金屬切削原理與刀具教案

1、教 案2009-2010學(xué)年 第 2學(xué)期院 （部） 機(jī)電學(xué)院教 研 室 機(jī)制課 程 名 稱 金屬切削原理與刀具授 課 專 業(yè) 班 級 機(jī)械0705 機(jī)械071-4主 講 教 師 李英杰職 稱 職 務(wù) 副教授使 用 教 材 金屬切削原理與刀具山東建筑大學(xué)教務(wù)處制2 / 65山東建筑大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院教案 第 1 次課授課內(nèi)容緒論、切削運(yùn)動、刀具切削部分基本定義刀具角度目的要求掌握切削運(yùn)動的基本概念掌握刀具切削部分幾何參數(shù)及刀具角度的概念重點(diǎn)難點(diǎn)六個基本角度、刀具切削部分幾何參數(shù)的基本定義課 型理論計(jì)劃學(xué)時3課前準(zhǔn)備緒 論課程性質(zhì)和任務(wù)能力培養(yǎng)第一章 刀具角度及切削要素第一節(jié) 切削運(yùn)動與切削用量切削

2、運(yùn)動l切削用量第二節(jié) 刀具切削部分的基本定義刀具切削部分的組成刀具角度參考系刀具靜止（標(biāo)注角度）參考系刀具角度（刀具標(biāo)注角度）正交平面參考系內(nèi)的標(biāo)注角度課堂小結(jié)作業(yè)、思考切削運(yùn)動的基本概念刀具切削部分幾何參數(shù)的基本定義課后小結(jié)緒 論課程性質(zhì)和任務(wù)金屬切削原理與刀具課程是機(jī)械工程及自動化專業(yè)機(jī)制方向的專業(yè)任選課。本課程是研究金屬切削加工過程及刀具設(shè)計(jì)、使用的一門科學(xué)，該課程既有理論性又有很強(qiáng)的實(shí)踐應(yīng)用性，為學(xué)生在日后工作中解決機(jī)械制造技術(shù)問題奠定一定的基礎(chǔ)。本課程是由金屬切削原理和金屬切削刀具兩部分組成，前者又是本課程及其它專業(yè)課程的基礎(chǔ)，主要講述金屬切削過程中各種物理現(xiàn)象的變化規(guī)律，以及應(yīng)用這

3、些規(guī)律解決金屬切削技術(shù)問題的方法；后者主要講述通用刀具和專用刀具的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、應(yīng)用范圍及設(shè)計(jì)計(jì)算方法等。能力培養(yǎng)學(xué)習(xí)本課程后，應(yīng)具備以下能力：能正確圖示并合理選擇刀具幾何參數(shù)；掌握金屬切削基本規(guī)律，并會初步運(yùn)用其分析解決金屬切削的技術(shù)問題；了解常見通用刀具的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與應(yīng)用范圍，并能正確選用；初步掌握專用刀具的設(shè)計(jì)計(jì)算方法；對刀具的發(fā)展趨勢和新成就有初步的了解；具有較強(qiáng)的自學(xué)能力和創(chuàng)新意識，能進(jìn)一步研究探討金屬切削與刀具設(shè)計(jì)理論。本課程為機(jī)制方向的專業(yè)任選課 、考試課。本課程總學(xué)時：32學(xué)時，其中：授課：30 學(xué)時 ；實(shí)驗(yàn)學(xué)時：2學(xué)時。第一章 基本定義第一節(jié) 切削運(yùn)動與切削用量金屬切削

4、加工：是工件與刀具相互作用的過程，是用刀具從工件表面上切除多余的材料的過程。金屬切削加工的目的：使被加工零件的尺寸精度、形狀和位置精度、表面質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)與使用要求。實(shí)現(xiàn)切削過程的三個條件1切削運(yùn)動：工件與刀具之間要有相對運(yùn)動。2切削性能：刀具材料必須具備一定的切削性能。3切削角度：刀具必須具有合理的幾何參數(shù)。三個表面待加工表面：工件上即將切除的表面。已加工表面：工件上已經(jīng)切除而形成的新表面。過度表面（加工表面）：工件上正在切削的表面。切削運(yùn)動刀具與工件間的相對運(yùn)動（即表面成形運(yùn)動）。切削運(yùn)動可分為主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動。主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的向量合稱為合成切削運(yùn)動。主運(yùn)動：使工件與刀具產(chǎn)生相對運(yùn)動以進(jìn)行

5、切削的最基本的運(yùn)動，稱為主運(yùn)動。特征：速度最高、消耗功率最大。只有一個。進(jìn)給運(yùn)動：使主運(yùn)動能夠連續(xù)切除工件上多余的金屬，以便形成工件表面所需的運(yùn)動，稱為進(jìn)給運(yùn)動。特征：速度低、消耗功率小?？捎卸鄠€。切削層在切削過程中，刀具的刀刃在一次走刀中從工件待加工表面切下的金屬層，稱為切削層。切削層參數(shù)是指這個切削層的截面尺寸，一般在基面內(nèi)度量和觀察。切削用量是切削加工中切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量（切削深度）的總稱。切削速度c ：切削加工時，切削刃上選定點(diǎn)相對于工件的主運(yùn)動的速度。單位為m/s或m/min。主運(yùn)動是旋轉(zhuǎn)時，最大切削運(yùn)動是：進(jìn)給量 f：是指刀具在進(jìn)給運(yùn)動方向上相對工件的位移量。當(dāng)主運(yùn)動是回轉(zhuǎn)

6、運(yùn)動時，進(jìn)給量指工件或刀具每回轉(zhuǎn)一周，兩者沿進(jìn)給方向的相對位移量，單位為mm/r；當(dāng)主運(yùn)動是直線運(yùn)動時，進(jìn)給量指刀具或工件每往復(fù)直線運(yùn)動一次，兩者沿進(jìn)給方向的相對位移量，單位為mm/str或mm/單行程；對于多齒的旋轉(zhuǎn)刀具（如銑刀、切齒刀），常用每齒進(jìn)給量 fz，單位為mm/z或mm/齒。它與進(jìn)給量 f 的關(guān)系為 f = z fz 進(jìn)給速度f ：指切削刃上選定點(diǎn)相對工件進(jìn)給運(yùn)動的瞬間時速度，單位為mm/s或m/min。車削時進(jìn)給運(yùn)動速度為：f = n f背吃刀量（切削深度）ap ：在基面上，垂直于進(jìn)給運(yùn)動方向測量的切削層最大尺寸（已加工表面與待加工表面間的垂直距離）。外圓車削的背吃刀量： ap

