第1章金屬切削原理與刀具(新)

1、 第第1章章 金屬切削原理與刀具金屬切削原理與刀具第第2章章 金屬切削機(jī)床簡(jiǎn)介金屬切削機(jī)床簡(jiǎn)介第第3章章 常用金屬切削加工常用金屬切削加工第第4章章 典型表面加工分析典型表面加工分析第第5章章 機(jī)械加工工藝規(guī)程分析機(jī)械加工工藝規(guī)程分析第第6章章 精密加工與特種加工簡(jiǎn)介精密加工與特種加工簡(jiǎn)介 切削加工是用刀具從毛坯（或型材）上切除切削加工是用刀具從毛坯（或型材）上切除多余的材料，使獲取的零件具有符合要求的形多余的材料，使獲取的零件具有符合要求的形狀、尺寸，精度和表面質(zhì)量的加工過(guò)程。狀、尺寸，精度和表面質(zhì)量的加工過(guò)程。切削加工可分為鉗工和機(jī)械加工（機(jī)工）。切削加工可分為鉗工和機(jī)械加工（機(jī)工）。劃線

2、、鏨切、鋸、銼、刮、研、劃線、鏨切、鋸、銼、刮、研、 鉆孔、鉸孔、攻絲和套絲；鉆孔、鉸孔、攻絲和套絲；車、鉆、刨、銑、磨及齒輪加工。車、鉆、刨、銑、磨及齒輪加工。1.1 切削運(yùn)動(dòng)及刀具結(jié)構(gòu)切削運(yùn)動(dòng)及刀具結(jié)構(gòu)1.2 金屬切削基本規(guī)律金屬切削基本規(guī)律1.3 刀具磨損與耐用度刀具磨損與耐用度1.4 金屬切削效益分析金屬切削效益分析1.1.1 切削運(yùn)動(dòng)及切削用量切削運(yùn)動(dòng)及切削用量1.1.2 刀具材料刀具材料1.1.3 車刀的形狀及幾何角度車刀的形狀及幾何角度1.1.4 刀桿中心線與進(jìn)給方向不垂直時(shí)刀桿中心線與進(jìn)給方向不垂直時(shí) 工件角度的變化工件角度的變化是以某一直線為母線，以圓為軌跡，作旋轉(zhuǎn)運(yùn)是以某一

3、直線為母線，以圓為軌跡，作旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)時(shí)所形成的表面。動(dòng)時(shí)所形成的表面。 成型方法：車削、鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔、鉸孔、內(nèi)外圓磨削等成型方法：車削、鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔、鉸孔、內(nèi)外圓磨削等.是以一直線為母線是以一直線為母線,以另一直線為軌跡以另一直線為軌跡,作平移運(yùn)動(dòng)時(shí)所形成的表面作平移運(yùn)動(dòng)時(shí)所形成的表面. 成型方法：銑削、刨削、平面磨削等。成型方法：銑削、刨削、平面磨削等。是以曲線為母線，以圓或直線為軌跡，作旋轉(zhuǎn)或平移運(yùn)動(dòng)時(shí)是以曲線為母線，以圓或直線為軌跡，作旋轉(zhuǎn)或平移運(yùn)動(dòng)時(shí)所形所形 成的表面。成的表面。 成型方法：銑削、成形磨削、數(shù)控銑削、電火花加工成型方法：銑削、成形磨削、數(shù)控銑削、電火花加工 、激

4、光加工等。、激光加工等。切削運(yùn)動(dòng)包括主運(yùn)動(dòng)（圖中切削運(yùn)動(dòng)包括主運(yùn)動(dòng)（圖中）和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（圖中）和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（圖中）。）。主運(yùn)動(dòng)是切下切屑最基本的運(yùn)動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是使金屬層不主運(yùn)動(dòng)是切下切屑最基本的運(yùn)動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是使金屬層不斷投入切削，從而加工出最終表面所需的運(yùn)動(dòng)。斷投入切削，從而加工出最終表面所需的運(yùn)動(dòng)。臥式車床臥式車床 工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 車刀的直線運(yùn)動(dòng)車刀的直線運(yùn)動(dòng)外圓磨床外圓磨床 砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 工件的旋轉(zhuǎn)及往復(fù)工件的旋轉(zhuǎn)及往復(fù) 直線運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)鉆床鉆床 鉆頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)鉆頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 鉆頭的直線移動(dòng)鉆頭的直線移動(dòng) 車床車床 工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 鏜孔刀的直線移動(dòng)

5、鏜孔刀的直線移動(dòng) 牛頭刨床牛頭刨床 刨刀的往復(fù)刨刀的往復(fù) 工件的間歇工件的間歇 直線運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng) 直線移動(dòng)直線移動(dòng) 銑床銑床 銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 工件的直線移動(dòng)工件的直線移動(dòng) 由此可見(jiàn)，任何切削加工都必須有一個(gè)主運(yùn)動(dòng)，而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由此可見(jiàn)，任何切削加工都必須有一個(gè)主運(yùn)動(dòng)，而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)則可能有一個(gè)或幾個(gè)。主運(yùn)動(dòng)是切削運(yùn)動(dòng)中速度最高，消耗功則可能有一個(gè)或幾個(gè)。主運(yùn)動(dòng)是切削運(yùn)動(dòng)中速度最高，消耗功率最多的運(yùn)動(dòng)。率最多的運(yùn)動(dòng)。 在切削過(guò)程中，工件上形成三個(gè)表面。如圖在切削過(guò)程中，工件上形成三個(gè)表面。如圖1-2所示。所示。已加工表面：工件上已切去切屑的表面。已加工表面：工件上已切去切屑的表面。 待加

6、工表面：工件上即將被切去切屑的表面。待加工表面：工件上即將被切去切屑的表面。 加工表面：工件上正在切削的表面，也就是待加工表面與加工表面：工件上正在切削的表面，也就是待加工表面與已加工表面之間的過(guò)渡表面。已加工表面之間的過(guò)渡表面。在一般的切削加工中，切削用量包括切削速度，進(jìn)給量和在一般的切削加工中，切削用量包括切削速度，進(jìn)給量和切削深度三要素。切削深度三要素。 在單位時(shí)間內(nèi)，工件和刀具沿主運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移。在單位時(shí)間內(nèi)，工件和刀具沿主運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移。單位為單位為m/s 或或 m/min。 切削速度為其最大的線速度，如車外圓，切切削速度為其最大的線速度，如車外圓，切削速度為：削速度為： 6

7、01000ndvw式中：式中：dwdw 待加工表面直徑（待加工表面直徑（mmmm） n n 工件轉(zhuǎn)速（工件轉(zhuǎn)速（r/minr/min） （如刨削、插削等），可用工作行程（如刨削、插削等），可用工作行程和空行程的平均速度作為切削速度。和空行程的平均速度作為切削速度。6010002rLnv(m/s) 式中：式中：L L 往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的行程長(zhǎng)度（往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的行程長(zhǎng)度（mmmm） nr nr 主運(yùn)動(dòng)每分鐘的往復(fù)次數(shù)（主運(yùn)動(dòng)每分鐘的往復(fù)次數(shù)（strstr/min/min） (m/s) 工件或刀具運(yùn)動(dòng)在一個(gè)工作循環(huán)（或單位時(shí)間）內(nèi)，刀工件或刀具運(yùn)動(dòng)在一個(gè)工作循環(huán)（或單位時(shí)間）內(nèi)，刀具與工件之間沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

