車(chē)工工藝與技能訓(xùn)練第2章課件

1、車(chē)工工藝與技能訓(xùn)練第2章 車(chē)刀 2010年3月25 七月 2022 目錄2.1車(chē)刀簡(jiǎn)介2.2切削過(guò)程基礎(chǔ)知識(shí)2.3車(chē)刀幾何參數(shù)的選擇車(chē) 刀2.4斷屑影響因素及其方法2.5車(chē)工件表面粗糙度25 七月 2022 2.1 車(chē)刀簡(jiǎn)介2.1.1車(chē)刀種類(lèi)及其作用在車(chē)削過(guò)程中，由于零件的形狀、大小和加工要求不同，采用的車(chē)刀也不相同。車(chē)刀的種類(lèi)很多，用途各異，現(xiàn)介紹幾種常用車(chē)刀，如圖2-1所示。圖2-1 常用車(chē)刀的種類(lèi)25 七月 2022直頭車(chē)刀 直頭車(chē)刀的主偏角與副偏角基本對(duì)稱(chēng)，一般在45左右，前角可取530，后角一般為612。45彎頭車(chē)刀 45彎頭車(chē)刀主要用于車(chē)削不帶臺(tái)階的光軸，它可以車(chē)外圓、端面和倒角，

2、使用比較方便，刀頭和刀尖部分強(qiáng)度高。75強(qiáng)力車(chē)刀 75強(qiáng)力車(chē)刀的主偏角為75，適用于粗車(chē)加工余量大、表面粗糙、有硬皮或形狀不規(guī)則的零件。它能承受較大的沖擊力，刀頭強(qiáng)度高，耐用度高。外圓車(chē)刀 外圓車(chē)刀又稱(chēng)為尖刀，主要用于車(chē)削外圓、平面和倒角。外圓車(chē)刀一般有以下種形狀。25 七月 2022偏刀 偏刀的主偏角為90，用來(lái)車(chē)削工件的端面和臺(tái)階，有時(shí)也用來(lái)車(chē)外圓，特別是用來(lái)車(chē)削細(xì)長(zhǎng)工件的外圓，可以避免把工件頂彎。偏刀分為左偏刀和右偏刀兩種，常用的是右偏刀，它的切削刃向左。切斷刀和切槽刀 切斷刀的刀頭較長(zhǎng)，其切削刃也狹長(zhǎng)，這是為了減少工件材料消耗，并保證切斷時(shí)能切到中心，因此，切斷刀的刀頭長(zhǎng)度必須大于工件

3、的半徑。 切槽刀與切斷刀基本相似，只不過(guò)其形狀應(yīng)與槽間形狀一致。25 七月 2022擴(kuò)孔刀 擴(kuò)孔刀又稱(chēng)為鏜孔刀，用來(lái)加工內(nèi)孔，它可以分為通孔刀和不通孔刀兩種。通孔刀的主偏角小于90，一般在4575之間，副偏角2045，后角應(yīng)比外圓車(chē)刀稍大，一般為1020；不通孔刀的主偏角應(yīng)大于90，刀尖在刀柄的最前端，為了使內(nèi)孔底面車(chē)平，刀尖與刀柄外端距離應(yīng)小于內(nèi)孔的半徑。螺紋車(chē)刀 螺紋按牙型可分為三角形螺紋、方形螺紋和梯形螺紋等，相應(yīng)地，加工這些螺紋就要使用三角形螺紋車(chē)刀、方形螺紋車(chē)刀和梯形螺紋車(chē)刀等。螺紋的種類(lèi)很多，其中以三角形螺紋應(yīng)用最廣。采用三角形螺紋車(chē)刀車(chē)削公制螺紋時(shí)，其刀尖角必須為60，前角取0。

4、25 七月 2022 車(chē)刀由刀柄和切削部分組成，刀柄是指車(chē)刀上的夾持部分，切削部分是車(chē)刀直接參與切削的工作部分。車(chē)刀的切削部分是車(chē)刀上最重要的部分，下面以外圓車(chē)刀為例研究車(chē)刀切削部分的結(jié)構(gòu)。 2.1.2車(chē)刀組成及其幾何參數(shù)車(chē)刀切削部分組成 如圖2-2所示，外圓車(chē)刀切削部分的結(jié)構(gòu)要素由前刀面、后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖幾部分組成，通常稱(chēng)為一點(diǎn)二線(xiàn)三面。圖2-2 車(chē)刀切削部分的結(jié)構(gòu)要素25 七月 2022前刀面切削時(shí)，前刀面直接作用于被切削層金屬，是切屑流過(guò)且控制切屑沿其排出的刀面。后刀面后刀面是指切削時(shí)與工件待加工表面相互作用并相對(duì)的刀面，通常稱(chēng)為后面。副后刀面副后刀面是指切削時(shí)

