【學習】第3章1_切削過程的基本規(guī)律

1、1切削過程的基本規(guī)律切削過程的基本規(guī)律切削過程基本規(guī)律的切削過程基本規(guī)律的應用應用2一、切削變形及其主要影響因素一、切削變形及其主要影響因素二、切削力及其主要影響因素二、切削力及其主要影響因素三、切削溫度及其主要影響因素三、切削溫度及其主要影響因素四、刀具磨損、刀具耐用度及其主要影響四、刀具磨損、刀具耐用度及其主要影響因素因素3 金屬切削過程金屬切削過程是指在機床上通過刀具與是指在機床上通過刀具與工件之間的相對運動，利用刀具前刀面推擠工件之間的相對運動，利用刀具前刀面推擠切削層，切除多余金屬，使其產(chǎn)生切屑和得切削層，切除多余金屬，使其產(chǎn)生切屑和得到已加工表面的過程。到已加工表面的過程。 切削過

2、程中，會出現(xiàn)許多物理現(xiàn)象，諸切削過程中，會出現(xiàn)許多物理現(xiàn)象，諸如如切削變形切削變形、切削力切削力、切削熱切削熱、刀具磨損刀具磨損等。等。4 一、切屑的形成過程一、切屑的形成過程 3.1.1 3.1.1 切削變形切削變形 實驗研究表明，金屬切削與非金屬切削不同，金屬切實驗研究表明，金屬切削與非金屬切削不同，金屬切削的特點是被切削的特點是被切金屬層在刀具的擠壓、摩擦作用下產(chǎn)生變金屬層在刀具的擠壓、摩擦作用下產(chǎn)生變形形以后轉變?yōu)榍行己托纬梢鸭庸け砻?。以后轉變?yōu)榍行己托纬梢鸭庸け砻妗?5F45450 0O OMMA AB BFO OMMA AB B6 OMF切削切削7切削層切削層的金屬的金屬彈性變形彈

3、性變形塑性變形塑性變形擠裂擠裂切離切離切屑切屑切削層的金屬切削層的金屬受到刀具前刀受到刀具前刀面的推擠后產(chǎn)面的推擠后產(chǎn)生彈性變形生彈性變形隨著切應力、切應變隨著切應力、切應變逐漸增大，達到其屈逐漸增大，達到其屈服強度時，產(chǎn)生塑性服強度時，產(chǎn)生塑性變形而滑移變形而滑移刀具繼續(xù)切入時，材刀具繼續(xù)切入時，材料內(nèi)部的應力、應變料內(nèi)部的應力、應變繼續(xù)增大，當切應力繼續(xù)增大，當切應力達到其斷裂強度時，達到其斷裂強度時，金屬材料被擠裂金屬材料被擠裂沿刀沿刀具前具前刀面刀面流出流出OMF切削切削89 切削變形切削變形的本質(zhì)是工件受到刀具推擠的本質(zhì)是工件受到刀具推擠后產(chǎn)生彈性和塑性變形，使切削層與母體后產(chǎn)生彈性

4、和塑性變形，使切削層與母體金屬分離。金屬分離。 3.1.1 3.1.1 切削變形切削變形10 第第變形區(qū)：變形區(qū)：切削刃前面的切削刃前面的切削層切削層內(nèi)產(chǎn)生的塑性變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的塑性變形區(qū)(剪切變形區(qū)剪切變形區(qū))，金屬剪切滑移，金屬剪切滑移成為成為切屑切屑。主變形區(qū)，面積最。主變形區(qū)，面積最大變形區(qū)。大變形區(qū)。切削部位三個變形區(qū)第第變形區(qū)：變形區(qū)：靠靠近切削刃處已加工表層內(nèi)近切削刃處已加工表層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)產(chǎn)生的變形區(qū)。已加工面受到切削刃鈍圓部分與后刀面擠壓與摩擦，產(chǎn)已加工面受到切削刃鈍圓部分與后刀面擠壓與摩擦，產(chǎn)生變形。此區(qū)變形是造成已加工面生變形。此區(qū)變形是造成已加工面加工硬化加工硬化和和殘