8、方向的相對(duì)位移。具與工件之間沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移。待加工表面與已加工表面間的垂直距離，單位為待加工表面與已加工表面間的垂直距離，單位為mmmm。2mwpdda(mm)dm式中：式中：dmdm 已加工表面直徑（已加工表面直徑（mmmm） 由于現(xiàn)代機(jī)床都具有足夠的剛性和功率，因此，在由于現(xiàn)代機(jī)床都具有足夠的剛性和功率，因此，在一般情況下，切削用量主要受刀具耐用度的限制。所謂一般情況下，切削用量主要受刀具耐用度的限制。所謂刀具耐用度：刀具從刃磨鋒利開(kāi)始到磨鈍為止的實(shí)際切刀具耐用度：刀具從刃磨鋒利開(kāi)始到磨鈍為止的實(shí)際切削時(shí)間。削時(shí)間。 綜合考慮綜合考慮 和和對(duì)刀具對(duì)刀具耐用度耐用度T的影響，在用硬

9、質(zhì)合金車刀車削中碳鋼時(shí)：的影響，在用硬質(zhì)合金車刀車削中碳鋼時(shí)： （當(dāng)（當(dāng)f 0.75mm/r時(shí)）時(shí)） 式中：式中： CT與工件材料、刀具材料和其它切削條件有關(guān)的常數(shù)。與工件材料、刀具材料和其它切削條件有關(guān)的常數(shù)。75. 075. 15pTafvCT 對(duì)于對(duì)于，應(yīng)盡可能提高生產(chǎn)率和刀具，應(yīng)盡可能提高生產(chǎn)率和刀具耐用度，就應(yīng)在選擇合理刀具耐用度的條件下，耐用度，就應(yīng)在選擇合理刀具耐用度的條件下，按按的順序的順序來(lái)取其最佳值，即首先選取大的切削深度，其來(lái)取其最佳值，即首先選取大的切削深度，其次取較大的進(jìn)給量，最后在可能的條件下，盡次取較大的進(jìn)給量，最后在可能的條件下，盡量取大的切削速度。量取大的切削

10、速度。 對(duì)于對(duì)于，首先應(yīng)保證加工精度和表面，首先應(yīng)保證加工精度和表面質(zhì)量，同時(shí)兼顧必要的刀具耐用度和生產(chǎn)率。質(zhì)量，同時(shí)兼顧必要的刀具耐用度和生產(chǎn)率。一般多采用一般多采用 兩相鄰加工表面間的垂直距離，單位為兩相鄰加工表面間的垂直距離，單位為mm。 如圖如圖1-2所示，車外圓時(shí)：所示，車外圓時(shí)： ac= fsinkr (mm) 沿主切削刃度量的切削層尺寸，單位為沿主切削刃度量的切削層尺寸，單位為mm。 車外圓時(shí)車外圓時(shí) ： aw=ap /sinkr (mm) 切削層在垂直于切削速度截面內(nèi)的面積，單位為切削層在垂直于切削速度截面內(nèi)的面積，單位為mm2。 車外圓時(shí)車外圓時(shí) ： Ac = acaw =

11、fap （ mm2 ）。）。1. 刀具材料應(yīng)具備的性能刀具材料應(yīng)具備的性能2. 常用的刀具材料常用的刀具材料 刀具材料的硬度必須大于工件材料的硬度。刀具材料的硬度必須大于工件材料的硬度。 一般來(lái)說(shuō)，刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。一般來(lái)說(shuō)，刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。 刀具材料只有具備足夠的強(qiáng)度和韌性，才能承受切削力以及刀具材料只有具備足夠的強(qiáng)度和韌性，才能承受切削力以及切削時(shí)產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)，以免刀具產(chǎn)生脆性斷裂或崩刃。切削時(shí)產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)，以免刀具產(chǎn)生脆性斷裂或崩刃。 耐熱性是指刀具材料在高溫下仍能保持其切削性能耐熱性是指刀具材料在高溫下仍能保持其切削性能( (硬度、硬度、強(qiáng)度、

12、韌性等強(qiáng)度、韌性等) )的能力，又稱熱硬性。的能力，又稱熱硬性。刀具材料的導(dǎo)熱性愈好，散熱愈快，有利于降低切削速度。刀具材料的導(dǎo)熱性愈好，散熱愈快，有利于降低切削速度。 刀具材料抵抗熱沖擊的能力可用耐熱沖擊系數(shù)來(lái)衡量。刀具材料抵抗熱沖擊的能力可用耐熱沖擊系數(shù)來(lái)衡量。 為便于刀具本身的制造和刃磨，刀具材料還應(yīng)具備一定的工為便于刀具本身的制造和刃磨，刀具材料還應(yīng)具備一定的工藝性能，如鍛造性能、焊接性能及切削加工性能等。藝性能，如鍛造性能、焊接性能及切削加工性能等。 是含碳量較高的優(yōu)質(zhì)鋼（含碳量是含碳量較高的優(yōu)質(zhì)鋼（含碳量0.7%1.2%, 如如T8A、T10A、 T12A等）淬火后含碳量較高的工具

13、鋼，耐熱等）淬火后含碳量較高的工具鋼，耐熱性較差（表性較差（表1-1）。）。 在碳素工具鋼中加入少量的在碳素工具鋼中加入少量的Cr、W、Mn、Si等元素形成等元素形成，如（，如（9CrSi、CrWMn等）?？蛇m當(dāng)減少熱處理變等）?？蛇m當(dāng)減少熱處理變形和提高耐熱性，由于這兩種材料的耐熱性較低，目前主要用形和提高耐熱性，由于這兩種材料的耐熱性較低，目前主要用來(lái)制造一些切削速度不太高的手工工具，如銼刀、鋸條、鉸刀來(lái)制造一些切削速度不太高的手工工具，如銼刀、鋸條、鉸刀等，較少用來(lái)制造其它刀具。等，較少用來(lái)制造其它刀具。 是含有大量是含有大量W W、CrCr等合金元素的等合金元素的。這些合金。這些合金元

14、素很容易形成各種金屬碳化物，因此硬度和耐磨性顯著提元素很容易形成各種金屬碳化物，因此硬度和耐磨性顯著提高。常溫硬度高。常溫硬度636370HRC,70HRC,耐熱溫度：耐熱溫度：600600700700,由于高速鋼由于高速鋼工藝性能好，熱處理變形小，用來(lái)制造各種刀具：成形車刀、工藝性能好，熱處理變形小，用來(lái)制造各種刀具：成形車刀、鉆頭、銑刀、拉刀、齒輪刀具等鉆頭、銑刀、拉刀、齒輪刀具等, ,是目前主要的刀具材料之一是目前主要的刀具材料之一. .常用牌號(hào)是：常用牌號(hào)是：W18Cr4VW18Cr4V。其中鎢是使高速鋼具有較好熱硬。其中鎢是使高速鋼具有較好熱硬性的主要元素，平均含鎢量為性的主要元素，

15、平均含鎢量為18%18%；CrCr主要用以提高硬度和改主要用以提高硬度和改善熱處理性能，平均含善熱處理性能，平均含CrCr量為量為4%4%；V V可細(xì)化晶粒和提高耐磨性可細(xì)化晶粒和提高耐磨性, ,平均含平均含V V量為量為1%1%。高速鋼具有較好的熱硬性，良好的強(qiáng)度和韌性，并制造簡(jiǎn)高速鋼具有較好的熱硬性，良好的強(qiáng)度和韌性，并制造簡(jiǎn)單，刃磨方便。單，刃磨方便。切削中碳鋼時(shí)，切削速度為切削中碳鋼時(shí)，切削速度為0.5m/s0.5m/s。常用于制造具有一定。常用于制造具有一定切削速度切削速度, ,形狀復(fù)雜的刀具形狀復(fù)雜的刀具, ,如鉆頭、銑刀和齒輪刀具等如鉆頭、銑刀和齒輪刀具等. . 是將以碳化鎢（是