5、與工件已加工表面相互作用并相對(duì)的刀面，又稱(chēng)副后面。主切削刃主切削刃又稱(chēng)為主刀刃，是前刀面與后刀面的相交線(xiàn)，它承擔(dān)著主要的切削工作。25 七月 2022副切削刃 副切削刃是前刀面與副后刀面的相交線(xiàn)，它配合主切削刃完成切削工作，擔(dān)任少量切削工作。刀尖 刀尖是主、副切削刃（或刃段）之間轉(zhuǎn)折的尖角部分，車(chē)刀上實(shí)際的刀尖結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。圖2-3 刀尖的結(jié)構(gòu)25 七月 2022為定量地表示刀具切削部分的幾何形狀，必須把刀具放在一個(gè)確定的參考系中用一組給定的幾何參數(shù)確切地表達(dá)刀具表面和切削刃在空間中的位置。刀具角度測(cè)量平面為了確定車(chē)刀的幾何角度，需要假想以下三個(gè)輔助平面作為基準(zhǔn)：（1）基面。基面Pr是通

6、過(guò)切削刃選定點(diǎn)A垂直于該點(diǎn)切削速度方向的平面。如圖2-4所示的FGHI平面即為A點(diǎn)的基面。（2）切削平面。切削平面Ps是通過(guò)切削刃選定點(diǎn)A與切削刃相切并垂直于基面的平面。在圖2-4中，BCDE平面即為A點(diǎn)所在的切削平面。車(chē)刀幾何參數(shù)25 七月 2022圖2-4 切削平面和基面25 七月 2022（3）正交平面。正交平面Po是通過(guò)切削刃選定點(diǎn)A并同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面。如圖2-5所示的PoPo剖面為正交平面，PoPo為副切削刃上的正交平面。圖2-5 車(chē)刀的正交平面25 七月 2022 車(chē)刀的幾何角度有兩種：一種是標(biāo)注角度，是設(shè)計(jì)、刃磨和測(cè)量刀具時(shí)使用的角度，又稱(chēng)為靜止角度；另一種是刀具安

7、裝在機(jī)床上進(jìn)行切削時(shí)所顯示的角度，稱(chēng)為工作角度。通常所說(shuō)的角度，是指標(biāo)注角度。車(chē)刀6個(gè)基本幾何角度如圖2-6所示。幾何角度的名稱(chēng)和作用圖2-6 車(chē)刀的6個(gè)基本幾何角度25 七月 2022（1）前角 前角o是前刀面與基面之間的夾角。前角影響刃口的鋒利和強(qiáng)度，影響切削變形和切削力。增大前角能使切削刃口鋒利，減小前刀面與切削層之間的擠壓與摩擦，因而減少切削變形和切削熱，使切削省力，并使切屑容易排出，但是，刀具的耐用度降低。（2）后角 后角o是后刀面與切削平面之間的夾角。后角的主要作用是減小車(chē)刀主后刀面與工件之間的摩擦，并與前角配合調(diào)整切削刃部分的銳利與強(qiáng)固程度。后角過(guò)大或過(guò)小都會(huì)使刀具的耐用度降低。

8、（3）副后角 副后角o是副后刀面與切削平面之間的夾角。副后角的主要作用是減小車(chē)刀副后刀面與工件之間的摩擦。25 七月 2022（4）主偏角 主偏角r是主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給方向之間的夾角。主偏角的主要作用是改變主切削刃和刀頭的受力情況和散熱情況。 主偏角減小，刀尖部分的強(qiáng)度增加，散熱條件較好；反之，刀尖強(qiáng)度降低，散熱條件變差。 改變主偏角的大小，可以改變切削合力的方向、徑向力Fy和軸向力Fx的大小。如圖2-7所示，減小主偏角，會(huì)使車(chē)刀的徑向力Fy顯著增加，加工中工件容易產(chǎn)生變形和振動(dòng)。所以加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，由于工件剛度差，為了減少?gòu)澢冃魏驼駝?dòng)，主偏角一般選擇大一些（7593）。25 七月

9、2022主偏角影響斷屑效果。主偏角減小，切削厚度較小，切削寬度增大，切屑不易折斷。反之，切削厚度增加，切削寬度減小，切屑較易折斷。主偏角對(duì)切削厚度和寬度的影響如圖2-8所示。增大主偏角kr，切削厚度增大，切削寬度減小。相反，減小主偏角kr時(shí)，切削刃單位長(zhǎng)度上的負(fù)荷減輕，由于主切削刃工作長(zhǎng)度增加，刀尖角增大，切削厚度減小，切削寬度增大。25 七月 2022（5）副偏角 副偏角r是副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給反方向之間的夾角。副偏角的主要作用是減小副切削刃與工件已加工表面之間的摩擦。副偏角對(duì)表面粗糙度的影響如圖2-9所示，在進(jìn)給量相同的情況下，副偏角越大，表面粗糙度值越大，副偏角越小，表面粗糙度值

10、越小。25 七月 2022（6）刃傾角 刃傾角s是主切削刃與基面之間的夾角。刃傾角的主要作用是控制切屑的排出方向，刃傾角有零度、正值和負(fù)值三種。刃傾角等于零度如圖2-10（a）所示。切削時(shí)，切屑垂直于主切削刃方向排出。當(dāng)?shù)都馐侵髑邢魅械淖罡唿c(diǎn)時(shí)，刃傾角是正值，如圖2-10（b）所示。切削時(shí)，切屑排向工件待加工表面，不易擦毛已加工表面。切削刃鋒利，切削平穩(wěn)，加工表面質(zhì)量較高。但刀尖強(qiáng)度較差，受到?jīng)_擊時(shí)，刀尖容易損壞。如圖2-10（c）所示，刃傾角是負(fù)值。切削時(shí)，遠(yuǎn)離刀尖的切削刃先接觸工件，避免了刀尖受沖擊，加強(qiáng)了刀尖強(qiáng)度，改善了刀尖處的散熱條件，有利于提高刀具耐用度。但切屑排向工件已加工表面，容