5、余應力殘余應力的的主要原因。主要原因。第第變形區(qū)：變形區(qū)：切屑底層與前刀面切屑底層與前刀面接觸處接觸處，切屑排出時受前刀面擠壓，切屑排出時受前刀面擠壓與摩擦與摩擦。此變形區(qū)的變形是造成。此變形區(qū)的變形是造成前刀面磨損前刀面磨損和產(chǎn)生和產(chǎn)生積屑積屑瘤瘤的主要原因。的主要原因。11 二、第二、第變形區(qū)變形區(qū) 3.1.1 3.1.1 切削變形切削變形（剪切滑移區(qū)）（剪切滑移區(qū)）OAOA始滑移線始滑移線OMOM終滑移線終滑移線變形的主要特征：變形的主要特征： 剪切滑移變形剪切滑移變形 形成切屑形成切屑12l 剪切角剪切角 ：剪切面與切削速度方向之間的夾角。剪切面與切削速度方向之間的夾角。 l 相對滑移

6、相對滑移：滑移距離滑移距離ss與瞬時位移與瞬時位移yy之比。之比。 =s/ y =NP/MK =(NK+KP)/MK =ctan + tan( -0） 因此，增大前角和剪切角則相對滑移減小，即切削變形減小因此，增大前角和剪切角則相對滑移減小，即切削變形減小13切削層經(jīng)塑性變形后，切削層經(jīng)塑性變形后，厚度增加厚度增加，長度縮小長度縮小，寬寬度基本不變度基本不變。用。用變形系數(shù)變形系數(shù)表示切削層變的變形程表示切削層變的變形程度。度。LDhhDhDhLD切屑與切削層尺寸切屑與切削層尺寸厚度變形系數(shù)厚度變形系數(shù) D DD Dh hh hh hh h長度變形系數(shù)長度變形系數(shù)D Dh hD DL LL L

7、L L 變形系數(shù)值越大變形系數(shù)值越大，說明，說明切切削變形越嚴重削變形越嚴重。14 三、第三、第變形區(qū)變形區(qū)此變形區(qū)的變形是造成此變形區(qū)的變形是造成前刀面磨損前刀面磨損和產(chǎn)生和產(chǎn)生積屑瘤積屑瘤的主要原因的主要原因被切削層金屬經(jīng)過終滑移線被切削層金屬經(jīng)過終滑移線OMOM形成形成切屑沿前刀面流出時，切屑底層仍切屑沿前刀面流出時，切屑底層仍受到刀具的擠壓和接觸面之間強烈受到刀具的擠壓和接觸面之間強烈的摩擦，繼續(xù)以剪切滑移為主的方的摩擦，繼續(xù)以剪切滑移為主的方式變形，其切屑底層的變形程度比式變形，其切屑底層的變形程度比切屑上層劇烈，從而使切屑底層晶切屑上層劇烈，從而使切屑底層晶粒彎曲拉長，在摩擦阻力的

8、作用下，粒彎曲拉長，在摩擦阻力的作用下，這部分切屑流動速度減慢，稱為這部分切屑流動速度減慢，稱為滯滯流層流層。15粘接區(qū)：粘接區(qū)：剪切滑移，內(nèi)摩擦剪切滑移，內(nèi)摩擦在高溫高壓作用下，切屑底層與前刀面發(fā)生粘接，切屑與前刀在高溫高壓作用下，切屑底層與前刀面發(fā)生粘接，切屑與前刀面之間既有外摩擦，也有內(nèi)摩擦。面之間既有外摩擦，也有內(nèi)摩擦?；瑒訁^(qū)：滑動區(qū)：滑動摩擦，外摩擦滑動摩擦，外摩擦lfolfi16在切削速度不高而又能形成連續(xù)性切屑的情況下，加工一般鋼料在切削速度不高而又能形成連續(xù)性切屑的情況下，加工一般鋼料或其它塑性材料時，常常在刀具前刀面切削處粘著一塊剖面呈三或其它塑性材料時，常常在刀具前刀面切削