16、將以碳化鎢（WC），碳化鈦（），碳化鈦（TiC）研成粉）研成粉為基體，用鈷（為基體，用鈷（CO）作粘接劑，用粉末冶金的方法）作粘接劑，用粉末冶金的方法經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。 它具有很高的硬度它具有很高的硬度7580HRC，耐磨性也很好，耐磨性也很好，耐熱溫度耐熱溫度T耐耐為為8001000, 切削速度可達(dá)切削速度可達(dá)1.6m/s，但硬質(zhì)合金脆性大，抗彎強(qiáng)度低，抗振動(dòng)、沖擊的但硬質(zhì)合金脆性大，抗彎強(qiáng)度低，抗振動(dòng)、沖擊的能力較差，刃磨困難。硬質(zhì)合金常制成一定形狀和能力較差，刃磨困難。硬質(zhì)合金常制成一定形狀和規(guī)格的刀片，將其機(jī)械夾固或焊接在刀頭上使用。規(guī)格的刀片，將其機(jī)械夾固或焊接在刀頭上

17、使用。由碳化鎢和鈷組成。由碳化鎢和鈷組成。YG類合金韌性好，硬度和耐磨性類合金韌性好，硬度和耐磨性稍差，適于加工鑄鐵，青銅等脆性材料。常用牌號(hào)有稍差，適于加工鑄鐵，青銅等脆性材料。常用牌號(hào)有YG3、YG6、YG8等。等。YG8適于粗加工，適于粗加工，YG3適于精加工，適于精加工，YG6適于半精加工。適于半精加工。 由碳化鎢、碳化鈦和鈷組成。由碳化鎢、碳化鈦和鈷組成。YT類硬質(zhì)合金不宜用于切類硬質(zhì)合金不宜用于切削鑄鐵，只能用于切削碳素鋼、合金鋼等塑性材料。常用削鑄鐵，只能用于切削碳素鋼、合金鋼等塑性材料。常用牌號(hào)有牌號(hào)有YT5、YT15、YT30等。等。YT30適于精加工，適于精加工，YT5適適

18、于粗加工。于粗加工。 陶瓷刀具的主要成分是陶瓷刀具的主要成分是Al2O3 ，陶瓷刀具的，陶瓷刀具的硬度高、耐磨性好、耐熱性高（表硬度高、耐磨性好、耐熱性高（表1-1），允許），允許使用較高的切削速度，加工使用較高的切削速度，加工Al2O3 的價(jià)格低廉、的價(jià)格低廉、原料豐富，因此有很好的發(fā)展前途。但陶瓷材料原料豐富，因此有很好的發(fā)展前途。但陶瓷材料性脆怕沖擊，切削時(shí)易崩刃。近十年來(lái)，各國(guó)已性脆怕沖擊，切削時(shí)易崩刃。近十年來(lái)，各國(guó)已先后研制成功先后研制成功“金屬陶瓷金屬陶瓷”，如我國(guó)研制成的，如我國(guó)研制成的AM、AMF、AMT、AMMC等牌號(hào)的金屬陶瓷，等牌號(hào)的金屬陶瓷，其成分除其成分除Al2O3

19、 外，還含有各種金屬元素，抗彎外，還含有各種金屬元素，抗彎強(qiáng)度比普通陶瓷刀片高。強(qiáng)度比普通陶瓷刀片高。 人造金剛石硬度極高（人造金剛石硬度極高（10000HV10000HV）, ,耐熱性為耐熱性為700700800800。聚晶金剛石大顆粒可制成一般切削刀具，單晶微粒主要制聚晶金剛石大顆粒可制成一般切削刀具，單晶微粒主要制成砂輪，金剛石可以加工高硬度而具耐磨的硬質(zhì)合金、陶成砂輪，金剛石可以加工高硬度而具耐磨的硬質(zhì)合金、陶瓷、玻璃外，還可以加工有色金屬及其合金，但不宜加工瓷、玻璃外，還可以加工有色金屬及其合金，但不宜加工鐵族金屬，這是由于鐵和碳原子的親和力較強(qiáng)，易產(chǎn)生粘鐵族金屬，這是由于鐵和碳原子

20、的親和力較強(qiáng)，易產(chǎn)生粘結(jié)作用而加快刀具磨損。結(jié)作用而加快刀具磨損。 立方氮化硼是人工合成的又一種高硬材料，硬度立方氮化硼是人工合成的又一種高硬材料，硬度（730073009000HV9000HV）僅次于金剛石。但它的耐熱性為化學(xué)穩(wěn)）僅次于金剛石。但它的耐熱性為化學(xué)穩(wěn)定性大大高于金剛石，能耐定性大大高于金剛石，能耐1300130015001500的高溫，并且與的高溫，并且與鐵族金屬的親和力小，因此它的切削性能好，不但適合于鐵族金屬的親和力小，因此它的切削性能好，不但適合于非鐵族難加工材料的加工，也適合于鐵族材料的加工。非鐵族難加工材料的加工，也適合于鐵族材料的加工。 如圖如圖1-3所示，各種復(fù)雜

21、刀具或多齒刀具，拿出其中一個(gè)所示，各種復(fù)雜刀具或多齒刀具，拿出其中一個(gè)刀齒，它的幾何形狀都相當(dāng)于一把車刀的刀頭。刀齒，它的幾何形狀都相當(dāng)于一把車刀的刀頭。 車刀的結(jié)構(gòu)形式有整體式，焊接式，機(jī)械夾固式等幾種，車刀的結(jié)構(gòu)形式有整體式，焊接式，機(jī)械夾固式等幾種，它們都由刀體和刀頭兩部分組成。刀體為夾持部分，刀頭為它們都由刀體和刀頭兩部分組成。刀體為夾持部分，刀頭為切削部分，由三面二刃一刀尖組成。切削部分，由三面二刃一刀尖組成。 切削時(shí)切屑流出所經(jīng)過(guò)的表面。切削時(shí)切屑流出所經(jīng)過(guò)的表面。切削時(shí)刀具上與工件的加工表面相對(duì)的表面切削時(shí)刀具上與工件的加工表面相對(duì)的表面. 切削時(shí)刀具上與工件的已加工表面相對(duì)的表

22、面切削時(shí)刀具上與工件的已加工表面相對(duì)的表面.前刀面與主后刀面的交線。切削時(shí)大部分切削前刀面與主后刀面的交線。切削時(shí)大部分切削工作由它完成。工作由它完成。前刀面與前刀面與副后刀面的交線。切削時(shí)副副后刀面的交線。切削時(shí)副切削刃也起一定微量的切削切削刃也起一定微量的切削作用。作用。主切削刃與副主切削刃與副切削刃相交的交點(diǎn)為刀尖。切削刃相交的交點(diǎn)為刀尖。為增加刀尖部分的強(qiáng)度和耐為增加刀尖部分的強(qiáng)度和耐磨，一般刀尖處都磨成一段磨，一般刀尖處都磨成一段小圓弧或折線。小圓弧或折線。車刀要能完成切削工作，其切削部分的各表面和切削刃在車刀要能完成切削工作，其切削部分的各表面和切削刃在空間就要有一定的相對(duì)位置，構(gòu)

23、成一定的角度。為了確定這空間就要有一定的相對(duì)位置，構(gòu)成一定的角度。為了確定這些角度，規(guī)定了三個(gè)輔助平面。些角度，規(guī)定了三個(gè)輔助平面。通過(guò)主切削刃上某一通過(guò)主切削刃上某一點(diǎn)，與該點(diǎn)切削速度方向相垂直點(diǎn)，與該點(diǎn)切削速度方向相垂直的平面，稱為該點(diǎn)的基面。的平面，稱為該點(diǎn)的基面。通過(guò)主切削刃通過(guò)主切削刃上某一點(diǎn)，并與加工表面相切的上某一點(diǎn)，并與加工表面相切的平面，稱為該點(diǎn)的切削平面，切平面，稱為該點(diǎn)的切削平面，切削平面與基面互相垂直。削平面與基面互相垂直。通過(guò)主切削刃上通過(guò)主切削刃上某一點(diǎn)，與主切削刃在基面上投某一點(diǎn)，與主切削刃在基面上投影相垂直的平面，這三個(gè)輔助平影相垂直的平面，這三個(gè)輔助平面互相垂

