第3章 金屬切削基礎(chǔ)與刀具

1、第第3 3章章 金屬切削基礎(chǔ)與刀具金屬切削基礎(chǔ)與刀具 3.1 3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)3.2 3.2 車刀車刀3.3 3.3 銑刀銑刀3.4 3.4 孔加工刀具孔加工刀具3.5 3.5 螺紋加工刀具螺紋加工刀具3.6 3.6 齒輪刀具齒輪刀具3.7 3.7 數(shù)控刀具數(shù)控刀具結(jié)結(jié) 束束3.1 3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí) 金屬切削加工是金屬切削加工是指用切削工具從工件上切除多余金屬材指用切削工具從工件上切除多余金屬材料的加工方法料的加工方法。常用的切削工具常用的切削工具有車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、有車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、砂輪、齒輪刀具砂輪、齒輪刀具等，等，常見的切削加

2、工方法有常見的切削加工方法有車削、銑削、刨車削、銑削、刨削、銑削、磨削、齒形加工等。削、銑削、磨削、齒形加工等。3 31 11 1 金屬切削的基本定義金屬切削的基本定義1 1切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng) 1)1)切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng) 指切削加工時(shí)，切削工具和工件之間的相指切削加工時(shí)，切削工具和工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)運(yùn)動(dòng)。如。如圖圖3-13-1所示，車削時(shí)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是切除多余金所示，車削時(shí)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是切除多余金屬的基本運(yùn)動(dòng)，車刀平行于工件軸線的直線運(yùn)動(dòng)，是保證切屬的基本運(yùn)動(dòng)，車刀平行于工件軸線的直線運(yùn)動(dòng)，是保證切削連續(xù)進(jìn)行，由這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)組成的切削運(yùn)動(dòng)，完成工件外圓削連續(xù)進(jìn)行，由這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)組成的切削運(yùn)動(dòng)，完

3、成工件外圓表面的加工。表面的加工。一般是一般是主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)和和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的合成的合成 。下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回圖圖3-1 3-1 車削運(yùn)動(dòng)和切削表面車削運(yùn)動(dòng)和切削表面返回返回（1）主運(yùn)動(dòng)）主運(yùn)動(dòng) 切削運(yùn)動(dòng)中最主要的運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)中最主要的運(yùn)動(dòng) 通常，主運(yùn)動(dòng)的速度較高，消耗的切削功率也最大，通常，主運(yùn)動(dòng)的速度較高，消耗的切削功率也最大，在切削運(yùn)動(dòng)中主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)。在切削運(yùn)動(dòng)中主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)。（2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)）進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 在切削運(yùn)動(dòng)中不斷把切削層投入，使切在切削運(yùn)動(dòng)中不斷把切削層投入，使切削工作得以繼續(xù)下去的運(yùn)動(dòng)。削工作得以繼續(xù)下去的運(yùn)動(dòng)。 一般，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度較低，功率也較少。其數(shù)量可一般，進(jìn)給

4、運(yùn)動(dòng)的速度較低，功率也較少。其數(shù)量可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)?？梢允沁B續(xù)進(jìn)行的，也可以是以是一個(gè)，也可以是多個(gè)?？梢允沁B續(xù)進(jìn)行的，也可以是斷續(xù)進(jìn)行的?？梢允枪ぜ瓿傻?，也可以是刀具完成的。斷續(xù)進(jìn)行的。可以是工件完成的，也可以是刀具完成的。 在切削過(guò)程中，工件上產(chǎn)生三個(gè)不斷變化的表面：在切削過(guò)程中，工件上產(chǎn)生三個(gè)不斷變化的表面： 待加工表面、已加工表面和過(guò)渡表面。待加工表面、已加工表面和過(guò)渡表面。圖圖3-1 車削運(yùn)動(dòng)和切削表面車削運(yùn)動(dòng)和切削表面上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回(1) 待加工表面待加工表面工件上有工件上有待切除的表面。待切除的表面。(2) 已加工表面已加工表面經(jīng)刀具切經(jīng)刀具切削后

5、產(chǎn)生的新表面。削后產(chǎn)生的新表面。(3) 過(guò)渡表面過(guò)渡表面(或稱切削表或稱切削表面面) 切削刃正在切削的表切削刃正在切削的表面。它是待加工表面和已加工面。它是待加工表面和已加工表面之間的過(guò)渡表面。表面之間的過(guò)渡表面。圖圖3-1 車削運(yùn)動(dòng)和切削表面車削運(yùn)動(dòng)和切削表面各種切削加工的工件表面各種切削加工的工件表面上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回返回返回各種切削加工的切削運(yùn)動(dòng)各種切削加工的切削運(yùn)動(dòng) 2 2 切削用量切削用量 切削用量是切削過(guò)程中切削用量是切削過(guò)程中切削速度切削速度、進(jìn)給量進(jìn)給量和和背背吃刀量吃刀量的總稱。的總稱。（1 1）切削速度）切削速度Vc 切削速度是指切削刃選定點(diǎn)相對(duì)于工件主運(yùn)

6、切削速度是指切削刃選定點(diǎn)相對(duì)于工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度動(dòng)的瞬時(shí)速度。若主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，切削速度為其最大的線。若主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，切削速度為其最大的線速度。計(jì)算公式為速度。計(jì)算公式為: :（2 2）進(jìn)給量）進(jìn)給量f 進(jìn)給量是指刀具或工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)進(jìn)給量是指刀具或工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)于工件或刀具移動(dòng)的距離于工件或刀具移動(dòng)的距離。常用每轉(zhuǎn)或每行程的位移量來(lái)表示。常用每轉(zhuǎn)或每行程的位移量來(lái)表示。（3 3）背吃刀量）背吃刀量ap 背吃刀量是指工件上已加工表面與待加工表背吃刀量是指工件上已加工表面與待加工表面間的垂直距離。面間的垂直距離。又稱又稱切削深度。切削深度。上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè)

7、返回返回1000dnvc2mwpdda3.1 3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)3 31 12 2 刀具切削部分的基本定義刀具切削部分的基本定義 1 1 切削刀具組成及幾何參數(shù)切削刀具組成及幾何參數(shù) 切削刀具種類繁多，構(gòu)切削刀具種類繁多，構(gòu)造各異。其中較典型、較簡(jiǎn)單的是車刀，其他刀具的切削部造各異。其中較典型、較簡(jiǎn)單的是車刀，其他刀具的切削部分可以看成是以車刀為基本形態(tài)演變而來(lái)的刀具，如分可以看成是以車刀為基本形態(tài)演變而來(lái)的刀具，如圖圖3-53-5所所示。示。1)1)刀具切削部分的組成刀具切削部分的組成 如如圖圖3-63-6所示為普通外圓車刀，由所示為普通外圓車刀，由刀刀體體和和刀柄刀柄