11、易擦毛已加工表面。25 七月 2022圖2-10 車(chē)角的刃傾角25 七月 20222.1.3車(chē)刀材料車(chē)刀材料應(yīng)具備的性能要求高的硬度和耐磨性足夠的強(qiáng)度和韌性良好的耐熱性和導(dǎo)熱性一定的抗黏結(jié)性良好的化學(xué)穩(wěn)定性良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性25 七月 2022高速鋼 高速鋼按用途不同可分為通用型高速鋼和高性能高速鋼，按化學(xué)成分可分為鎢系、鎢鉬系和鉬系等，按制造工藝不同可分為熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。（1）通用型高速鋼。國(guó)內(nèi)外使用最多的通用型高速鋼是W6Mo5Cr4V2（M2鉬系），其次是W18CrV（W18鎢系）。它們的含碳量為0.7%0.9%，硬度為6366 HRC，不適于高速和硬材料切削。（2）高性能

12、高速鋼。高性能高速鋼是指在通用型高速鋼中加入一些合金（如Co、Al等），使其耐熱性、耐磨性都有進(jìn)一步提高的新型高速鋼，但其綜合性能不如通用型高速鋼。典型的牌號(hào)有 W6Mo5Cr4V3、W18Cr4V等。常用車(chē)刀材料種類(lèi)25 七月 2022硬質(zhì)合金常用的硬質(zhì)合金有鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金、鎢鈷鈦類(lèi)硬質(zhì)合金和新型硬質(zhì)合金。（1）鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金。鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金代號(hào)為YG，是由碳化鎢（WC）和結(jié)合劑（Co）組成的。此類(lèi)硬質(zhì)合金強(qiáng)度高，能承受較大的沖擊力，其韌性、導(dǎo)熱性能較好，硬度和耐磨性較差，主要用于加工黑色金屬及有色金屬和非金屬材料。（2）鎢鈷鈦類(lèi)硬質(zhì)合金。鎢鈷鈦類(lèi)硬質(zhì)合金的代號(hào)為YT，這類(lèi)硬質(zhì)合金除包括碳化

13、鎢（WC）和結(jié)合劑（Co）外，還加入了5%30%的碳化鈦（TiC）。此類(lèi)硬質(zhì)合金硬度、耐磨性、耐熱性都明顯提高，但韌性、抗沖擊振動(dòng)性差，主要用于加工鋼料。（3）新型硬質(zhì)合金。新型硬質(zhì)合金是在上述兩類(lèi)硬質(zhì)合金的基礎(chǔ)上，添加某些碳化物而使其性能得以提高的。2.1.3 車(chē)刀材料25 七月 2022 金屬切削過(guò)程是指工件上多余的金屬被刀具切除的過(guò)程和已加工表面形成的過(guò)程。 在對(duì)金屬切削過(guò)程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，常用的切削模型是直角自由切削，所謂自由切削就是只有一個(gè)直線(xiàn)切削刃參加切削，如圖2-11所示。 2.2切削過(guò)程基礎(chǔ)知識(shí)圖2-11 直角自由切削模型25 七月 2022切屑的形成過(guò)程 金屬切削是指被切金屬

14、層在刀具的擠壓、摩擦作用下產(chǎn)生變形后轉(zhuǎn)變?yōu)榍行己托纬梢鸭庸け砻?。根?jù)金屬切削實(shí)驗(yàn)繪制的金屬切削過(guò)程中的變形滑移線(xiàn)和流線(xiàn)如圖2-12所示。 2.2.1切屑圖2-12 金屬切削過(guò)程中的滑移線(xiàn)和流線(xiàn)及三個(gè)變形區(qū)25 七月 2022工件上的被切削層在刀具的擠壓作用下，沿切削刃附近首先產(chǎn)生彈性變形，然后由剪應(yīng)力引起的應(yīng)力達(dá)到金屬材料的屈服極限以后，切削層金屬便沿傾斜的剪切面變形區(qū)滑移，產(chǎn)生塑性變形，然后在沿前刀面流出去的過(guò)程中，受摩擦力作用再次發(fā)生滑移變形，最后形成切屑。 為了進(jìn)一步分析切削層變形的規(guī)律，通常把被切削刃作用的金屬層劃分為三個(gè)變形區(qū)。（1）第變形區(qū)位于切削刃和前刀面的前方，面積是三個(gè)變形區(qū)

