機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 重點(diǎn)與難點(diǎn)及習(xí)題精講

第一章金屬切削過(guò)程的基本知識(shí)3、合成運(yùn)動(dòng)與合成切削速度

當(dāng)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行忖，刀具切削刃上某一點(diǎn)相對(duì)于工件的

1.1金屬切削過(guò)程的基本概念運(yùn)動(dòng)稱為合成切削運(yùn)動(dòng)，其大小和方向用合成速度向量匕表示，見(jiàn)上圖。

%=Vc+Vr

一、切削表面與切削運(yùn)動(dòng)（見(jiàn)P4-5）

（-）切削表面二、切削用量三要素與切削層參數(shù)

（-）切削用量三要素

待加工表面：工件上即將被切除的表面。

已加工表面：工件上已切去切削層而形成的新表面。1、切削速度％

過(guò)渡表面（加工表面）：工件上正被刀具切削著的表面，介于已加工表

面和待加工表面之間。JT由

V------------

1000

（二）切削運(yùn)動(dòng)

式中d一切削刃上選定點(diǎn)的回轉(zhuǎn)直徑,mm；n—主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速,r/s或r/min。

1、主運(yùn)動(dòng)

2、進(jìn)給速度vf、進(jìn)給量f

主運(yùn)動(dòng)是刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。它使刀具的前刀面能夠接近工

件，切除工件上的被切削層，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榍行迹瑥亩瓿汕行技庸?。一?進(jìn)給速度vr一切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)速度，mni/s

主運(yùn)動(dòng)速度最高，消耗功率最大，機(jī)床通常只有一個(gè)主運(yùn)動(dòng)。例如，車削或mm/min.。

加工時(shí)，工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是主運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)給量f一刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)于工件的位移量，用刀具或工

2、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)件每轉(zhuǎn)或每行程的位移量來(lái)表述，mm/r或mm/行程。

進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是配合主運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)依次連續(xù)不斷地切除多余金屬層的刀具與Vf=nf

工件之間的附加相對(duì)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)與主運(yùn)動(dòng)配合即可完成所需的表面幾

何形狀的加工，根據(jù)工件表面形狀成形的需要，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是多個(gè)，也3、切削深度ap

可以是一個(gè)；可以是連續(xù)的，也可以是間歇的。

對(duì)于鉆孔加工來(lái)說(shuō),

4"

21.2刀具角度

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

式中&---工件待加工表面直徑，nuiio前刀面、主刀后面、副刀后面、主切削刃、副切削刃和刀尖所組成。其定

義分別為：

&一一工件已加工表面直徑，mm。切削用量三要素與切削

層參數(shù)(1)前刀面刀具上與切屑接觸并相互作用的表面(即切屑流過(guò)的表面)。

(2)主刀后面刀具上與工件過(guò)渡表面相對(duì)并相互作用的表面。

(3)副刀后面刀具上與已加工表面相對(duì)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,

(二)切削層參數(shù)(見(jiàn)P13)

并最終形成已加工表面。

在切削過(guò)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

(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

金屬層，稱為切削層。

段或圓弧。

在過(guò)渡表面法線方向測(cè)量的切削層尺寸，即相鄰(-)刀具標(biāo)注角度參考系

切兩過(guò)渡表面之間的距離。L反映了切削力單位長(zhǎng)度上

切削層公

的切削負(fù)荷。由圖得：h產(chǎn)切削kr

稱厚度ho1、假定運(yùn)動(dòng)條件：用刀具主運(yùn)動(dòng)向量匕近似代替合成運(yùn)動(dòng)向量心然后

削其中：瓜一切削層公稱厚度，(mm)；f一進(jìn)給量，(mm/r)；再用平行或垂直于主運(yùn)動(dòng)方向的坐標(biāo)平面構(gòu)成參考系。

k,一車刀主偏角，()o

層

沿過(guò)渡表面測(cè)量的切削層尺寸。氏反映了切削刃2、假定安裝條件：假定刀具的安裝位置恰好使其底面或軸線與參考系的

切削層公平面平行或垂直。

參加切削的工作長(zhǎng)度。由圖得：b產(chǎn)a/sinkr

參稱寬度民

其中:bi)一切削層公稱寬度,(mm)o

3、刀具標(biāo)注角度參考系諸平面：

切削層公稱厚度與切削層公稱寬度的乘積。由圖

數(shù)切削層公

得：

稱橫截面1)基面P，：通過(guò)切削刃某一點(diǎn)，垂直于假定主運(yùn)動(dòng)方向的平面。

Ao=hn*bo=fsink,*a?/sinkr=f*a?