24、直，構(gòu)成一個(gè)空間直角面互相垂直，構(gòu)成一個(gè)空間直角坐標(biāo)系，稱為主剖面坐標(biāo)系。坐標(biāo)系，稱為主剖面坐標(biāo)系。在主剖面中，前刀面與基面之間的夾角。根在主剖面中，前刀面與基面之間的夾角。根據(jù)前刀面與基面相對(duì)位置不同，又可分為正前角、零前角據(jù)前刀面與基面相對(duì)位置不同，又可分為正前角、零前角和負(fù)前角。和負(fù)前角。前角前角 切屑變形切屑變形 前刀面磨損前刀面磨損切削力切削力 但前角過(guò)大：刀刃強(qiáng)度但前角過(guò)大：刀刃強(qiáng)度 刀具壽命刀具壽命 工件材料的強(qiáng)度、硬度愈高，前角應(yīng)愈小。如：加工工件材料的強(qiáng)度、硬度愈高，前角應(yīng)愈小。如：加工中碳鋼：中碳鋼：1520，加工低碳鋼，加工低碳鋼 2025，加工鋁合，加工鋁合金金 303

25、5。 刀具材料不同，加工同樣工件采用的前角值也不同，刀具材料不同，加工同樣工件采用的前角值也不同，如硬質(zhì)合金車刀的前角一般取如硬質(zhì)合金車刀的前角一般取-520 ，而高速鋼的抗彎，而高速鋼的抗彎強(qiáng)度和韌性較硬質(zhì)合金高得多，刀具允許采用較大的前角強(qiáng)度和韌性較硬質(zhì)合金高得多，刀具允許采用較大的前角（約可增大（約可增大510）。）。加工情況：如精加工時(shí)，切削深度較小，刀具受力不加工情況：如精加工時(shí)，切削深度較小，刀具受力不大，可取較大的前角；粗加工時(shí)，應(yīng)取較小的前角；如機(jī)大，可取較大的前角；粗加工時(shí)，應(yīng)取較小的前角；如機(jī)床剛度較差，前角可取大些，以減少振動(dòng)。床剛度較差，前角可取大些，以減少振動(dòng)。 or

26、oror在主剖面中，主后刀面與切削平面之間的夾角在主剖面中，主后刀面與切削平面之間的夾角.后角后角 主后刀面與加工表面間的摩擦主后刀面與加工表面間的摩擦 主后刀面磨損主后刀面磨損 但后角過(guò)大：刀刃強(qiáng)度但后角過(guò)大：刀刃強(qiáng)度 散熱條件散熱條件 212 。 粗加工取較小值；粗加工取較小值； 精加工取較大值。精加工取較大值。o主偏角主偏角 主切削刃工作長(zhǎng)度主切削刃工作長(zhǎng)度 徑向切削分力徑向切削分力3090 。 1）粗加工取較大值：）粗加工取較大值： 60，75，90 2）精加工取較小值：）精加工取較小值： 45， 60在基面上，主切削刃的投影與進(jìn)給方向之間在基面上，主切削刃的投影與進(jìn)給方向之間 的夾角

27、。的夾角。 變形前變形前 變形后變形后被切除的金屬層被切除的金屬層Fy副偏角副偏角 刀具副后刀面與已加工表面刀具副后刀面與已加工表面 的摩擦的摩擦 表面粗糙度表面粗糙度520 。 粗加工取較大值粗加工取較大值 精加工取較小值精加工取較小值 在基面上，副切削刃的投影與進(jìn)給反方向在基面上，副切削刃的投影與進(jìn)給反方向 之間的夾角。之間的夾角。rk 它主要影響主切削刃的強(qiáng)度和切屑它主要影響主切削刃的強(qiáng)度和切屑 流出的方向。流出的方向。 5 +5 粗加工取負(fù)值。粗加工取負(fù)值。 精加工取正值。精加工取正值。 在切削平面中，主切削刃與基面之間在切削平面中，主切削刃與基面之間 的夾角。的夾角。 s 當(dāng)?shù)都馓幱?/p>

28、主切削刃最高點(diǎn)時(shí)當(dāng)?shù)都馓幱谥髑邢魅凶罡唿c(diǎn)時(shí), 為正值（圖為正值（圖a）,這時(shí)這時(shí),主主切削刃強(qiáng)度較差切削刃強(qiáng)度較差,切屑向待加工表面流出切屑向待加工表面流出,不影響加工表面質(zhì)量不影響加工表面質(zhì)量; 當(dāng)主切削刃與基面重合時(shí)，當(dāng)主切削刃與基面重合時(shí)， 0（圖（圖b）；）； 當(dāng)?shù)都馓幱谥髑邢魅凶畹忘c(diǎn)時(shí)，當(dāng)?shù)都馓幱谥髑邢魅凶畹忘c(diǎn)時(shí)， 為負(fù)值（圖為負(fù)值（圖c）,這時(shí)這時(shí),主主切削刃強(qiáng)度較好切削刃強(qiáng)度較好,切屑向已加工表面流出切屑向已加工表面流出,可能劃傷已加工表面可能劃傷已加工表面.sss 刀具在切削過(guò)程中的實(shí)際切削角度，稱為工作角度。刀具在切削過(guò)程中的實(shí)際切削角度，稱為工作角度。 如圖所示：車外圓安裝

29、車刀時(shí)，刀尖如果高于或低于如圖所示：車外圓安裝車刀時(shí)，刀尖如果高于或低于工件回轉(zhuǎn)軸線，則切削平面和基面的位置將發(fā)生變化當(dāng)?shù)豆ぜ剞D(zhuǎn)軸線，則切削平面和基面的位置將發(fā)生變化當(dāng)?shù)都飧哂诠ぜ剞D(zhuǎn)軸線時(shí)，前角增大，后角減?。环粗?，若尖高于工件回轉(zhuǎn)軸線時(shí)，前角增大，后角減小；反之，若刀尖低于工件的回轉(zhuǎn)軸線，則前角減小，后角增大。刀尖低于工件的回轉(zhuǎn)軸線，則前角減小，后角增大。 如圖所示：若車刀刀桿中心線與進(jìn)給方向不垂直，如圖所示：若車刀刀桿中心線與進(jìn)給方向不垂直，車刀的主、副偏角將發(fā)生變化。車刀的主、副偏角將發(fā)生變化。 若刀桿右偏（圖若刀桿右偏（圖a）,則主偏角增大，副偏角減?。粍t主偏角增大，副偏角減小；

30、若刀桿左偏（圖若刀桿左偏（圖c）,則主偏角減小，副偏角增大。則主偏角減小，副偏角增大。1.2.1 切屑種類及形成機(jī)理切屑種類及形成機(jī)理1.2.2 金屬切削過(guò)程中的變形規(guī)律金屬切削過(guò)程中的變形規(guī)律1.2.3 切削的加工硬化與殘余應(yīng)力切削的加工硬化與殘余應(yīng)力1.2.4 積屑瘤和鱗刺積屑瘤和鱗刺1.2.5 切削力與切削功率切削力與切削功率1.2.6 切削熱、切削溫度及切削液切削熱、切削溫度及切削液塑性金屬的切削過(guò)程，本質(zhì)上是一種擠壓過(guò)程。一般要塑性金屬的切削過(guò)程，本質(zhì)上是一種擠壓過(guò)程。一般要經(jīng)過(guò)彈性變形、塑性變形和擠裂三個(gè)階段。經(jīng)過(guò)彈性變形、塑性變形和擠裂三個(gè)階段。 切屑一般分為帶狀切屑切屑一般分為