9、處粘著一塊剖面呈三角狀的硬塊如圖所示，這塊冷焊在前刀面上的金屬就稱為角狀的硬塊如圖所示，這塊冷焊在前刀面上的金屬就稱為積屑瘤積屑瘤。 17有利方面有利方面保護刀具保護刀具增加工增加工作前角作前角積屑瘤硬積屑瘤硬度很高度很高可代替切削刃可代替切削刃進行切屑，減進行切屑，減少刀具的磨損少刀具的磨損積屑瘤的存在，積屑瘤的存在，使刀具的實際工使刀具的實際工作前角增大作前角增大可減小切削變可減小切削變形和切削力，形和切削力，使切削輕快使切削輕快u積屑瘤對加工過程的影響積屑瘤對加工過程的影響18不利方面不利方面影響工件尺影響工件尺寸精度寸精度影響工件表影響工件表面粗造度面粗造度積屑瘤破裂脫落后會劃傷表面，

10、積屑瘤破裂脫落后會劃傷表面，加快刀具磨損加快刀具磨損會形成硬點和毛刺，使工件表面粗會形成硬點和毛刺，使工件表面粗造度值增大造度值增大時大時小，時有時無，使切削時大時小，時有時無，使切削力產(chǎn)生波動而引起振動力產(chǎn)生波動而引起振動積屑瘤的頂端突出于切削刃之外，積屑瘤的頂端突出于切削刃之外，使實際的切削深度不斷變化使實際的切削深度不斷變化u積屑瘤對加工過程的影響積屑瘤對加工過程的影響19u控制積屑瘤的措施控制積屑瘤的措施影響積屑影響積屑瘤的因素瘤的因素工件材料工件材料切削速度切削速度刀具角度刀具角度切削液等切削液等控制措施控制措施降低工件材料的塑性，提高材料硬度。降低工件材料的塑性，提高材料硬度。控制

11、切削速度，以控制切削溫度控制切削速度，以控制切削溫度采用潤滑性能優(yōu)良的切削液可減少采用潤滑性能優(yōu)良的切削液可減少甚至消除積屑瘤甚至消除積屑瘤增大刀具前角，減小切削厚度增大刀具前角，減小切削厚度20 四、第四、第變形區(qū)變形區(qū)第第變形區(qū)在刀具后刀面和已加工表面接觸的區(qū)域上。是擠壓變形區(qū)在刀具后刀面和已加工表面接觸的區(qū)域上。是擠壓摩擦回彈區(qū)，直接影響已加工表面的質(zhì)量和刀具的磨損。摩擦回彈區(qū)，直接影響已加工表面的質(zhì)量和刀具的磨損。 h hD DhhD D刀刃鈍圓半徑刀刃鈍圓半徑r rn n : :前后刀面過渡圓弧半徑。前后刀面過渡圓弧半徑。后刀面磨損帶后刀面磨損帶VB VB : :后刀面實際后角為零的

12、棱帶。后刀面實際后角為零的棱帶。已加工面受到后刀面擠壓與摩擦已加工面受到后刀面擠壓與摩擦產(chǎn)生變形，是造成已加工面產(chǎn)生變形，是造成已加工面加工加工硬化硬化和和殘余應力殘余應力的主要原因。的主要原因。21 加工硬化亦稱冷硬，它是在已加工表面嚴重變加工硬化亦稱冷硬，它是在已加工表面嚴重變形層內(nèi)，形層內(nèi)，金屬晶格伸長、擠緊、扭曲甚至碎裂而金屬晶格伸長、擠緊、扭曲甚至碎裂而使表面層組織硬度增高使表面層組織硬度增高的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。u后果：后果： 在硬化層的表面上會出現(xiàn)細微的裂紋、并在表在硬化層的表面上會出現(xiàn)細微的裂紋、并在表層內(nèi)產(chǎn)生殘余應力。層內(nèi)產(chǎn)生殘余應力。 因此，加工硬化降低了加工表面質(zhì)量和材料的因此

13、，加工硬化降低了加工表面質(zhì)量和材料的疲勞強度；增加下道工序加工困難，加速刀具磨疲勞強度；增加下道工序加工困難，加速刀具磨損；損；提高耐磨性提高耐磨性的同時增加了表面的脆性，從而的同時增加了表面的脆性，從而降低了工件的抗沖擊能力。在切削時應設法避免降低了工件的抗沖擊能力。在切削時應設法避免或減輕硬化現(xiàn)象。或減輕硬化現(xiàn)象。四、第四、第變形區(qū)變形區(qū)22 殘余應力是指在沒有外力的作用下殘余應力是指在沒有外力的作用下, ,在物體內(nèi)部在物體內(nèi)部保持平衡而存留的應力。保持平衡而存留的應力。殘余應力對零件的性能的影響：殘余應力對零件的性能的影響：殘余拉應力會使已加工表面產(chǎn)生裂紋，降低零件殘余拉應力會使已加工表

