鐵大。③切削中硬鋼的合理前角比切削軟鋼小。④加工高強度鋼、淬火鋼、高速鋼時，應選用小前角。任務五金屬切削條件的合理選擇（二）后角的功用與選擇1.后角的功用

后角的主要作用是減小后刀面與加工表面間的摩擦，降低刀具磨損，提高工件表面質(zhì)量。

配合前角工作，后角越大，切削刃鈍圓半徑越小，切削刃越鋒利。后角同時又影響切削刃和刀頭的強度及散熱體積。任務五金屬切削條件的合理選擇2.后角選擇的原則實驗證明，合理的后角主要取決于切削厚度。選擇原則如下：（1）粗加工時，強力切削及承受沖擊載荷的刀具，為增加其刀具強度，后角應選取小些，可在4°~6°選取。精加工時，增大后角可提高刀具耐用度和加工表面的質(zhì)量，可在8°~12°選取。（2）工件材料的硬度與強度高時，取較小的后角，以保證刀頭強度。（3）采用負前角時，取較大的后角，以保證切削刃相對鋒利。（4）為降低重磨費用，對于重磨刀具宜適當減小后角。任務五金屬切削條件的合理選擇三、主偏角與副偏角的功用與選擇1.主偏角與副偏角的功用

主偏角的大小影響切削條件（切削寬度和切削厚度的比例）和刀具壽命；影響斷屑的效果；還可能影響殘留面積的高度；影響切入條件，從而影響切削沖擊。

副偏角影響加工表面粗糙度和刀具強度。其作用是可減小副切削刃和副后刀面與工件已加工表面之間的摩擦，防止切削振動。任務五金屬切削條件的合理選擇2.主偏角與副偏角的選擇原則與參考值主要根據(jù)工件形狀或工藝加工要求進行合理選擇。（1）當工藝系統(tǒng)剛性不足時，應選取較大主偏角。（2）當工件材料強度大、硬度高時，為減輕單位切削刃上的負荷，增強刀尖強度，改善散熱條件，以提高刀具耐用度就要取較小的主偏角Kr=10°~30°。（3）在高速強力切削時，為防止振動應選用較大的主偏角，一般Kr>15°。（4）當車削階梯軸時，應選用Kr=90°，而當車削外圓端面及倒角時，則可選Kr=45°。任務五金屬切削條件的合理選擇3.副偏角的選擇原則與參考值

主要根據(jù)工件已加工表面粗糙度要求和刀具強度來選擇，在不引起振動的前提下，副偏角通常取小值。

精加工時，取Kr=5°~10°；粗加工時，取Kr=10°~15°；特殊情況，例如切斷刀，為了保證刀頭強度，可以選取Kr=1°~2°。

對于主偏角與副偏角在一般情況下，只要工藝系統(tǒng)剛度允許，應盡量選取較小的值。任務五金屬切削條件的合理選擇

任務五金屬切削條件的合理選擇3.影響刀尖強度和散熱條件

負刃傾角可增強刀尖的強度。切入時，刀尖較遠，部分的切削刃首先接觸工件，而不是從刀尖開始，進而改善了散熱條件，提高了刀具的耐用度。4.控制切削刃在切入與切出時的平穩(wěn)性

若刃傾角不等于零，則切削刃上各點逐漸切入工件和逐漸切離工件，故切削過程平穩(wěn)。任務五金屬切削條件的合理選擇

任務五金屬切削條件的合理選擇五、其他幾何參數(shù)的選擇（一）刀尖的形式1.直線過渡刃2.圓弧過渡刃3.水平修光刃4.大圓弧刃任務五金屬切削條件的合理選擇（二）刀面形式和過渡刃1.前刀面形式常見的前刀面的形式主要有平面型、曲面型和帶倒棱型三種。（1）正前角平面型。（2）正前角平面帶倒棱型。（3）正前角曲面帶倒棱型。（4）負前角單面型。（5）負前角雙面型。倒棱有兩個參數(shù)：倒棱前角和倒棱寬度任務五金屬切削條件的合理選擇2.后刀面形式常見的后刀面形式有平后刀面、帶消振棱或刃帶的后刀面、雙重或三重后刀面。

（a）帶刃帶的后刀面（b）消振棱后刀面（c）雙重后刀面任務五金屬切削條件的合理選擇3.過渡刃

為增強刀尖強度和散熱能力，通常在刀尖處磨出過渡刃。過渡刃的形式主要有兩種：直線過渡刃和圓弧形過渡刃。

直線過渡刃能提高刀尖的強度，改善刀具散熱條件，主要用在粗加工刀具上。

圓弧形過渡刃不僅能提高刀尖的強度，還能大大減少已加工表面粗糙度值，因而常用在精加工刀具。任務五金屬切削條件的合理選擇（三）刀具耐用度的選擇確定刀具合理耐用度的方法有3種：（1）根據(jù)單工件時最小的原則來制定耐用度，稱為最高生產(chǎn)率耐用度Tp。（2）反復法是根據(jù)每個工件工序成本最低原則來制定耐用度，稱為最低成本耐用度Tc。（3）根據(jù)單位時間內(nèi)獲得的盈利最大來制定耐用度，稱為最大利潤耐用度Tpr。任務五金屬切削條件的合理選擇實際確定刀具耐用度時通常應考慮如下因素：（1）對于制造、刃磨比較簡單，成本不高的刀具，耐用度可定低一點，反之則耐用度應選高一點。（2）對于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復雜的多刀機床、組合機床與自動化加工刀具，耐用度應取得高一些。機夾可轉位車刀和陶瓷刀具，其換刀時間短，耐用度可選得低些。（3）對不滿足生產(chǎn)節(jié)拍的關鍵工序，為使