積AD

其中：M一切削層公稱橫截面積，(mm9。

2）切削平面仇：通過(guò)切削刃某一點(diǎn)，與工件加工表面（或與主切削標(biāo)注的角度。刀具的標(biāo)注角度主要有五個(gè)，以車刀為例，表示了幾個(gè)角度

刃）相切的平面。切削平面P，與基面Pr垂直。的定義。

3）主剖面P。：通過(guò)切削刃某一點(diǎn)，同時(shí)垂直于切削平面人與基面4在主剖面Po內(nèi)測(cè)量的前刀面與基面之間的夾角。前角表示前

的平面。

前角Y。4面的傾斜程度，有正、負(fù)和零值之分，其符號(hào)規(guī)定如圖所

7]\o

4）法剖面P"通過(guò)切削刃某一點(diǎn)，垂直于切削刃的平面。

在主剖面P。內(nèi)測(cè)量的主后刀面與切削平面之間的夾角。后角

后角a。

表示主后刀面的傾斜程度，一般為正值。

5）進(jìn)給剖面Pr:通過(guò)切削刃某一點(diǎn)，平行于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向并垂直于

基面Pr的平面。在基面內(nèi)測(cè)量的主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向

主偏角K

R的夾角。主偏角一般為正值。

6）背平面P“：通過(guò)切削刃某一點(diǎn)，同忖垂直于進(jìn)給剖面件與基面＞在基面內(nèi)測(cè)量的副切削力在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)反方

副偏角K/

的平面。向的夾角。副偏角一般為正值。

（-）刀具工作角度參考系在切削平面內(nèi)測(cè)量的主切削刃與基面之間的夾角。當(dāng)主切削

刃傾角X3刃呈水平時(shí)，x,=0；刀尖為主切削刃最低點(diǎn)時(shí)，Xs（0；刀

上述刀具標(biāo)注角度參考系，在定義基面時(shí)，都只考慮主運(yùn)動(dòng)，不考慮尖為主切削刃上最高點(diǎn)是，入。0,如圖示。

進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，即在假定運(yùn)動(dòng)條件確定的參考系。但刀具在實(shí)際使用過(guò)程中，

這樣的參考系所確定的刀具角度，往往不能確切反映切削加工的真實(shí)情況。

（四）刀具的工作角度（見(jiàn)P11-13）

只有用合成切削方向乙來(lái)確定參考系，才符合切削加工的實(shí)際。

在實(shí)際的切削加工中，由于刀具安裝位置和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響，上述標(biāo)

另外，刀具實(shí)際安裝位置也影響工作角度的大小。只有采用刀具工作

注角度會(huì)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

角度參考系，才能反映切削加工的實(shí)際。

平面位置的改變。以切削過(guò)程中實(shí)際的切削平面匕、基面Pr和主剖面P。

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(shí)際角度。

刀具工作角度參考系與刀具標(biāo)注角度參考系的唯一區(qū)別是：用合成切

削方向％取代主運(yùn)動(dòng)切削方向外,用實(shí)際進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向取代假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

1、刀具安裝位置對(duì)工作角度的影響

方向。

（三）刀具的標(biāo)注角度

以車刀車外圓為例，若不考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)都獍惭b得高于或低于工

刀具的標(biāo)注角度是制造和刃磨刀具所需要的，并在刀具設(shè)計(jì)圖上予以

件軸線時(shí)，將引起工作前角和工作后角a理的變化。

當(dāng)車刀刀桿的縱向軸線與進(jìn)給方向不垂直時(shí)，將會(huì)引起工作主偏角K

re和工作副偏角K丁的變化。孔加工刀具一般可分為兩大類：?類是從實(shí)體材料上加工出孔的刀具,

常用的有麻花鉆、中心鉆和深孔鉆等；另一類是對(duì)工件上已有孔進(jìn)行再加

2、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響工的刀具，常用的有擴(kuò)孔鉆、錢刀及鑲刀等。例如，下圖示標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻

