第四章切削基本理論的應(yīng)用

1、第一節(jié)第一節(jié) 切屑控制切屑控制 一、切屑形狀的分類一、切屑形狀的分類 二、切屑的流向和折斷二、切屑的流向和折斷 1切屑的流向切屑的流向A點(diǎn)：點(diǎn)：主切削刃切主切削刃切削的終了點(diǎn)削的終了點(diǎn)B點(diǎn)：點(diǎn)：副切削刃切副切削刃切削的終了點(diǎn)削的終了點(diǎn)vch：切屑流速，切屑流速，方向垂直方向垂直A、B點(diǎn)點(diǎn)的連線的連線流屑角流屑角c ：vch流向與正交平面夾角流向與正交平面夾角影響流屑方向的主要參數(shù)：影響流屑方向的主要參數(shù)：刀具刃傾角刀具刃傾角s-s：切屑流向：切屑流向已加工表面已加工表面+s：切屑流向：切屑流向待加工表面待加工表面主偏角主偏角rr=90時(shí)，切屑流向是偏向已加工表面時(shí)，切屑流向是偏向已加工表面 前

2、角前角o-o切屑易流向加工工件一側(cè)切屑易流向加工工件一側(cè)2切屑的折斷切屑的折斷有利于斷屑的因素：切屑厚度有利于斷屑的因素：切屑厚度hch,切屑卷曲半徑切屑卷曲半徑及及切屑材料的切屑材料的極限應(yīng)變值極限應(yīng)變值b 如：斷屑槽寬度如：斷屑槽寬度LBn ，刀，刀-屑接觸長(zhǎng)度屑接觸長(zhǎng)度l和斷屑臺(tái)和斷屑臺(tái)高度高度hBn都可都可 ，并有利斷屑，并有利斷屑 三、斷屑措施三、斷屑措施 1作出斷屑槽作出斷屑槽 1）斷屑槽的型式）斷屑槽的型式影響斷屑效果的主要參數(shù)是：槽寬影響斷屑效果的主要參數(shù)是：槽寬LBn和槽深和槽深hBn 2）斷屑槽的位置及刃傾角的作用：）斷屑槽的位置及刃傾角的作用：外傾式：外傾式：-s,切屑易

3、折小段，并流向切屑易折小段，并流向已已加工表面加工表面平行式：平行式：s=0,切屑呈較短盤螺旋狀，并碰在加工切屑呈較短盤螺旋狀，并碰在加工表面上折斷表面上折斷內(nèi)斜式：內(nèi)斜式：+s,使切屑流向刀具后刀面而折斷使切屑流向刀具后刀面而折斷 2改變切削用量改變切削用量f，使切屑厚度，使切屑厚度hch，在切屑較易折斷。，在切屑較易折斷。ap對(duì)斷屑作用不大，只有當(dāng)同時(shí)對(duì)斷屑作用不大，只有當(dāng)同時(shí)f時(shí)，才能有時(shí)，才能有效地?cái)嘈肌ＰУ財(cái)嘈?。切削速度?duì)斷屑影響較小切削速度對(duì)斷屑影響較小 3其它斷屑方法其它斷屑方法 (1)固定附加斷屑擋塊固定附加斷屑擋塊 (2)采用間斷切削采用間斷切削 (3)切削刃上開分屑槽切削刃

4、上開分屑槽工件材料切削加工性工件材料切削加工性: :是指在一定的加工條件下工件材是指在一定的加工條件下工件材料被切削的難易程度料被切削的難易程度一、切削加工性指標(biāo)一、切削加工性指標(biāo)1加工材料的性能指標(biāo)加工材料的性能指標(biāo) 材料加工性能難易程度主要決定于材料結(jié)構(gòu)和材料加工性能難易程度主要決定于材料結(jié)構(gòu)和 金相組織，及具有的物理和力學(xué)性能金相組織，及具有的物理和力學(xué)性能例例 45鋼鋼 1Cr18Ni9Ti3刀具壽命指標(biāo)刀具壽命指標(biāo)用刀具壽命高低來衡量被加工材料切削的難易用刀具壽命高低來衡量被加工材料切削的難易程度。程度。 V60,V20來表示來表示2相對(duì)加工性指標(biāo)相對(duì)加工性指標(biāo)以切削以切削45鋼，刀

5、具壽命鋼，刀具壽命T=60分鐘的切削速度分鐘的切削速度 作為標(biāo)準(zhǔn)，將某種材料的作為標(biāo)準(zhǔn)，將某種材料的v60與其相比的比值，與其相比的比值，即即 60060vvKr（4-1）600v二、常用材料切削加工性簡(jiǎn)述二、常用材料切削加工性簡(jiǎn)述 （一）（一）鑄鐵鑄鐵 白口鑄鐵白口鑄鐵硬度高（硬度高（HBS600)HBS600)，難切削；，難切削； 灰口鑄鐵灰口鑄鐵硬度適中，強(qiáng)度塑性小，切削力硬度適中，強(qiáng)度塑性小，切削力較小，但高硬度碳化物對(duì)刀具有擦傷，崩碎切較小，但高硬度碳化物對(duì)刀具有擦傷，崩碎切屑，切削力熱集中刀刃上且有波動(dòng)，刀具磨損屑，切削力熱集中刀刃上且有波動(dòng)，刀具磨損率并不低，應(yīng)采用低于加工鋼的切