7、（dw-dm）/2 合成切削運(yùn)動：由主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動合成的運(yùn)動。合成切削速度e：切削刃上選定點(diǎn)相對于工件的合成運(yùn)動的瞬時速度。ec+f第二節(jié) 刀具幾何角度刀具的組成：由工作部分和非工作部分構(gòu)成（車刀由刀頭和刀柄兩部分組成）。刀頭用于切削，刀柄用于裝夾。刀具切削部分的組成外圓車刀是最基本、最典型的切削刀具，其切削部分（又稱刀頭）組成可用一句話總結(jié)： “三面兩刃一尖”。前面（前刀面）A：刀具上切屑流過的表面。主后面（后面）A：與工件過渡表面相對的表面。 副后面A：與已加工表面相對的表面。主切削刃S：前刀面與主后刀面的交線。它完成主要的切削工作。副切削刃S：前刀面與副后刀面的交線。它配合主切削刃完成

8、切削工作，并最終形成已加工表面。刀尖（過渡刃）：主切削刃和副切削刃連接處的一段刀刃。它可以是小的直線段，折線段，或圓弧。刀具角度參考系刀具角度是確定刀具切削部分幾何形狀的重要參數(shù)。用于定義刀具角度的各基準(zhǔn)坐標(biāo)平面稱為參考系。參考系有兩類刀具靜止參考系：用于刀具的設(shè)計(jì)、刃磨和測量的參考系。刀具工作參考系：它是確定刀具切削工作時的基準(zhǔn)，用于定義刀具的工作角度。刀具靜止（標(biāo)注角度）參考系用于刀具的設(shè)計(jì)、刃磨和測量的參考系四個假設(shè)條件1.裝刀時，刀尖恰在工件的中心線上；2.刀具的軸線垂直工件的軸線；3.沒有進(jìn)給運(yùn)動；4.工件已加工表面的形狀是圓住表面。正交平面參考系由以下三個在空間相互垂直的參考平面構(gòu)

9、成。切削平面PS：包含有切削刃選定點(diǎn)的切線與切削速度向量的平面?；鍼r：通過切削刃選定點(diǎn)且垂直于切削速度向量的平面。正交平面Po ：是過切削刃選定點(diǎn)，并垂直于切削平面PS與基面Pr的平面。法平面參考系法平面參考系由基面Pr、切削平面PS和法平面Pn 組成。法平面Pn ：過主切削刃選定點(diǎn)并垂直于主切削刃或其切線的平面。假定工作平面參考系假定工作平面參考系由 Pr、P f和Pp組成。假定進(jìn)給平面（假定工作平面）Pf ：過主切削刃選定點(diǎn)，平行于假定進(jìn)給運(yùn)動方向并垂直于基面的平面。假定切深平面（背平面）Pp ：過切削刃上選定點(diǎn)，垂直于假定進(jìn)給平面和基面的平面。正交平面參考系內(nèi)的標(biāo)注角度前角o：在正交

10、平面內(nèi)測量的前刀面與基面之間的夾角。前角表示前刀面的傾斜程度，有正、負(fù)和零值之分，其符號規(guī)定如圖所示。后角o：在正交平面內(nèi)測量的主后刀面與切削平面之間的夾角。后角表示主后刀面的傾斜程度，一般為正值。主偏角r：在基面內(nèi)測量的主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動方向的夾角。主偏角一般為正值。刃傾角s：在切削平面內(nèi)測量的主切削刃與基面之間的夾角。當(dāng)主切削刃呈水平時，s=0；刀尖為主切削刃最低點(diǎn)時，s0；刀尖為主切削刃上最高點(diǎn)是，s0。 副偏角r：在基面內(nèi)測量的副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動反方向的夾角。副偏角一般為正值。副后角o： 在正交平面內(nèi)測量的副后刀面與切削平面的夾角。在正交平面參考系

11、中，需要6個獨(dú)立角度r 、o 、o 、 s 、 r和o確定一把刀具切削部分的幾何形狀。法平面參考系內(nèi)的標(biāo)注角度法平面參考系由Pr、Ps、Pn三個面組成。法前角n 、法后角n 、法楔角n 、主偏角r、刃傾角前角s、副偏角r法前角n ：在法平面內(nèi)測量的前刀面A與基面Pr的夾角。 法后角n：在法平面內(nèi)測量的切削平面Ps與后刀面A的夾角。 法楔角n：在法剖平面內(nèi)測量的前刀面A與后刀面A的夾角。假定工作平面參考系中的標(biāo)注角度背前角p 、背后角p 、背楔角p 、側(cè)前角f 、側(cè)后角f 、側(cè)楔角f 刀具角度的一面二角分析法空間任意一個平面的定向角度只需兩個，所以判斷刀具切削部分需要標(biāo)注的獨(dú)立角度數(shù)量可用一面二

12、角分析法確定。即刀具需要標(biāo)注的獨(dú)立角度的數(shù)量是刀面數(shù)量的二倍。用工作圖標(biāo)注刀具幾何參數(shù)時首先應(yīng)判斷或假定刀具哪條是主切削刃，那條是副切削刃。然后就可確定各切削刃的基準(zhǔn)坐標(biāo)平面及全部的標(biāo)注參數(shù)。四、刀具的工作角度刀具在工作參考系中確定的角度稱為刀具工作角度。與靜態(tài)系統(tǒng)中正交平面參考系建立的定義和程序相似，不同點(diǎn)就在于它以合成切削運(yùn)動e或刀具安裝位置條件來確定工作參考系的基面pre。由于工作基面的變化，將帶來工作切削平面pse的變化，從而導(dǎo)致工作前角oe、工作后角oe 的變化。研究刀具工作角度的變化趨勢，對刀具的設(shè)計(jì)、改進(jìn)、革新有重要的指導(dǎo)意義。刀具工作參考系工作基面Pre ：通過切削刃上的選定點(diǎn)

13、，垂直于合成切削運(yùn)動速度方向的平面。工作切削平面Pse：通過切削刃上的選定點(diǎn)，與切削刃相切且垂直于工作基面的平面。工作正交平面Poe：通過切削刃上的選定點(diǎn)，同時垂直于工作基面、工作切削平面的平面。刀具工作角度的定義與標(biāo)注角度類似。在工作正交平面參考系中，一般考核刀具工作角度（oe 、oe 、re、re、oe 、se）的變化，對刀具角度設(shè)計(jì)補(bǔ)償量以及對切削加工過程的影響情況。在車削（切斷、車螺紋、車絲杠）、鏜孔、銑削等加工中，通常因刀具工作角度的變化，對工件已加工表面質(zhì)量或切削性能造成不利影響。刀具安裝對工作角度的影響刀桿安裝偏斜對工作主、副偏角的影響刀尖安裝高低對工作前、后角的影響進(jìn)給運(yùn)動對工