14、面產(chǎn)生裂紋，降低零件的疲勞強度。的疲勞強度。殘余壓應力有時卻能提高零件的疲殘余壓應力有時卻能提高零件的疲勞強度勞強度工件表面殘余應力分布不均勻也會使工件產(chǎn)生變工件表面殘余應力分布不均勻也會使工件產(chǎn)生變形形, ,影響工件的尺寸和形狀。影響工件的尺寸和形狀。四、第四、第變形區(qū)變形區(qū)23 鱗刺：已加工表面上的鱗片狀毛刺，它對表面粗鱗刺：已加工表面上的鱗片狀毛刺，它對表面粗糙度有嚴重的影響。糙度有嚴重的影響。減小鱗刺的措施：減小鱗刺的措施：減小切削厚度減小切削厚度高速切削高速切削切削液切削液四、第四、第變形區(qū)變形區(qū)24五、影響切削變形的主要因素五、影響切削變形的主要因素工件材料工件材料在切削條件相同的

15、情況下，材料的在切削條件相同的情況下，材料的強度強度、硬度愈硬度愈大大，材料與刀具間的摩擦系數(shù)減小，材料與刀具間的摩擦系數(shù)減小，變形系數(shù)減變形系數(shù)減小小，因此切削變形減小。，因此切削變形減小。材料的材料的塑性愈大塑性愈大，愈易產(chǎn)生塑性滑移和剪切變形，愈易產(chǎn)生塑性滑移和剪切變形，因此因此切削變形愈大；切削變形愈大；但切削塑性大材料易產(chǎn)生但切削塑性大材料易產(chǎn)生積積屑瘤屑瘤，又增大刀具，又增大刀具工作前角工作前角而使而使切屑變形減小切屑變形減小。 3.1.1 3.1.1 切削變形切削變形25刀具幾何角度刀具幾何角度增大前角增大前角o o，切削刃越鋒利，使，切削刃越鋒利，使變形系數(shù)變形系數(shù)減小減小，因

16、此，因此，切削變形減小切削變形減小。增大刀尖圓弧半徑增大刀尖圓弧半徑，使切屑，使切屑變形越大變形越大。切削用量切削用量切削速度：中低速時，積屑瘤影響較大，積屑瘤切削速度：中低速時，積屑瘤影響較大，積屑瘤高度越高，刀具實際前角增大，使變形系數(shù)高度越高，刀具實際前角增大，使變形系數(shù)減減小。高速時，積屑瘤逐漸消失，刀具實際前角減小。高速時，積屑瘤逐漸消失，刀具實際前角減小，使小，使增大。增大。切削厚度增加，切屑中平均變形減小；反之，薄切削厚度增加，切屑中平均變形減小；反之，薄切屑的變形量大。切屑的變形量大。進給量進給量f f增大，切削厚度增加，使變形系數(shù)增大，切削厚度增加，使變形系數(shù)減小減小五、影響

17、切削變形的主要因素五、影響切削變形的主要因素h hD DhhD D26 3.1.2 3.1.2 切削力切削力金屬切削時，刀具切入工件使被切金屬層發(fā)生變形成為切屑金屬切削時，刀具切入工件使被切金屬層發(fā)生變形成為切屑所需要的力稱為所需要的力稱為切削力切削力。 3 3個變形區(qū)產(chǎn)生的彈、塑性個變形區(qū)產(chǎn)生的彈、塑性變形抗力變形抗力 切屑、工件與刀具間切屑、工件與刀具間摩擦力摩擦力oMF F彈、塑彈、塑F F摩摩1 1F F摩摩2 227 3.1.2 3.1.2 切削力切削力變形力和摩擦力形成了作用在刀具上的合力變形力和摩擦力形成了作用在刀具上的合力F F。為了便于測量、計算。為了便于測量、計算和反映實際