6、削速度。率并不低，應(yīng)采用低于加工鋼的切削速度。 球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵的強(qiáng)度塑性比灰鐵高，的強(qiáng)度塑性比灰鐵高，但其切削性比灰鑄鐵要好但其切削性比灰鑄鐵要好 工件表面若有硬皮應(yīng)進(jìn)行退火處理工件表面若有硬皮應(yīng)進(jìn)行退火處理（二）碳素（二）碳素結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 碳素結(jié)構(gòu)鋼切削加工性取決于含碳量。碳素結(jié)構(gòu)鋼切削加工性取決于含碳量。 低碳鋼低碳鋼硬度低，塑韌性高，變形大，斷屑難，粘硬度低，塑韌性高，變形大，斷屑難，粘屑，加工表面粗糙，加工性較差；屑，加工表面粗糙，加工性較差； 高碳鋼高碳鋼硬度高，塑性低及熱導(dǎo)率低，切削力大，硬度高，塑性低及熱導(dǎo)率低，切削力大，溫度高，刀具耐用度低，加工性差；溫度

7、高，刀具耐用度低，加工性差； 中碳鋼中碳鋼性能適中，加工性良好。性能適中，加工性良好。 (三三)合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 在碳素結(jié)構(gòu)鋼中加入合金元素，如在碳素結(jié)構(gòu)鋼中加入合金元素，如Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti等，提高了結(jié)構(gòu)鋼的性能，等，提高了結(jié)構(gòu)鋼的性能，其加工性也隨著變化。其加工性也隨著變化。 (四四)難加工材料難加工材料 1高強(qiáng)度合金鋼高強(qiáng)度合金鋼 高強(qiáng)度合金鋼是含合金的結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)過熱處理均有高強(qiáng)度合金鋼是含合金的結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)過熱處理均有較好綜合性能較好綜合性能金相組織多為馬氏體，通常應(yīng)在退火狀態(tài)下切削金相組織多為馬氏體，通常應(yīng)在退火狀態(tài)下切削 切削高強(qiáng)度鋼應(yīng)選用高的耐熱性、耐磨

8、性和耐沖擊切削高強(qiáng)度鋼應(yīng)選用高的耐熱性、耐磨性和耐沖擊的刀具材料的刀具材料 2不銹鋼不銹鋼 切削時(shí)的塑性變形大，故切削力大，切削溫度高，切削時(shí)的塑性變形大，故切削力大，切削溫度高，加工硬化程度高，易與刀具中合金元素親合，產(chǎn)生粘加工硬化程度高，易與刀具中合金元素親合，產(chǎn)生粘屑并易形成積屑瘤。斷屑困難。刀具上溫度高、導(dǎo)熱屑并易形成積屑瘤。斷屑困難。刀具上溫度高、導(dǎo)熱差，使刀具產(chǎn)生粘結(jié)磨損和擴(kuò)散磨損。差，使刀具產(chǎn)生粘結(jié)磨損和擴(kuò)散磨損。 切削不銹鋼應(yīng)選用高的耐熱性、強(qiáng)度和耐磨的刀具材料。切削不銹鋼應(yīng)選用高的耐熱性、強(qiáng)度和耐磨的刀具材料。 3高錳鋼高錳鋼 高錳鋼的錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)高錳鋼的錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)(1

9、114)強(qiáng)度和硬度均較高強(qiáng)度和硬度均較高，在切削時(shí)晶格滑移和晶粒扭曲及伸長(zhǎng)，在切削時(shí)晶格滑移和晶粒扭曲及伸長(zhǎng)變形嚴(yán)重，故加工硬化很嚴(yán)重變形嚴(yán)重，故加工硬化很嚴(yán)重韌性和伸長(zhǎng)率均很高韌性和伸長(zhǎng)率均很高，故切削力大，切屑不易折斷，故切削力大，切屑不易折斷熱導(dǎo)率小，切削溫度高熱導(dǎo)率小，切削溫度高切削高錳鋼可選用耐磨性和韌性較高的硬質(zhì)合金刀具切削高錳鋼可選用耐磨性和韌性較高的硬質(zhì)合金刀具 4鈦合金鈦合金 具有高的硬度和強(qiáng)度，導(dǎo)熱性差；是高度活潑的金屬具有高的硬度和強(qiáng)度，導(dǎo)熱性差；是高度活潑的金屬 塑性變形小塑性變形小,屑與刀面間接觸長(zhǎng)度短，刀尖處受力大、屑與刀面間接觸長(zhǎng)度短，刀尖處受力大、溫度集中；彈性

10、復(fù)原大，后刀面上粘屑嚴(yán)重溫度集中；彈性復(fù)原大，后刀面上粘屑嚴(yán)重刀具易產(chǎn)生粘結(jié)磨損和破損刀具易產(chǎn)生粘結(jié)磨損和破損 刀具易產(chǎn)生粘結(jié)磨損和擴(kuò)散磨損，刀尖又易破損刀具易產(chǎn)生粘結(jié)磨損和擴(kuò)散磨損，刀尖又易破損 切削鈦合金刀具應(yīng)選用親合力小、導(dǎo)熱性好、強(qiáng)度高的切削鈦合金刀具應(yīng)選用親合力小、導(dǎo)熱性好、強(qiáng)度高的含鈷量多、細(xì)晶粒和含稀有金屬的硬質(zhì)合金材料含鈷量多、細(xì)晶粒和含稀有金屬的硬質(zhì)合金材料 5其它難加工材料加工性特點(diǎn)簡(jiǎn)介其它難加工材料加工性特點(diǎn)簡(jiǎn)介 鎳基高溫合金鎳基高溫合金-熱導(dǎo)率低，切削力大，切削溫度高，熱導(dǎo)率低，切削力大，切削溫度高，加工硬化嚴(yán)重，切削時(shí)刀具上粘屑嚴(yán)重。加工硬化嚴(yán)重，切削時(shí)刀具上粘屑嚴(yán)重