14、作角度的影響進(jìn)給運(yùn)動方向與工件旋轉(zhuǎn)軸線不平行軸向進(jìn)給運(yùn)動對工作前、后角的影響橫向進(jìn)給運(yùn)動的影響山東建筑大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院教案 第 2次課授課內(nèi)容切削層與切削方式金屬切削對刀具材料性能的要求；常用刀具材料性能及應(yīng)用。 目的要求掌握常用刀具材料性能及應(yīng)用：高速鋼 硬質(zhì)合金重點(diǎn)難點(diǎn)金屬切削對刀具材料性能的6項(xiàng)要求；常用刀具材料性能及應(yīng)用：高速鋼 硬質(zhì)合金課 型理論計(jì)劃學(xué)時3課前準(zhǔn)備第三節(jié) 切削層與切削方式第二章 刀具材料刀具材料應(yīng)具備的性能常用刀具材料高 速 鋼硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金的選用課堂小結(jié)作業(yè)、思考刀具材料性能與刀具材料成分及含量的關(guān)系；常用刀具材料選用。課后小結(jié)第三節(jié) 切削層與切削方式切削層：是指

15、在切削過程中，由刀具在切削部分的一個單一動作（或指切削部分切過工件的一個單程，或指只產(chǎn)生一圈過渡表面的動作）所切除的工件材料層切削層。切削層參數(shù)：是指切削層的截面尺寸，它決定刀具所承受的負(fù)荷和切屑的尺寸大小，一般在基面內(nèi)度量和觀察切削層公稱厚度hD：垂直于正在加工的表面（過渡表面）度量的切削層參數(shù)。（簡稱切削厚度）hD =f sinr 切削層公稱寬度bD ：平行于正在加工的表面（過渡表面）度量的切削層參數(shù)。（簡稱切削寬度）bD = ap /sinr 切削層公稱橫截面積AD ：在切削層參數(shù)平面內(nèi)度量的橫截面積。（簡稱切削面積）AD=hD bD=ap f上述公式中可看出 ：hD、bD均與主偏角有關(guān)

16、，但切削層公稱橫截面積AD只與hD、bD或f、ap有關(guān)。殘留面積實(shí)際橫截面積切削方式 正交切削（直角切削）：正交切削是指切削刃垂直于合成切削運(yùn)動方向的切削方式。顯然直角切削其切削刃刃傾角s0。非正交切削（斜角切削）：切削刃不垂直于合成切削運(yùn)動方向的切削，稱非正交切削，即s0。自由切削：自由切削是指只有一條直線切削刃參與切削的方式，其特點(diǎn)是切削刃上各點(diǎn)切屑流出方向一致，且金屬變形在二維平面內(nèi)。非自由切削：曲線刀刃或兩條以上切削刃參與切削的切削方式稱為非自由切削方式。 在實(shí)際生產(chǎn)中，切削方式多屬于非自由切削方式。在今后對金屬切削變形的研究中，為了簡化條件常采用自由切削方式。 第二章 刀具材料刀具材

17、料一般是指刀具切削部分的材料在切削過程中，刀具擔(dān)負(fù)著切除工件上多余金屬以形成已加工表面的任務(wù)。刀具的切削性能好壞，取決于刀具切削部分的材料、幾何參數(shù)以及結(jié)構(gòu)的合理性等。刀具材料對刀具壽命、加工生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量以及加工成本都有很大影響，因此必須合理選擇。刀具材料的發(fā)展受著工件材料發(fā)展的促進(jìn)和影響。刀具材料應(yīng)具備的性能1. 高的硬度和耐磨性 2. 足夠的強(qiáng)度和韌性3. 高的耐熱性（熱穩(wěn)定性）4. 良好的物理特性5. 良好的工藝性6. 經(jīng)濟(jì)性高的硬度和耐磨性：硬度是刀具材料應(yīng)具備的基本特性。刀具要從工件上切下切屑，其硬度必須比工件材料的硬度大。切削金屬所用刀具的切削刃的硬度，刀具材料常溫硬度一般要

18、求大于60HRC。耐磨性是材料抵抗磨損的能力。一般來說，刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。組織中硬質(zhì)點(diǎn)（碳化物、氮化物等）的硬度越高，數(shù)量越多，顆粒越小，分布越均勻，則耐磨性越高。但刀具材料的耐磨性實(shí)際上不僅取決于它的硬度，而且也和它的化學(xué)成分、強(qiáng)度、顯微組織及摩擦區(qū)的溫度有關(guān)。足夠的強(qiáng)度和韌性：為承受切削負(fù)荷、振動和沖擊，刀具材料必須具備足夠的強(qiáng)度和韌性。高的耐熱性（熱穩(wěn)定性）：耐熱性是衡量刀具材料切削性能的主要標(biāo)志。它是指刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性的性能。刀具材料的高溫硬度愈高，則刀具的切削性能愈好，允許的切削速度也愈高。 除高溫硬度外，刀具材料還應(yīng)具有在高溫下抗氧化的能

19、力以及良好的抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散能力，即刀具材料應(yīng)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。良好的物理特性：刀具材料應(yīng)具備良好的導(dǎo)熱性、大的熱容量以及優(yōu)良的熱沖擊性能。良好的工藝性能：為便于刀具制造，要求刀具材料具有良好的工藝性能，如鍛造性能、熱處理性能、高溫塑性變形性能、磨削加工性能等等。經(jīng)濟(jì)性：經(jīng)濟(jì)性是刀具材料的重要指標(biāo)之一。刀具材料的發(fā)展應(yīng)結(jié)合本國資源。有的刀具（如超硬材料刀具）雖然單件成本很貴，但因其使用壽命很長，分?jǐn)偟矫總€零件的成本不一定很高。因此在選用時要考慮經(jīng)濟(jì)效果。此外，在切削加工自動化和柔性制造系統(tǒng)中，也要求刀具的切削性能比較穩(wěn)定和可靠，有一定的可預(yù)測性和高度的可靠性。 常用刀具材料工具鋼：包括碳素工

20、具鋼（如T10A、T12A）、合金工具鋼（如9SiCr、CrWMn）高速鋼硬質(zhì)合：有鎢鈷類硬質(zhì)合金、鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金和鎢鈦鉭（鈮）類硬質(zhì)合金。陶瓷超硬刀具材料：金剛石及立方氮化硼等。碳素工具鋼和合金工具鋼因耐熱性低而常用于手工工具。陶瓷、金剛石及立方氮化硼目前僅用于超硬工件的加工。目前最常用的是高速鋼和硬質(zhì)合金。高 速 鋼它是一種加入較多鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金鋼。熱處理后硬度可達(dá)6266HRC，抗彎強(qiáng)度約3.3GPa，有較高的熱穩(wěn)定性 、耐磨性 、耐熱性。切削溫度在500650°C時仍能進(jìn)行切削。由于熱處理變形小、能鍛易磨，所以特別適合于制造結(jié)構(gòu)和刃型復(fù)雜的刀具，如成形車刀