31、帶狀切屑、擠裂切屑、擠裂切屑、 單元切屑、單元切屑、 崩碎崩碎切屑等切屑等四類四類，如圖如圖1-19所示。所示。 切削時(shí)，不僅形成切屑的那一層金屬產(chǎn)生很大的變形切削時(shí)，不僅形成切屑的那一層金屬產(chǎn)生很大的變形,而且工件已加工表面層，由于前刀面的擠壓作用和與后刀而且工件已加工表面層，由于前刀面的擠壓作用和與后刀面之間的摩擦，使其硬度比工件原來(lái)硬度提高，而塑性、面之間的摩擦，使其硬度比工件原來(lái)硬度提高，而塑性、韌性明顯降低，這種現(xiàn)象稱為加工硬化。韌性明顯降低，這種現(xiàn)象稱為加工硬化。 在切削過(guò)程中，還由于切削力和切削熱的作用，使已在切削過(guò)程中，還由于切削力和切削熱的作用，使已加工表面層存在殘余應(yīng)力，也

32、會(huì)影響零件表面質(zhì)量和使用加工表面層存在殘余應(yīng)力，也會(huì)影響零件表面質(zhì)量和使用性能。必要時(shí)，需在工序間穿插去應(yīng)力退火，以消除殘余性能。必要時(shí)，需在工序間穿插去應(yīng)力退火，以消除殘余應(yīng)力。應(yīng)力。 在一定的切削速度下切削塑性材料時(shí)，往往在前刀面在一定的切削速度下切削塑性材料時(shí)，往往在前刀面靠近切削刃處粘結(jié)著一小塊很硬的金屬，這塊金屬叫積屑靠近切削刃處粘結(jié)著一小塊很硬的金屬，這塊金屬叫積屑瘤，又稱刀瘤，如圖瘤，又稱刀瘤，如圖1-351-35所示。所示。 1 1）積屑瘤包覆在切削刃上，代替刀具進(jìn)行切削，對(duì)切削刃）積屑瘤包覆在切削刃上，代替刀具進(jìn)行切削，對(duì)切削刃起到一定的保護(hù)作用。起到一定的保護(hù)作用。 2 2

33、）形成積屑瘤時(shí)增大了實(shí)際工件前角，可使切削力減小）形成積屑瘤時(shí)增大了實(shí)際工件前角，可使切削力減小. . 1 1）當(dāng)積屑瘤突出于切削刃之外時(shí)）當(dāng)積屑瘤突出于切削刃之外時(shí), ,會(huì)造成一定的過(guò)切量會(huì)造成一定的過(guò)切量, ,從從而使切削力增大而使切削力增大, ,在工件表面劃出溝紋并影響到零件加工的在工件表面劃出溝紋并影響到零件加工的尺寸精度。尺寸精度。 2 2）由于積屑瘤局部不穩(wěn)定）由于積屑瘤局部不穩(wěn)定, ,容易使切削力產(chǎn)生波動(dòng)而引起容易使切削力產(chǎn)生波動(dòng)而引起振動(dòng)。振動(dòng)。 3 3）積屑瘤形狀不規(guī)則，使切削刃形狀發(fā)生畸變，直接影）積屑瘤形狀不規(guī)則，使切削刃形狀發(fā)生畸變，直接影響加工精度。響加工精度。 4

34、4）積屑瘤被撕裂后，若被切屑帶走，會(huì)劃傷刀面，加快）積屑瘤被撕裂后，若被切屑帶走，會(huì)劃傷刀面，加快刀具的磨損，若留在已加工表面上，會(huì)形成毛刺，影響工件刀具的磨損，若留在已加工表面上，會(huì)形成毛刺，影響工件表面質(zhì)量。表面質(zhì)量。 1) 當(dāng)當(dāng)v v很低（很低（ v 5m/minv 100m/min100m/min）時(shí)，切削溫度升高，摩擦較小，）時(shí)，切削溫度升高，摩擦較小， 則無(wú)積屑瘤形成。則無(wú)積屑瘤形成。 1) 采取高速切削；采取高速切削； 2) 采取極低的切削速度；采取極低的切削速度； 3) 噴注切削液；噴注切削液； 4) 增大刀具前角，減小進(jìn)給量增大刀具前角，減小進(jìn)給量f f，減小前刀面粗糙度值；

35、，減小前刀面粗糙度值； 5) 對(duì)塑性金屬材料來(lái)說(shuō)，可采取適當(dāng)?shù)臒崽幚恚淖兤浣鹣鄬?duì)塑性金屬材料來(lái)說(shuō)，可采取適當(dāng)?shù)臒崽幚恚淖兤浣鹣嘟M織。組織。例如低碳鋼通過(guò)正火、調(diào)質(zhì)處理后，能提高其硬度，降例如低碳鋼通過(guò)正火、調(diào)質(zhì)處理后，能提高其硬度，降低其塑性，減小積屑瘤生長(zhǎng)。低其塑性，減小積屑瘤生長(zhǎng)。 一般精車、精銑采用高速切削，而拉削、鉸削和寬刀精刨時(shí)，一般精車、精銑采用高速切削，而拉削、鉸削和寬刀精刨時(shí)，采用低速切削，以避免形成積屑瘤。采用低速切削，以避免形成積屑瘤。 1. 1. 切削力及研究切削力的意義切削力及研究切削力的意義2. 2. 切削合力、分力和切削功率切削合力、分力和切削功率3. 3. 切

36、削力的測(cè)量與計(jì)算切削力的測(cè)量與計(jì)算主切削力主切削力FzFz 是沿切削速度是沿切削速度方向上的分力，又稱為切向力方向上的分力，又稱為切向力. .進(jìn)給抗力進(jìn)給抗力FxFx 是是F F在進(jìn)給運(yùn)在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的分力，外圓車削中動(dòng)方向上的分力，外圓車削中又叫軸向力。又叫軸向力。切深抗力切深抗力FyFy 是是F F在切深方在切深方向上的分力，外圓車削中，又向上的分力，外圓車削中，又叫徑向力。叫徑向力。圖圖1-41 外圓車削時(shí)的切削合力與分力外圓車削時(shí)的切削合力與分力 刀具在切削工件時(shí)，必須克服材料的變形抗力以及刀具與工刀具在切削工件時(shí)，必須克服材料的變形抗力以及刀具與工件、切屑之間的摩擦阻力。這些阻力的

37、總和就是切削合力。件、切屑之間的摩擦阻力。這些阻力的總和就是切削合力。 車削外圓時(shí)，作用在車刀上的切削合力指向刀具的右下方車削外圓時(shí)，作用在車刀上的切削合力指向刀具的右下方（如圖（如圖1-41）,為了便于測(cè)量和研究，常把切削合力分解成互相為了便于測(cè)量和研究，常把切削合力分解成互相垂直的三個(gè)分力：垂直的三個(gè)分力： 三個(gè)分力中，主切削力三個(gè)分力中，主切削力FzFz 最大，消耗功率也最多，約占總最大，消耗功率也最多，約占總功率的功率的95%95%。它是決定機(jī)床主電機(jī)功率、設(shè)計(jì)與校驗(yàn)主傳動(dòng)系。它是決定機(jī)床主電機(jī)功率、設(shè)計(jì)與校驗(yàn)主傳動(dòng)系統(tǒng)各零件以及夾具、刀具強(qiáng)度、剛度的重要依據(jù)。統(tǒng)各零件以及夾具、刀具強(qiáng)