11、。淬火鋼和硬質(zhì)合金淬火鋼和硬質(zhì)合金-硬度高、塑性低、熱導(dǎo)率小，切削時(shí)硬度高、塑性低、熱導(dǎo)率小，切削時(shí)沖擊力大，切削溫度集中刀尖區(qū)域，刀具磨損快、破損嚴(yán)重。沖擊力大，切削溫度集中刀尖區(qū)域，刀具磨損快、破損嚴(yán)重。冷硬鑄鐵和高硅鋁合金冷硬鑄鐵和高硅鋁合金-硬度均很高、性脆，材料中分布硬度均很高、性脆，材料中分布著硬質(zhì)點(diǎn)，耐磨性高，切屑呈崩碎狀，刀刃刀尖處受沖擊著硬質(zhì)點(diǎn)，耐磨性高，切屑呈崩碎狀，刀刃刀尖處受沖擊力大，刀具產(chǎn)生磨粒磨損和破損。力大，刀具產(chǎn)生磨粒磨損和破損。 工程陶瓷工程陶瓷-具有高的硬度具有高的硬度25003000HV、很高耐磨性和、很高耐磨性和耐熱性，性脆。耐熱性，性脆。三、三、 改善

12、材料切削加工性途徑改善材料切削加工性途徑 (一)調(diào)劑工件材料中化學(xué)元素和進(jìn)行熱處理 1.調(diào)整材料的化學(xué)成分調(diào)整材料的化學(xué)成分 鋼中加硫、鉛等元素；鑄鐵中加入鋁、銅合金元素鋼中加硫、鉛等元素；鑄鐵中加入鋁、銅合金元素2.2.進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚磉M(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?低、中碳鋼宜選正火處理，均勻組織，調(diào)整硬度塑性；低、中碳鋼宜選正火處理，均勻組織，調(diào)整硬度塑性； 高碳鋼宜用球化退火高碳鋼宜用球化退火, ,降低硬度降低硬度, ,均勻組織均勻組織, ,改善加工性；改善加工性； 中碳以上的合金鋼硬度較高，需退火以降低硬度；中碳以上的合金鋼硬度較高，需退火以降低硬度； 不銹鋼常要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，降低塑性，以便加工；

13、不銹鋼常要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，降低塑性，以便加工； 鑄鐵需進(jìn)行退火處理，降低硬度鑄鐵需進(jìn)行退火處理，降低硬度, ,降低表皮硬度，消除內(nèi)降低表皮硬度，消除內(nèi)應(yīng)力應(yīng)力(二二)合理選用刀具材料合理選用刀具材料高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度鋼，高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度鋼，益益選用耐磨性強(qiáng)的刀具材料選用耐磨性強(qiáng)的刀具材料高錳鋼，應(yīng)選用硬度高、有一定韌性、導(dǎo)熱系數(shù)較高錳鋼，應(yīng)選用硬度高、有一定韌性、導(dǎo)熱系數(shù)較大、高溫性能好的刀具材料大、高溫性能好的刀具材料冷硬鑄鐵，應(yīng)選用硬度、強(qiáng)度都好的刀具材料冷硬鑄鐵，應(yīng)選用硬度、強(qiáng)度都好的刀具材料純金屬，可以用高速鋼刀具，也可以用硬質(zhì)合金刀具純金屬，可以用高速鋼刀具，也可以用硬質(zhì)合金刀具不銹鋼和

14、高溫合金，一般宜采用不銹鋼和高溫合金，一般宜采用YG類硬質(zhì)合金類硬質(zhì)合金鈦合金，宜采用鈦合金，宜采用YG類合金類合金(三三)其它措施其它措施 1合理選擇刀具合理選擇刀具幾何參數(shù)幾何參數(shù) 2保持切削系統(tǒng)保持切削系統(tǒng)的足夠剛性的足夠剛性 3選用高效切削選用高效切削液及有效澆注方式液及有效澆注方式 4采用新的切削采用新的切削加工技術(shù)加工技術(shù)第三節(jié)第三節(jié) 切削液的選用切削液的選用一、切削液作用一、切削液作用1冷卻作用冷卻作用熱的產(chǎn)生；將熱量帶走。冷卻性能的好壞取決于本身熱的產(chǎn)生；將熱量帶走。冷卻性能的好壞取決于本身導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、汽化熱及流量、流速、冷卻方式等。導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、汽化熱及流量、流速、冷卻

15、方式等。2潤(rùn)滑作用潤(rùn)滑作用 摩擦摩擦干摩擦干摩擦 流體潤(rùn)流體潤(rùn)滑摩擦滑摩擦 邊界潤(rùn)邊界潤(rùn)滑摩擦滑摩擦 低溫低壓邊界潤(rùn)滑低溫低壓邊界潤(rùn)滑 高溫邊界潤(rùn)滑高溫邊界潤(rùn)滑 高壓邊界潤(rùn)滑高壓邊界潤(rùn)滑 高溫高壓邊界潤(rùn)滑即極壓潤(rùn)滑高溫高壓邊界潤(rùn)滑即極壓潤(rùn)滑 4防銹作用防銹作用 3排屑和洗滌作用排屑和洗滌作用物理吸附膜，化學(xué)吸附膜物理吸附膜，化學(xué)吸附膜排屑和洗滌性能的好壞，與切削液的滲透性、流動(dòng)性排屑和洗滌性能的好壞，與切削液的滲透性、流動(dòng)性和使用的壓力有關(guān)和使用的壓力有關(guān) 切削液中加入防銹添加劑，使與金屬表面起化學(xué)反應(yīng)切削液中加入防銹添加劑，使與金屬表面起化學(xué)反應(yīng)形成保護(hù)膜，起到防銹、防蝕作用。形成保護(hù)膜，起