18、作用的需要，常將合力和反映實際作用的需要，常將合力F F分解為互相垂直的分解為互相垂直的F Fc c、F Ff f和和F Fp p三三個分力，如圖所示。個分力，如圖所示。 切削力切削力FcFc（主切削力（主切削力FzFz）：）：在主運動方在主運動方向上的分力，它切于加工表面向上的分力，它切于加工表面, ,并與基面垂并與基面垂直。直。FcFc用于用于計算刀具強度，設計機床零件計算刀具強度，設計機床零件, ,確定機床功率等。確定機床功率等。進給力進給力FfFf（進給抗力（進給抗力FxFx）：）：在進給運動在進給運動方向上的分力，它處于基面內(nèi)與進給方向方向上的分力，它處于基面內(nèi)與進給方向相反。相反。

19、FfFf用于用于設計機床進給機構和確定進設計機床進給機構和確定進給功率等。給功率等。背向力背向力FpFp（吃刀抗力（吃刀抗力FyFy）：）：在垂直于工在垂直于工作平面上分力，它處于基面內(nèi)并垂直于進作平面上分力，它處于基面內(nèi)并垂直于進給方向。給方向。FpFp用來用來計算工藝系統(tǒng)剛度計算工藝系統(tǒng)剛度；也是也是使工件在切削過程中產(chǎn)生振動的力。使工件在切削過程中產(chǎn)生振動的力。28rFcFFpF dFfF dFdfv切削力的分解F 切削合力Fc主切削力Fp背向力Ff進給力22222pfccdFFFFFFrdfFFsinrdpFFcos29在切削加工過程中，所需的切削功率在切削加工過程中，所需的切削功率P

20、cPc可以按下式計算：可以按下式計算：式中式中 Fc Fc 主切削力（主切削力（N N）；）； vc vc 主運動速度（主運動速度（m/minm/min）根據(jù)上式求出切削功率，可按下式計算機床電動機功率根據(jù)上式求出切削功率，可按下式計算機床電動機功率PEPE：)(60103KwvFPPcccecEPPcc機床傳動效率，一般取機床傳動效率，一般取工作功率工作功率P Pe e：切削過程中消耗的總功率。它包括切削功率：切削過程中消耗的總功率。它包括切削功率P Pc c 和進給功率和進給功率P Pf f。30強度、硬度高強度、硬度高塑性、韌性高塑性、韌性高加工硬化傾向大加工硬化傾向大切削力大切削力大5

21、 19 28 35 55 100 130 切削速度 v（m/min） 981784588主切削力Fc（N）切削速度對切削力的影響影響切削力的因素影響切削力的因素背吃刀量與切削力近背吃刀量與切削力近似成正比；似成正比；進給量增加，切削力進給量增加，切削力增加，但不成正比；增加，但不成正比；切削速度對切削力影切削速度對切削力影響復雜響復雜31 前角前角0 0 增大，切削力減小增大，切削力減小 主偏角主偏角r r 對主切削力影響不大，對背向力和進給力對主切削力影響不大，對背向力和進給力 影響顯著（影響顯著（ r r F Fp p，F(xiàn) Ff f）32 與主偏角相似，與主偏角相似，刃傾角刃傾角s s對主

22、切削力影響不大，對背向?qū)χ髑邢髁τ绊懖淮螅瑢Ρ诚?力和進給力影響顯著（力和進給力影響顯著（ s s F Fp p，F(xiàn) Ff f）33 刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑 r r 對主切削力影響不大，對背向力和進對主切削力影響不大，對背向力和進 給力影響顯著（給力影響顯著（ r r F Fp p，F(xiàn) Ff f）；）；34 刀具材料：與工件材料之間的親和性影響其間的摩擦，刀具材料：與工件材料之間的親和性影響其間的摩擦， 而影響切削力；而影響切削力； 切削液：有潤滑作用，使切削力降低；切削液：有潤滑作用，使切削力降低； 副副刀刃刀刃的影響：使切削變形增大，切削力增大的影響：使切削變形增大，切削力增大u 后刀面