38、度、剛度的重要依據(jù)。 通常情況下，通常情況下，F(xiàn)xFx 和和FyFy 都小于都小于FzFz，隨著刀具幾何參數(shù)、刀，隨著刀具幾何參數(shù)、刀具磨損情況、切削用量的不同，具磨損情況、切削用量的不同，F(xiàn)xFx、FyFy 相對(duì)于相對(duì)于FzFz 的比值在的比值在很大范圍內(nèi)變化，三者之間的比例大致為：很大范圍內(nèi)變化，三者之間的比例大致為：FxFx ：FyFy ：FzFz =(0.1=(0.10.6)0.6)：（：（0.150.150.70.7）：1 1。222XYZFFFFZYFF)7 . 015. 0(ZXFF)6 . 01 . 0(ZFF)36. 103. 1 ( 生產(chǎn)中常用單位切削力生產(chǎn)中常用單位切削力

39、 來(lái)估算切削力的大小。所謂單來(lái)估算切削力的大小。所謂單位切削力，就是切削單位切削面積（如位切削力，就是切削單位切削面積（如1 1m m）所需要的切削）所需要的切削力，單位為力，單位為N/N/m m。zk（2）切削力的估算）切削力的估算fakAkFpzczZ（N） ZFF)36. 103. 1 (又又 若已知實(shí)際的切削深度若已知實(shí)際的切削深度a ap p和進(jìn)給量和進(jìn)給量f f，便可估算出主切削力。，便可估算出主切削力。 由于由于主切削力差不多等于切削合力，切削時(shí)切削功率的主切削力差不多等于切削合力，切削時(shí)切削功率的90%以上是消耗在主切削力上。所以主切削力是切削功率計(jì)算的主以上是消耗在主切削力上

40、。所以主切削力是切削功率計(jì)算的主要依據(jù)。要依據(jù)。 （3）切削功率）切削功率331010vfakvFPpzZz切削功率：切削功率： （kw） 用刀具切削工件而產(chǎn)生的熱稱為切削熱。切削熱也是切削用刀具切削工件而產(chǎn)生的熱稱為切削熱。切削熱也是切削過(guò)程中產(chǎn)生的重要物理現(xiàn)象，對(duì)切削過(guò)程影響有多方面影響。過(guò)程中產(chǎn)生的重要物理現(xiàn)象，對(duì)切削過(guò)程影響有多方面影響。切削熱傳散到工件上，會(huì)引起工件的熱變形，因而降低加工精切削熱傳散到工件上，會(huì)引起工件的熱變形，因而降低加工精度，工件表面上的局部高溫則會(huì)惡化已加工表面質(zhì)量。傳散到度，工件表面上的局部高溫則會(huì)惡化已加工表面質(zhì)量。傳散到刀具上的切削熱是引起刀具磨損和破損的

41、重要原因。切削熱還刀具上的切削熱是引起刀具磨損和破損的重要原因。切削熱還通過(guò)使刀具磨損對(duì)切削加工生產(chǎn)率和成本發(fā)生影響。通過(guò)使刀具磨損對(duì)切削加工生產(chǎn)率和成本發(fā)生影響。 總之，切削熱對(duì)切削加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本都有直接、總之，切削熱對(duì)切削加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本都有直接、間接的影響，研究和掌握切削熱產(chǎn)生和變化的一般規(guī)律，把切間接的影響，研究和掌握切削熱產(chǎn)生和變化的一般規(guī)律，把切削熱的不利影響限制在允許的范圍之內(nèi)，對(duì)切削加工生產(chǎn)是有削熱的不利影響限制在允許的范圍之內(nèi)，對(duì)切削加工生產(chǎn)是有重要意義的。重要意義的。（2 2）切削熱的產(chǎn)生與傳出）切削熱的產(chǎn)生與傳出 1 1）切削熱的產(chǎn)生）切削熱的產(chǎn)生 切削

42、熱產(chǎn)生于三個(gè)變形區(qū)，切削過(guò)程中，三個(gè)變切削熱產(chǎn)生于三個(gè)變形區(qū)，切削過(guò)程中，三個(gè)變形區(qū)內(nèi)的金屬變形與摩擦產(chǎn)生切削熱的根本原因，形區(qū)內(nèi)的金屬變形與摩擦產(chǎn)生切削熱的根本原因，切削過(guò)程中變形與摩擦所消耗的功，絕大部分轉(zhuǎn)化切削過(guò)程中變形與摩擦所消耗的功，絕大部分轉(zhuǎn)化為切削熱。如圖為切削熱產(chǎn)生的部位及傳散情況示為切削熱。如圖為切削熱產(chǎn)生的部位及傳散情況示意圖。意圖。 2 2）切削熱的傳出）切削熱的傳出 切削過(guò)程中產(chǎn)生的切削熱，將通過(guò)切屑、工件、刀具和周圍切削過(guò)程中產(chǎn)生的切削熱，將通過(guò)切屑、工件、刀具和周圍介質(zhì)向切削區(qū)外傳散。各途徑傳散熱量的比例與切削形式、介質(zhì)向切削區(qū)外傳散。各途徑傳散熱量的比例與切削形式

43、、刀具、工件材料及周圍介質(zhì)有關(guān)。車削加工中刀具、工件材料及周圍介質(zhì)有關(guān)。車削加工中50%50%86%86%的熱量的熱量由切屑帶走由切屑帶走, 10%, 10%40%40%傳入工件，傳入工件，3%3%9%9%傳入車刀，傳入車刀，1%1%左右傳左右傳入空氣。鉆孔時(shí)入空氣。鉆孔時(shí),28%,28%的熱由切屑帶走，的熱由切屑帶走，14.5%14.5%傳入刀具，傳入刀具，52.5%52.5%傳入工件，傳入工件，5%5%左右傳入周圍介質(zhì)。左右傳入周圍介質(zhì)。 另外，切削速度另外，切削速度對(duì)各途徑傳熱比例也有一定的影響。切削對(duì)各途徑傳熱比例也有一定的影響。切削速度速度越高，切屑帶走的熱量則更少。越高，切屑帶走的

44、熱量則更少。 據(jù)試驗(yàn)知，車削鋼材時(shí)的切削溫度與切削用量的關(guān)系據(jù)試驗(yàn)知，車削鋼材時(shí)的切削溫度與切削用量的關(guān)系： 式中：式中： 切削溫度切削溫度 常數(shù)常數(shù) 可見(jiàn)，切削用量中，以切削速度對(duì)切削溫度的影響最大，可見(jiàn)，切削用量中，以切削速度對(duì)切削溫度的影響最大，進(jìn)給量次之，而切削深度影響最小。進(jìn)給量次之，而切削深度影響最小。0.30.150.08pCvfaC（3 3）切削溫度）切削溫度 切削溫度是指刀具表面上與切屑、工件接觸處的平均溫度。切削溫度是指刀具表面上與切屑、工件接觸處的平均溫度。（4 4）影響切削溫度的主要因素影響切削溫度的主要因素 影響切削溫度的主要因素有切削用量、工件材料、刀具材影響切削溫

45、度的主要因素有切削用量、工件材料、刀具材料及刀具幾何形狀、冷卻液等。料及刀具幾何形狀、冷卻液等。 前角前角o o 增大，切削力減小，消耗的增大，切削力減小，消耗的功率及產(chǎn)生的切削熱相應(yīng)減少，故前角在一定功率及產(chǎn)生的切削熱相應(yīng)減少，故前角在一定范圍內(nèi)增大時(shí)，切削溫度隨前角增大而降低，范圍內(nèi)增大時(shí)，切削溫度隨前角增大而降低，但當(dāng)前角增大到一定程度后，則會(huì)由刀尖契角但當(dāng)前角增大到一定程度后，則會(huì)由刀尖契角減小使散熱條件變差的作用變得突出，繼續(xù)增減小使散熱條件變差的作用變得突出，繼續(xù)增大刀具反而會(huì)使切削溫度升高。圖大刀具反而會(huì)使切削溫度升高。圖1-531-53示出了示出了隨隨o o增加而變化的規(guī)律。增