花鉆的結(jié)構(gòu)。工作部分（刀體）的前端為切削部分，承擔(dān)主要的切削工作,

車削時(shí)由于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的存在，使車外圓及車螺紋的加工表面實(shí)際上是后端為導(dǎo)向部分，起引導(dǎo)鉆頭的作用，也是切削部分的后備部分。

一個(gè)螺旋面，如下圖示。

3.銃刀

車端面或切斷時(shí)，加工表面是阿基米德螺旋面，如下圖示。因此，實(shí)

際的切削平面和基面都要偏轉(zhuǎn)一個(gè)附加的螺旋升角U,使車刀的工作前角銃刀是一種應(yīng)用廣泛的多刃回轉(zhuǎn)刀具，其種類很多。按用途分有：1）

Yoe增大，工作后角aoe減小。一般車削時(shí)，進(jìn)給量比工作直徑小很多,加工平面用的，如圓柱平面銃刀、端銃刀等；2）加工溝槽用的，如立銃刀、

故螺旋升角U很小，它對(duì)車刀工作角度影響不大，可忽略不計(jì)。但在車端T形刀和角度銃刀等；3）加工成形表面用的，如凸半圓和凹半圓銃刀和加

面、切斷和車外圓進(jìn)給量（或加工螺紋的導(dǎo)程）較大，則應(yīng)考慮螺旋升角工其它復(fù)雜成形表面用的銃刀。銃削的生產(chǎn)率一般較高，加工表面粗糙度

的影響。值較大。

1.3刀具的附鹿、材料與性用4.拉刀

一、刀具種類拉刀是一種加工精度和切削效率都比較高的多齒刀具，廣泛應(yīng)用于大

批量生產(chǎn)中，可加工各種內(nèi)、外表面。拉刀按所加工工件表面的不同，可

（-）刀具分類分為各種內(nèi)拉刀和外拉刀兩類。使用拉刀加工時(shí)，除了要根據(jù)工件材料選

（-）常用刀具簡(jiǎn)介擇刀齒的前角、后角，根據(jù)工件加工表面的尺寸

1.車刀5.螺紋刀具螺紋可用切削法和滾壓法進(jìn)行加工。

車刀是金屬切削加工中應(yīng)用最廣的一種刀具。它可以在車床上加工外

圓、端平面、螺紋、內(nèi)孔，也可用于切槽和切斷等。車刀在結(jié)構(gòu)上可分為6.齒輪刀具

整體車刀、焊接裝配式車刀和機(jī)械夾固刀片的車刀。機(jī)械夾固刀片的車刀齒輪刀具是用于加工齒輪齒形的刀具。按刀具的工作原理，齒輪分為

又可分為機(jī)床車刀和可轉(zhuǎn)位車刀。機(jī)械夾固車刀的切削性能穩(wěn)定，工人不成形齒輪刀具和展成齒輪刀具。常用的成形齒輪刀具有盤形齒輪銃刀和指

必磨刀，所以在現(xiàn)代生產(chǎn)中應(yīng)用越來(lái)越多。形齒輪刀具等。常用的展成齒輪刀具有插齒刀、齒輪滾刀和剃齒刀等。選

用齒輪滾刀和插齒刀時(shí)，應(yīng)注意以卜幾點(diǎn)：

2.孔加工刀具

(1)刀具基本參數(shù)(模數(shù)、齒形角、齒頂高系數(shù)等)應(yīng)與被加工齒輪相同。1、高速鋼

(2)刀具精度等級(jí)應(yīng)與被加工齒輪要求的精度等級(jí)相當(dāng)。

(3)刀具旋向應(yīng)盡可能與被加工齒輪的旋向相同。滾切直齒輪時(shí)，一般用定義：是種加入較多的鴇、銘、銳等合金元素的高合金工具鋼。

左旋齒刀。

性能：有較高的熱穩(wěn)定性；有較高的強(qiáng)度、韌性、硬度和耐磨性；制

7.自動(dòng)線與數(shù)控機(jī)床刀具造工藝簡(jiǎn)單，容易磨成鋒利的切削刃，可鍛造。是制造鉆頭、成形刀具、

拉刀、齒輪刀具等的主要材料。

這類刀具的切削部分總的來(lái)說(shuō)與一般刀具沒(méi)有多大區(qū)別不同情況，只

是為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)線加工的特點(diǎn)，對(duì)它們提出了更高的要求。分類：按用途分：通用型高速鋼和高性能高速鋼；