23、磨損：使切削力增大，對背向力后刀面磨損：使切削力增大，對背向力Fp的影響最為的影響最為 顯著；顯著；35 切削熱也是切削過程中產(chǎn)生的重要物理現(xiàn)象，對切削過程有多方面影響。切削熱傳散到工件上，會引起工件的熱變形，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重要原因；切削熱還通過使刀具磨損對切削加工生產(chǎn)率和成本發(fā)生影響。 3.1.3 3.1.3 切削熱和切削溫度切削熱和切削溫度 切削過程中切削區(qū)的變形和摩擦所消耗的能量轉化切削過程中切削區(qū)的變形和摩擦所消耗的能量轉化 產(chǎn)生的熱稱為產(chǎn)生的熱稱為切削熱切削熱36 切削過程變形和摩擦所做的功，絕

24、大部分轉變?yōu)榍邢鳠崆邢鬟^程變形和摩擦所做的功，絕大部分轉變?yōu)榍邢鳠崆邢鳠嵊汕邢鳠嵊汕行记行?、工件工件、刀具刀具和和周圍介質(zhì)周圍介質(zhì)（切削液、空氣（切削液、空氣) )等等傳散出去傳散出去工件切屑刀具切削熱的來源與傳出 主要來源主要來源 Q=QQ=QP P+Q+Q+ +Q Q式中，式中，QP , , Q, , Q分別為切削層變分別為切削層變形、前刀面摩擦、后刀面摩擦產(chǎn)生的熱形、前刀面摩擦、后刀面摩擦產(chǎn)生的熱量量37u加工方法加工方法和和切削速度切削速度不同，不同，由切屑、工件、刀具和周圍由切屑、工件、刀具和周圍介質(zhì)傳出的切削熱百分比就介質(zhì)傳出的切削熱百分比就不同。不同。車削時，車削時，50%50%

25、86% 86% 的切削熱的切削熱由切屑帶走，由切屑帶走，10%10%40% 40% 傳入傳入工件，工件，3%3%9% 9% 傳入刀具，傳入刀具，1% 1% 傳入周圍介質(zhì)傳入周圍介質(zhì); ;鉆削時約鉆削時約28%28%的切削熱由切屑的切削熱由切屑帶走，帶走，15% 15% 傳入鉆頭，傳入鉆頭，2% 2% 傳傳入工件，入工件，5%5%傳入周圍介質(zhì)。傳入周圍介質(zhì)。38TJ University 切削塑性材料切削塑性材料 前刀面靠近刀尖處前刀面靠近刀尖處溫度最高。溫度最高。 切削脆性材料切削脆性材料 后刀面靠近刀尖處后刀面靠近刀尖處溫度最高。溫度最高。750刀具圖3-20 二維切削中的溫度分布 工件材料

26、：低碳易切鋼； 刀具：o=30，o=7； 切削用量：ap=0.6mm， vc =0.38m/s； 切削條件：干切削， 預熱611C切削溫度切削溫度一般指切削區(qū)域一般指切削區(qū)域的平均溫度。的平均溫度。它由切削熱的它由切削熱的產(chǎn)生與傳出產(chǎn)生與傳出的平衡條件決定。的平衡條件決定。切削溫度在切屑、工件、切削溫度在切屑、工件、刀具上的分布是不均勻的刀具上的分布是不均勻的39q 切削用量的影響切削用量的影響 式中 用自然熱電偶法測出的前刀面接觸區(qū)的平均溫度(C)； C 與工件、刀具材料和其它切削參數(shù)有關的切削溫度系數(shù)； Z、Y、X vc、f、ap 的指數(shù)。 經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式ZyxcpC vfa 刀具材料加

27、工方法高速鋼車削1401700.350.450.20.30.080.10銑削80鉆削150硬質(zhì)合金車削320f (mm/r)0.10.410.150.050.20.310.30.26表 切削溫度的系數(shù)及指數(shù) 通過測溫實驗可以找出切削用量對切削溫度的影響規(guī)律。通過測溫實驗可以找出切削用量對切削溫度的影響規(guī)律。通常在車床上利用測溫裝置求出切削用量對切削溫度的影響通常在車床上利用測溫裝置求出切削用量對切削溫度的影響關系。關系。40切削量對溫度影響切削量對溫度影響41q 刀具幾何參數(shù)的影響刀具幾何參數(shù)的影響 42q 工件材料的影響工件材料的影響 vc（m/min）圖 切削速度、工件材料對切削溫度的影響