8、兩部分。刀柄用于夾持刀具，又稱夾持部分；刀體兩部分。刀柄用于夾持刀具，又稱夾持部分；刀體用于切削，又稱切削部分。切削部分一般由用于切削，又稱切削部分。切削部分一般由三面三面、兩個(gè)切削兩個(gè)切削刃刃和和一個(gè)刀尖一個(gè)刀尖組成。組成。( (三面兩刃一尖）三面兩刃一尖） （1 1）前面）前面ArAr 又稱前刀面又稱前刀面, ,刀具上切屑流過(guò)的表面稱為刀具刀具上切屑流過(guò)的表面稱為刀具的前面。的前面。（2 2）后面）后面A A 又稱后刀面或主后刀面，刀具上與過(guò)渡表面相又稱后刀面或主后刀面，刀具上與過(guò)渡表面相對(duì)的表面稱為刀具的后面。對(duì)的表面稱為刀具的后面。上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 3.1 金

9、屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)http:/ 3-5 3-5 幾種刀具切削部分的形狀幾種刀具切削部分的形狀 返回返回 圖圖3-6 3-6 車刀的組成車刀的組成 返回返回車車 刀刀 的的 構(gòu)構(gòu) 成成 （3 3）副后面）副后面AA 刀具上與已加工表面相對(duì)的表面稱為刀具上與已加工表面相對(duì)的表面稱為刀具的副后面。刀具的副后面。 （4 4）主切削刃）主切削刃S S 前面和后面的交線為主切削刃。前面和后面的交線為主切削刃。 （5 5）副切削刃）副切削刃S S 前面和副后面的交線為副切削刃。前面和副后面的交線為副切削刃。 （6 6）刀尖）刀尖 主切削刃和副切削刃的交點(diǎn)。主切削刃和副切削刃的交點(diǎn)。為增加刀尖為增

10、加刀尖的強(qiáng)度與耐磨性，的強(qiáng)度與耐磨性，刀尖實(shí)際上是一段短直線或圓弧。刀尖實(shí)際上是一段短直線或圓弧。 不同類型的刀具，其刀面、切削刃的數(shù)量不完全相同。不同類型的刀具，其刀面、切削刃的數(shù)量不完全相同。上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)其他各類刀具，如刨刀、鉆頭、銑刀等，其他各類刀具，如刨刀、鉆頭、銑刀等，都可以看成是車刀的演變和組合。都可以看成是車刀的演變和組合。圖圖3-7 3-7 刀具靜止參考系刀具靜止參考系 2) 確定刀具幾何角度的輔助平面確定刀具幾何角度的輔助平面 刀具角度對(duì)切削加工影響很大，刀具角度對(duì)切削加工影響很大，為便于度量和刃磨刀具，

11、需要假為便于度量和刃磨刀具，需要假定三個(gè)輔助平面作基準(zhǔn)，構(gòu)成刀定三個(gè)輔助平面作基準(zhǔn)，構(gòu)成刀具靜止參考系，如圖具靜止參考系，如圖3-7所示所示 。圖圖3-7上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回正交平面參考系正交平面參考系3)3)車刀的幾何角度車刀的幾何角度 刀具的幾何角度是在刀刀具的幾何角度是在刀具靜止參考系內(nèi)度量的，如具靜止參考系內(nèi)度量的，如圖圖3-83-8所示。所示。上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)前角前角o o在正交平面內(nèi)測(cè)量的前刀面與基面間的夾角。在正交平面內(nèi)測(cè)量的前刀面與基面間的夾角。根據(jù)前刀面和基面的相對(duì)位置不同分別規(guī)定根據(jù)前刀面和

12、基面的相對(duì)位置不同分別規(guī)定正前角正前角、零度前角和負(fù)前角。、零度前角和負(fù)前角。后角后角o o在正交平面內(nèi)測(cè)量的主后刀面與切削平面的夾角。在正交平面內(nèi)測(cè)量的主后刀面與切削平面的夾角。后角一般為正值。后角一般為正值。 正交中測(cè)量的刀具角度正交中測(cè)量的刀具角度前角的正負(fù)規(guī)定前角的正負(fù)規(guī)定前角的正負(fù)規(guī)定前角的正負(fù)規(guī)定楔角楔角o o 在正交平面內(nèi)測(cè)量的在正交平面內(nèi)測(cè)量的前面與后面之間的夾前面與后面之間的夾角，它是個(gè)派生角。角，它是個(gè)派生角。 o o9090(O Oo o) )o o也是判斷標(biāo)注是否正確的驗(yàn)證式之一。也是判斷標(biāo)注是否正確的驗(yàn)證式之一。3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)http:/ 下

13、一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí) 基面中測(cè)量的刀具角度基面中測(cè)量的刀具角度主偏角主偏角r r主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的夾角主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的夾角主偏角一般為正值。主偏角一般為正值。副偏角副偏角 r r副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)反反方向的方向的夾角。夾角。副偏角一般為正值。副偏角一般為正值。上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)刀尖角刀尖角r r 主、副切削刃在基面上的投影之間的夾角，主、副切削刃在基面上的投影之間的夾角，它是派生角度。它是派生角度。 r r18

14、0180-(-(r r r r)上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí) 切削平面中測(cè)量的刀具角度切削平面中測(cè)量的刀具角度 刃傾角有正負(fù)之分刃傾角有正負(fù)之分：v當(dāng)主切削刃呈水平時(shí)，當(dāng)主切削刃呈水平時(shí)，s s0 0；v刀尖為主切刃上最高點(diǎn)時(shí)，刀尖為主切刃上最高點(diǎn)時(shí)，s s0 0；v刀尖為主切刃上最低點(diǎn)時(shí)，刀尖為主切刃上最低點(diǎn)時(shí)，s s0 0。刃傾角刃傾角s s主切削刃與基面間的夾角。主切削刃與基面間的夾角。上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回刃傾角的正負(fù)規(guī)定刃傾角的正負(fù)規(guī)定3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí) 圖圖3-8 3-8 車刀的標(biāo)注角度車刀的標(biāo)注角

15、度 返回返回車刀的主要角度車刀的主要角度2 2切削層參數(shù)切削層參數(shù)切削層是切削層是指工件上正被刀具切削刃切削的指工件上正被刀具切削刃切削的一層金屬。一層金屬。切削層參數(shù)是切削層參數(shù)是在與主運(yùn)動(dòng)方向垂直的平面在與主運(yùn)動(dòng)方向垂直的平面內(nèi)度量的切削層截面尺寸。內(nèi)度量的切削層截面尺寸。在在基面中測(cè)量的切削層長(zhǎng)度、寬度和面積。基面中測(cè)量的切削層長(zhǎng)度、寬度和面積。它們與切削用量它們與切削用量f、ap 有關(guān)有關(guān)3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回(2)(2)切削層公稱厚度切削層公稱厚度h hD D車削時(shí)，車削時(shí)，h hD D是車刀每移動(dòng)一個(gè)是車刀每移動(dòng)一個(gè)f f主切削