16、到防銹、防蝕作用。 當(dāng)金屬切削中產(chǎn)生碎屑當(dāng)金屬切削中產(chǎn)生碎屑(如切鑄鐵如切鑄鐵)或磨粉或磨粉(如磨削如磨削)時(shí)，時(shí)，要求切削液具有良好的清洗作用及排屑和洗滌作用要求切削液具有良好的清洗作用及排屑和洗滌作用 二、切削液種類及其應(yīng)用二、切削液種類及其應(yīng)用 以以冷卻冷卻為主的為主的水溶性切削液水溶性切削液和以和以潤(rùn)滑潤(rùn)滑為主的為主的油溶性切削液油溶性切削液 (一一)水溶性切削液水溶性切削液 1水溶液水溶液 以軟水為主加入，各種添加劑，具有較好的冷卻效果。以軟水為主加入，各種添加劑，具有較好的冷卻效果。常用于粗加工和普通磨削加工中常用于粗加工和普通磨削加工中2乳化液乳化液 是水和乳化油混合后再經(jīng)攪拌，

17、形成的乳白色液體。是水和乳化油混合后再經(jīng)攪拌，形成的乳白色液體。根據(jù)配制比的不同，可適合于各種加工方式根據(jù)配制比的不同，可適合于各種加工方式 3合成切削液合成切削液 是由水、各種表面活性劑和化學(xué)添加劑組成，它具有良好是由水、各種表面活性劑和化學(xué)添加劑組成，它具有良好的冷卻、潤(rùn)滑、清洗和防銹作用，熱穩(wěn)定性好，使用周期的冷卻、潤(rùn)滑、清洗和防銹作用，熱穩(wěn)定性好，使用周期長(zhǎng)等特點(diǎn)。長(zhǎng)等特點(diǎn)。 (二二)油溶性切削液油溶性切削液 1切削油切削油 切削油中有礦物油、動(dòng)植物油和復(fù)合油切削油中有礦物油、動(dòng)植物油和復(fù)合油(礦物油和動(dòng)植油礦物油和動(dòng)植油的混合油的混合油) 2極壓切削油極壓切削油 是在礦物油中添加氯、

18、硫、磷等極壓添加劑配制而成是在礦物油中添加氯、硫、磷等極壓添加劑配制而成 氯化切削油氯化切削油 主要含氯化石臘、氯化脂肪酸等；適用于切削合金鋼、主要含氯化石臘、氯化脂肪酸等；適用于切削合金鋼、高錳鋼、不銹鋼和高溫合金等難加工材料的車、鉸、高錳鋼、不銹鋼和高溫合金等難加工材料的車、鉸、鉆、拉、攻螺紋和齒輪加工。鉆、拉、攻螺紋和齒輪加工。 是在礦物油中加入含硫添加劑是在礦物油中加入含硫添加劑(硫化鯨魚油、硫化棉籽油等硫化鯨魚油、硫化棉籽油等)；能耐高溫；能耐高溫硫化切削油硫化切削油磷化切削油磷化切削油 (三三)固體潤(rùn)滑劑固體潤(rùn)滑劑 二硫化鉬二硫化鉬(MoS2)用的最多用的最多 第四節(jié)第四節(jié) 已加工

19、表面質(zhì)量已加工表面質(zhì)量標(biāo)志標(biāo)志表面粗糙度表面粗糙度表層硬化程度表層硬化程度表層微裂紋表層微裂紋表層殘余應(yīng)力表層殘余應(yīng)力 表層金相組織表層金相組織一、已加工表面層質(zhì)量簡(jiǎn)介一、已加工表面層質(zhì)量簡(jiǎn)介 1加工硬化加工硬化金屬材料在再結(jié)晶溫度以下塑性變形時(shí)，強(qiáng)度金屬材料在再結(jié)晶溫度以下塑性變形時(shí)，強(qiáng)度和硬度升高，而塑性和韌性降低的現(xiàn)象，稱為和硬度升高，而塑性和韌性降低的現(xiàn)象，稱為加工硬化，又稱冷作硬化。加工硬化，又稱冷作硬化。 產(chǎn)生的原因是，金屬在塑性變形時(shí)，晶粒發(fā)生產(chǎn)生的原因是，金屬在塑性變形時(shí)，晶粒發(fā)生滑移，出現(xiàn)位錯(cuò)的纏結(jié)，使晶粒拉長(zhǎng)，破碎和滑移，出現(xiàn)位錯(cuò)的纏結(jié)，使晶粒拉長(zhǎng)，破碎和纖維化，阻礙金屬進(jìn)

20、一步塑性變形，而使金屬纖維化，阻礙金屬進(jìn)一步塑性變形，而使金屬強(qiáng)化。強(qiáng)化。 2表層殘余應(yīng)力表層殘余應(yīng)力 由于受到工藝過程的影響，在沒有外力作用的情況下，由于受到工藝過程的影響，在沒有外力作用的情況下，在零件內(nèi)部所殘存的應(yīng)力叫做殘余應(yīng)力。在零件內(nèi)部所殘存的應(yīng)力叫做殘余應(yīng)力。 殘余拉應(yīng)力殘余拉應(yīng)力產(chǎn)生裂紋，疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生裂紋，疲勞強(qiáng)度 ；殘余壓應(yīng)力殘余壓應(yīng)力疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度 產(chǎn)生的原因產(chǎn)生的原因: 1熱塑變形效應(yīng)熱塑變形效應(yīng)切削后，表層收縮受到里層的阻礙，因而表層存在切削后，表層收縮受到里層的阻礙，因而表層存在拉應(yīng)力，里層存在壓應(yīng)力。拉應(yīng)力，里層存在壓應(yīng)力。 2里層金屬彈性的恢復(fù)里層金屬彈性的恢復(fù)切