21、、銑刀、鉆頭、切齒刀、螺紋刀具和拉刀等。高速鋼的分類 按用途可分為：通用高速鋼和高性能高速鋼。按制造工藝可分為：熔煉高速鋼、粉末冶金高速鋼和表面涂層高速鋼。按基本化學(xué)成份可分為：鎢系和鎢鉬系。通用型高速鋼這類高速鋼含碳量為0.70.9，合金元素主要成分有W、Mo、Gr、V等。主要牌號：鎢鋼：W18Cr4V（1841）由于鎢價高，熱塑性差，碳化物分布不均勻等原因，目前國內(nèi)外已很少采用。鎢鉬鋼 ：它是鎢鋼中部分鎢用鉬取代而獲得的一種高速鋼。典型牌號W6Mo5Cr4V2（6542），簡稱M2鋼。強(qiáng)度、韌性、熱塑性好，但熱處理時易脫炭、氧化，且淬火溫度范圍窄等，用于熱軋刀具或熱成形刀具。另一種是W9M

22、o3Cr4V（9341）簡稱W9。其碳化物均勻界于M2與W18之間，熱穩(wěn)定性優(yōu)于M2。 高性能高速鋼高性能高速鋼是指在通用型高速鋼中增加碳、釩、鈷或鋁等合金元素，使其常溫硬度可達(dá)6770HRC，耐磨性與熱穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。典型牌號：高碳高速鋼9W6Mo5Cr4V2高釩高速鋼W6Mo5Cr4V3鈷高速鋼W6Mo5Cr4V2Co5、W18Cr4VCo5超硬高速鋼W2Mo9Cr4VCo8（M42）W6Mo5Cr4V2Al（501）可以用于加工不銹鋼、高溫合金、耐熱鋼和高強(qiáng)度鋼等難加工材料。粉末冶金高速鋼粉末冶金高速鋼是用高壓氬氣或純氮?dú)忪F化熔融的高速鋼鋼水而得到細(xì)小的高速鋼粉末，然后再熱壓鍛軋制成。

23、優(yōu)點(diǎn)1. 可有效地解決一般熔煉高速鋼在鑄造時要產(chǎn)生的粗大碳化物共晶偏析，得到細(xì)小均勻的結(jié)晶組織。這就使這種鋼有良好的力學(xué)性能。強(qiáng)度和韌性分別是熔煉鋼的2倍和2.53倍。2. 這種鋼的磨加工性很好，磨削表面粗糙度可顯著減小。3. 由于粉冶鋼物理力學(xué)性能的高度各向同性，可減小淬火時的變形（只及熔煉鋼的1/21/3）。4. 粉冶鋼的耐磨性可提高20%30%。5. 適用于制造精密刀具、大尺寸（滾刀、插齒刀）刀具、復(fù)雜成形刀具、拉刀等。硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是由高硬度和高熔點(diǎn)的金屬碳化物（碳化鎢WC、碳化鈦TiC、碳化鉭TaC、碳化鈮NbC等）和金屬粘結(jié)劑（Co、Mo、Ni等）用粉末冶金工藝制成。特點(diǎn)：硬質(zhì)合

24、金刀具常溫硬度為8993HRA，化學(xué)穩(wěn)定性好，熱穩(wěn)定性好，耐磨性好，耐熱性達(dá)8001000°C。硬質(zhì)合金刀具允許的切削速度比高速鋼刀具高510倍，切削鋼時，切削速度可達(dá)220m/min。 硬質(zhì)合金以其優(yōu)良的性能被廣泛用作刀具材料。大多數(shù)車刀、端銑刀等均由硬質(zhì)合金制造。硬質(zhì)合金分為類P類，用于加工長切屑（塑性）黑色金屬。相當(dāng)我國YT類硬質(zhì)合金； K類，用于加工短切屑（脆性）黑色金屬、有色金屬和非金屬材料。相當(dāng)于我國的YG類；M類，可加工長切屑和短切屑黑色金屬和有色金屬。相當(dāng)于我國的YW類。 K類：鎢鈷類硬質(zhì)合金 代號為YG。這類合金是由WC和Co組成。合金中含鈷量愈高，韌性愈好，適合于

25、粗加工，反之用于精加工。我國生產(chǎn)的常用牌號有YG3X、YG6X、YG6、YG8等，含Co量分別為3%、6%、6%、8%。YG（K）類硬質(zhì)合金，有較好的韌性、磨削性、導(dǎo)熱性。硬度為8991.5HRA，抗彎強(qiáng)度為1.11.5GPa比YT類高。適合于加工產(chǎn)生崩碎切屑及有沖擊載荷的脆性金屬材料。如黑色金屬、有色金屬以及非金屬材料，低速時也可加工鈦合金等耐熱鋼。P類：鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金 代號為YT。它以WC為基體，添加TiC，用Co作粘結(jié)劑燒結(jié)而成，常用牌號有YT5、YT14、YT15及YT30，TiC含量分別為5%、14%、15%和30%，相應(yīng)的鈷含量為10%、8%、6%及4%主要用于加工鋼料；不宜加工

26、不銹鋼和鈦合金；適合于精加工。這類合金的硬度為89.592.5HRA，抗彎強(qiáng)度為0.91.4GPa。隨著合金成分中TiC含量的提高和Co含量的降低，硬度和耐磨性提高，抗彎強(qiáng)度則降低 。YT類硬質(zhì)合金的突出優(yōu)點(diǎn)是耐熱性好。M類：鎢鈦鉭（鈮）類硬質(zhì)合金 代號為YW。它在YT（P）類硬質(zhì)合金中加入TaC或NbC，這樣可提高抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性、抗氧化能力、耐磨性和高溫硬度等。它既適用于加工脆性材料，又適用于加工塑性材料。以上三類硬質(zhì)合金的主要成分都是WC，故可統(tǒng)稱為WC基硬質(zhì)合金。YN類硬質(zhì)合金（ TiC 基硬質(zhì)合金）：這類合金是TiC為主要硬質(zhì)相，以Ni或Mo為粘結(jié)相制成的合金。它比WC基

27、合金有高的耐磨性、耐熱性和高的硬度（近似陶瓷），但抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性較差。通常適用于鋼和鑄鐵的半精加工和精加工。代表牌號為YN05和YN10。硬質(zhì)合金的選用YG類硬質(zhì)合金主要用于加工鑄鐵、有色金屬及非金屬材料。YT類硬質(zhì)合金適于加工鋼料。YW類硬質(zhì)合金則主要用于加工耐熱鋼、高錳鋼、不銹鋼等難加工材料。硬質(zhì)合金中含鈷量增多（WC、TiC含量減少）時，其抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度增高（硬度及耐熱性降低），適合于粗加工。含鈷量減少（WC、Tic含量增加）時，其硬度、耐磨性及耐熱性增加（強(qiáng)度及韌性降低），適合于作精加工用。在加工含鈦的不銹鋼（如1Cr18Ni9Ti）和鈦合金時，不宜采用YT類硬質(zhì)合金。涂層刀具