28、1GH131 21Cr18Ni9Ti 345鋼鋼(正火正火) 4HT200刀具材料：刀具材料：YT15；YG8刀具幾何參數(shù)：刀具幾何參數(shù)： o=15 ， o=68 ， r=75 ， 1= -10 ， s=0 ，b =0.1mm，r =0.2mm切削用量：切削用量：ap=3mm，f=0.1mm/r（）103050709011013040060080010001243q 刀具磨損的影響刀具磨損的影響 q 冷卻液的影響冷卻液的影響 43 刀具嚴重磨損，會刀具嚴重磨損，會縮短刀具使用時間縮短刀具使用時間、惡化惡化加工表面質(zhì)量加工表面質(zhì)量、增加刀具材料損耗增加刀具材料損耗、增大切削力增大切削力、增大切削

29、溫度增大切削溫度、產(chǎn)生振動產(chǎn)生振動。 因此，刀具磨損是影響生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量和因此，刀具磨損是影響生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量和成本的一個重要因素。成本的一個重要因素。 3.1.4 3.1.4 刀具磨損與刀具耐用度刀具磨損與刀具耐用度在切削過程中，刀具在高溫高壓下與切屑及工件在接觸區(qū)里在切削過程中，刀具在高溫高壓下與切屑及工件在接觸區(qū)里產(chǎn)生強烈的摩擦，使鋒利的切削部分逐漸磨損而失去正常的產(chǎn)生強烈的摩擦，使鋒利的切削部分逐漸磨損而失去正常的切削能力，這種現(xiàn)象稱為切削能力，這種現(xiàn)象稱為刀具的磨損刀具的磨損。44u正常磨損正常磨損形式：月牙洼形式：月牙洼形成條件：加工塑性材形成條件：加工塑性材料，料，v v大

30、，大，h hD D大大影響：削弱刀刃強度，影響：削弱刀刃強度，降低加工質(zhì)量降低加工質(zhì)量 在刀具設計與使用合理、在刀具設計與使用合理、制造與刃磨質(zhì)量符合要求的制造與刃磨質(zhì)量符合要求的情況下，刀具在切削過程中情況下，刀具在切削過程中逐漸產(chǎn)生的磨損。逐漸產(chǎn)生的磨損。KT4546形式：切削刃及其下方的后刀面上形成的寬度不勻、深淺不形式：切削刃及其下方的后刀面上形成的寬度不勻、深淺不一的磨損棱面一的磨損棱面 形成條件：加工塑性材料形成條件：加工塑性材料, , v v 較小較小, , h hD D 較?。患庸ご嘈圆牧陷^?。患庸ご嘈圆牧嫌绊懀呵邢髁τ绊懀呵邢髁? , 切削溫度切削溫度, , 產(chǎn)生振動，降低加

31、工質(zhì)量產(chǎn)生振動，降低加工質(zhì)量形成條件：加工塑性金屬，中等切削速度及中等切削厚度形成條件：加工塑性金屬，中等切削速度及中等切削厚度形式：月牙洼與刀刃之間的棱邊和楔角逐漸減小形式：月牙洼與刀刃之間的棱邊和楔角逐漸減小影響：切削刃強度下降，多數(shù)情況下伴隨著崩刃的發(fā)生影響：切削刃強度下降，多數(shù)情況下伴隨著崩刃的發(fā)生VBKTVB4748u非正常磨損非正常磨損刀具在切削過程中突然發(fā)生損壞或過早損壞的現(xiàn)象。刀具在切削過程中突然發(fā)生損壞或過早損壞的現(xiàn)象。破損：切削刃或刀面產(chǎn)生裂紋、崩刃或碎裂。破損：切削刃或刀面產(chǎn)生裂紋、崩刃或碎裂。卷刃：切削時在高溫作用下，使切削刃或卷刃：切削時在高溫作用下，使切削刃或 刀面