二、刀具材料按制造工藝分：熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。

刀具切削性能的好壞，取決于構(gòu)成刀具切削部分的材料、幾何形狀和1)通用型高速鋼

刀具結(jié)構(gòu)。刀具材料對(duì)刀具使用壽命、加工效率、加工質(zhì)量和加工成本等

都有很大影響，因此耍重視刀具材料的正確選擇與和合理使用。鑄鋼：典型牌號(hào)為W18Cr4V,有良好的綜合性能，可以制造各種復(fù)雜

刀具。

(-)刀具材料應(yīng)具備的性能

鴇鋁鋼：典型牌號(hào)為W6Mo5Cr4V2,可做尺寸較小、承受沖擊力較大

1、高的硬度和耐磨性的刀具；熱塑性特別好，更適用于制造熱軋鉆頭等；磨加工性好，目前各

國(guó)廣泛應(yīng)用。

2、足夠的強(qiáng)度和韌性

2)高性能高速鋼

3、高耐熱性

典型牌號(hào)為高碳高速鋼9W18CMV、高鈕高速鋼W6Moer4V3、鉆高

4、良好的工藝性速鋼W6MoCr4V2Co8和超硬高速鋼W2Mo9Cr4Co8等。適合于加工高溫

合金、鈦合金和超高強(qiáng)度鋼等難加工材料。

5、良好的經(jīng)濟(jì)性

3)粉末冶金高速鋼

(-)常用的刀具材料

用高壓朝氣或氮?dú)忪F化熔融的高速鋼水，直接得到細(xì)小的高速鋼粉末,

高溫下壓制成致密的鋼坯，而后鍛壓成材或刀具形狀。適合于制造切削難2.刀具材料的選擇

加工材料的刀具、大尺寸刀具（如滾刀、插齒刀）、精密刀具、磨加工量大

的復(fù)雜刀具、高動(dòng)載荷下使用的刀具等。3.刀具角度的選擇

2,硬質(zhì)合金（1）前角

由難熔金屬化合物（如WC、TiC）和金屬粘結(jié)劑（Co）經(jīng)粉末冶前角Y。對(duì)切削的難以程度有很大影響。增大前角能使刀刃變得鋒利,

金法制成。使切削更為輕快，并減小切削力和切削熱。但前角過(guò)大，刀刃和刀尖的強(qiáng)

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(duì)表面粗糙

硬質(zhì)合金以其切削性能優(yōu)良被廣泛用作刀具材料（約占50%）。如度、排屑和斷屑等也有一定影響。工件材料的強(qiáng)度、硬度低，前角應(yīng)選得

大多數(shù)的車刀、端銃刀以至深孔鉆、釵刀、拉刀、齒輪刀具等。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

具有高耐磨性和高耐熱性，但抗彎強(qiáng)度低、沖擊韌性差，很少用應(yīng)選得小些（如硬質(zhì)合金）：精加工時(shí)，前角可選得大些。粗加工時(shí)應(yīng)選

于制造整體刀具。它還可用于高速鋼刀具不能切削的淬硬鋼等硬材料。得小些。

ISO將切削用的硬質(zhì)合金分為三類：（各種牌號(hào)的應(yīng)用范圍見(jiàn)P16（2）后角

表1.1）

后角a。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

1）YG（K）類，即WC-Co類硬質(zhì)合金大小對(duì)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，

刀具后角越小；工件材料越軟，塑性越大，后角越大。工藝系統(tǒng)剛性較差

2）YT（P）類，即WC-TiC-Co類硬質(zhì)合金時(shí)，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）YW（M）類，即WCTiC-TaC-Co類硬質(zhì)合金（3）主偏角

（三）其它刀具材料主偏角Kr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(shí)，

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K,宜取小值;