28、材料在韌牲較好的刀具基體上，涂覆一層耐磨性好的難熔金屬化合物，既能提高刀具材料的耐磨性，又不降低其韌性。涂層硬質(zhì)合金一般采用化學(xué)氣相沉積法（CVD法），沉積溫度1000左右；涂層高速鋼刀具一般采用物理氣相沉積法（PVD法），沉積溫度500左右。常用的涂層材料有TiC、TiN、Al2O3及其復(fù)合材料等， 涂層厚度隨刀具材料不同而異。TiC涂層 ：硬度高、耐磨性好、抗氧化性好，切削時能產(chǎn)生氧化鈦膜，減小摩擦及刀具磨損。TiN涂層 ：在高溫時能產(chǎn)生氧化膜，與鐵基材料摩擦系數(shù)較小，抗粘結(jié)性能好，并能有效降低切削溫度。TiCTiN復(fù)合涂層：第一層涂TiC，與刀具基體粘牢不易脫落。第二層涂TiN，減少表面

29、層與工件間的摩擦。TiC-Al2O3復(fù)合涂層：第一層涂TiC， 與刀具基體粘牢不易脫落。第二層涂Al2O3可使刀具表面具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性能。目前單涂層刀片已很少應(yīng)用，大多采用TiC-TiN復(fù)合涂層或TiC-Al2O3-TiN三復(fù)合涂層。陶瓷刀具材料 以氧化鋁或以氮化硅為基體再添加少量金屬，在高溫下燒結(jié)而成的一種刀具材料。優(yōu)點(diǎn)：硬度高，耐磨性、耐高溫性能好，有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性，與金屬的親合力小、抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散能力強(qiáng)；缺點(diǎn)：脆性大、抗彎強(qiáng)度低，沖擊韌性差，易崩刃，所以使用范圍受到限制；可用于鋼、鑄鐵類零件的車削、銑削加工。金剛石刀具材料 碳的同素異形體，在高溫、高壓下由石墨轉(zhuǎn)

30、化而成，是目前人工制造出的最堅(jiān)硬物質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)：由于硬度極高，其顯微硬度達(dá)到10000HV，耐磨性好，切削刃口鋒利，刃部表面摩擦系數(shù)較小，不易產(chǎn)生粘結(jié)或積屑瘤。缺點(diǎn)：熱穩(wěn)定性差，切削溫度超過700800時，就會完全失去其硬度；強(qiáng)度低，脆性大，對振動敏感，只宜微量切削，與鐵有強(qiáng)烈的化學(xué)親合力，不能用于加工鋼材?？捎糜诩庸び操|(zhì)合金、陶瓷等硬度達(dá)6570HRC的材料；也可用于加工高硬度的非金屬材料，如玻璃等；還可加工有色金屬，如鋁硅合金材料以及復(fù)合難加工材料的精加工或超精加工。立方氮化硼立方氮化硼（CBN）是一種人工合成的新型刀具材料，它由六方氮化硼在高溫、高壓下加入催化劑轉(zhuǎn)化而成。特點(diǎn)：它有很高的硬度

31、（其顯微硬度為80009000HV）及耐磨性，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)惰性大，與鐵系金屬在1300時不易起化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)熱性好，摩擦系數(shù)低?？捎糜诟邷睾辖稹⒗溆茶T鐵、淬硬鋼等難加工材料的加工。山東建筑大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院教案 第 3次課授課內(nèi)容金屬切削過程、切削力、切削熱與切削溫度。目的要求掌握切屑變形、切削力和切削熱與切削溫度的變化規(guī)律及影響因素重點(diǎn)難點(diǎn)變形過程和變形區(qū)劃分、影響切削力和切削溫度的因素課 型理論計(jì)劃學(xué)時3課前準(zhǔn)備第三章 切削變形與切屑形成金屬切削過程的變形 變形區(qū)的劃分 變形程度的表示方法影響切削變形的主要因素第四章 切削力切削力的來源切削合力及其分解影響切削力因素 第五章切削熱和切削溫度

32、切削熱的來源及傳出影響切削溫度的主要因素切削溫度對工件、刀具和切削過程的影響 課堂小結(jié)作業(yè)、思考切屑變形的變化規(guī)律及影響因素；影響切削力的因素；影響切削力與切削溫度的因素。課后小結(jié)金屬切削過程的基本規(guī)律金屬切削過程刀具從工件表面切除多余金屬，從切屑形成開始到加工表面形成為止的完整過程。金屬切削的基本規(guī)律做什么主要研究以切屑形成機(jī)理為基礎(chǔ)，從而對金屬切削加工過程中的各種現(xiàn)象，如切削力、切削熱、切削溫度和刀具磨損等進(jìn)行研究，以解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，如積屑瘤、振動和切屑的卷曲與折斷等。研究金屬切削的基本規(guī)律的目的研究金屬切削的基本規(guī)律對保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本和促進(jìn)切削加工技術(shù)的發(fā)展，

33、有著十分重要的意義。第三章 金屬切削過程金屬切削過程的變形 變形區(qū)的劃分 第變形區(qū)：即剪切變形區(qū)，從OA線開始發(fā)生塑性變形到OM線晶粒的剪切滑移基本完成，金屬剪切滑移，成為切屑。第變形區(qū)：靠近前刀面處，切屑排出時受前刀面擠壓與摩擦，產(chǎn)生纖維化。第變形區(qū)：已加工面受到后刀面擠壓與摩擦，產(chǎn)生變形。第變形區(qū)第變形區(qū)內(nèi)金屬的剪切變形OA始滑移線；OM終滑移線。OA與OM線之間的整個區(qū)域稱第一變形區(qū)。金屬切削過程的塑性變形主要集中于此區(qū)域。變形的主要特征是沿滑移線的剪切變形，以及加工硬化。剪切面（滑移面）：在一般切削速度范圍內(nèi)，第一變形區(qū)的寬度僅約0.20.02mm，所以可用一剪切面來表示。剪切角：剪切

