第1章金屬切削的基礎(chǔ)知識(刀具幾何參數(shù)的合理選擇)

1、第一章第一章 金屬切削的基礎(chǔ)知識金屬切削的基礎(chǔ)知識Chapter 1 Metal Cutting 刀具幾何參數(shù)的合理選擇刀具幾何參數(shù)的合理選擇 l保證加工質(zhì)量保證加工質(zhì)量（前提）（前提）l獲得最高刀具耐用度獲得最高刀具耐用度l從而能夠達到提高切削效率從而能夠達到提高切削效率l降低生產(chǎn)成本降低生產(chǎn)成本刀具的合理幾何參數(shù)刀具的合理幾何參數(shù)前前角角的的功功用用影響表面質(zhì)量影響表面質(zhì)量影響切削力和切削功率影響切削力和切削功率影響刀具耐用度影響刀具耐用度影響斷屑效果影響斷屑效果1. 前角的選擇前角的選擇合合理理選選擇擇前前角角材料強度、硬度較低時，材料強度、硬度較低時，宜大宜大塑性材料塑性材料宜大；脆性

2、材料宜大；脆性材料宜小宜小粗加工、斷續(xù)切削、加工鑄鍛件，粗加工、斷續(xù)切削、加工鑄鍛件，宜小宜小刀具韌性好時刀具韌性好時宜大宜大特定特定要求要求選擇選擇前角前角成形刀具、展成刀具成形刀具、展成刀具宜小宜小工藝系統(tǒng)剛性差、機床功率不足時工藝系統(tǒng)剛性差、機床功率不足時宜大宜大自動化機床、數(shù)控機床自動化機床、數(shù)控機床宜小宜小后后角角的的功功用用減少后刀面與工件表面的摩擦減少后刀面與工件表面的摩擦但但 ，刀刃強度，刀刃強度 ， 散熱體積散熱體積 ，加劇刀具磨損。，加劇刀具磨損。2. 后角的選擇后角的選擇 ，刃口鋒利，刃口鋒利合合理理選選擇擇后后角角材料強度、硬度較高時，材料強度、硬度較高時，宜小宜小塑性

3、材料塑性材料宜大；脆性材料宜大；脆性材料宜小宜小粗加工、斷續(xù)切削、加工鑄鍛件，粗加工、斷續(xù)切削、加工鑄鍛件，宜小；精加工、連續(xù)切削宜??；精加工、連續(xù)切削宜大宜大刀具韌性好時刀具韌性好時宜大宜大定尺寸刀具定尺寸刀具宜小宜小主主偏角偏角及副偏及副偏角的角的功用功用影響刀具耐用度：影響刀具耐用度：kr、kr小，則小，則切削刃增長，散熱好。切削刃增長，散熱好。影響切削分力比例：影響切削分力比例：kr Ff ,Fp 影響排屑、斷屑效果影響排屑、斷屑效果3. 主偏角及副偏角的選擇主偏角及副偏角的選擇 影響表面粗糙度影響表面粗糙度 合合理理選選擇擇主主、副副偏偏 角角 材料強度、硬度高時，材料強度、硬度高時

4、，k kr r宜小宜小工藝系統(tǒng)剛性好，工藝系統(tǒng)剛性好，k kr r、k kr r宜小；宜??；工藝系統(tǒng)差時，工藝系統(tǒng)差時，k kr r 9090粗加工、半精加工，粗加工、半精加工，k kr r宜大宜大精加工精加工k kr r宜小。且需宜小。且需k kr r= 0 = 0 的修光刃的修光刃增大刀具的實際前角增大刀具的實際前角 刃刃傾傾角角的的功功 用用 影響切屑流向影響切屑流向 影響刀具鋒利性影響刀具鋒利性 保護刀尖（取負刃傾角時）保護刀尖（取負刃傾角時） 使切削平衡（常用負刃傾角）使切削平衡（常用負刃傾角） 影響切削分力的比例影響切削分力的比例 4. 刃傾角的選擇刃傾角的選擇 粗加工、有沖擊載荷

5、、斷續(xù)切削時，取粗加工、有沖擊載荷、斷續(xù)切削時，取 0（防切屑劃傷已加工表面）（防切屑劃傷已加工表面） 材料強度、硬度高時，取材料強度、硬度高時，取 0 0 0 微量精車時，微量精車時，0 0 金剛石、立方氮化硼車刀，取金剛石、立方氮化硼車刀，取 0 80m/min；使用高速鋼刀具時，宜用低速切削，；使用高速鋼刀具時，宜用低速切削，v=38m/min）切削用量對生產(chǎn)率的影響切削用量對生產(chǎn)率的影響 由由 P = 1 / tm 推出：推出：P = A0apfv由此可知：由此可知：ap、f、v 中任一參數(shù)增加一倍，中任一參數(shù)增加一倍，P即增加一倍。即增加一倍。切削用量對刀具耐用度的影響切削用量對刀具