15、中最大的，為主變形區(qū)。（2）第變形區(qū)是與前刀面相接觸的附近區(qū)域，切屑沿前刀面流出時(shí)，受到前刀面的擠壓和摩擦，靠近前刀面的切屑底層會(huì)進(jìn)一步發(fā)生變形。（3）第變形區(qū)是已加工表面靠近切削刃處的區(qū)域，這一區(qū)域金屬受到切削刃鈍圓部分和后刀面的擠壓、摩擦與回彈，發(fā)生變形造成加工硬化。切削層的劃分25 七月 2022帶狀切屑如果切屑在滑移后尚未達(dá)到破裂程度，則形成連綿不斷、底面光滑的帶狀切屑，如圖2-13（a）所示。節(jié)狀切屑如果切屑的滑移變形比較充分，以致達(dá)到破裂程度產(chǎn)生一節(jié)節(jié)裂紋，但每一裂紋上下尚未貫穿，僅背面裂開(kāi)，底面仍較光滑，這種切屑稱(chēng)為節(jié)狀切屑，如圖2-13（b）所示。粒狀切屑當(dāng)發(fā)生的裂紋上下貫穿時(shí)

16、，便形成粒狀切屑，如圖2-13（c）所示。崩碎切屑在切削脆性材料時(shí)，被切削層一般在發(fā)生彈性變形以后即突然崩裂，形成崩碎切屑，如圖2-13（d）所示。切屑的種類(lèi)25 七月 2022一般塑性大的材料易形成帶狀切屑，塑性小的材料易形成節(jié)狀或粒狀切屑，脆性材料易形成崩碎切屑。此外，切屑的形狀還與刀具切削角度及切削用量有關(guān)，當(dāng)切削條件改變時(shí)，切屑形狀會(huì)隨之做相應(yīng)的改變。例如，在車(chē)削鋼類(lèi)工件時(shí)，如果逐漸增加車(chē)刀的前角，提高切削速度，減小進(jìn)給量，切屑將會(huì)由粒狀逐漸變?yōu)楣?jié)狀，甚至變?yōu)閹?。在上述幾種切屑中，帶狀切屑的變形程度小，而且切削時(shí)的振動(dòng)較小，有利于保證加工精度與減小表面粗糙度值，所以這種切削是在車(chē)削時(shí)

17、希望得到的，但應(yīng)注意斷屑問(wèn)題。25 七月 2022 切削力是工件材料抵抗刀具切削所產(chǎn)生的阻力，它是影響工藝系統(tǒng)剛度和加工工件質(zhì)量的重要因素。切削力主要來(lái)源于工件被切削層在形成切屑過(guò)程中的變形，如圖2-14所示。 2.2.2切屑力圖2-14 切削力25 七月 2022工件材料 工件材料的強(qiáng)度、硬度越高，切削時(shí)消耗的功率就越多，產(chǎn)生的切削熱越多，切削溫度就越高。工件材料的熱導(dǎo)率越大，通過(guò)切屑和工件傳出的熱量越多，切削溫度下降越快。刀具幾何參數(shù) 前角o的數(shù)值直接影響切削過(guò)程中的變形和摩擦，所以它對(duì)切削溫度的影響較明顯。例如，前角增大，變形減小，產(chǎn)生的切削熱少，切削溫度降低。但如果前角過(guò)大，則因刀具的

18、散熱面積減小，切削溫度不會(huì)進(jìn)一步降低。 2.2.3影響切削溫度的主要因素25 七月 2022 在相同的背吃刀量下，加大主偏角r后，在相同的背吃刀量下，主切削刃參加切削的長(zhǎng)度L縮短，使切削熱相對(duì)集中。并且由于刀尖角減小，使散熱條件變差，切削溫度升高。相反，若適當(dāng)減小主偏角r，則使刀尖角增大，主切削刃參加切削的長(zhǎng)度加長(zhǎng)，散熱條件改善，從而降低了切削溫度，如圖2-16所示。25 七月 2022切削用量 切削用量對(duì)切削溫度的影響如下：切削速度。切削速度對(duì)切削溫度影響最大，因?yàn)殡S著切削速度的提高，由摩擦而產(chǎn)生的熱量也隨之增大。進(jìn)給量。加大進(jìn)給量，單位時(shí)間內(nèi)切除的金屬增多，雖然產(chǎn)生的切削熱也增多，但由切屑

19、帶走的熱量也增加，所以進(jìn)給量加大一倍，切削溫度只提高15%20%。背吃刀量。背吃刀量對(duì)切削溫度的影響很小。其他因素刀具后刀面磨損量增大時(shí)，加劇了刀具與工件間的摩擦，使切削溫度升高。切削速度越大，刀具磨損對(duì)切削溫度的影響就越顯著。 澆注切削液對(duì)降低切削溫度、減小刀具磨損和提高已加工表面質(zhì)量有明顯的效果。切削液的潤(rùn)滑作用可以減小摩擦，減少切削熱的產(chǎn)生25 七月 20221）前刀面磨損 前刀面磨損指磨損部位主要發(fā)生在前刀面上。磨損后，在前刀面靠近刃口附近出現(xiàn)月牙洼，前刀面月牙洼磨損值以其最大深度KT表示，如圖2-17（a）所示。 后刀面磨損 后刀面磨損指其磨損部位主要發(fā)生在后刀面上。磨損后形成磨損帶