1、涂層刀具2陶瓷3金剛石4立方氮化硼在工件剛性較差時(shí)，為避免工件的變形和振動(dòng)，應(yīng)選用較大的主偏角。

三、刀具選用（4）副偏角

1.刀具種類的選擇

副偏角Kr'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3）第三變形區(qū)（近切削刃處已加工表面內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)）金屬的擠壓磨

間的摩擦，防止切削振動(dòng)。K；的大小主要根據(jù)表面粗糙度的要求選取。擦變形

（5）刃傾角

二、切削變形程度的度量方法

刃傾角3主要影響刀頭的強(qiáng)度和切屑流動(dòng)的方向。

1、相對(duì)滑移e

第二章金屬物削已行的基本規(guī)律及其應(yīng)用

相對(duì)滑移e是用來(lái)量度第1變形區(qū)滑移變形的程度。如右圖，設(shè)切削

層中A'B'線沿剪切面滑移至A"B”時(shí)的距離為Ay,事實(shí)上很小，故可

2.1金屬切削層的變形認(rèn)為滑移是在剪切面上進(jìn)行，其滑移量為As。則相對(duì)滑移￡表示為：

一、切屑形成過(guò)程及變形區(qū)的劃分

1、切削變形金屬的切削過(guò)程與金屬的擠壓過(guò)程很相似。金屬材料受到e—=------------=cotp+tan（3一

刀具的作用以后，開(kāi)始產(chǎn)生彈性變形；雖著刀具繼續(xù)切入，金屬內(nèi)部的應(yīng)

力、應(yīng)變繼續(xù)加大，當(dāng)達(dá)到材料的屈服點(diǎn)時(shí)，開(kāi)始產(chǎn)生塑性變形，并使金

屬晶格產(chǎn)生滑移；刀具再繼續(xù)前進(jìn)，應(yīng)力進(jìn)而達(dá)到材料的斷裂強(qiáng)度，便會(huì)2、變形系數(shù)Ah

產(chǎn)生擠裂。

2、變形區(qū)的劃分大量的實(shí)驗(yàn)和理論分析證明，塑性金屬切削過(guò)程中切屑

的形成過(guò)程就是切削層金屬的變形過(guò)程。切削層的金屬變形大致劃分為三瓜=蝦'比=c。/。s，。+近叫

個(gè)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）。

3、切屑的形成及變形特點(diǎn)（見(jiàn)P20）從上面兩個(gè)公式可知，剪切角°與前角Y。是影響切削變形的兩個(gè)主要

因素。如果增大前角Yo和剪切角°,使相對(duì)滑移e、變形系數(shù)八h減小，

1）第一變形區(qū)（近切削刃處切削層內(nèi)產(chǎn)生的塑性變形區(qū)）金屬的剪切滑

則切削變形減小。

移變形

注意：由于切削過(guò)程是一個(gè)非常復(fù)雜的物理過(guò)程，切削變形除了產(chǎn)生

2）第二變形區(qū)（與前刀面接觸的切屑層產(chǎn)生的變形區(qū)）內(nèi)金屬的擠壓磨

滑移變形外，還有擠壓、摩擦等作用，而e值主要從剪切變形考慮；而八h

擦變形

主要從塑性壓縮方面分析。所以，e與八h都只能近似地表示切削變形程

度。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(huì)發(fā)生加工

硬化，而被阻滯在底層，粘成一體。

三、剪切角的確定4）這樣粘結(jié)層就逐步長(zhǎng)大，直到該處的溫度與壓力不足以造成粘附為止。

2、形成積屑瘤的條件：

剪切角（P是影響切削變形的一個(gè)重要因素。若能預(yù)測(cè)剪切角（P的值，主要決定于切削溫度。此外，接觸面間的壓力、粗糙程度、粘結(jié)強(qiáng)度

則對(duì)了解與控制切削變形具有重要意義。為此，許多學(xué)者進(jìn)行了大量研究,等因素都與形成積屑瘤的條件有關(guān)。

并推薦了若干剪切角（P的計(jì)算式。1）一般說(shuō)來(lái)，塑性材料的加工硬化傾向愈強(qiáng)，愈易產(chǎn)生積屑瘤；

2）溫度與壓力太低，不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤；反之，溫度太高，產(chǎn)生弱化作用，