34、面和切削速度方向的夾角叫做剪切角，以表示。 第變形區(qū)當(dāng)切屑沿前面流出時，由于受到前面擠壓和摩擦作用，在前面摩擦阻力的作用下，靠近前面的切屑底層金屬再次產(chǎn)生剪切變形。使切屑底層薄的一層金屬流動滯緩，流動滯緩的一層金屬稱為滯流層，這一區(qū)域又稱為第變形區(qū)。此變形區(qū)的變形是造成前刀面磨損和產(chǎn)生積屑瘤的主要原因。第變形區(qū)工件已加工表面受到鈍圓弧切削刃的擠壓和后面的摩擦，使已加工表面內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重變形，已加工表面與后面的接觸區(qū)稱為第變形區(qū)。此區(qū)變形是造成已加工面纖維化、加工硬化和殘余應(yīng)力的主要原因。變形程度的表示方法剪切角變形系數(shù)（）相對滑移系數(shù)前刀面的摩擦特點(diǎn)在高溫高壓作用下，切屑底層與前刀面發(fā)生粘結(jié)，切屑

35、與前刀面之間既有外摩擦，也有內(nèi)摩擦。兩個摩擦區(qū)粘結(jié)區(qū)：高溫高壓使切屑底層軟化，粘嵌在前刀面高低不平的凹坑中，形成長度為lfi的粘接區(qū)。切屑的粘接層與上層金屬之間產(chǎn)生相對滑移，其間的摩擦屬于內(nèi)摩擦?；瑒訁^(qū)：切屑在脫離前刀面之前，與前刀面只在一些突出點(diǎn)接觸，切屑與前刀面之間的摩擦屬于外摩擦。積屑瘤在切削速度不高而又能形成連續(xù)性切削的情況下，加工一般鋼料或其它塑性材料時，常常在前刀面切削處粘著一塊剖面有時呈三角狀的硬塊。它的硬度很高，通常是工件材料的23倍，在處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)時，能夠代替刀刃進(jìn)行切削。這塊冷焊在前刀面上的金屬稱為積屑瘤或刀瘤。 積屑瘤是如何產(chǎn)生 積屑瘤對切削過程的影響 防止積屑瘤的

36、辦法影響切削變形的主要因素工件材料刀具角度切削用量切屑類型 第四章 切削力金屬切削時，刀具切除工件上的多余金屬所需要的力，稱為切削力。切削力的來源 ：克服工件材料彈性變形的力?？朔ぜ牧纤苄宰冃蔚牧??？朔缎?、刀工接觸面之間的摩擦力。切削合力及其分解作用在刀具上的切削合力可分解為常用的相互垂直的三個分力：Fc（Fz）主切削力或切削力，是切削合力在主運(yùn)動方向上的投影，其方向垂直于基面。Fc 是計(jì)算切削功率的主要力，也是設(shè)計(jì)機(jī)床零件和計(jì)算刀具強(qiáng)度的重要依據(jù)。Fp（y）背向力或切深抗力，它在基面內(nèi)并與進(jìn)給方向垂直。Fp 使工件產(chǎn)生彎曲變形并可能引起振動。Ff（x）進(jìn)給抗力或進(jìn)給力，它在基面內(nèi)并與進(jìn)

37、給方向平行。 Ff 是設(shè)計(jì)進(jìn)給機(jī)構(gòu)和計(jì)算進(jìn)給功率的依據(jù)。切削力的求法通過測量機(jī)床功率求切削力利用測功率表測量機(jī)床的功率，然后求得切削力的大小。該方法誤差較大。利用測力儀測量切削力通常使用的切削測力儀有兩種：電阻應(yīng)變片式測力儀和壓電晶體式測力儀。這兩種測力儀都可以測出c、p、f三個分力，后者精度較高。利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算切削力通過大量實(shí)驗(yàn)，將測力儀測得的切削力數(shù)據(jù)，用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行處理，得到切削力的經(jīng)驗(yàn)式。切削力的實(shí)驗(yàn)公式單位切削力kc （ p ）切除單位切削層面積的主切削力。如單位切削力為己知，則可計(jì)算出切削力Fc Fckc AD kc ap f影響切削力因素 切削用量背吃刀量ap和進(jìn)給量：p和增加

38、時，切削面積增加，切削力增加；ap增加時變形系數(shù)不變，切削力按正比關(guān)系增加；增加時變形系數(shù)減小，因此，切削力不按正比關(guān)系增加；對切削力的影響比ap的影響小。切削速度：切削速度對切削力的影響規(guī)律與對切屑變形的影響基本相同。切削塑性金屬時，在積屑瘤區(qū)，由于積屑瘤現(xiàn)象使刀具實(shí)際前角增大，切屑變形減小，切削力減小。在無積屑瘤時，隨的增加，切削力減小。切削脆性金屬時，增加，切削力略有減小。工件材料工件材料的強(qiáng)度、硬度越高，雖然切屑變形略有減小，但總的切削力還是增大的。工件材料的化學(xué)成分不同，如含碳量多少，是否含有合金元素等，切削力不同。熱處理狀態(tài)不同，切削力也不同。材料硬化指數(shù)不同，切削力也不同。如不銹

39、鋼硬化指數(shù)大，切削力大；銅、鋁、鑄鐵及脆性材料硬化指數(shù)小，切削力就小。刀具幾何參數(shù)的影響前角：前角對切削力影響較大。當(dāng)切削塑性金屬時，切削力隨前角增加而減小。加工脆性金屬時前角對切削力影響不明顯。主偏角：主偏角r 對主切削力影響不大，對吃刀抗力和進(jìn)給抗力影響顯著（ r Fp，F(xiàn)f）刃傾角：刃傾角s對主切削力影響不大，對吃刀抗力和進(jìn)給抗力影響顯著（ s Fp，F(xiàn)f）刀尖圓弧半徑 r ：對主切削力影響不大，對吃刀抗力和進(jìn)給抗力影響顯著（ r Fp，F(xiàn)f） ；負(fù)倒棱對切削力的影響 ：在鋒利的切削刃上磨出負(fù)倒棱，可以提高刃口強(qiáng)度，從而提高刀具使用壽命。負(fù)倒棱導(dǎo)致切削變形增加，切削力增大。其他因素影響刀

40、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 ；通常按立方氮化硼，陶瓷，涂層硬質(zhì)合金，高速鋼的順序切削力依次增大。切削液：有潤滑作用，使切削力降低 ；后刀面磨損：使切削力增大，對吃刀抗力Fp的影響最為顯著。第五章切削熱和切削溫度切削熱的來源及傳出切削熱來源：來源于三個變形區(qū)，即切屑的變形功和前、后刀面的摩擦功。切削熱量Q：切削過程中消耗的功率98 99%轉(zhuǎn)換為熱能，QFC c切削熱的傳散：切削熱主要由切屑、工件、刀具以及周圍介質(zhì)傳出。切削溫度測定及分布什么是切削溫度：指前刀面與切屑接觸區(qū)內(nèi)的平均溫度。它由切削熱的產(chǎn)生和傳出的平衡條件所決定，產(chǎn)生的熱越多，傳出的熱越慢，切削溫度越高