6、耐用度的影響由由 可知，可知， ap、f、v 中任一參數(shù)中任一參數(shù) T ppnmTafvCT111=通常根據(jù)工件材料、刀具材料、技術(shù)要求、工藝過通常根據(jù)工件材料、刀具材料、技術(shù)要求、工藝過程、工藝系統(tǒng)狀態(tài)等，通過查工藝手冊，或根據(jù)實程、工藝系統(tǒng)狀態(tài)等，通過查工藝手冊，或根據(jù)實際情況和實踐經(jīng)驗予以確定。際情況和實踐經(jīng)驗予以確定。1. 切削用量的選擇原則切削用量的選擇原則 根據(jù)零件加工余量和粗、精加工要求，選根據(jù)零件加工余量和粗、精加工要求，選定背吃刀量定背吃刀量ap。根據(jù)加工工藝系統(tǒng)允許的切削力，其中包根據(jù)加工工藝系統(tǒng)允許的切削力，其中包括機床進給系統(tǒng)、工件剛度以及精加工時括機床進給系統(tǒng)、工件剛

7、度以及精加工時表面粗糙度要求，確定進給量。表面粗糙度要求，確定進給量。根據(jù)刀具壽命，確定切削速度根據(jù)刀具壽命，確定切削速度vc。所選定的用量應(yīng)該是機床功率允許的。所選定的用量應(yīng)該是機床功率允許的。一組切削用量必須考慮到加工余量、刀具一組切削用量必須考慮到加工余量、刀具壽命、機床功率、表面粗糙度和工藝系統(tǒng)壽命、機床功率、表面粗糙度和工藝系統(tǒng)的剛度等因素。的剛度等因素。背吃刀量背吃刀量ap的合理選擇的合理選擇 背吃刀量背吃刀量ap一般是根據(jù)加工余量來確定一般是根據(jù)加工余量來確定 粗加工（表面粗糙度粗加工（表面粗糙度Ra5012.5m）時，盡可）時，盡可能一次走刀即切除全部余量，可取能一次走刀即切除

8、全部余量，可取ap810mm 半精加工（半精加工（Ra6.33.2m）時，?。r，取ap0.52mm 精加工（精加工（Ra1.60.8m）時，?。r，取ap0.10.4mm 2. 切削用量的合理選擇切削用量的合理選擇 進給量進給量 f 的合理選擇的合理選擇 粗加工時，對表面質(zhì)量沒有太高的要求，粗加工時，對表面質(zhì)量沒有太高的要求，而切削力往往較大，合理的而切削力往往較大，合理的 應(yīng)是工藝系應(yīng)是工藝系統(tǒng)剛度所能承受的最大進給量。統(tǒng)剛度所能承受的最大進給量。精加工時，進給量主要受加工表面粗糙度精加工時，進給量主要受加工表面粗糙度限制，一般取較小值。限制，一般取較小值。切削速度切削速度vc的合理選擇的

9、合理選擇粗車時，粗車時，ap、 均較大，故均較大，故v宜取較小值宜取較小值精車時精車時ap、 均較小，所以均較小，所以v宜取較大值宜取較大值工件材料強度、硬度較高時，選較小的工件材料強度、硬度較高時，選較小的v值值反之，宜選較大的反之，宜選較大的v值值在同等條件下，易切鋼的在同等條件下，易切鋼的v高于普通碳鋼的高于普通碳鋼的v ；加工灰鑄鐵；加工灰鑄鐵的的v低于碳鋼的低于碳鋼的v ；加工鋁銅合金的；加工鋁銅合金的v高于加工鋼的高于加工鋼的v 材料加工性較差，選較小的材料加工性較差，選較小的v值；反之，選較大的值；反之，選較大的v值值刀具材料的性能越好，刀具材料的性能越好，v也選得越高也選得越高

10、在選擇在選擇v時，還應(yīng)注意以下幾點時，還應(yīng)注意以下幾點精加工時，盡量避開容易產(chǎn)生積屑瘤的速度區(qū)域精加工時，盡量避開容易產(chǎn)生積屑瘤的速度區(qū)域斷續(xù)切削時，為減小沖擊和熱應(yīng)力，適當(dāng)降低斷續(xù)切削時，為減小沖擊和熱應(yīng)力，適當(dāng)降低v在易發(fā)生振動的工藝狀況下，在易發(fā)生振動的工藝狀況下， v應(yīng)避開自激振應(yīng)避開自激振動的臨界速度。動的臨界速度。加工大件、細長件、薄壁件及帶硬皮的工件時，加工大件、細長件、薄壁件及帶硬皮的工件時，應(yīng)選用較低的應(yīng)選用較低的v 。v被確定之后，還應(yīng)校驗切削功率和機床功率。被確定之后，還應(yīng)校驗切削功率和機床功率。 切削液及其選用切削液及其選用 l由此：改善切削條件、減少刀具磨損、提高切削