20、，它的寬度VB表示磨損量，如圖2-17（b）所示。 前后刀面同時(shí)磨損 前后刀面同時(shí)磨損是一種兼有上述兩種形式的磨損，如圖2-17（c）所示。 2.2.4 刀具磨損和刀具使用壽命刀具磨損形式25 七月 2022圖2-17 刀具的磨損形式25 七月 2022初期磨損階段 在初期磨損階段，即OA段，刀具刃磨后開(kāi)始切削時(shí)，由于后刀面微觀(guān)不平，所以磨損較快。正常磨損階段 刀具經(jīng)過(guò)初期磨損以后，后刀面上很快被磨出一條窄的磨損帶，接觸面積增大，單位壓力減小，磨損帶寬度VB隨時(shí)間增長(zhǎng)緩慢而均勻地增加，這個(gè)階段是正常磨損階段，即AB段，是刀具工作的有效期。急劇磨損階段 正常磨損后，如刀具不及時(shí)刃磨就很快變鈍，使

21、切削力增大，溫度升高，磨損加劇，這個(gè)階段是急劇磨損階段，即BC段。刀具磨損過(guò)程 刀具磨損的過(guò)程一般可分為初期磨損、正常磨損和急劇磨損三個(gè)階段，下面以后刀面磨損為例來(lái)說(shuō)明刀具磨損過(guò)程，如圖2-18所示。25 七月 2022圖2-18 刀具磨損過(guò)程25 七月 2022磨料磨損 磨料磨損是由于工件材料中的雜質(zhì)，材料基體組織中的碳化物、氮化物和氧化物等硬質(zhì)點(diǎn)對(duì)刀具表面的刻劃作用而引起的機(jī)械磨損。 黏結(jié)磨損 在切削過(guò)程中，當(dāng)?shù)毒吲c工件材料的摩擦面上具備高溫、高壓和新鮮表面的條件，接觸面達(dá)到原子間距離時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生吸附黏結(jié)現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱(chēng)為黏結(jié)磨損，又稱(chēng)為冷焊。 擴(kuò)散磨損 當(dāng)切削溫度很高時(shí)，刀具與工件材料中

22、的某些化學(xué)元素能在固體下互相擴(kuò)散，使兩者的化學(xué)成分發(fā)生變化，削弱了刀具材料的性能，加速磨損進(jìn)程，這種現(xiàn)象稱(chēng)為擴(kuò)散磨損。 氧化磨損 當(dāng)切削溫度范圍在700800 時(shí)，空氣中的氧與硬質(zhì)合金中的Co、WC、TiC等發(fā)生氧化作用生成疏松脆弱的氧化物，這些氧化物容易被切屑和工件帶走，加速了刀具磨損。刀具磨損原因25 七月 2022刀具磨損限度 刀具磨損限度是指從刀具開(kāi)始切削到不能繼續(xù)使用為止的磨損量。 刀具耐用度和刀具壽命 實(shí)際生產(chǎn)中不可能經(jīng)常測(cè)量刀具是否磨損到磨損限度。根據(jù)后刀面磨損量和切削時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)，可用切削時(shí)間來(lái)表示磨損限度，見(jiàn)圖2-18。 刀具刃磨后，從開(kāi)始切削到達(dá)磨損限度所經(jīng)過(guò)的切削時(shí)間稱(chēng)

23、為刀具耐用度，也就是刀具兩次刃磨之間的純切削時(shí)間的總和。 刀具壽命和刀具耐用度不同，刀具壽命是指一把新刀具用到報(bào)廢為止的實(shí)際切削時(shí)間的總和。刀具磨損限度、刀具耐用度和刀具壽命25 七月 2022在切削速度不高而又能形成連續(xù)性切屑的情況下，加工一般鋼材或其他塑性材料時(shí)，常常在刀具前刀面切削刃處粘著一塊剖面呈楔狀的硬塊，這塊冷焊在前刀面上的金屬就稱(chēng)為積屑瘤，如圖2-19所示。 2.2.5積屑瘤圖2-18 刀具磨損過(guò)程25 七月 2022 達(dá)到一定溫度時(shí)，切屑底層材料的切應(yīng)力超過(guò)材料的剪切屈服強(qiáng)度，滯流層中流動(dòng)速度為零的切削層就被剪切斷裂黏結(jié)在前刀面上，由于這層金屬經(jīng)受了強(qiáng)烈的剪切滑移作用產(chǎn)生加工硬

24、化，因此它能代替切削刃繼續(xù)切削較軟的金屬層，這樣依次逐層堆積，高度逐漸增大，就形成了積屑瘤。長(zhǎng)高的積屑瘤在外力或振動(dòng)作用下會(huì)發(fā)生局部的破裂和脫落，繼而重復(fù)生長(zhǎng)與脫落。積屑瘤的產(chǎn)生保護(hù)刀具增大了實(shí)際前角影響工件表面質(zhì)量和尺寸精度 綜上所述，在粗加工時(shí)可以利用積屑瘤的有利之處，精加工時(shí)應(yīng)避免產(chǎn)生積屑瘤。積屑瘤對(duì)加工的影響25 七月 20221）工件材料2）前角 前角越大，刀具和切屑之間的接觸長(zhǎng)度越小，摩擦也小，切削溫度低，所以不易產(chǎn)生積屑瘤。3）切削速度 在低速切削中碳鋼時(shí)，切削溫度較低，材料間不易黏結(jié)；在高速切削時(shí)，切削溫度較高，材料發(fā)軟，不易黏結(jié)，因此不易形成積屑瘤。切削速度適中時(shí)，有積屑瘤形