46、加而變化的規(guī)律。 在切削深度在切削深度a ap p不變時(shí)，減小主偏角不變時(shí)，減小主偏角 r r ，將使刀刃工作長(zhǎng)度增加，散熱條件得到改，將使刀刃工作長(zhǎng)度增加，散熱條件得到改善，但同時(shí)，切屑會(huì)變得薄而寬，使切屑平均善，但同時(shí)，切屑會(huì)變得薄而寬，使切屑平均變形增大面是導(dǎo)致生熱增加。由于散熱作用更變形增大面是導(dǎo)致生熱增加。由于散熱作用更大，故大，故還是隨還是隨 r r的減小而降低。圖的減小而降低。圖1-541-54示出示出了主偏角對(duì)了主偏角對(duì)的影響規(guī)律。的影響規(guī)律。圖圖1-52 前角對(duì)切削溫度的影響前角對(duì)切削溫度的影響工件材料：工件材料：45鋼鋼 刀具材料：高速鋼刀具材料：高速鋼ap=1.5mm，f

47、 = 0.2mm r-1，c=20mmin-1圖圖1-53 1-53 主偏角對(duì)切削溫度的影響主偏角對(duì)切削溫度的影響a ap p =2mm=2mm，r r=20mm=20mm 工件材料的強(qiáng)度、硬度、塑性及熱導(dǎo)率對(duì)切削溫度有較大工件材料的強(qiáng)度、硬度、塑性及熱導(dǎo)率對(duì)切削溫度有較大的影響。的影響。 工件強(qiáng)度、硬度高，切削時(shí)的切削力大，消耗功率大，產(chǎn)工件強(qiáng)度、硬度高，切削時(shí)的切削力大，消耗功率大，產(chǎn)生的切削熱多，故切削溫度高。生的切削熱多，故切削溫度高。 由于由于4545鋼在正火、調(diào)質(zhì)和淬火狀態(tài)下的強(qiáng)度、硬度差別較鋼在正火、調(diào)質(zhì)和淬火狀態(tài)下的強(qiáng)度、硬度差別較大，故三者的切削溫度差別也相當(dāng)明顯。大，故三者

48、的切削溫度差別也相當(dāng)明顯。 工件的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)切削溫度也有很大的影響，不銹鋼工件的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)切削溫度也有很大的影響，不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)(1Cr18Ni9Ti)的強(qiáng)度、硬度雖然低于的強(qiáng)度、硬度雖然低于4545鋼，但它的導(dǎo)熱系鋼，但它的導(dǎo)熱系數(shù)小于數(shù)小于4545鋼（約為鋼（約為4545鋼的鋼的1/31/3）切削溫度比）切削溫度比4545鋼高鋼高40%40%。 切削脆性金屬材料時(shí)，塑性變形小，切屑呈崩碎狀態(tài)，與切削脆性金屬材料時(shí)，塑性變形小，切屑呈崩碎狀態(tài)，與前刀面的摩擦小，故產(chǎn)生的切削熱少，切削實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，前刀面的摩擦小，故產(chǎn)生的切削熱少，切削實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，切灰鑄鐵切灰鑄鐵HT200H

49、T200時(shí)的切削溫度比切時(shí)的切削溫度比切4545鋼大約低鋼大約低25%25%。3）工件材料）工件材料 2. 2. 切削液切削液 在金屬切削過(guò)程中合理選用切削液，可以改善刀具與切屑在金屬切削過(guò)程中合理選用切削液，可以改善刀具與切屑和刀具與工件界面的摩擦情況，改善散熱條件，從而降低切削和刀具與工件界面的摩擦情況，改善散熱條件，從而降低切削力、切削溫度和刀具磨損。切削液還可以減少刀具與切屑的粘力、切削溫度和刀具磨損。切削液還可以減少刀具與切屑的粘結(jié)，抑制積屑瘤和鱗刺的生長(zhǎng)，提高已加工表面質(zhì)量，可以減結(jié)，抑制積屑瘤和鱗刺的生長(zhǎng)，提高已加工表面質(zhì)量，可以減少工件熱變形，保證加工精度。少工件熱變形，保證加

50、工精度。 通常要求切削液具有以下四方面作用：通常要求切削液具有以下四方面作用： 1 1）冷卻作用）冷卻作用 2 2）潤(rùn)滑作用）潤(rùn)滑作用 3 3）清洗作用）清洗作用 4 4）防銹作用）防銹作用 除上述作用外除上述作用外,還要求切削液價(jià)廉、配制方便、穩(wěn)定性好、不還要求切削液價(jià)廉、配制方便、穩(wěn)定性好、不污染環(huán)境和不影響人體健康。以上要求對(duì)一種切削液很難全面污染環(huán)境和不影響人體健康。以上要求對(duì)一種切削液很難全面滿足。因此，要根據(jù)具體切削條件和使用要求，合理選用滿足。因此，要根據(jù)具體切削條件和使用要求，合理選用 。 金屬切削加工中常用的切削液可分三大類：水溶液、金屬切削加工中常用的切削液可分三大類：水溶

51、液、乳化液、切削油。乳化液、切削油。 水溶液主要成分是水，最簡(jiǎn)單的是在水中加水溶液主要成分是水，最簡(jiǎn)單的是在水中加入一定防銹添加劑，為了具有一定的潤(rùn)滑性能，可加入一入一定防銹添加劑，為了具有一定的潤(rùn)滑性能，可加入一定量表面活性物質(zhì)和油性添加劑。這樣就使水溶液既有良定量表面活性物質(zhì)和油性添加劑。這樣就使水溶液既有良好冷卻性，又有一定潤(rùn)滑性，同時(shí)又透明，操作者便于觀好冷卻性，又有一定潤(rùn)滑性，同時(shí)又透明，操作者便于觀察，某些情況下可代替乳化液，多用于磨削，也可用于切察，某些情況下可代替乳化液，多用于磨削，也可用于切削。削。 乳化液是乳化油用水稀釋而成。乳化油是由乳化液是乳化油用水稀釋而成。乳化油是由

52、礦物油、乳化劑及添加劑配成，用礦物油、乳化劑及添加劑配成，用959598%98%水稀釋成乳白色水稀釋成乳白色的或半透明的乳化液。它有良好的冷卻作用，但潤(rùn)滑、防的或半透明的乳化液。它有良好的冷卻作用，但潤(rùn)滑、防銹性能較差，可再加入一定量的油性、極壓添加劑和防銹銹性能較差，可再加入一定量的油性、極壓添加劑和防銹添加劑，配成極壓乳化液和防銹乳化液。前者適用于極壓添加劑，配成極壓乳化液和防銹乳化液。前者適用于極壓邊界摩擦，可代替植物油，后者適用于防銹性能要求較高邊界摩擦，可代替植物油，后者適用于防銹性能要求較高的加工。的加工。1. 切削液的種類切削液的種類 主要成分是礦物油。常用的有主要成分是礦物油。

53、常用的有5 5#、7 7#、1010#、2020#、3030# 機(jī)械油和輕柴油、煤油等，但不適用于邊界潤(rùn)滑，邊界潤(rùn)機(jī)械油和輕柴油、煤油等，但不適用于邊界潤(rùn)滑，邊界潤(rùn)滑需要加入油性、極壓添加劑。滑需要加入油性、極壓添加劑。也有少數(shù)采用動(dòng)植物油，如豆油、菜油、棉子油、蓖麻油、也有少數(shù)采用動(dòng)植物油，如豆油、菜油、棉子油、蓖麻油、豬油等。豬油等。 復(fù)合油是將植物油或動(dòng)物油脂與礦物油混合制成。它們?cè)趶?fù)合油是將植物油或動(dòng)物油脂與礦物油混合制成。它們?cè)谶吔鐫?rùn)滑狀態(tài)下具有良好的潤(rùn)滑作用，適用于低速精加工。邊界潤(rùn)滑狀態(tài)下具有良好的潤(rùn)滑作用，適用于低速精加工。但它們是食用油，又容易變質(zhì)，故最好不用或少用，由含硫、