16、刃相鄰兩個(gè)位置間的垂直距離。主切削刃相鄰兩個(gè)位置間的垂直距離。h hD D=fsink=fsinkr r(1)(1)切削層公稱寬度切削層公稱寬度b bD D車削時(shí)，車削時(shí)，b bD D是車刀主切削刃參加是車刀主切削刃參加切削的長(zhǎng)度在切削層橫截面內(nèi)的投影。切削的長(zhǎng)度在切削層橫截面內(nèi)的投影。b bD D=a=aP P/sink/sinkr r (3)(3)切削層公稱橫截面積切削層公稱橫截面積A AD D車削時(shí)，車削時(shí)，A AD D為切削層在切削為切削層在切削層參數(shù)平面內(nèi)的實(shí)際橫截面積。層參數(shù)平面內(nèi)的實(shí)際橫截面積。 A AD D=b=bD Dh hD D=a=aP Pf f3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金

17、屬切削基礎(chǔ)知識(shí)切削層參數(shù)切削層參數(shù) （P89圖圖3-3）上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1.3 3.1.3 切削過(guò)程及其物理現(xiàn)象切削過(guò)程及其物理現(xiàn)象 金屬在切削過(guò)程中產(chǎn)生的金屬在切削過(guò)程中產(chǎn)生的積屑瘤積屑瘤、切削力切削力、切切削熱和刀具磨損削熱和刀具磨損等物理現(xiàn)象，主要是切削過(guò)程中的等物理現(xiàn)象，主要是切削過(guò)程中的變形和摩擦引起的。下面分別對(duì)這些物理現(xiàn)象進(jìn)行變形和摩擦引起的。下面分別對(duì)這些物理現(xiàn)象進(jìn)行分析。分析。 1 1切屑的形成及切屑類型切屑的形成及切屑類型 （1 1） 切屑的形成切屑的形成 金屬的切削過(guò)程也是切屑金屬的切削過(guò)程也是切屑形成的過(guò)程。形成的過(guò)程。3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金

18、屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)切屑的形成切屑的形成 被切削的金屬層在前刀面的擠壓作用下，通過(guò)剪切滑移被切削的金屬層在前刀面的擠壓作用下，通過(guò)剪切滑移變形便形成了切屑。變形便形成了切屑。在切削過(guò)程中，被切金屬層在前刀面的推動(dòng)作用下產(chǎn)生在切削過(guò)程中，被切金屬層在前刀面的推動(dòng)作用下產(chǎn)生剪應(yīng)力，當(dāng)剪應(yīng)力達(dá)到并超過(guò)工作材料的屈服極限時(shí)，剪應(yīng)力，當(dāng)剪應(yīng)力達(dá)到并超過(guò)工作材料的屈服極限時(shí)，被切金屬層將沿著某一方向產(chǎn)生剪切滑移變形而逐漸累被切金屬層將沿著某一方向產(chǎn)生剪切滑移變形而逐漸累積在前刀面上，隨著切削運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，這層累積物將連積在前刀面上，隨著切

19、削運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，這層累積物將連續(xù)不斷的沿前刀面流出，從而形成了被切除的切屑。續(xù)不斷的沿前刀面流出，從而形成了被切除的切屑。金屬切削加工中的各種物理現(xiàn)象，如切削力、切削熱、金屬切削加工中的各種物理現(xiàn)象，如切削力、切削熱、刀具磨損以及加工表面質(zhì)量等，都是以切屑形成過(guò)程為刀具磨損以及加工表面質(zhì)量等，都是以切屑形成過(guò)程為基礎(chǔ)的基礎(chǔ)的生產(chǎn)實(shí)際中出現(xiàn)的許多問(wèn)題，如鱗刺、積屑瘤、振動(dòng)、生產(chǎn)實(shí)際中出現(xiàn)的許多問(wèn)題，如鱗刺、積屑瘤、振動(dòng)、卷屑與斷屑等，都同切削過(guò)程中的變形規(guī)律有關(guān)。卷屑與斷屑等，都同切削過(guò)程中的變形規(guī)律有關(guān)。上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削層的三個(gè)

20、變形區(qū)金屬切削層的三個(gè)變形區(qū)第一變形區(qū)第一變形區(qū) 從從OA線開始發(fā)生塑性變形，到線開始發(fā)生塑性變形，到OM線晶粒的剪切滑移基本線晶粒的剪切滑移基本完成；完成；第二變形區(qū)第二變形區(qū) 切屑沿刀具前刀面排出時(shí)，進(jìn)一步受到前面的擠壓和摩擦，切屑沿刀具前刀面排出時(shí)，進(jìn)一步受到前面的擠壓和摩擦，使靠近前刀面處的金屬纖維化，其方向基本上和前刀面相平行；使靠近前刀面處的金屬纖維化，其方向基本上和前刀面相平行；第三變形區(qū)第三變形區(qū) 已加工面受到切削刃鈍圓部分與刀具后面的擠壓和摩擦，已加工面受到切削刃鈍圓部分與刀具后面的擠壓和摩擦，產(chǎn)生變形與回彈，造成纖維化與加工硬化、殘余應(yīng)力；產(chǎn)生變形與回彈，造成纖維化與加工硬

21、化、殘余應(yīng)力；三個(gè)變形區(qū)匯集在切削刃附近，此處的應(yīng)力比較集中而復(fù)雜，金屬的被三個(gè)變形區(qū)匯集在切削刃附近，此處的應(yīng)力比較集中而復(fù)雜，金屬的被切削層就在此處與工件母體材料分離，大部分變成切屑，很小的一部分切削層就在此處與工件母體材料分離，大部分變成切屑，很小的一部分留在已加工表面上。留在已加工表面上。上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)（2）切屑的類型）切屑的類型（按切屑形成機(jī)理）（按切屑形成機(jī)理）帶狀切屑帶狀切屑 內(nèi)表面是光滑的，外表面是毛茸的，加工塑性金屬材料，內(nèi)表面是光滑的，外表面是毛茸的，加工塑性金屬材料，

22、切削層公稱厚度較小，切削速度較高，刀具前角較大時(shí)常得到切削層公稱厚度較小，切削速度較高，刀具前角較大時(shí)常得到。擠裂（節(jié)狀）切屑擠裂（節(jié)狀）切屑 外表面呈鋸齒形，內(nèi)表面有時(shí)有裂紋，大多外表面呈鋸齒形，內(nèi)表面有時(shí)有裂紋，大多在切在切削速度較低，切削層公稱厚度較大，刀具前角較小時(shí)產(chǎn)生削速度較低，切削層公稱厚度較大，刀具前角較小時(shí)產(chǎn)生單元切屑單元切屑 若在擠裂切屑的剪切面上，裂紋擴(kuò)展到整個(gè)面上，則整個(gè)若在擠裂切屑的剪切面上，裂紋擴(kuò)展到整個(gè)面上，則整個(gè)單元被切離，成為梯形的單元切屑單元被切離，成為梯形的單元切屑崩碎切屑崩碎切屑 在切削脆性金屬如鑄鐵、黃銅等時(shí)，切削層幾乎不經(jīng)過(guò)塑在切削脆性金屬如鑄鐵、黃銅