21、削后，里層彈性變形便趨向復(fù)原，但受到表層金屬切削后，里層彈性變形便趨向復(fù)原，但受到表層金屬的牽制，因而在表層造成應(yīng)力狀態(tài)。的牽制，因而在表層造成應(yīng)力狀態(tài)。 3表層金屬在切削熱的作用下發(fā)生相變表層金屬在切削熱的作用下發(fā)生相變表層出現(xiàn)壓應(yīng)力，而里層存在拉應(yīng)力表層出現(xiàn)壓應(yīng)力，而里層存在拉應(yīng)力3表層微裂紋表層微裂紋 切削過程中切削表面在外界摩擦、積屑瘤和鱗刺等因切削過程中切削表面在外界摩擦、積屑瘤和鱗刺等因素作用以及在表面層內(nèi)受應(yīng)力集中或拉應(yīng)力等影響下，素作用以及在表面層內(nèi)受應(yīng)力集中或拉應(yīng)力等影響下，造成已加工表層產(chǎn)生微裂紋造成已加工表層產(chǎn)生微裂紋 4表層金相組織表層金相組織 切削時(shí)由于切削參數(shù)選用不

22、當(dāng)或切削液澆注不充分，切削時(shí)由于切削參數(shù)選用不當(dāng)或切削液澆注不充分，會(huì)造成加工表面層的金相組織變化，影響被加工材會(huì)造成加工表面層的金相組織變化，影響被加工材料原有性能。料原有性能。 二、表面粗糙度的形成二、表面粗糙度的形成 1理論粗糙度理論粗糙度 rrRRdbadfcotcotmaxmaxrrfRcotcotmax當(dāng)當(dāng)r=0時(shí)，時(shí)，粗糙度值為粗糙度值為 Rmax 當(dāng)當(dāng)r0時(shí)，時(shí)，粗糙度值為粗糙度值為 Rmax rffrrR8)2(222max(4-2)(4-3)2實(shí)際粗糙度實(shí)際粗糙度實(shí)際粗糙度是在理論粗糙度上疊加著非正常因素，例如：實(shí)際粗糙度是在理論粗糙度上疊加著非正常因素，例如：積屑瘤、鱗刺

23、、刀具磨痕和切削振紋等附著物和痕跡，積屑瘤、鱗刺、刀具磨痕和切削振紋等附著物和痕跡，因此，增大了殘留面積的高度值。因此，增大了殘留面積的高度值。 (1)積屑瘤和鱗刺影響積屑瘤和鱗刺影響 積屑瘤：積屑瘤：鱗刺：鱗刺：在已加工表面上垂直于切削速度方向會(huì)產(chǎn)生突出的鱗在已加工表面上垂直于切削速度方向會(huì)產(chǎn)生突出的鱗片狀毛刺，通常片狀毛刺，通常稱作鱗刺。稱作鱗刺。 (2)刀具磨損影響刀具磨損影響缺陷均會(huì)復(fù)映在已加工表面上形成較均勻溝痕。缺陷均會(huì)復(fù)映在已加工表面上形成較均勻溝痕。 (3)振動(dòng)影響振動(dòng)影響 切削時(shí)工藝系統(tǒng)的振動(dòng)，不僅明顯加大工件表面粗切削時(shí)工藝系統(tǒng)的振動(dòng)，不僅明顯加大工件表面粗糙度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影

24、響機(jī)床精度和損壞刀具。糙度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響機(jī)床精度和損壞刀具。三、影響表面粗糙度因素三、影響表面粗糙度因素 (一一)切削用量影響切削用量影響 1切削速度切削速度vc低速低速，易形成積屑瘤和鱗刺；，易形成積屑瘤和鱗刺；中速中速，積屑瘤最大；，積屑瘤最大；高速高速，可獲得較小表面粗糙度，可獲得較小表面粗糙度 2進(jìn)給量進(jìn)給量f進(jìn)給量進(jìn)給量f越小，殘留面積高度越小，殘留面積高度Rmax越小；進(jìn)給量太小，硬化越?。贿M(jìn)給量太小，硬化嚴(yán)重嚴(yán)重(二二)刀具幾何參數(shù)影響刀具幾何參數(shù)影響1前角前角o 前角前角o，表面粗糙度表面粗糙度，但，但o太大，太大，會(huì)削弱會(huì)削弱刀具強(qiáng)度和減小散熱體刀具強(qiáng)度和減小散熱體積，加速刀

25、具磨損。應(yīng)積，加速刀具磨損。應(yīng)在刀具強(qiáng)度和刀具壽命在刀具強(qiáng)度和刀具壽命許可條件下，盡量選用許可條件下，盡量選用大的前角大的前角o。 2后角后角o o，硬化和鱗刺，硬化和鱗刺，切削刃鈍圓半徑，切削刃鈍圓半徑，表面粗表面粗糙度糙度。3 3主偏角主偏角r r、副偏角、副偏角r r和刀尖圓弧半徑和刀尖圓弧半徑r rr r 、 r r 和和 r r ， 表面粗糙度表面粗糙度。前角，主偏角，副偏角不同組合對(duì)表面粗糙度波形的影響前角，主偏角，副偏角不同組合對(duì)表面粗糙度波形的影響( (三三) )刀具材料影響刀具材料影響 刀具材料對(duì)加工表面質(zhì)量的影響，主要決定于刀具材料對(duì)加工表面質(zhì)量的影響，主要決定于它們與加工

26、材料間摩擦系數(shù)、親合程度、材料的它們與加工材料間摩擦系數(shù)、親合程度、材料的耐磨性和可刃磨性。耐磨性和可刃磨性。( (四四) )切削液影響切削液影響 低速切削時(shí)影響顯著，高速時(shí)影響較小低速切削時(shí)影響顯著，高速時(shí)影響較小刀具幾何參數(shù)主要包括：刀具幾何參數(shù)主要包括：刀具角度刀具角度、前面與后面型前面與后面型式式、切削刃與刃口形狀切削刃與刃口形狀等。等。一、一、前角的選擇前角的選擇(一一)前角的作用前角的作用 0 0 變形程度變形程度F F T T振動(dòng)振動(dòng)質(zhì)量質(zhì)量 刀刃和刀頭強(qiáng)度刀刃和刀頭強(qiáng)度散熱面積容熱體積散熱面積容熱體積斷屑困難斷屑困難 在一定的條件下，存在一個(gè)合理值在一定的條件下，存在一個(gè)合理值