其中，按最少能量原則來(lái)~一I也不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤。

確定剪切角g的計(jì)算式夕=45。+勺一g3）走刀量保持?定時(shí)，積屑瘤高度與切削速度有密切關(guān)系。

為：22

3、積屑瘤對(duì)切削過(guò)程的影響

按最大剪應(yīng)力的理論，三r1）實(shí)際前角增大

出剪切角9計(jì)算式為：尸了+7。一口。它加大了刀具的實(shí)際前角，可使切削力減小，對(duì)切削過(guò)程起積極的作

用。積屑瘤愈高，實(shí)際前角愈大。

從上面公式可看出：。與Yo、B有關(guān)。增大前角Yo、減小摩擦角B,2）使加工表面粗糙度增大

使剪切角。增大，切削變形減小，這一規(guī)律。被普遍用于生產(chǎn)實(shí)踐中。積屑瘤的底部則相對(duì)穩(wěn)定一些，其頂部很不穩(wěn)定，容易破裂，一部分

從上面公式也可看出：第2變形區(qū)產(chǎn)生的摩擦對(duì)第1變形區(qū)剪切變形連附于切屑底部而排出，?部分殘留在加工表面上，積屑瘤凸出刀刃部分

的影響規(guī)律。使加工表面切得非常粗糙，因此在精加工時(shí)必須設(shè)法避免或減小枳屑瘤。

3）對(duì)刀具壽命的影響

四、積屑瘤的形成及其對(duì)切削過(guò)程的影響積屑瘤粘附在前刀面上，在相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，可代替刀刃切削，有減少刀具

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

塑性材料時(shí)，常常在前刀面處粘著一塊剖面有時(shí)呈三角狀的硬塊。這塊冷具時(shí)，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。

焊在前刀血上的金屬稱為積屑瘤（或刀痛）。它的硬度很高，通常是工件材4、防止積屑瘤的主要方法

料的2—3倍，在處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)，能夠代替刀刃進(jìn)行切削。1）降低切削速度，使溫度較低，粘結(jié)現(xiàn)象不易發(fā)生；

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；

1、積屑瘤是如何形成的？3）采用潤(rùn)滑性能好的切削液，減小摩擦；

1）切屑對(duì)前刀面接觸處的摩擦，使前刀面十分潔凈。4）增加刀具前角，以減小切屑與前刀面接觸區(qū)的壓力；

2）當(dāng)兩者的接觸面達(dá)到一定溫度同時(shí)壓力又較高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，即5）適當(dāng)提高工件材料硬度，減小加工硬化傾向。

一般所謂的“冷焊工切屑從粘在刀面的底層上流過(guò)，形成“內(nèi)摩擦”。五、切削變形變化規(guī)律

從相對(duì)滑移e、變形系數(shù)八h計(jì)算式中可知，剪切角夕與前角Y。是影在實(shí)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

響切削變形的兩個(gè)主要因素。如果增大前角Y。和剪切角（P，使相對(duì)滑移e、槽或使用壓塊式斷屑器。

變形系數(shù)八h減小，則切削變形減小。

1、前角：增大前角Y。，使剪切角。增大，變形系數(shù)八h減小，因此，切削2.3切削力

變形減小。一、切削力的來(lái)源，切削合力及其分解，切削功率（見(jiàn)P26）

（-）切削力的來(lái)源

生產(chǎn)實(shí)踐表明：采用大前角刀具切削，刀刃鋒利、切入金屬容易，切

研究切削力，對(duì)進(jìn)一步弄清切削機(jī)理，對(duì)計(jì)算功率消耗，對(duì)刀具、機(jī)