23、等時(shí)，切削層幾乎不經(jīng)過(guò)塑性變形就產(chǎn)生脆性崩裂，從而使切屑呈不規(guī)則的顆粒狀性變形就產(chǎn)生脆性崩裂，從而使切屑呈不規(guī)則的顆粒狀若改變擠裂切屑的條件：進(jìn)一步增大前角，提高切削速度，減小切削層若改變擠裂切屑的條件：進(jìn)一步增大前角，提高切削速度，減小切削層公稱厚度，即可得到帶狀切屑；反之，則可得到單元切屑公稱厚度，即可得到帶狀切屑；反之，則可得到單元切屑 崩碎切屑的切削過(guò)程很不穩(wěn)定，已加工面也很粗糙，崩碎切屑的切削過(guò)程很不穩(wěn)定，已加工面也很粗糙，改進(jìn)方法是減小切改進(jìn)方法是減小切削層公稱厚度，使切屑成針狀和片狀；同時(shí)提高切削速度，增加工件材削層公稱厚度，使切屑成針狀和片狀；同時(shí)提高切削速度，增加工件材料塑性

24、。料塑性。圖圖3-11 切屑的類型切屑的類型2.積屑瘤積屑瘤 在一定的切削速度范圍內(nèi)切削鋼、在一定的切削速度范圍內(nèi)切削鋼、鋁合金、銅合金等塑性材料時(shí)，常有一部分被切工鋁合金、銅合金等塑性材料時(shí)，常有一部分被切工件材料堆積于刀具刃口附近的前刀面上。該堆積物件材料堆積于刀具刃口附近的前刀面上。該堆積物稱為積屑瘤，俗稱刀瘤。積屑瘤大體成三角形，質(zhì)稱為積屑瘤，俗稱刀瘤。積屑瘤大體成三角形，質(zhì)地十分堅(jiān)硬，其硬度可為工程材料的地十分堅(jiān)硬，其硬度可為工程材料的2倍倍3倍，處倍，處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)可代替刀尖進(jìn)行切削。于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)可代替刀尖進(jìn)行切削。其形成過(guò)程就是切削滯流層在前刀面上逐步堆積和其形成過(guò)程就是切削滯流

25、層在前刀面上逐步堆積和長(zhǎng)高的過(guò)程。長(zhǎng)高的過(guò)程。3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回所以：粗加工時(shí)，產(chǎn)生積屑瘤有好處，但精加工所以：粗加工時(shí)，產(chǎn)生積屑瘤有好處，但精加工時(shí)必須要避免積屑瘤的產(chǎn)生。時(shí)必須要避免積屑瘤的產(chǎn)生。3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回（2）積屑瘤對(duì)切削過(guò)程的影響）積屑瘤對(duì)切削過(guò)程的影響增大前角，減小切削力增大前角，減小切削力積屑瘤在刀面上增大了刀具的實(shí)際工積屑瘤在刀面上增大了刀具的實(shí)際工作前角，可減小切屑變形，減小切削力。作前角，可減小切屑變形，減小切削力。影響尺寸精度影響尺寸精度積屑瘤前端伸出

26、刀刃外，使切削厚度增加了，積屑瘤前端伸出刀刃外，使切削厚度增加了，影響工件尺寸精度。影響工件尺寸精度。增大表面粗糙度值增大表面粗糙度值高度不穩(wěn)定的積屑瘤會(huì)在工件表面上劃出高度不穩(wěn)定的積屑瘤會(huì)在工件表面上劃出溝痕和擠歪已有溝痕，脫落后的積屑瘤顆粒會(huì)嵌在已加工表面上，溝痕和擠歪已有溝痕，脫落后的積屑瘤顆粒會(huì)嵌在已加工表面上，增大表面粗糙度值。增大表面粗糙度值。減小刀具磨損減小刀具磨損積屑瘤象帽子保護(hù)著切削刃，代替切削刃、前積屑瘤象帽子保護(hù)著切削刃，代替切削刃、前刀面和后刀面進(jìn)行切削，減小刀具的磨損。刀面和后刀面進(jìn)行切削，減小刀具的磨損。3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下

27、一頁(yè) 返回返回（3）影響積屑瘤的主要因素）影響積屑瘤的主要因素主要取決于切削溫度。此外，接觸面間的壓力、粗糙程度、主要取決于切削溫度。此外，接觸面間的壓力、粗糙程度、粘結(jié)強(qiáng)度等因素都與形成積屑瘤的條件有關(guān)。粘結(jié)強(qiáng)度等因素都與形成積屑瘤的條件有關(guān)。工件材料工件材料塑性越大，切削溫度越高，越容易形成積屑塑性越大，切削溫度越高，越容易形成積屑瘤?？梢圆捎谜鸹蛘{(diào)質(zhì)處理避免積屑瘤的生成。瘤。可以采用正火或調(diào)質(zhì)處理避免積屑瘤的生成。切削速度切削速度實(shí)驗(yàn)表明，采用低速（實(shí)驗(yàn)表明，采用低速（ 5m/min）或）或較高速（較高速（ 50m/min）切削時(shí)，不易產(chǎn)生積屑瘤。）切削時(shí)，不易產(chǎn)生積屑瘤。刀具前角刀具

28、前角增大前角，可以減小切屑變形、切削力和摩增大前角，可以減小切屑變形、切削力和摩擦，降低切削溫度，抑制積屑瘤的生成。擦，降低切削溫度，抑制積屑瘤的生成。另外，使用切削液或用油石打磨前刀面可有效降低切削溫度另外，使用切削液或用油石打磨前刀面可有效降低切削溫度和摩擦，抑制積屑瘤的產(chǎn)生。和摩擦，抑制積屑瘤的產(chǎn)生。防止積屑瘤防止積屑瘤 的主要方法：的主要方法：降低切削速度降低切削速度采用高速切削采用高速切削采用潤(rùn)滑性能好的切削液，減小摩擦采用潤(rùn)滑性能好的切削液，減小摩擦增加刀具前角增加刀具前角適當(dāng)提高工件材料硬度適當(dāng)提高工件材料硬度3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返

29、回返回3 3切削力切削力切削加工時(shí)刀具使切削層形成切切削加工時(shí)刀具使切削層形成切屑需要克服的阻力屑需要克服的阻力切削時(shí)刀具需克服來(lái)自工件和切切削時(shí)刀具需克服來(lái)自工件和切屑兩方面的力，即工件材料被切屑兩方面的力，即工件材料被切過(guò)程中所發(fā)生的彈性變形和塑性過(guò)程中所發(fā)生的彈性變形和塑性變形的抗力，以及切屑對(duì)刀具前變形的抗力，以及切屑對(duì)刀具前刀面的摩擦力和加工表面對(duì)刀具刀面的摩擦力和加工表面對(duì)刀具后刀面的摩擦力。后刀面的摩擦力。總切削力是切削層金屬的變形抗總切削力是切削層金屬的變形抗力、刀具前面與切屑之間的摩擦力、刀具前面與切屑之間的摩擦力以及后面與過(guò)渡表面之間的摩力以及后面與過(guò)渡表面之間的摩擦力的總