27、(二二)前角選擇原則前角選擇原則 1根據(jù)被加工材料選擇根據(jù)被加工材料選擇 加工塑性材料、軟材料加工塑性材料、軟材料時(shí)前角大些；加工脆性時(shí)前角大些；加工脆性材料、硬材料時(shí)前角小材料、硬材料時(shí)前角小些。些。 2根據(jù)加工要求選擇根據(jù)加工要求選擇 精加工的前角較大；粗精加工的前角較大；粗加工和斷續(xù)切削的前角加工和斷續(xù)切削的前角較?。患庸こ尚蚊媲敖禽^??；加工成形面前角應(yīng)小應(yīng)小 3根據(jù)刀具材料選擇根據(jù)刀具材料選擇 高速鋼刀具的抗彎強(qiáng)度高速鋼刀具的抗彎強(qiáng)度和抗沖擊韌性高，可選和抗沖擊韌性高，可選取較大前角；硬質(zhì)合金取較大前角；硬質(zhì)合金刀具的抗彎強(qiáng)度較低，刀具的抗彎強(qiáng)度較低，前角較??；陶瓷刀具的前角較??；陶瓷

28、刀具的抗彎強(qiáng)度是高速鋼的抗彎強(qiáng)度是高速鋼的1/21/3，故前角應(yīng)更小些。，故前角應(yīng)更小些。 二、后角的選擇二、后角的選擇 1.1.后角的作用后角的作用 0 0r rn n鋒利、鋒利、 l摩擦摩擦F F 質(zhì)量質(zhì)量 VB VB 一定，磨損體積一定，磨損體積T T但但NBNB 刀頭強(qiáng)度刀頭強(qiáng)度散熱體積散熱體積重磨體積重磨體積 在一定的條件下，存在一個(gè)合理值在一定的條件下，存在一個(gè)合理值2.合理后角的選擇原則合理后角的選擇原則在摩擦不嚴(yán)重的情況下，選取較小后在摩擦不嚴(yán)重的情況下，選取較小后角，具體考慮加工條件為：角，具體考慮加工條件為： 1）根據(jù)加工精度選擇）根據(jù)加工精度選擇 精加工時(shí)，后角取較大值；

29、粗加工時(shí)，精加工時(shí)，后角取較大值；粗加工時(shí)，后角取較小值。后角取較小值。 2）根據(jù)加工材料選擇）根據(jù)加工材料選擇 三、副后角三、副后角o選擇選擇 副后角選擇原則與主后角基本相同副后角選擇原則與主后角基本相同 四、主偏角四、主偏角r選擇選擇 1.1.主偏角的作用主偏角的作用 r rhD bD單位刃長(zhǎng)負(fù)荷單位刃長(zhǎng)負(fù)荷 T T 刀尖強(qiáng)度刀尖強(qiáng)度散熱體積散熱體積 ，RaRa F Fp p變形變形加工精度加工精度，不易振動(dòng)，不易振動(dòng)RaRa，T T 在一定的條件下，存在一個(gè)合理值在一定的條件下，存在一個(gè)合理值2.合理主偏角的選擇原則合理主偏角的選擇原則1)根據(jù)加工材料選擇根據(jù)加工材料選擇 加工高強(qiáng)度、高

30、硬度、熱導(dǎo)率小和表面有硬化層的材料，加工高強(qiáng)度、高硬度、熱導(dǎo)率小和表面有硬化層的材料，應(yīng)選取較小主偏角。應(yīng)選取較小主偏角。 2）根據(jù)加工工藝系統(tǒng)剛性選擇）根據(jù)加工工藝系統(tǒng)剛性選擇 在加工工藝系統(tǒng)剛性不足的情況下，為減小背向力在加工工藝系統(tǒng)剛性不足的情況下，為減小背向力Fy，減少振動(dòng)，應(yīng)選用較大主偏角，一般取減少振動(dòng)，應(yīng)選用較大主偏角，一般取r=6075。 3）根據(jù)加工表面形狀要求選擇）根據(jù)加工表面形狀要求選擇 在車細(xì)長(zhǎng)軸、階梯軸時(shí)，選在車細(xì)長(zhǎng)軸、階梯軸時(shí)，選r=90；用于車外圓、；用于車外圓、車端面和倒角時(shí)，車端面和倒角時(shí)，r=45。 五、副偏角的選擇五、副偏角的選擇 1.1.副偏角的作用副偏

31、角的作用 副偏角的主要作用是形成已加工表面。副偏角的主要作用是形成已加工表面。 副偏角副偏角 RaRa刀尖強(qiáng)度刀尖強(qiáng)度散熱體積散熱體積 副刃工作長(zhǎng)度副刃工作長(zhǎng)度 摩擦摩擦F Fp p易振動(dòng)易振動(dòng)RaRa，T T 在一定條件下，存在一合理值。系統(tǒng)剛性好，取較小值；在一定條件下，存在一合理值。系統(tǒng)剛性好，取較小值； 剛性差，取較大值剛性差，取較大值, ,參考表參考表4-74-7。2.合理合理副副偏角的選擇原則偏角的選擇原則(1)一般刀具的副偏角，在不引起振動(dòng)的情況下，可選取一般刀具的副偏角，在不引起振動(dòng)的情況下，可選取較小的數(shù)值，如車刀、端銑刀、刨刀，均可取較小的數(shù)值，如車刀、端銑刀、刨刀，均可取