25、成。在中速（1530 m/min）切削時(shí)，積屑瘤高度最大，如圖2-20所示。影響積屑瘤的因素主要有以下幾種。4）進(jìn)給量 進(jìn)給量減小，切屑與前刀面接觸長(zhǎng)度減小，摩擦力減小，切削溫度降低，不易形成積屑瘤。25 七月 2022前角的選擇主要遵循以下原則:（1）加工塑性材料時(shí)，前角應(yīng)取較大值；加工脆性材料時(shí)，應(yīng)選用較小的前角。（2）工件材料的強(qiáng)度、硬度較低時(shí)，選用較大的前角；反之，選用較小 的前角。（3）刀具材料堅(jiān)韌性好時(shí)，前角應(yīng)選大些（如高速鋼車(chē)刀）；刀具材料 韌性差時(shí)，前角應(yīng)選小些（如硬質(zhì)合金車(chē)刀）。（4）粗加工和斷續(xù)切削時(shí)應(yīng)選較小的前角，精加工時(shí)應(yīng)選較大的前角。（5）車(chē)床夾具工件刀具系統(tǒng)剛度差時(shí)

26、應(yīng)選較大的前角。 硬質(zhì)合金車(chē)刀前角參考值見(jiàn)表2-2，高速鋼車(chē)刀的合理前角一般比表中大510。2.3切車(chē)刀幾何參數(shù)選擇 2.3.1 前角選擇25 七月 202225 七月 2022后角的選擇主要根據(jù)以下原則：（1）加工硬度高、機(jī)械強(qiáng)度大及脆性材料時(shí)，應(yīng)選較小的后角。加工硬度低、機(jī)械強(qiáng)度小及塑性材料時(shí)，應(yīng)選較大的后角。（2）粗加工時(shí)應(yīng)選取較小后角，精加工時(shí)應(yīng)選取較大后角。采用負(fù)前角車(chē)刀時(shí)，后角應(yīng)選大一些。（3）工件與車(chē)刀的剛度差時(shí)應(yīng)選較小的后角。（4）高速車(chē)削時(shí)，應(yīng)選較小的后角。硬質(zhì)合金車(chē)刀后角的參考值見(jiàn)表2-3。 2.3.2后角和副后角選擇25 七月 2022副后角一般與后角取相同的數(shù)值。但切斷

27、刀受刀頭強(qiáng)度限制，應(yīng)把副后角磨得很?。?=12）。25 七月 2022主偏角的選擇主要根據(jù)以下幾點(diǎn)原則：（1）工件材料越硬，應(yīng)選取越小的主偏角。（2）剛度差的工件（如細(xì)長(zhǎng)軸）應(yīng)選較大的主偏角，減小徑向力。（3）在車(chē)床夾具工件刀具系統(tǒng)剛度較好的情況下，主偏角應(yīng)盡可能選小一些。硬質(zhì)合金車(chē)刀主偏角參考值見(jiàn)表2-4。 2.3.3 主偏角選擇25 七月 2022副偏角的選取主要根據(jù)以下原則：（1）工件車(chē)刀夾具車(chē)床系統(tǒng)的剛度好，可選較小的副偏角。（2）精加工刀具應(yīng)選較小的副偏角。（3）加工高硬度材料或斷續(xù)切削時(shí)，應(yīng)該選較小的副偏角，以提高刀尖強(qiáng)度。硬質(zhì)合金車(chē)刀副偏角參考值見(jiàn)表2-5。2.3.4 副偏角選擇

28、25 七月 2022刃傾角的選擇主要根據(jù)以下幾點(diǎn)原則：（1）一般粗車(chē)時(shí)（指工件圓整、被切削層均勻），選取稍偏于負(fù)值的刃傾角（30）；精車(chē)時(shí)，應(yīng)選取負(fù)值的刃傾角（83）。（2）強(qiáng)力車(chē)削時(shí)，選取負(fù)值的刃傾角（105）；沖擊負(fù)荷大的斷續(xù)車(chē)削時(shí)，應(yīng)選取較大負(fù)值的刃傾角（10以上）。（3）加工高硬材料時(shí)，應(yīng)選取負(fù)值的刃傾角，以提高刀尖強(qiáng)度。硬質(zhì)合金車(chē)刀刃傾角參考值見(jiàn)表2-6。2.3.5刃傾角選擇25 七月 202225 七月 2022 如圖2-21所示 ，過(guò)渡刃的形狀有直線(xiàn)形和圓弧形（即刀尖圓弧半徑r）兩種，前者因呈直線(xiàn)形，其偏角r大小通常均取主偏角r值的一半左右，過(guò)渡刃長(zhǎng)度為0.52 mm。而后者不但