30、和。擦力的總和。3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)（1）切削力的分解切削力的分解圖示為車削外圓時(shí)的切削力。為了便于測(cè)量、研究和圖示為車削外圓時(shí)的切削力。為了便于測(cè)量、研究和計(jì)算，常將切削合力計(jì)算，常將切削合力F分解為三個(gè)互相垂直的分力：分解為三個(gè)互相垂直的分力：切削力切削力Fc （切向力）（切向力）切削合力在主運(yùn)動(dòng)方向切削合力在主運(yùn)動(dòng)方向的分力。的分力。進(jìn)給力進(jìn)給力Ff （軸向力（軸向力）切削合力切削合力F在進(jìn)給方向的在進(jìn)給方向的分力。分力。 背向力背向力F p（徑向力）（徑向力）切削合力在加工表面法向切削合力在

31、加工表面法向方向上的分力。方向上的分力。上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回切削力的分解切削力的分解3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)返回返回（2）切削力和切削功率計(jì)算）切削力和切削功率計(jì)算切削力的大小計(jì)算有切削力的大小計(jì)算有理論公式理論公式和和實(shí)驗(yàn)公式實(shí)驗(yàn)公式。理論公式通常供定性分析用，一般使用實(shí)理論公式通常供定性分析用，一般使用實(shí)驗(yàn)公式計(jì)算切削力。驗(yàn)公式計(jì)算切削力。常用的實(shí)驗(yàn)公式分為兩類：一類是用常用的實(shí)驗(yàn)公式分為兩類：一類是用指數(shù)指數(shù)公式公式計(jì)算，另一類是按計(jì)算，另一類是按單位切削力單位切削力進(jìn)行計(jì)進(jìn)行計(jì)算。算。3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返

32、回返回由于由于FcFc、FpFp、F Ff f三者互相垂直，所以總切削力三者互相垂直，所以總切削力F F與它們之間的關(guān)系是：與它們之間的關(guān)系是： 222fpcFFFF切削力切削力: :經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式 F Fc c=K=Kc cA AD D=K=Kc ca aP Pf f3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回計(jì)算計(jì)算切削功率切削功率 Pc是用于核算加工成本和是用于核算加工成本和計(jì)算能量消耗，并在設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)根據(jù)它來(lái)計(jì)算能量消耗，并在設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)根據(jù)它來(lái)選擇機(jī)床主電動(dòng)機(jī)功率。選擇機(jī)床主電動(dòng)機(jī)功率。主運(yùn)動(dòng)消耗的切削功率主運(yùn)動(dòng)消耗的切削功率 PmFcc/6010-3

33、 （kW）機(jī)床電機(jī)功率機(jī)床電機(jī)功率 Pc =Pm （0.750. 85）3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回（3）影響切削力的因素）影響切削力的因素工件材料是影響切削力的主要因素工件材料是影響切削力的主要因素 其中影響較大的是其中影響較大的是材料的強(qiáng)度、硬度和塑性材料的強(qiáng)度、硬度和塑性。工工件材料的強(qiáng)度、硬度越高，則屈服強(qiáng)度越高，切削件材料的強(qiáng)度、硬度越高，則屈服強(qiáng)度越高，切削力越大。力越大。在強(qiáng)度、硬度相近的情況下，在強(qiáng)度、硬度相近的情況下，材料的塑性材料的塑性（伸長(zhǎng)率）、韌性越大，（伸長(zhǎng)率）、韌性越大，則刀具前面上的平均摩擦則刀具前面上的平均摩擦系數(shù)

34、越大，切削力也就越大。另外，加工硬化程度系數(shù)越大，切削力也就越大。另外，加工硬化程度大，大，切削力也增大切削力也增大。3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)刀具幾何參數(shù)對(duì)切削力的影響刀具幾何參數(shù)對(duì)切削力的影響A）前角）前角 前角前角增大時(shí)增大時(shí)，若后角不變，刀具容易切入，若后角不變，刀具容易切入工件，有助于切削變形的減小，使變形抗力減小，所以工件，有助于切削變形的減小，使變形抗力減小，所以切削切削力減小力減小。 B）主偏角主偏角r 主偏角主偏角r對(duì)切削力的影響可以從圖示知，主對(duì)切削力的影響可以從圖示知，主偏角偏角r變

35、大時(shí)，會(huì)使變大時(shí)，會(huì)使FP 減小，減小，F(xiàn)f 增大。增大。C）刀尖圓弧半徑）刀尖圓弧半徑 刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑r增大，則切削刃圓弧部增大，則切削刃圓弧部分的長(zhǎng)度增長(zhǎng)，切削變形增大，使切削力增大。分的長(zhǎng)度增長(zhǎng)，切削變形增大，使切削力增大。 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回主偏角對(duì)切削力的影響主偏角對(duì)切削力的影響3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)返回返回切削用量對(duì)切削力的影響切削用量對(duì)切削力的影響主要是進(jìn)給量主要是進(jìn)給量f和背吃刀量和背吃刀量aP 進(jìn)給量進(jìn)給量f和背吃刀量和背吃刀量aP的增加，均使切削力增加。的增加，均使切削力增加。切削速度切削速度vC 的影響較小，一般不予考慮。的影

36、響較小，一般不予考慮。 3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回4 4切削熱與切削溫度切削熱與切削溫度（1 1）切削熱的產(chǎn)生與傳導(dǎo)切削熱的產(chǎn)生與傳導(dǎo) 在切削過(guò)程中，由于切削層金屬的彈性變形、塑性變形以及摩擦而在切削過(guò)程中，由于切削層金屬的彈性變形、塑性變形以及摩擦而產(chǎn)生的熱，稱為產(chǎn)生的熱，稱為切削熱切削熱。切削熱通過(guò)切屑、工件、刀具以及周圍的切削熱通過(guò)切屑、工件、刀具以及周圍的介質(zhì)傳導(dǎo)出去。介質(zhì)傳導(dǎo)出去。金屬切削過(guò)程的三個(gè)變形區(qū)就是產(chǎn)生切削熱的三個(gè)熱源。在這三個(gè)金屬切削過(guò)程的三個(gè)變形區(qū)就是產(chǎn)生切削熱的三個(gè)熱源。在這三個(gè)變形區(qū)中，刀具克服金屬?gòu)棥⑺苄宰冃慰沽?/p>

37、克服摩擦抗力所作的變形區(qū)中，刀具克服金屬?gòu)?、塑性變形抗力和克服摩擦抗力所作的功，絕大部分轉(zhuǎn)化為切削熱。功，絕大部分轉(zhuǎn)化為切削熱。不利之處：不利之處：切削熱和由它產(chǎn)生的切削溫度會(huì)使整個(gè)工藝系統(tǒng)的溫度切削熱和由它產(chǎn)生的切削溫度會(huì)使整個(gè)工藝系統(tǒng)的溫度升高，一方面會(huì)引起工藝系統(tǒng)的變形，另一方面會(huì)加速刀具的磨損，升高，一方面會(huì)引起工藝系統(tǒng)的變形，另一方面會(huì)加速刀具的磨損，從而影響工件的加工精度、表面質(zhì)量及刀具的耐用度。從而影響工件的加工精度、表面質(zhì)量及刀具的耐用度。上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)切削熱的產(chǎn)生與傳