32、r=510。 (2)精加工刀具的副偏角應(yīng)取得精加工刀具的副偏角應(yīng)取得更小一些，必要時(shí)，可磨出一更小一些，必要時(shí)，可磨出一段段r=0的修光刃，修光刃長(zhǎng)度的修光刃，修光刃長(zhǎng)度b應(yīng)略大于進(jìn)給量應(yīng)略大于進(jìn)給量(3)加工高強(qiáng)度高硬度材料或斷加工高強(qiáng)度高硬度材料或斷續(xù)切削時(shí)，應(yīng)取較小的副偏角續(xù)切削時(shí)，應(yīng)取較小的副偏角(r=46)，以提高刀尖，以提高刀尖強(qiáng)度。強(qiáng)度。 (4)切斷刀、鋸片銑刀和槽銑刀等，為了保證刀頭強(qiáng)度和重切斷刀、鋸片銑刀和槽銑刀等，為了保證刀頭強(qiáng)度和重磨后刀頭寬度變化較小，只能取很小的副偏角，即磨后刀頭寬度變化較小，只能取很小的副偏角，即r=12 （六）刃傾角的選擇（六）刃傾角的選擇 1.1

33、.刃傾角的作用刃傾角的作用 (1)(1)影響切屑流出方向影響切屑流出方向 -s-s切屑流向已加工表面切屑流向已加工表面 ， +s+s切屑流向待加工表面切屑流向待加工表面(2)影響刀尖強(qiáng)度和刀尖導(dǎo)熱和容熱條件影響刀尖強(qiáng)度和刀尖導(dǎo)熱和容熱條件 負(fù)刃傾角負(fù)刃傾角刀頭強(qiáng)度刀頭強(qiáng)度散熱體積散熱體積負(fù)刃傾角負(fù)刃傾角 F Fp p變形變形，易振動(dòng)，易振動(dòng)RaRa (3)影響切入切出的平穩(wěn)性影響切入切出的平穩(wěn)性 當(dāng)刃傾角當(dāng)刃傾角s=0時(shí)，切削刃同時(shí)切入和切出，時(shí)，切削刃同時(shí)切入和切出，沖擊力大沖擊力大 (4)影響切削刃的工作長(zhǎng)度影響切削刃的工作長(zhǎng)度 s的絕對(duì)值越大，工作長(zhǎng)度值越大，切削刃單的絕對(duì)值越大，工作長(zhǎng)

34、度值越大，切削刃單位長(zhǎng)度上的負(fù)荷越小，有利于提高刀具耐用度位長(zhǎng)度上的負(fù)荷越小，有利于提高刀具耐用度 (5)影響切削分力之間的比值影響切削分力之間的比值 2.刃傾角的選擇原則刃傾角的選擇原則1）根據(jù)加工要求選擇）根據(jù)加工要求選擇 精加工、精加工、s s取正值；取正值；粗加工、刀材脆、工材強(qiáng)度硬度高，粗加工、刀材脆、工材強(qiáng)度硬度高，s s取負(fù)值；取負(fù)值；2）根據(jù)加工條件選擇）根據(jù)加工條件選擇 加工斷續(xù)表面、加工余量不均勻表面，或在其它加工斷續(xù)表面、加工余量不均勻表面，或在其它產(chǎn)生沖擊振動(dòng)的切削條件下，通常選取產(chǎn)生沖擊振動(dòng)的切削條件下，通常選取-s 。七、刀尖修磨形式七、刀尖修磨形式 修圓刀尖、倒角

35、刀尖和倒角帶修光刃修圓刀尖、倒角刀尖和倒角帶修光刃 1修圓刀尖修圓刀尖 1）作用：）作用：修圓刀尖修圓刀尖r ，Ra，刀頭強(qiáng)度，刀頭強(qiáng)度和改善散熱條件。和改善散熱條件。r過大，過大，F(xiàn)Z ,影響斷屑影響斷屑2）選用原則：）選用原則：半精加工和精加工時(shí)，半精加工和精加工時(shí)，r約取約取f 的的23倍；在加工工藝系統(tǒng)剛性足夠條件下切削難倍；在加工工藝系統(tǒng)剛性足夠條件下切削難加工材料和斷續(xù)切削時(shí)，可適當(dāng)加大加工材料和斷續(xù)切削時(shí)，可適當(dāng)加大r值。值。 2倒角刀尖倒角刀尖 倒角刀尖主要適用于車刀、可轉(zhuǎn)位面銑刀和鉆頭倒角刀尖主要適用于車刀、可轉(zhuǎn)位面銑刀和鉆頭的粗加工、半精加工和有間斷的切削中的粗加工、半精加

36、工和有間斷的切削中 3倒角帶修光刃倒角帶修光刃用它在切削時(shí)修光殘留面積。磨制出的修光刃應(yīng)用它在切削時(shí)修光殘留面積。磨制出的修光刃應(yīng)平直鋒利，且裝刀平行于進(jìn)給方向。倒角修光刃平直鋒利，且裝刀平行于進(jìn)給方向。倒角修光刃主要適用在工藝系統(tǒng)剛性足夠的車刀、刨刀和面主要適用在工藝系統(tǒng)剛性足夠的車刀、刨刀和面銑刀的較大進(jìn)給量半精加工中。銑刀的較大進(jìn)給量半精加工中。八、刃口修磨形式八、刃口修磨形式 鋒刃鋒刃,刃口修圓刃口修圓,刃口負(fù)倒棱刃口負(fù)倒棱,刃口平棱刃口平棱,負(fù)后角倒棱負(fù)后角倒棱鋒刃能得很高的加工表面質(zhì)量，其余的都可提高鋒刃能得很高的加工表面質(zhì)量，其余的都可提高刃口強(qiáng)度、抗沖擊能力和改善散熱條件，負(fù)后