29、能提高車(chē)刀的耐用度，還可減少車(chē)削后的殘留面積，降低工件已加工表面粗糙度。但刀尖圓弧半徑r不宜過(guò)大，否則會(huì)引起振動(dòng)。2.3.6過(guò)渡刃選擇25 七月 2022硬質(zhì)合金車(chē)刀刀尖圓弧半徑參考值見(jiàn)表2-7。25 七月 2022 切屑在形成過(guò)程中，切屑逐步擴(kuò)張，當(dāng)切屑端部碰到刀具斷屑槽臺(tái)階時(shí)，切屑發(fā)生卷曲變形，繼續(xù)擴(kuò)張與后刀面或工件碰上時(shí)，切屑折斷。因此，切屑的折斷過(guò)程是卷碰斷。對(duì)于螺卷形切屑，它可由自身質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)折斷。如圖2-22所示為切屑折斷過(guò)程。2.4 斷屑影響因素及其方法2.4.1斷屑過(guò)程25 七月 2022影響斷屑的因素有斷屑槽的形狀、斷屑槽的寬度、斷屑槽斜角及切削用量。2.4.2影響斷屑的因素

30、斷屑槽形狀常用斷屑槽有直線(xiàn)圓弧形、直線(xiàn)形和圓弧形三種，如圖2-23所示。圖2-23 斷屑槽形狀25 七月 2022 斷屑槽的寬度對(duì)斷屑的影響很大。一般來(lái)講，槽寬越小，切屑的卷曲半徑 越小，切屑上的彎曲應(yīng)力越大，越易折斷，如圖2-24所示。但斷屑槽的寬度必須與進(jìn)給量f和背吃吃刀量 聯(lián)系起來(lái)考慮。進(jìn)給量大，槽應(yīng)當(dāng)寬些；背吃刀量大，槽也應(yīng)適當(dāng)加寬，否則切屑不易在槽中卷曲，往往不流經(jīng)槽底而形成不斷裂的帶狀切屑。斷屑槽寬度圖2-24 槽寬對(duì) 的影響25 七月 2022斷屑槽斜角 斷屑槽的側(cè)邊與主切削刃之間的夾角稱(chēng)為斷屑槽斜角，用表示。常用的斷屑槽斜角有外斜式、平行式和內(nèi)斜式三種形式，如圖2-25所示。圖

31、2-24 斷屑槽斜角25 七月 2022切削用量中對(duì)斷屑影響最大的是進(jìn)給量，其次是被背吃刀量和切削速度。加大進(jìn)給量是達(dá)到斷屑的有效措施之一。當(dāng)背吃刀量很小時(shí)，切屑在流出過(guò)程中很可能碰不到斷屑槽臺(tái)階，因此不易斷屑，如圖2-26（a）所示；當(dāng)背吃刀量較小時(shí)，切屑雖有可能碰到斷屑槽臺(tái)階，但因出屑角較大，翻轉(zhuǎn)后的切屑仍不易碰到障礙物，因此也不易斷屑，如圖2-26（b）所示；當(dāng)背吃刀量較大時(shí)，因出屑角小，切屑翻轉(zhuǎn)后碰到車(chē)刀后刀面或工件而較易折斷，如圖2-26（c）所示。一般情況下，切削速度對(duì)斷屑影響不大。切削用量25 七月 202225 七月 2022斷屑常用方法如下：（1）用斷屑槽斷屑。（2）用斷屑臺(tái)

32、斷屑。在前刀面上磨出臺(tái)階以阻擋切屑自由流出，迫使其再次卷曲變形而折斷。2.4.3 常用斷屑方法圖2-27 擋屑板擋屑 1擋屑板；2車(chē)刀（3）用擋屑板斷屑。如圖 2-27所示，在前刀面裝有可調(diào)或固定的擋屑板，當(dāng)切屑沿前刀面流動(dòng)時(shí)，因受擋屑板所阻而彎曲、折斷。擋屑板可以焊在壓板上，也可以單獨(dú)制造。單獨(dú)制造的擋屑板常用在一些大中型機(jī)床的刀具上。25 七月 2022（4）選用適當(dāng)?shù)那邢饔昧亢蛶缀螀?shù)使其斷屑。選用適當(dāng)?shù)那邢饔昧亢偷毒邘缀螀?shù)可以達(dá)到斷屑的目的。前角大時(shí)切屑變形小，不利于斷屑；主偏角大時(shí)切屑厚度大，有利于斷屑。當(dāng)背吃刀量和進(jìn)給量之比為510時(shí)，選用前角o=105、刃傾角s=1510、主偏

33、角r=6080的刀具切削容易斷屑。適當(dāng)增大進(jìn)給量，減小背吃刀量和切削速度有利于斷屑。（5）采用程序斷屑。如果使用的車(chē)床是數(shù)控車(chē)床，還可采用程序斷屑，即隔一定時(shí)間間隔，給縱向進(jìn)給程序?qū)懭霂讉€(gè)停止脈沖，就可達(dá)到斷屑的目的。25 七月 2022殘留面積 兩條切削刃在已加工表面上殘留下未被切去部分的面積，稱(chēng)為殘留面積。如圖2-28（a）所示，殘留面積A越大，高度H越高，則表面粗糙度值越大。 積屑瘤 用中等速度切削塑性金屬產(chǎn)生積屑瘤以后，因積屑瘤既不規(guī)則又不穩(wěn)定，所以，一方面其不規(guī)則部分代替切削刃切削，留下深淺不一的痕跡：另一方面，一部分脫落的積屑瘤嵌入工件已加工表面，使之形成硬點(diǎn)和毛刺，表面粗糙度值增