41、，反之，切削溫度越低。切削溫度的測量：自然熱電偶法、人工熱電偶法。切削溫度的分布影響切削溫度的主要因素切削用量：切削速度對切削溫度影響最大，進(jìn)給量f對切削溫度的影響次之，背吃刀量ap對切削溫度的影響最小。刀具幾何參數(shù)前角：前角對切削溫度的影響主要是依據(jù)其對變形和摩擦的影響。前角增大，變形減小，切削溫度降低。但當(dāng)0大于18° 20°時，雖然變形小產(chǎn)生熱量少，但散熱條件惡化，故切削溫度不但不降低，反而有可能升高。主偏角：主偏角對切削溫度的影響主要是依據(jù)其對切削刃工作長度和刀尖角變化的影響。當(dāng)主偏角減小時， bD增加，而hD減小，同時刀尖角r增大，總的散熱條件改善，故切削溫度減小

42、。工件材料工件材料對切削溫度的影響取決于其強(qiáng)度、硬度、導(dǎo)熱性等。合金鋼強(qiáng)度高，比普通鋼消耗功率大，而且導(dǎo)熱系數(shù)小，散熱性差，故切削溫度高。切削脆性材料時由于形成崩碎切屑，變形與摩擦都小，故切削溫度低。切削液切削液熱導(dǎo)率、比熱容、流量越大，溫度越低刀具磨損刀具磨損較嚴(yán)重時，刀具刃口變鈍，切屑變形增大，同時后刀面與工件之間摩擦增大，二者均使切削熱增加，切削溫度升高。刀具磨損是影響切削溫度的主要因素。掌握了切削溫度的變化規(guī)律，就可以控制刀具的磨損和已加工表面的質(zhì)量。切削溫度對工件、刀具和切削過程的影響 高切削溫度是刀具磨損的主要原因它將限制生產(chǎn)率的提高切削溫度還會使加工精度降低使已加工表面產(chǎn)生殘余應(yīng)

43、力以及其它缺陷山東建筑大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院教案 第 4 次課授課內(nèi)容刀具的磨損與刀具壽命切削用量的合理選擇目的要求了解和掌握影響刀具磨損與刀具壽命的因素；刀具耐用度概念及其影響因素。了解和掌握制訂切削用量的原則；切削用量三要素對生產(chǎn)率的影響；切削用量三要素的確定方法。重點(diǎn)難點(diǎn)刀具磨損的基本原因、刀具耐用度概念及其影響因素；制訂切削用量的原則、切削用量三要素的確定方法。課 型理論計(jì)劃學(xué)時3課前準(zhǔn)備第六章 刀具磨損與刀具壽命刀具磨損刀具耐用度（刀具壽命）影響刀具耐用度的因素合理的刀具耐用度確定原則第七章 切削用量的合理選擇制訂切削用量時考慮的因素 切削用量制定的步驟提高切削用量的途徑課堂小結(jié)作業(yè)、思考

44、刀具耐用度概念及其影響因素切削用量三要素的確定方法課后小結(jié)第六章 刀具磨損與刀具壽命刀具磨損：刀具在切削金屬，切下切屑的同時，其本身也將發(fā)生鈍化，而失去切削能力，稱刀具的磨損。刀具磨損形式刀具的磨損可分為：正常磨損（刀具逐漸磨蝕）和非正常磨損（刀具隨機(jī)破損）正常磨損呈現(xiàn)為三種形態(tài)：前刀面磨損、后刀面磨損、邊界磨損或（前后刀面磨損）刀具磨損的主要原因刀具磨損的原因有以下幾種：磨粒磨損（或稱機(jī)械擦傷磨損、硬質(zhì)點(diǎn)磨損） 、粘結(jié)磨損、擴(kuò)散磨損、相變磨損、化學(xué)磨損、熱電磨損。由于工件、刀具材料和切削條件變化很大，刀具磨損形式也各不相同，故其磨損原因很復(fù)雜。但從對溫度的依賴程度來看，刀具正常磨損的原因主要

45、是機(jī)械磨損和熱、化學(xué)磨損。前者是由工件材料中硬質(zhì)點(diǎn)的刻劃作用引起的磨損，后者則是由粘結(jié)、擴(kuò)散、腐蝕等引起的磨損。不同條件下刀具磨損的主要原因不同的刀具材料、工件材料及切削條件下，磨損原因和磨損強(qiáng)度是不同的。硬質(zhì)合金刀具加工鋼料時，在不同的切削速度（切削溫度）下各類磨損所占比重是不同的：在低速（低溫）區(qū)以硬質(zhì)點(diǎn)磨損和粘結(jié)磨損為主；在高速（高溫）區(qū)以擴(kuò)散磨損和化學(xué)磨損為主。刀具的磨損是一個復(fù)雜的過程，磨損原因之間相互作用，如熱電磨損促使擴(kuò)散磨損加劇，擴(kuò)散磨損又促使粘結(jié)、硬質(zhì)點(diǎn)磨損加劇。歸根結(jié)底，刀具磨損與溫度有至關(guān)重要的聯(lián)系。刀具磨損的過程分三個階段：初期磨損階段、正常磨損階段和急劇磨損階段刀具磨

46、鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具磨損到一定的限度，不能繼續(xù)使用，這個磨損限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。國際標(biāo)準(zhǔn)ISO統(tǒng)一規(guī)定以1/2背吃刀量處后刀面磨損帶寬度VB作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。自動化生產(chǎn)中的精加工刀具常以工件徑向上刀具磨損量NB做為衡量刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，稱為刀具徑向磨損量。由于加工條件不同，所定的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)也有變化。 精加工的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)取小值，而粗加則取較大值。磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的具體數(shù)值可參考有關(guān)手冊，一般為0.30.6mm 。刀具耐用度（刀具壽命）刀具耐用度是指刀具刃磨后開始切削，一直到磨損量達(dá)到刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)過的總的切削時間，用T（min）表示。對于某一切削加工，當(dāng)工件、刀具材料和刀具幾何形狀選定之后，切削用量是影響刀具耐用度

47、的主要因素。因?yàn)榍邢鳒囟葘Φ毒吣p影響很復(fù)雜，目前要用理論分析方法導(dǎo)出切削用量與刀具耐用度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，與實(shí)際情況不盡符合，所以還是進(jìn)行刀具耐用度實(shí)驗(yàn)來建立它們之間的實(shí)驗(yàn)關(guān)系式。影響刀具耐用度的因素切削用量的影響切削速度是影響刀具耐用度的最主要因素。提高切削速度，耐用度就降低。切削速度對切削溫度影響最大，因而對刀具磨損影響最大 切削時，增加進(jìn)給量f和背吃刀量ap，刀具耐用度也要減小。切削速度c對刀具耐用度影響最大，進(jìn)給量f次之，背吃刀量ap最小刀具幾何參數(shù)的影響前角：前角增大，切削溫度降低，刀具耐用度提高，但前角過大，刀具強(qiáng)度降低，散熱差，刀具耐用度反而降低。存在一個最佳值。主偏角、副偏角：