38、導(dǎo)切削熱的產(chǎn)生與傳導(dǎo)返回返回（2）影響切削熱的因素）影響切削熱的因素切削區(qū)域切削區(qū)域( (工件、切屑、刀具三者之間的接工件、切屑、刀具三者之間的接觸區(qū)觸區(qū)) )的平均溫度，稱為的平均溫度，稱為切削溫度切削溫度。切削溫切削溫度可用度可用儀器測(cè)定儀器測(cè)定，也可通過(guò)，也可通過(guò)切屑的顏色切屑的顏色大大致判斷。如切削碳素鋼，切屑的顏色從致判斷。如切削碳素鋼，切屑的顏色從銀銀白色、黃色、紫色到藍(lán)色白色、黃色、紫色到藍(lán)色，則表明切削溫，則表明切削溫度從低到高。度從低到高。3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回工件材料的影響工件材料的影響材料的強(qiáng)度、硬度越高，則加工硬化能

39、力越強(qiáng)，切削抗力越大，消耗的功越多，產(chǎn)生的熱就越多；導(dǎo)熱系數(shù)越小，傳散的熱越少，切削區(qū)的切削溫度就越高。3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上上一頁(yè)一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回切削用量的影響切削用量的影響切削速度切削速度vc 隨著切削速度的提高，切削溫度隨著切削速度的提高，切削溫度將顯著上升。將顯著上升。 這是因?yàn)?，切屑沿前刀面流出時(shí)，切屑底層與前刀這是因?yàn)?，切屑沿前刀面流出時(shí)，切屑底層與前刀面發(fā)生強(qiáng)烈摩擦從而產(chǎn)生大量切削熱；由于切削速面發(fā)生強(qiáng)烈摩擦從而產(chǎn)生大量切削熱；由于切削速度很高，在一個(gè)很短時(shí)間內(nèi)切屑底層的切削熱來(lái)不度很高，在一個(gè)很短時(shí)間內(nèi)切屑底層的切削熱來(lái)不及向切屑內(nèi)部傳導(dǎo)，而是大

40、量積聚在切屑底層，從及向切屑內(nèi)部傳導(dǎo)，而是大量積聚在切屑底層，從而使切屑溫度顯著升高。另外，隨著切削速度的提而使切屑溫度顯著升高。另外，隨著切削速度的提高，金屬切除量成正比例增加，消耗的機(jī)械功增大，高，金屬切除量成正比例增加，消耗的機(jī)械功增大，使切削溫度上升。使切削溫度上升。3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回進(jìn)給量進(jìn)給量f 隨著進(jìn)給量的增大，金屬切除量增多，切削熱隨著進(jìn)給量的增大，金屬切除量增多，切削熱增加，使切削溫度上升，但切削區(qū)的溫度上升得不顯著。增加，使切削溫度上升，但切削區(qū)的溫度上升得不顯著。 因?yàn)閱挝磺邢髁蛦挝磺邢鞴β孰S因?yàn)閱挝磺邢髁蛦挝?/p>

41、切削功率隨f的增大而減小，切除單位的增大而減小，切除單位體積金屬產(chǎn)生的熱量也減小；另外，體積金屬產(chǎn)生的熱量也減?。涣硗?，f增大使切屑變厚，切屑增大使切屑變厚，切屑的熱容量增大，由切屑帶走的熱量增加，故切削區(qū)的溫度上的熱容量增大，由切屑帶走的熱量增加，故切削區(qū)的溫度上升得不顯著。升得不顯著。背吃刀量背吃刀量ap 背吃刀量背吃刀量ap對(duì)切削溫度的影響很小。對(duì)切削溫度的影響很小。 因?yàn)橐驗(yàn)閍p增大以后，切削區(qū)產(chǎn)生的熱量雖增加，但切增大以后，切削區(qū)產(chǎn)生的熱量雖增加，但切削刃參加工作長(zhǎng)度增加，散熱條件改善，故切削溫削刃參加工作長(zhǎng)度增加，散熱條件改善，故切削溫度升高并不明顯。度升高并不明顯。3.1 金屬切

42、削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回刀具幾何參數(shù)的影響刀具幾何參數(shù)的影響1)前角前角o 塑性變形和摩擦塑性變形和摩擦切削溫度切削溫度。但。但前角不能太大，否則刀具切削部分的鍥角過(guò)小，容前角不能太大，否則刀具切削部分的鍥角過(guò)小，容熱、散熱體積減小，切削溫度反而上升。熱、散熱體積減小，切削溫度反而上升。2)主偏角主偏角r 切削刃工作接觸長(zhǎng)度切削刃工作接觸長(zhǎng)度，切削寬度，切削寬度bD，散熱條件變差，故，散熱條件變差，故切削溫度切削溫度。3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回5 5刀具的磨損刀具的磨損 一把磨好的刀具，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間切削后，

43、刀一把磨好的刀具，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間切削后，刀刃由鋒利逐漸變鈍，如繼續(xù)使用就會(huì)發(fā)現(xiàn)工件已刃由鋒利逐漸變鈍，如繼續(xù)使用就會(huì)發(fā)現(xiàn)工件已加工表面粗糙度值增大，切削溫度升高，切屑顏加工表面粗糙度值增大，切削溫度升高，切屑顏色開始發(fā)生變化，甚至?xí)a(chǎn)生振動(dòng)或不正常的噪色開始發(fā)生變化，甚至?xí)a(chǎn)生振動(dòng)或不正常的噪音。這說(shuō)明刀具已嚴(yán)重磨損，必須重磨或換刀。音。這說(shuō)明刀具已嚴(yán)重磨損，必須重磨或換刀。上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)（1） 刀具磨損的形態(tài)刀具磨損的形態(tài) 前刀面磨損前刀面磨損(月牙洼磨損月牙洼磨損) 后刀面磨損后刀面

44、磨損 前刀面和后刀面同時(shí)磨損前刀面和后刀面同時(shí)磨損 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí) 由于加工表面和刀具后刀面間由于加工表面和刀具后刀面間存在著強(qiáng)烈的摩擦，后刀面上毗鄰存在著強(qiáng)烈的摩擦，后刀面上毗鄰切削刃的地方很快被磨出后角為零切削刃的地方很快被磨出后角為零的小棱面，即為的小棱面，即為后刀面磨損后刀面磨損。 加工脆性材料或在切削速度較低、切削厚度較小加工脆性材料或在切削速度較低、切削厚度較小的情況下切削塑性材料時(shí)，主要發(fā)生后刀面磨損。的情況下切削塑性材料時(shí)，主要發(fā)生后刀面磨損。 后刀面磨損后刀面磨損上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 金屬切削

45、基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)后刀面磨損帶往往是不均勻的。后刀面磨損帶往往是不均勻的。v 在后刀面磨損帶中間部位在后刀面磨損帶中間部位(B(B區(qū)區(qū)) )上，磨損比較均勻，平均磨上，磨損比較均勻，平均磨損帶寬度以損帶寬度以VB表示，而最大磨損帶寬度以表示，而最大磨損帶寬度以VBmax表示。表示。v 刀尖部分刀尖部分(C區(qū)區(qū))強(qiáng)度較低，散熱條強(qiáng)度較低，散熱條件又差，磨損比較嚴(yán)重，其最大值件又差，磨損比較嚴(yán)重，其最大值為為VC。v 主切削刃靠近工件外表面處主切削刃靠近工件外表面處(N區(qū)區(qū))，由于上道工序的加工，由于上道工序的加工硬化層或毛坯表面硬層的影響，被磨成較嚴(yán)重的深溝，以硬化層或毛坯表面硬層的影響，