54、但它們是食用油，又容易變質(zhì)，故最好不用或少用，由含硫、氯等極壓添加劑的礦物油代用。氯等極壓添加劑的礦物油代用。 此外，也有采用固體潤(rùn)滑劑的，如二硫化鉬，其摩擦系數(shù)此外，也有采用固體潤(rùn)滑劑的，如二硫化鉬，其摩擦系數(shù)很小，有很高的抗壓能力和附著能力，不與酸堿起作用，溫很小，有很高的抗壓能力和附著能力，不與酸堿起作用，溫度穩(wěn)定性好，度穩(wěn)定性好，4040左右才開(kāi)始分解。將二硫化鉬與硬脂酸及左右才開(kāi)始分解。將二硫化鉬與硬脂酸及石臘做成臘筆，涂于刀具表面，或混合在水中或油中，涂抹石臘做成臘筆，涂于刀具表面，或混合在水中或油中，涂抹在刀具表面，可提高刀具耐用度和加工表面光潔度。如對(duì)鋼在刀具表面，可提高刀具耐

55、用度和加工表面光潔度。如對(duì)鋼件件30CrMnSiA30CrMnSiA攻絲，效果顯著。攻絲，效果顯著。 切削液應(yīng)根據(jù)工件材料、刀具材料、加工方法和加工要求切削液應(yīng)根據(jù)工件材料、刀具材料、加工方法和加工要求的具體情況選用，否則不能取得應(yīng)有的效果。的具體情況選用，否則不能取得應(yīng)有的效果。 高速鋼刀具耐熱性差，故應(yīng)采用切削液。粗加工時(shí)，金屬高速鋼刀具耐熱性差，故應(yīng)采用切削液。粗加工時(shí)，金屬切除量多，產(chǎn)生熱量大，刀具容易磨損。使用切削液的主切除量多，產(chǎn)生熱量大，刀具容易磨損。使用切削液的主要目的為降低切削溫度，可選用以冷卻為主的切削液，如要目的為降低切削溫度，可選用以冷卻為主的切削液，如3 35%5%乳

56、化液或水溶液。精加工時(shí)主要改善加工表面質(zhì)量，乳化液或水溶液。精加工時(shí)主要改善加工表面質(zhì)量，應(yīng)選用潤(rùn)滑性好的極壓切削油或高濃度極壓乳化液。應(yīng)選用潤(rùn)滑性好的極壓切削油或高濃度極壓乳化液。 硬質(zhì)合金刀具由于耐熱性好，一般不用切削液，必要時(shí)也硬質(zhì)合金刀具由于耐熱性好，一般不用切削液，必要時(shí)也可采用低濃度乳化液或水溶液可采用低濃度乳化液或水溶液, ,但必須連續(xù)，充分地供應(yīng)，但必須連續(xù)，充分地供應(yīng)，否則高溫下刀片冷熱不勻，容易產(chǎn)生很大內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致裂否則高溫下刀片冷熱不勻，容易產(chǎn)生很大內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致裂紋。紋。2.2.切削液的合理選用切削液的合理選用 從加工材料考慮，切削鋼料等塑性材料，需用切削液。從加工材料考

57、慮，切削鋼料等塑性材料，需用切削液。切削鑄鐵等脆性材料，則一般可不用切削液，因?yàn)樽饔貌蝗缜邢麒T鐵等脆性材料，則一般可不用切削液，因?yàn)樽饔貌蝗缜袖摃r(shí)明顯，且容易搞臟工作地。對(duì)于高強(qiáng)度鋼、高溫合金切鋼時(shí)明顯，且容易搞臟工作地。對(duì)于高強(qiáng)度鋼、高溫合金等難加工材料，對(duì)切削液的冷卻、潤(rùn)滑等方面，均有較高要等難加工材料，對(duì)切削液的冷卻、潤(rùn)滑等方面，均有較高要求。這類材料的切削加工均處于極壓潤(rùn)滑摩擦狀態(tài)，故應(yīng)選求。這類材料的切削加工均處于極壓潤(rùn)滑摩擦狀態(tài)，故應(yīng)選用極壓切削油或極壓乳化液，有時(shí)還需專門配制特殊的切削用極壓切削油或極壓乳化液，有時(shí)還需專門配制特殊的切削液以適應(yīng)其切削要求。對(duì)于銅、鋁及鋁合金，為了

58、得到較高液以適應(yīng)其切削要求。對(duì)于銅、鋁及鋁合金，為了得到較高表面質(zhì)量和精度，可采用表面質(zhì)量和精度，可采用101020%20%乳化液、煤油或煤油與礦物乳化液、煤油或煤油與礦物油的混合。但要注意硫會(huì)腐蝕銅，故切銅時(shí)不用含硫的切削油的混合。但要注意硫會(huì)腐蝕銅，故切銅時(shí)不用含硫的切削液。鋁的強(qiáng)度低，如果極壓添加劑與金屬形成的化合物強(qiáng)度液。鋁的強(qiáng)度低，如果極壓添加劑與金屬形成的化合物強(qiáng)度超過(guò)金屬本身，這種切削液將帶來(lái)相反效果，故切鋁時(shí)也不超過(guò)金屬本身，這種切削液將帶來(lái)相反效果，故切鋁時(shí)也不宜用硫化切削油宜用硫化切削油。 常見(jiàn)的切削液使用方法有澆注法、高壓冷卻法和常見(jiàn)的切削液使用方法有澆注法、高壓冷卻法和

59、噴霧冷卻法：噴霧冷卻法： 1 1）澆注法）澆注法: : 如圖所示，澆注法使用方便，應(yīng)用廣泛，但流如圖所示，澆注法使用方便，應(yīng)用廣泛，但流量慢、壓力低，較難直接進(jìn)入刀刃最高溫度處，故量慢、壓力低，較難直接進(jìn)入刀刃最高溫度處，故效果較差。使用時(shí)應(yīng)使切削液盡量接近切削區(qū)。效果較差。使用時(shí)應(yīng)使切削液盡量接近切削區(qū)。3. 切削液的使用方法切削液的使用方法 深孔加工時(shí)，利用高壓的切削液，可以直接接近切深孔加工時(shí)，利用高壓的切削液，可以直接接近切削區(qū)起冷卻、潤(rùn)滑作用削區(qū)起冷卻、潤(rùn)滑作用, ,并將碎斷的切屑隨液流帶出孔并將碎斷的切屑隨液流帶出孔外。外。 噴霧冷卻法是以壓力為噴霧冷卻法是以壓力為0.290.29

60、0.59Mpa(30.59Mpa(36kgf/cm6kgf/cm2 2) )的的壓縮空氣，借助噴霧器使切削液霧化，經(jīng)直徑壓縮空氣，借助噴霧器使切削液霧化，經(jīng)直徑1.51.53mm3mm的噴咀，高速噴射到切削區(qū)，見(jiàn)圖的噴咀，高速噴射到切削區(qū)，見(jiàn)圖1-591-59。 高速氣流帶著霧化成細(xì)小液滴的切削液能滲透到切削高速氣流帶著霧化成細(xì)小液滴的切削液能滲透到切削區(qū)接觸面間。遇到灼熱的表面時(shí)，很快汽化，吸收大量區(qū)接觸面間。遇到灼熱的表面時(shí)，很快汽化，吸收大量熱量。熱量。噴霧冷卻示意圖噴霧冷卻示意圖1.3 刀具磨損與耐用度刀具磨損與耐用度1.3.1 1.3.1 刀具磨損形式及過(guò)程刀具磨損形式及過(guò)程1.3.