48、減小時，提高刀具耐用度。刀尖圓弧半徑：增大時，提高刀具耐用度。工件材料強(qiáng)度、硬度、韌性越高，刀具耐用度越低。刀具材料合理的刀具耐用度確定原則一般有兩種確定刀具耐用度的方法：最高生產(chǎn)率耐用度TP和最低加工成本刀具耐用度Tc第七章 切削用量的合理選擇制訂切削用量就是確定具體切削工序的背吃刀量ap、進(jìn)給量f、切削速度c及刀具耐用度T。切削用量不僅是在機(jī)床調(diào)整前必須確定的重要參數(shù)，而且其數(shù)值合理與否對加工質(zhì)量、加工效率、生產(chǎn)成本等有著非常重要的影響。所謂“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和機(jī)床動力性能（功率、扭矩），在保證質(zhì)量的前提下，獲得高的生產(chǎn)率和低的加工成本的切削用量。切削用量選擇原則：

49、能達(dá)到零件的質(zhì)量要求（主要指表面粗糙度和加工精度），并在工藝系統(tǒng)強(qiáng)度和剛性允許下及充分利用機(jī)床功率和發(fā)揮刀具切削性能的前提下，選取一組最大的切削用量。制訂切削用量時考慮的因素 1. 切削用量對生產(chǎn)率的影響2. 切削用量對刀具壽命（刀具的耐用度） T的影響3. 切削用量對加工質(zhì)量的影響4. 粗加工的切削用量，一般以提高生產(chǎn)效率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；5. 半精加工和精加工的切削用量，應(yīng)以保證加工質(zhì)量為前提，并兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。6. 切削用量的選擇順序是先定背吃刀量ap，再選進(jìn)給量f，最后確定切削速度c 綜上所述，合理選擇切削用量，應(yīng)該首先選擇一個盡量大的背吃刀量aP，其次

50、選擇一個大的進(jìn)給量f。最后根據(jù)已確定的aP和f，并在刀具耐用度和機(jī)床功率允許條件下選揮一個合理的切削速度c。切削用量制定的步驟背吃刀量ap的選擇 根據(jù)加工余量多少而定。除留給下道工序的余量外，其余的粗車余量盡可能一次切除，以使走刀次數(shù)最小；粗加工（表面粗糙度為Ra5012.55m）時，一次走刀應(yīng)盡可能切除全部余量，在中等功率機(jī)床上，背吃刀量可達(dá)810mm。半精加工（表面粗糙度為Ra6.33.2m）時，背吃刀量取為0.52mm。精加工（表面粗糙度為Ra1.60.81m）時，背吃刀量取為0.10.4mm。當(dāng)粗車余量太大或加工的工藝系統(tǒng)剛性較差時，則加工余量分兩次或數(shù)次走刀后切除，但第一次的走刀應(yīng)盡

51、量的大。進(jìn)給量f的選擇 粗加工，粗加工時，對工件表面質(zhì)量沒有太高要求，這時切削力往往很大，合理的進(jìn)給量應(yīng)是工藝系統(tǒng)所能承受的最大進(jìn)給量。這一進(jìn)給量受到下列一些因素的限制：機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、車刀刀桿的強(qiáng)度和剛度、硬質(zhì)合金或陶瓷刀片的強(qiáng)度和工件的裝夾剛度等。精加工，精加工時，最大進(jìn)給量主要受加工精度和表面粗糙度的限制?？衫糜?jì)算的方法或查手冊資料或憑經(jīng)驗(yàn)法來確定進(jìn)給量f的值。切削速度c的確定根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量ap、進(jìn)給量f及刀具耐用度T，就可按公式計(jì)算切削速度。除了用計(jì)算方法外，生產(chǎn)中經(jīng)常按實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)手冊資料選取切削速度。提高切削用量的途徑采用切削性能更好的新型刀具材料如采用超硬高速鋼、

52、含有添加劑的新型硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金和涂層高速鋼、新型陶瓷（如Al2O3、TiC及其他添加劑的混合陶瓷及Si3N4陶瓷）及超硬材料等。改善工件材料的加工性如采用添加硫、鉛的易切鋼；對鋼材進(jìn)行不同熱處理以便改善其金相顯微組織等。改進(jìn)刀具結(jié)構(gòu)和選用合理刀具幾何參數(shù)提高刀具的刃磨及制造質(zhì)量采用新型的性能優(yōu)良的切削液和高效率的冷卻方法例如采用含有極壓添加劑的切削液。山東建筑大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院教案 第 5 次課授課內(nèi)容工件材料的切削加工性與切削液；已加工表面質(zhì)量。目的要求了解和掌握工件材料的切削加工性的規(guī)律；了解和掌握切削液的分類、作用；已加工表面質(zhì)量概念及內(nèi)容。重點(diǎn)難點(diǎn)工件材料的切削加工性意義、概念和

53、衡量指標(biāo)、切削液的分類、作用；已加工表面質(zhì)量概念。課 型理論計(jì)劃學(xué)時3課前準(zhǔn)備第八章 工件材料的切削加工性與切削液第一節(jié)工件材料的切削加工性切削加工性的指標(biāo)影響工件材料切削加工性的因素 改善材料切削加工性的措施 第二節(jié)切削液的選用切削液的作用 切削液的添加劑切削液的分類 切削液的選用 第九章 已加工表面質(zhì)量表面質(zhì)量對機(jī)器使用性能的影響已加工表面形成機(jī)理 表面粗糙度表面層加工硬化表面層殘余應(yīng)力課堂小結(jié)作業(yè)、思考工件材料的切削加工性意義、概念和衡量指標(biāo)；切削液的分類、作用；已加工表面質(zhì)量概念及內(nèi)容；已加工表面粗糙度、加工硬化、殘余應(yīng)力形成原因和影響因素。課后小結(jié)第八章 工件材料的切削加工性與切削液第一節(jié) 工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性是指在一定的切削條件下，工件材料切削加工的難易程度。當(dāng)被切削工件難加工時，切削加工性差（低）；反之，切削加工姓好（高）。切削加工性是一個相對的概念，如低碳鋼，從切削力和切削功率方面來衡量，則加工性好；如果從已加工表面粗糙度方面來衡量，則加工性不好。粗加工時，要求刀具的磨損慢和加工生產(chǎn)率高；而在精加工時，則要求工件有高的加工精度和較小的表面粗糙度。顯然，這兩種情況下所指的切削加工難易程度是不相同的。切削加工性的指標(biāo)切削加工性既是相對的