屑與前刀面接觸長(zhǎng)度減短、流屑阻力小，因此，切削變形小、切削省力。

床、夾具的設(shè)計(jì)，對(duì)制定合理的切削用量，優(yōu)化刀具幾何參數(shù)等，都具有

2、切削速度：切削速度Vc是通過(guò)積屑瘤使剪切角e改變和通過(guò)切削溫度

非常重要的意義。金屬切削時(shí)，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生變形并

使摩擦系數(shù)U變化而影響切削變形的。

成為切屑所需的力，稱為切削力。切削力來(lái)源于三個(gè)方面：

3、進(jìn)給量：進(jìn)給量f增大，使變形系數(shù)Ah減小

1.克服被加工材料對(duì)彈性變形的抗力；

4、工件材料：工件材料硬度、強(qiáng)度提高，切削變形減少。

2.克服被加工材料對(duì)塑性變形的抗力；

3.克服切屑對(duì)前刀面的摩擦力和刀具后刀面對(duì)過(guò)渡表面與已加工表面之間

2.2切屑的類型及控制

的摩擦力。

一、切屑的類型及其分類

（-）切削合力及其分解

1、帶狀切屑。

2、擠裂切屑

（三）切削功率

3、單元切屑

1、單位切削力2、切削功率Pm3、單位切削功率

二、切削力的測(cè)定

4.崩碎切屑

1.測(cè)定機(jī)床功率，計(jì)算切削力

二、切屑控制的措施

2.用測(cè)力儀測(cè)量切削力

三、切削力的經(jīng)驗(yàn)公式和切削力估算

在現(xiàn)行切削加工中，切削速度與金屬切除率達(dá)到了很高的水平，切削

四、切削力的變化規(guī)律

條件很惡劣，常常產(chǎn)生大量“不可接受”的切屑。

實(shí)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。

所謂切屑控制（又稱切屑處理，工廠中一般簡(jiǎn)稱為“斷屑”），是指

1、工件材料

在切削加工中采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)控制切屑的卷曲、流出與折斷，使形成“可

（1）硬度或強(qiáng)度提高，剪切屈服強(qiáng)度TS增大，切削力增大。

接受”的良好屑形。

（2）塑性或韌性提高，切屑不易折斷，切屑與前刀面摩擦增大，切削

力增大。

2、切削用量4、其它因素

（1）背吃刀量（切削深度）ap、進(jìn)給量增大，切削層面積增大，變形

抗力和摩擦力增大，切削力增大。（1）刀具棱面：應(yīng)選較小寬度，使Fy減小。

由于背吃刀量ap對(duì)切削力的影響比進(jìn)給量對(duì)切削力的影響大（通常（2）刀具圓弧半徑：增大，切削變形、摩擦增大，切削力增大。

XFz=l,YFz=O.75-0.9）,所以在實(shí)踐中，當(dāng)需切除一定量的金屬層時(shí)，為了（3）刀具磨損：后刀面磨損增大，刀具變鈍，與工件擠壓、摩擦增大，切

提高生產(chǎn)率，采用大進(jìn)給切削比大切深切削較省力又省功率。削力增大。

（2）切削速度vc0i!^31圖2.20）2.4切削熱和切削溫度

1）加工塑性金屬時(shí)，切削速度Vc對(duì)切削力的影響規(guī)律如同對(duì)切削變形影

響?樣，它們都是通過(guò)積屑瘤與摩擦的作用造成的。切削熱與切削溫度是切削過(guò)程中產(chǎn)生的又一重要物理現(xiàn)象。切削時(shí)做

2）切削脆性金屬時(shí)，因?yàn)樽冃魏湍Σ辆^小，故切削速度Vc改變時(shí)切削的功，可轉(zhuǎn)化為等量的熱。功削熱除少量散逸在周圍介質(zhì)中外，其余均傳

力變化不大。入刀具、切屑和工件中，并使它們溫度升高，引起工件變形、加速刀具磨

3、刀具幾何角度損。因此，研究切削熱與切削溫度具有重要的實(shí)用意義。

（1）前角：前角增大，變形減小，切削力減小。

（2）主偏角：主偏角Kr在300-600范圍內(nèi)增大，由切削厚度hl）的影響一、切削熱的產(chǎn)生和傳導(dǎo)

起主要作用，使主切削力Fz減?。恢髌荎r在600-900范圍內(nèi)增大，刀二、切削溫度的計(jì)算與測(cè)量①自然熱電偶法②人工熱電偶法

尖處圓弧和副前角的影響更為突出，三、影響切削溫度的主要因素

故主切削力Fz增大。1、切削用量的影響

一般地，Kr=600-750,所以主偏角Kr增大，主切削力Fz增大。切削用量是影響切削溫度的主要因素。通過(guò)測(cè)溫實(shí)驗(yàn)可以找出切削用