34、大，如圖2-28（b)所示。振動(dòng) 刀具、工件或車(chē)床部件產(chǎn)生周期性振動(dòng)，會(huì)使已加工表面出現(xiàn)周期性的波紋，使表面粗糙度明顯增大，如圖2-28（c）所示。2.5 工件表面粗糙度2.5.1影響工件表面粗糙度的因素25 七月 2022圖2-28 常見(jiàn)表面粗糙度增大的現(xiàn)象25 七月 2022殘留面積高度產(chǎn)生的表面粗糙度增大。應(yīng)減小刀具主偏角和副偏角(一般減小副偏角對(duì)減小表面粗糙度效果明顯)，增大刀尖圓弧半徑，減小進(jìn)給量f。工件表面產(chǎn)生毛刺引起表面粗糙度增大。另外，刀具嚴(yán)重磨損和切削刃表面粗糙度增大都會(huì)拉毛工件表面。因此，應(yīng)盡量減小前、后刀面的表面粗糙度，及時(shí)重磨或更換刀具，經(jīng)常保持刀具的鋒利。切屑拉毛工件

35、表面。切屑拉毛的工件表面一般是無(wú)規(guī)則的很淺的劃紋，這時(shí)應(yīng)選用負(fù)值刃傾角的車(chē)刀，使切屑流向工件待加工表面，并采用斷屑或卷屑措施。2.5.2減小工件表面粗糙度方法25 七月 2022振動(dòng)引起工件表面粗糙度大。振動(dòng)引起工件表面粗糙度大所需采用的解決辦法如下： 調(diào)整主軸間隙，提高軸承精度，調(diào)整大、中、小滑板塞鐵，使間隙小于0.04 mm。 合理選擇刀具幾何參數(shù)，經(jīng)常保持切削刃光潔和鋒利；增加刀具的安裝剛度。 增加工件的安裝剛度。工件裝夾時(shí)不宜懸伸太長(zhǎng)，裝夾細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)應(yīng)用中心架。 選擇較小的背吃刀量和進(jìn)給量，或降低切削速度。25 七月 2022 （1）了解車(chē)刀刃磨的目的。 （2）掌握正確刃磨車(chē)刀的方法。2

36、.6 技能訓(xùn)練2.6.1實(shí)訓(xùn)要求砂輪機(jī)、待磨刀具、研磨用具。2.6.2實(shí)訓(xùn)設(shè)備2.6.3實(shí)訓(xùn)內(nèi)容高速鋼車(chē)刀刃磨的一般步驟和方法 高速鋼車(chē)刀刃磨的一般步驟和方法如下：25 七月 2022（1）刃磨主后刀面。如圖2-29（a）所示，刃磨前，將車(chē)刀刀柄向左偏斜，使刀柄中心線(xiàn)與砂輪圓周面之間形成主偏角大小的角度，并把刀頭抬起，使刀柄底線(xiàn)與水平面之間的夾角成主后角大小的角度。刃磨時(shí)，將車(chē)刀的主后刀面自下而上地慢慢接觸砂輪，并左右輕輕移動(dòng)，使砂輪在整個(gè)圓周面上與刀具接觸。（2）刃磨副后刀面。刃磨副后刀面與刃磨主后刀面的方法基本相同，其不同點(diǎn)是要將車(chē)刀刀柄向右偏斜，如圖2-29（b）所示。（3）刃磨前刀面。

37、如圖2-29（c）所示，將前刀面面對(duì)砂輪，刀柄尾部向下傾斜，使主切削刃與刀柄的底面平行（此時(shí)刃傾角為零），并將車(chē)刀沿主切削刃向下傾斜成前角大小的角度。這時(shí)，將車(chē)刀沿主切削刃方向左右傾斜，若使刀尖在主切削刃的最高點(diǎn)，則刃傾角為負(fù)值；若使刀尖在主切削刃的最低點(diǎn)，則刃傾角為正值。25 七月 2022（4）修磨過(guò)渡刃。如圖2-29（d）所示，在主切削刃與副切削刃之間刃磨過(guò)渡刃（刀尖圓?。?。在刃磨時(shí)應(yīng)注意車(chē)刀底平面與水平面之間的夾角（即過(guò)渡刃處的后角）與車(chē)刀的后角應(yīng)協(xié)調(diào)一致。（5）精磨。在較細(xì)硬的砂輪上將車(chē)刀各面進(jìn)行仔細(xì)修磨，以修正車(chē)刀的幾何形狀和角度，使其符合要求，并減小車(chē)刀的表面粗糙度值。（6）研磨。用平整的氧化鋁油石，輕輕研磨車(chē)刀的后面和過(guò)渡刃，并研去切削刃在刃磨時(shí)留下的毛刺，以進(jìn)一步降低各切削刃及各面的表面粗糙度值，從而提高車(chē)刀的耐用度。25 七月 2022圖2-29 高速鋼車(chē)刀的刃磨25 七