11、速度、改善切削條件、減少刀具磨損、提高切削速度、提高已加工表面質(zhì)量、改善切削加工性。提高已加工表面質(zhì)量、改善切削加工性。冷卻作用冷卻作用潤滑作用潤滑作用清洗作用清洗作用防銹作用防銹作用通過傳導(dǎo)、對流、汽化帶走熱量通過傳導(dǎo)、對流、汽化帶走熱量產(chǎn)生潤滑膜，減小摩擦系數(shù)產(chǎn)生潤滑膜，減小摩擦系數(shù)清除細碎切屑和磨粒等清除細碎切屑和磨粒等依靠加入添加劑依靠加入添加劑切削液的功用切削液的功用 l切削液的種類切削液切削液水溶液水溶液切削油切削油水基切削液水基切削液油基切削液油基切削液切削液中常用的添加劑切削液中常用的添加劑l為了改善切削液的性能所加入的化學(xué)物質(zhì)，稱為了改善切削液的性能所加入的化學(xué)物質(zhì)，稱為添加

12、劑。為添加劑。l切削液中常用的添加劑。切削液中常用的添加劑。油性添加劑油性添加劑極壓添加劑極壓添加劑乳化劑乳化劑動植物脂、脂肪酸、胺類、動植物脂、脂肪酸、胺類、脂類、醇類。脂類、醇類。含硫、磷、氯、硼等的化合物。含硫、磷、氯、硼等的化合物。礦物油和水乳化形成穩(wěn)定礦物油和水乳化形成穩(wěn)定乳化液的物質(zhì)。乳化液的物質(zhì)。l根據(jù)工件材料、工藝要求、工種特點等通過查根據(jù)工件材料、工藝要求、工種特點等通過查工藝手冊合理選用。工藝手冊合理選用。l硬質(zhì)合金、陶瓷刀具，切削鑄鐵、青銅一般不硬質(zhì)合金、陶瓷刀具，切削鑄鐵、青銅一般不用切削液。用切削液。l粗加工時，著重考慮降低溫度。粗加工時，著重考慮降低溫度。 l精加工

13、時，著重考慮潤滑性能。精加工時，著重考慮潤滑性能。 切削液的合理選擇切削液的合理選擇 切削液的使用方法切削液的使用方法普遍使用澆注普遍使用澆注高壓冷卻高壓冷卻噴霧冷卻噴霧冷卻噴噴霧霧冷冷卻卻法法材料的切削加工性的改善材料的切削加工性的改善l切削加工性是指工件材料被切削加工的難易程度。切削加工性是指工件材料被切削加工的難易程度。(相對相對)l切削加工性的標(biāo)志一定刀具耐用度下的切削速度一定刀具耐用度下的切削速度 vT 已加工表面質(zhì)量已加工表面質(zhì)量 切屑控制和斷屑切屑控制和斷屑 切削力切削力 相對加工性相對加工性 K=v60/(v60)45# 1. 切削加工性的指標(biāo)切削加工性的指標(biāo)l通常用來衡量材料

14、切削加工性的指標(biāo)為一定通常用來衡量材料切削加工性的指標(biāo)為一定耐用度下的切削速度耐用度下的切削速度vT。l含義是：當(dāng)?shù)毒吣陀枚葹楹x是：當(dāng)?shù)毒吣陀枚葹門時，切削某種材料時，切削某種材料所允許的切削速度所允許的切削速度vT。(1) 刀具耐用度刀具耐用度 l通常以強度通常以強度b637MPa的的45正火鋼的正火鋼的v60作為基準，作為基準，寫作寫作(v60)j；而把其它各種材料的；而把其它各種材料的v60同它相比，這個同它相比，這個比值比值Kv稱為相對加工性，即稱為相對加工性，即Kvv60/(v60)j。2. 相對加工性相對加工性 l金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能硬度硬度 塑性、塑性、 沖擊韌

15、性沖擊韌性 導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù) 常溫硬度高、常溫硬度高、高溫硬度高、高溫硬度高、硬質(zhì)點多，切硬質(zhì)點多，切削加工性差削加工性差 強度強度 常溫強度、高常溫強度、高溫強度越大，溫強度越大，磨損越快，切磨損越快，切削加工性差削加工性差 過大或過小，均使其過大或過小，均使其切削加工性變差切削加工性變差 導(dǎo)熱系數(shù)大，切削加工性好，導(dǎo)熱系數(shù)大，切削加工性好，但加工尺寸精度會發(fā)生變化但加工尺寸精度會發(fā)生變化 影響切削加工性的因素影響切削加工性的因素l材料的化學(xué)成分Cr、Ni、V、Mo、W、Mn提高鋼的強度提高鋼的強度和硬度，使其和硬度，使其切削加工性差切削加工性差Si、Al與氧化合后與氧化合后使刀具磨損使刀具磨損加快加快合金合金元素元素降低導(dǎo)降低導(dǎo)熱系數(shù)