量對(duì)切削溫度的影響規(guī)律。通常在車床上利用測(cè)溫裝置求出切削用量對(duì)切

Kr增大，使Fy減小、Fx增大。削溫度的影響關(guān)系，并可整理成下列一般公式：

切削速度對(duì)切削溫度影響最大，隨切削速度的提高，切削溫度迅速上

實(shí)踐應(yīng)用，在車削軸類零件，尤其是細(xì)長(zhǎng)軸，為了減小切深抗力Fy的升。進(jìn)給量對(duì)切削溫度影響次之，而背吃力量ap變化時(shí)，散熱面積和產(chǎn)生

作用，往往采用較大的主偏角Kr>600的車刀切削。的熱量亦作相應(yīng)變化，故ap對(duì)切削溫度的影響很小。

（3）刃傾角入s：As對(duì)Fz影響較小，但對(duì)Fx、Fy影響較大。2、刀具幾何參數(shù)的影響

Xs由正向負(fù)轉(zhuǎn)變，則Fx減小、Fy增大。

實(shí)踐應(yīng)用，從切削力觀點(diǎn)分析，切削時(shí)不宜選用過(guò)大的負(fù)刃傾角As。切削溫度9隨前角Y。的增大而降低。這是因?yàn)榍敖窃龃髸r(shí)，單位切

特別是在工藝系統(tǒng)剛度較差的情況下，往往因負(fù)刃傾角入s增大了切深抗削力下降，使產(chǎn)生的切削熱減少的緣故。但前角大于18°?20°后，對(duì)切

力Fy的作用而產(chǎn)生振動(dòng)。削溫度的影響減小，這是因?yàn)樾ń亲冃《股狍w積減小的緣故。

主偏角Kr減小時(shí)，使切削寬度hD增大，切削厚度hD減小，因此，（2）對(duì)刀具材料的影響

切削變形和摩擦增大，切削溫度升高。但當(dāng)切削寬度hl）增大后，散熱條件適當(dāng)?shù)靥岣咔邢鳒囟龋瑢?duì)提高硬質(zhì)合金的韌性是有利的。

改善。由于散熱起主要作用，故隨著主偏角kr減少，切削溫度下降。（3）對(duì)工件尺寸精度的影響

負(fù)倒棱在（0—2）f范圍內(nèi)變化，刀尖圓弧半徑口在0—1.5mm范圍（4）利用切削溫度自動(dòng)控制切削速度或進(jìn)給量

內(nèi)變化，基本上不影響切削溫度。因?yàn)樨?fù)倒棱寬度及刀尖圓弧半徑的增大,（5）利用切削溫度與切削力控制刀具磨損

會(huì)使塑性變形區(qū)的塑性變形增大，但另一方面這兩者都能使刀具的散熱條

件有所改善，傳出的熱量也有所增加，兩者趨于平衡，所以對(duì)切削溫度影2.5刀具的磨損與破損、刀具壽命及刀具狀態(tài)監(jiān)控

響很小。

一，刀具磨損的形態(tài)及其原因

3、工件材料的影響1.前刀面磨損2.后刀面磨損3.邊界磨損（前、后刀面同

工件材料的強(qiáng)度（包括硬度）和導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)切削溫度的影響是很大的。時(shí)磨損）

由理論分析知，單位切削力是影響切削溫度的重要因素，而工件材料的強(qiáng)

度（包括硬度）直接決定了單位切削力，所以工件材料強(qiáng)度（包括硬度）（1）磨粒磨損（2）粘結(jié)磨損⑶擴(kuò)散磨損（4）相變磨損（5）氧化磨損

增大時(shí)，產(chǎn)生的切削熱增多，切削溫度升高。工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)則直接刀具磨損是由機(jī)械摩擦和熱效應(yīng)兩方面因素作用造成的。

影響切削熱的導(dǎo)出。二、刀具磨損過(guò)程、磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命

4、刀具磨損的影響1、刀具磨損過(guò)程：初期磨損階段正常磨損階段急劇磨損階段

在后刀面的磨損值達(dá)到一定數(shù)值后，對(duì)切削溫度的影響增大；切削速2、刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)

度愈高，影響就愈顯著