32、產(chǎn)生塌陷或隆起的塑性變形現(xiàn)象。刀面產(chǎn)生塌陷或隆起的塑性變形現(xiàn)象。49磨粒磨粒（）磨損）磨損 各種切速下均存在各種切速下均存在 低速情況下刀具磨損的主要原因低速情況下刀具磨損的主要原因 粘結磨損（冷焊）粘結磨損（冷焊） 刀具材料與工件材料親和力大刀具材料與工件材料親和力大 刀具材料與工件材料硬度比小刀具材料與工件材料硬度比小 中等偏低切削速度下中等偏低切削速度下刀具磨損的主要原因刀具磨損的主要原因粘結磨損加劇粘結磨損加劇 擴散磨損擴散磨損 高溫下發(fā)生（高溫下發(fā)生（800-1000800-1000） 氧化磨損氧化磨損 高溫情況下高溫情況下（700-800） ，在切削刃，在切削刃 工作邊界發(fā)生工作邊

33、界發(fā)生u相變磨損相變磨損-切削溫度達到相變溫度切削溫度達到相變溫度50刀具磨損過程初期磨損初期磨損后刀面磨損量VB正常磨損正常磨損急劇磨損急劇磨損切削時間三、刀具磨損過程和刀具磨鈍標準三、刀具磨損過程和刀具磨鈍標準 （段）初期磨損階段段）初期磨損階段 在開始切削的短時間內(nèi)，在開始切削的短時間內(nèi)，磨損較快。這是由于刀具表面粗糙不平或表層組磨損較快。這是由于刀具表面粗糙不平或表層組織不耐磨引起的?？棽荒湍ヒ鸬摹?1刀具磨損過程初期磨損初期磨損后刀面磨損量VB正常磨損正常磨損急劇磨損急劇磨損切削時間三、刀具磨損過程和刀具磨鈍標準三、刀具磨損過程和刀具磨鈍標準 （段）正常磨損階段段）正常磨損階段 隨

34、著切削時間增長，磨隨著切削時間增長，磨損量以較均勻的速度加大。這是由于刀具表面磨損量以較均勻的速度加大。這是由于刀具表面磨平后，接觸面增大，壓強減小所致。平后，接觸面增大，壓強減小所致。52刀具磨損過程初期磨損初期磨損后刀面磨損量VB正常磨損正常磨損急劇磨損急劇磨損切削時間三、刀具磨損過程和刀具磨鈍標準三、刀具磨損過程和刀具磨鈍標準 （段）急劇磨損階段段）急劇磨損階段 磨損量達到一定數(shù)值后，磨損量達到一定數(shù)值后，磨損急損加速、繼而刀具損壞。這是由于切削時磨損急損加速、繼而刀具損壞。這是由于切削時間過長，磨損嚴重，切削溫度劇增，刀具強度，間過長，磨損嚴重，切削溫度劇增，刀具強度，硬度降低所致。硬

35、度降低所致。53粗加工應取大值，工件剛性較好或加工大件時應取大值；粗加工應取大值，工件剛性較好或加工大件時應取大值；反之應取小值。反之應取小值。54工件材料工件材料加工性質(zhì)加工性質(zhì)磨鈍標準磨鈍標準VBVB（mmmm）高速鋼高速鋼硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金碳鋼、合金鋼碳鋼、合金鋼粗車粗車1.5-2.01.5-2.01.0-1.41.0-1.4精車精車1. 01. 00.4-0.60.4-0.6灰鑄鐵、可斷鑄灰鑄鐵、可斷鑄鐵鐵粗車粗車2.0-3.02.0-3.00.8-1.00.8-1.0半精車半精車1.5-2.01.5-2.00.6-0.80.6-0.8耐熱鋼、不銹鋼耐熱鋼、不銹鋼粗車、精車粗車、精車1.01.01.01.055 在在ISOISO標準中，供作研究用推薦的高速鋼和硬質(zhì)合金刀標準中，供作研究用推薦的高速鋼和硬質(zhì)合金刀具磨鈍標準為：具磨鈍標準為：（1 1）在后刀面）在后刀面B B區(qū)內(nèi)均勻磨損區(qū)內(nèi)均勻磨損VBVB；（2 2）在后刀面）在后刀面B B區(qū)內(nèi)非均勻磨損區(qū)內(nèi)非均勻磨損VBmaxVBmax；（3 3）月牙洼深度標準：）月牙洼深度標準： KTKT0.06+0.3f