46、被磨成較嚴(yán)重的深溝，以VN表示。表示。上一頁(yè)上一頁(yè) 下下一一頁(yè)頁(yè) 返回返回前刀面磨損前刀面磨損(月牙洼磨損月牙洼磨損)3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí) 切削切削塑性材料塑性材料時(shí)，如果時(shí)，如果切削速切削速度和切削厚度較大度和切削厚度較大，在刀具前刀，在刀具前刀面上經(jīng)常會(huì)磨出一個(gè)月牙洼。面上經(jīng)常會(huì)磨出一個(gè)月牙洼。 月牙洼的位置發(fā)生在刀具前刀面上切削溫度最高的地方。月牙洼的位置發(fā)生在刀具前刀面上切削溫度最高的地方。月牙洼和切削刃之間有一條小棱邊。在磨損過(guò)程中，月牙月牙洼和切削刃之間有一條小棱邊。在磨損過(guò)程中，月牙洼的寬度、深度不斷增大，當(dāng)月牙洼擴(kuò)展到使棱邊很窄時(shí)，洼的寬度、深度不斷增大，當(dāng)

47、月牙洼擴(kuò)展到使棱邊很窄時(shí)，切削刃的強(qiáng)度大為削弱，極易導(dǎo)致崩刃。切削刃的強(qiáng)度大為削弱，極易導(dǎo)致崩刃。 月牙洼磨損量以其月牙洼磨損量以其最大深度最大深度KT表示。表示。上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回前刀面和后刀面同時(shí)磨損前刀面和后刀面同時(shí)磨損 這是一種兼有上述兩種情況的磨損形式。在切削塑性金屬時(shí)，若切削厚度適中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生這種磨損。3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)（2)2)刀具磨損過(guò)程刀具磨損過(guò)程 隨著切削時(shí)間的延長(zhǎng)，刀具的后刀面磨損量隨著切削時(shí)間的延長(zhǎng)，刀具的后刀面磨損量 VB( (或前刀面月牙洼磨損深度或

48、前刀面月牙洼磨損深度KT) )隨之增加。隨之增加。如圖為典型的刀具磨損曲線。如圖為典型的刀具磨損曲線。其磨損過(guò)程可分為三個(gè)階段：其磨損過(guò)程可分為三個(gè)階段： 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回 因?yàn)樾氯心サ牡毒咔邢魅幸驗(yàn)樾氯心サ牡毒咔邢魅休^鋒利，其后刀面與加工表面較鋒利，其后刀面與加工表面接觸面積很小，壓應(yīng)力較大，接觸面積很小，壓應(yīng)力較大，加之新刃磨的刀具的后刀面存加之新刃磨的刀具的后刀面存在著微觀不平等缺陷，所以，在著微觀不平等缺陷，所以，這一階段的這一階段的磨損很快磨損很快。v 初期磨損階段初期磨損階段3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí) 一般初期磨損量為一般初期磨損量為0.050.1

49、0mm，其大小與，其大小與刀面刃磨質(zhì)量有很大關(guān)系。刀面刃磨質(zhì)量有很大關(guān)系。上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí) 經(jīng)初期磨損后，刀具的粗糙經(jīng)初期磨損后，刀具的粗糙表面已經(jīng)磨平，承壓面積增大，表面已經(jīng)磨平，承壓面積增大，壓應(yīng)力減小，從而使磨損速率壓應(yīng)力減小，從而使磨損速率明顯減小，刀具進(jìn)入正常磨損明顯減小，刀具進(jìn)入正常磨損階段。階段。v 正常磨損階段正常磨損階段 這個(gè)階段的這個(gè)階段的磨損比較緩慢均勻磨損比較緩慢均勻。上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí) 刀具經(jīng)過(guò)正常磨損階段后，刀具經(jīng)過(guò)正常磨損階段后，切削刃變鈍，切削力

50、、切削切削刃變鈍，切削力、切削溫度迅速升高，溫度迅速升高，磨損速度急磨損速度急劇增加劇增加，以致刀具損壞而失，以致刀具損壞而失去切削能力。去切削能力。v 急劇磨損階段急劇磨損階段 生產(chǎn)中應(yīng)當(dāng)避免達(dá)到這個(gè)磨損階段。要在這生產(chǎn)中應(yīng)當(dāng)避免達(dá)到這個(gè)磨損階段。要在這個(gè)階段到來(lái)之前，及時(shí)更換刀具。個(gè)階段到來(lái)之前，及時(shí)更換刀具。 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)(3)(3)刀具刀具的耐用度和使用壽命的耐用度和使用壽命 刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用，這刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用，這個(gè)磨損限度稱為個(gè)磨損限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)（即刀具磨損限磨鈍標(biāo)準(zhǔn)（即刀具磨損限度）

51、度）。 一般刀具的后刀面上都有磨損，它對(duì)加工一般刀具的后刀面上都有磨損，它對(duì)加工質(zhì)量和切削力、切削溫度的影響比前刀面磨質(zhì)量和切削力、切削溫度的影響比前刀面磨損顯著，同時(shí)后刀面磨損量易于測(cè)量，因此損顯著，同時(shí)后刀面磨損量易于測(cè)量，因此在金屬切削的科學(xué)研究中多數(shù)按在金屬切削的科學(xué)研究中多數(shù)按后刀面磨損后刀面磨損寬度寬度來(lái)制定磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。來(lái)制定磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí) 刀具耐用度的定義刀具耐用度的定義 刃磨后的刀具刃磨后的刀具自開始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍自開始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止標(biāo)準(zhǔn)為止的切削時(shí)間稱為的切削時(shí)間稱為刀具耐用度刀具耐

52、用度，以，以T（min）表示。表示。 耐用度指凈切削時(shí)間，不包括用于對(duì)刀、測(cè)量、耐用度指凈切削時(shí)間，不包括用于對(duì)刀、測(cè)量、快進(jìn)、回程等非切削時(shí)間快進(jìn)、回程等非切削時(shí)間。 也可以用達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所走過(guò)的也可以用達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所走過(guò)的切削路程切削路程Lm來(lái)定義耐用度來(lái)定義耐用度。Lm等于切削速度等于切削速度v和耐用度和耐用度T的乘的乘積，即積，即 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)v 在相同切削條件下切削某種工件材料時(shí)，可以用在相同切削條件下切削某種工件材料時(shí)，可以用耐用度來(lái)比較不同耐用度來(lái)比較不同刀具材料的切削性能刀具材料的切削性能；v 同一刀具材料切削