37、角刃口強(qiáng)度、抗沖擊能力和改善散熱條件，負(fù)后角倒棱在切削時(shí)增加阻尼作用，起到抑制振動(dòng)效果倒棱在切削時(shí)增加阻尼作用，起到抑制振動(dòng)效果dlAfatQcpm10001生產(chǎn)率公式生產(chǎn)率公式: TyxpcTmKfavCTTT刀具壽命公式：刀具壽命公式： ap三倍，三倍，f不變，則不變，則vc須須15。Q只只2.6倍。倍。f 三倍，三倍， ap不變，則不變，則vc須須32。Q只只2倍。倍。vc 三倍，三倍， ap不變，則不變，則f須須。Q為原來的為原來的13%。1.1.切削用量的選擇原則切削用量的選擇原則 粗加工粗加工中選擇切削用量時(shí)，應(yīng)首先選擇盡可能大的背中選擇切削用量時(shí)，應(yīng)首先選擇盡可能大的背吃刀量吃刀

38、量ap，其次要根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛性限制條件或已，其次要根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛性限制條件或已加工表面粗糙度的規(guī)定等，選取盡可能大的加工表面粗糙度的規(guī)定等，選取盡可能大的f ，最后，最后根據(jù)合理的刀具使用壽命，用計(jì)算法或查表法確定切根據(jù)合理的刀具使用壽命，用計(jì)算法或查表法確定切削速度削速度v c。這樣使。這樣使vc、f 、ap 的乘積最大，以獲得最大的乘積最大，以獲得最大的生產(chǎn)率的生產(chǎn)率精加工精加工時(shí)則主要按表面粗糙度和加工精度要求確定切時(shí)則主要按表面粗糙度和加工精度要求確定切削用量。削用量。 2.2.切削用量制訂的步驟切削用量制訂的步驟（以車削為例）（以車削為例） （1 1）背吃刀量）背吃刀量ap的選擇

39、的選擇粗加工時(shí)，粗加工時(shí)， ap由加工余量和工藝系統(tǒng)的剛度決定，由加工余量和工藝系統(tǒng)的剛度決定，盡可能一次走刀切除全部加工余量。盡可能一次走刀切除全部加工余量。半精加工時(shí)，半精加工時(shí)， ap可取可取0.50.52 2 mm mm。精加工時(shí)，精加工時(shí)， ap取為取為0.10.10.40.4 mm mm。在加工余量過大或系統(tǒng)剛性不足情況下，粗加工可在加工余量過大或系統(tǒng)剛性不足情況下，粗加工可分幾次走刀。若分兩次走刀，第一次走刀的分幾次走刀。若分兩次走刀，第一次走刀的ap取大些，取大些，可占全部余量的可占全部余量的2/32/33/43/4，而第二次走刀的，而第二次走刀的ap取小些，取小些，以使精加工

40、工序具有較高的刀具壽命和加工質(zhì)量。以使精加工工序具有較高的刀具壽命和加工質(zhì)量。切削有硬皮的鑄、鍛件或不銹鋼等加工硬化嚴(yán)重的材料時(shí)，切削有硬皮的鑄、鍛件或不銹鋼等加工硬化嚴(yán)重的材料時(shí)，應(yīng)盡量使應(yīng)盡量使ap超過硬皮或冷硬層厚度，以避免刀尖過早磨損。超過硬皮或冷硬層厚度，以避免刀尖過早磨損。 （2 2）進(jìn)給量）進(jìn)給量f 的選擇的選擇 粗加工時(shí)，粗加工時(shí)，f 的大小主要受機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度、刀具的強(qiáng)度的大小主要受機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度、刀具的強(qiáng)度與剛性、工件的裝夾剛度等因素的限制。與剛性、工件的裝夾剛度等因素的限制。精加工時(shí)，精加工時(shí)，f 的大小主要受加工精度和表面粗糙度的限制。的大小主要受加工精度和表面粗糙

41、度的限制。生產(chǎn)實(shí)際中常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或查表法確定生產(chǎn)實(shí)際中常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或查表法確定f 。粗加工時(shí)根據(jù)工件材料、車刀刀桿尺寸、工件直徑及以確定粗加工時(shí)根據(jù)工件材料、車刀刀桿尺寸、工件直徑及以確定的背吃刀量按表的背吃刀量按表4-8,4-94-8,4-9來選擇來選擇f 。在半精加工和精加工時(shí)，則按加工表面粗糙度要求，根據(jù)工在半精加工和精加工時(shí)，則按加工表面粗糙度要求，根據(jù)工件材料、刀尖圓弧半徑、切削速度按表件材料、刀尖圓弧半徑、切削速度按表4-104-10來選擇來選擇f 。（3 3）切削速度的確定）切削速度的確定 根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量ap 、進(jìn)給量、進(jìn)給量f及刀具使用壽命及刀具使用壽命T，切削速度切削速度vT可按下式計(jì)算求得可按下式計(jì)算求得 (3-13)(3-13) 式中各系數(shù)和指數(shù)可查閱切削用量手冊(cè)。式中各系數(shù)和指數(shù)可查閱切削用量手冊(cè)。 切削速度值也可查表切削速度值也可查表4-114-11來選定。來選定。TVVVyxpmTTKfaTCv 生產(chǎn)中選擇切削速度的一般原則是：生產(chǎn)中選擇切削速度的一般原則是：1 1）粗車時(shí)，）粗車時(shí)， ap和和f 均較大，故選擇較低的切削速度均較大，故選擇較低的切削速度v ； 精車時(shí)，精車時(shí)， ap和和f 均較小，故選擇較高的切削速度均較小，故選擇較高的切削速度v 。2 2）工件材料強(qiáng)度、硬度高時(shí)，應(yīng)選較