53、各種工件材料，可以用耐用度同一刀具材料切削各種工件材料，可以用耐用度來(lái)比較來(lái)比較材料的切削加工性材料的切削加工性；v 還可以用耐用度來(lái)判斷還可以用耐用度來(lái)判斷刀具幾何參數(shù)是否合理刀具幾何參數(shù)是否合理。v 對(duì)于某一切削加工，當(dāng)工件、刀具材料和刀具幾對(duì)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，何形狀選定之后，切削用量切削用量是影響刀具耐用度的是影響刀具耐用度的主要因素。主要因素。 刀具耐用度的作用刀具耐用度的作用：上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回刀具壽命刀具壽命: 是指一把新刀具從使用到報(bào)廢為止的切削是指一把新刀具從使用到報(bào)廢為止的切削時(shí)間。它是刀具耐用度時(shí)間。它是刀具耐用度T與

54、刀具刃磨次數(shù)與刀具刃磨次數(shù)n的乘積。的乘積。3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上一頁(yè)上一頁(yè) 下下一一頁(yè)頁(yè) 返回返回影響刀具耐用度的因素：影響刀具耐用度的因素：工件材料工件材料刀具材料刀具材料刀具幾何角度刀具幾何角度切削用量（切削速度的影響最大）切削用量（切削速度的影響最大）是否使用切削液是否使用切削液3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1.4 3.1.4 刀具材料的選用刀具材料的選用1 1刀具材料應(yīng)具備的性能刀具材料應(yīng)具備的性能 切削過(guò)程中，刀具切削部分是在很大的切削力、較切削過(guò)程中，刀具切削部分是在很大的切削力、較高的切削溫度及劇烈摩擦等條件

55、下工作的，同時(shí)，由于高的切削溫度及劇烈摩擦等條件下工作的，同時(shí)，由于切削余量和工件材質(zhì)不均勻或切削時(shí)不能形成帶狀切屑，切削余量和工件材質(zhì)不均勻或切削時(shí)不能形成帶狀切屑，還伴隨沖擊和振動(dòng)，因此刀具切削部分的材料應(yīng)具備以還伴隨沖擊和振動(dòng)，因此刀具切削部分的材料應(yīng)具備以下幾方面的性能。下幾方面的性能。1)1)高硬度高硬度 2)2)高耐磨性高耐磨性 3)3)高耐熱性高耐熱性 4)4)足夠的強(qiáng)度和韌性足夠的強(qiáng)度和韌性 5)5)良好的工藝性良好的工藝性上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí) 2 2刀具材料刀具材料金屬材料金屬材料以以高速鋼高速鋼和和硬質(zhì)合金硬質(zhì)

56、合金為主為主 我國(guó)目前高速鋼用量約占刀具的我國(guó)目前高速鋼用量約占刀具的6060以上，硬質(zhì)合金的用以上，硬質(zhì)合金的用量約占量約占3030以上。以上。碳素工具鋼碳素工具鋼、低合金工具鋼低合金工具鋼 因耐熱性差，一般僅用于手工工具或切削速度較低的刀具。因耐熱性差，一般僅用于手工工具或切削速度較低的刀具。非金屬材料：非金屬材料：陶瓷材料陶瓷材料人造金剛石人造金剛石 （在高溫高壓條件下，依靠合金觸媒的作用，由（在高溫高壓條件下，依靠合金觸媒的作用，由石墨轉(zhuǎn)化而來(lái)）石墨轉(zhuǎn)化而來(lái)）立方氮化硼立方氮化硼3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削

57、基礎(chǔ)知識(shí)(1)(1)高速鋼（鋒鋼、白鋼）高速鋼（鋒鋼、白鋼）是一種含鎢、鉬、鉻、釩等合金元素較多的合金工具鋼，是一種含鎢、鉬、鉻、釩等合金元素較多的合金工具鋼，具有高的強(qiáng)度（抗彎強(qiáng)度為一般硬質(zhì)合金的具有高的強(qiáng)度（抗彎強(qiáng)度為一般硬質(zhì)合金的2 23 3倍，為陶倍，為陶瓷的瓷的5 56 6倍）和韌性，具有一定的硬度（倍）和韌性，具有一定的硬度（636370HRC70HRC）和耐）和耐磨性。磨性。高速鋼刀具制造工藝簡(jiǎn)單，能鍛造，容易磨出鋒利的刀刃。高速鋼刀具制造工藝簡(jiǎn)單，能鍛造，容易磨出鋒利的刀刃。因此常用于制造復(fù)雜刀具：鉆頭、絲錐、成形刀具、拉刀、因此常用于制造復(fù)雜刀具：鉆頭、絲錐、成形刀具、拉刀、

58、齒輪刀具等。齒輪刀具等。常用的牌號(hào)：常用的牌號(hào)：W18Cr4V W18Cr4V 、W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回(2)(2)硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 是用具有高耐磨性和高耐熱性的是用具有高耐磨性和高耐熱性的WCWC、TiCTiC等金屬碳化物等金屬碳化物粉末，以粉末，以CoCo、NiNi作為粘結(jié)劑，用粉末冶金法制得的合金。作為粘結(jié)劑，用粉末冶金法制得的合金。其硬度可達(dá)其硬度可達(dá)747482HRC82HRC，能耐，能耐85085010001000的高溫，具有的高溫，具有很好的耐磨性，允許使用的切削速度可達(dá)很好的耐磨性，允許使用的切削速度可達(dá)(100(10030

59、0)m300)mminmin，可加工包括淬硬鋼在內(nèi)的多種材料，因此得到，可加工包括淬硬鋼在內(nèi)的多種材料，因此得到廣泛的應(yīng)用。廣泛的應(yīng)用。但是，但是，硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度低，沖擊韌性差硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度低，沖擊韌性差，所以很少，所以很少用于制造整體刀具。一般用它制造各種形狀的刀片，焊用于制造整體刀具。一般用它制造各種形狀的刀片，焊接或直接夾固在刀體上使用。接或直接夾固在刀體上使用。常用的硬質(zhì)合金有常用的硬質(zhì)合金有鎢鈷類鎢鈷類(YG(YG類類) )、鎢鈦鈷類鎢鈦鈷類(YT(YT類類) )、通通用硬質(zhì)合金用硬質(zhì)合金(YW)(YW)和和NiC(NNiC(N) )基硬質(zhì)合金基硬質(zhì)合金(YN(YN類類) )

60、等等3.1 金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削基礎(chǔ)知識(shí)上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè) 返回返回（3)3)其他刀具材料其他刀具材料涂層刀具涂層刀具 涂層刀具是在韌性較好的硬質(zhì)合金或高速鋼刀具基體上，涂層刀具是在韌性較好的硬質(zhì)合金或高速鋼刀具基體上，采用化學(xué)氣相沉積采用化學(xué)氣相沉積(CVD)(CVD)或物理氣相沉積或物理氣相沉積(PVD)(PVD)的工藝方法，的工藝方法，涂覆一薄層涂覆一薄層( (約約5 512um)12um)高硬度、耐磨性高、難熔金屬化高硬度、耐磨性高、難熔金屬化合物合物(TlC(TlC、TiNTiN、ALAL2 2O O3 3等等) ) 而獲得的。而獲得的。 刀片既保持了普通硬質(zhì)合金基體的強(qiáng)