切削液及刀具幾何參數(shù)的選擇

1、第三節(jié)金屬切削過程五、切削液的合理選擇五、切削液的合理選擇1、切削液的作用、切削液的作用(1)冷卻作用切削液澆注到切削區(qū)域后，通過切削液的傳導、對流冷卻作用切削液澆注到切削區(qū)域后，通過切削液的傳導、對流和氣化，一方面使切屑、刀具與工件間摩擦減小，產(chǎn)生熱量減少；和氣化，一方面使切屑、刀具與工件間摩擦減小，產(chǎn)生熱量減少；另一方面將產(chǎn)生的熱量帶走，使切削溫度降低，起到冷卻作用。另一方面將產(chǎn)生的熱量帶走，使切削溫度降低，起到冷卻作用。(2)潤滑作用切削液的潤滑作用，是通過切削液滲透到刀具與切屑、潤滑作用切削液的潤滑作用，是通過切削液滲透到刀具與切屑、工件表面之間，形成潤滑性能較好的油膜而達到的。工件表

2、面之間，形成潤滑性能較好的油膜而達到的。第三節(jié)金屬切削過程(3)清洗與防銹作用切削液的清洗作用是清除粘附在機床、刀具和清洗與防銹作用切削液的清洗作用是清除粘附在機床、刀具和夾具上的細碎切屑和磨粒細粉，以防止劃傷已加工表面和機床的導夾具上的細碎切屑和磨粒細粉，以防止劃傷已加工表面和機床的導軌并減小刀具磨損。軌并減小刀具磨損。2.切削液的種類切削液的種類(1)水溶液水溶液是以水為主要成分并加入防銹添加劑的切削液。水溶液水溶液是以水為主要成分并加入防銹添加劑的切削液。(2)乳化液乳化液是乳化油加乳化液乳化液是乳化油加95%98%水稀釋成的一種切削液。水稀釋成的一種切削液。(3)切削油切削油是以礦物油

3、為主要成分并加入一定的添加劑而構(gòu)切削油切削油是以礦物油為主要成分并加入一定的添加劑而構(gòu)成的切削液。成的切削液。第三節(jié)金屬切削過程3.切削液的合理選用和使用方法切削液的合理選用和使用方法(1)切削液的合理選用切削液應根據(jù)工件材料、刀具材料、加工方切削液的合理選用切削液應根據(jù)工件材料、刀具材料、加工方法和技術要求等具體情況進行選用。法和技術要求等具體情況進行選用。 高速鋼高速鋼刀具耐熱性差，需采用切削液。通常刀具耐熱性差，需采用切削液。通常粗加工時，粗加工時，主要以冷主要以冷卻為主，同時也希望能減少切削力和降低功率消耗，可采用卻為主，同時也希望能減少切削力和降低功率消耗，可采用3%5%的乳化液；的

4、乳化液；精加工時精加工時，主要目的是改善加工表面質(zhì)量，降低刀具磨損，主要目的是改善加工表面質(zhì)量，降低刀具磨損，減少積屑瘤，可采用減少積屑瘤，可采用15%20%的乳化液。的乳化液。硬質(zhì)合金刀具硬質(zhì)合金刀具耐熱性高，耐熱性高，一般不用切削液。若要使用切削液、，則必須連續(xù)、充分的供應，否一般不用切削液。若要使用切削液、，則必須連續(xù)、充分的供應，否則因驟冷驟熱，產(chǎn)生的內(nèi)應力將導致刀片產(chǎn)生裂紋。則因驟冷驟熱，產(chǎn)生的內(nèi)應力將導致刀片產(chǎn)生裂紋。第三節(jié)金屬切削過程圖圖1-24澆注切削液的幾種方法澆注切削液的幾種方法a)澆注前刀面切削區(qū)澆注前刀面切削區(qū)b) 澆注切削刃的交角區(qū)澆注切削刃的交角區(qū)c) 澆注后刀面區(qū)

5、澆注后刀面區(qū)d) 周環(huán)澆注法周環(huán)澆注法(2)切削液的使用方法切削液的使用方法切削液的合理使用非常重要，切削液的合理使用非常重要，其澆注部位、充足的程度與澆注方法的差異，將直接影響到切削液其澆注部位、充足的程度與澆注方法的差異，將直接影響到切削液的使用效果。的使用效果。切削液用澆注在切削變形區(qū)切削液用澆注在切削變形區(qū)澆注方法有外澆注法、內(nèi)冷卻法、澆注方法有外澆注法、內(nèi)冷卻法、噴霧冷卻法噴霧冷卻法第三節(jié)金屬切削過程圖1-25內(nèi)冷卻法a) 焊接車刀b)機夾車刀第三節(jié)金屬切削過程圖1-26噴霧冷卻裝置1調(diào)節(jié)螺釘2虹吸管3過濾器4軟管5調(diào)節(jié)桿6噴嘴第三節(jié)金屬切削過程(1)前角的功用增大前角能減小切削變形

6、和摩擦，降低切削力、切前角的功用增大前角能減小切削變形和摩擦，降低切削力、切削溫度，減少刀具磨損，改善加工質(zhì)量，抑制積屑瘤等。但前角過削溫度，減少刀具磨損，改善加工質(zhì)量，抑制積屑瘤等。但前角過大會消弱到頭強度和散熱能力，容易造成崩刃。大會消弱到頭強度和散熱能力，容易造成崩刃。六、刀具幾何參數(shù)的合理選擇六、刀具幾何參數(shù)的合理選擇1.前角及前刀面的選擇前角及前刀面的選擇第三節(jié)金屬切削過程(2)前角的選擇原則前角的選擇原則1)根據(jù)工件材料的性質(zhì)選擇前角根據(jù)工件材料的性質(zhì)選擇前角由圖由圖1-27可知，加工材料的塑性可知，加工材料的塑性愈大，前角的數(shù)值應選得愈大；愈大，前角的數(shù)值應選得愈大；加工脆性材料

7、，一般得到崩碎切加工脆性材料，一般得到崩碎切屑，切削變形小，應選擇較小的屑，切削變形小，應選擇較小的前角；工件材料的強度硬度越高，前角；工件材料的強度硬度越高，為使刀具有足夠的強度和散熱面為使刀具有足夠的強度和散熱面積，防止崩刀和刀具磨損過快，積，防止崩刀和刀具磨損過快，前角應小一些。前角應小一些。圖1-27加工材料不同時 前角的合理數(shù)值第三節(jié)金屬切削過程圖1-28刀具材料不同時前角的合理數(shù)值2)根據(jù)刀具材料的性質(zhì)選擇前角根據(jù)刀具材料的性質(zhì)選擇前角由圖由圖1-28可知，使用強度和韌性可知，使用強度和韌性較好的刀具材料較好的刀具材料(如高速鋼如高速鋼)，可，可采用較大的前角；使用強度和韌采用較大

8、的前角；使用強度和韌性差的刀具材料性差的刀具材料(如硬質(zhì)合金如硬質(zhì)合金)，應采用較小的前角。應采用較小的前角。第三節(jié)金屬切削過程3)根據(jù)加工性質(zhì)選擇前角根據(jù)加工性質(zhì)選擇前角粗加工時，粗加工時，選擇的背吃刀量和進給量較選擇的背吃刀量和進給量較大，為了減小切削變形，提高刀具耐用度，本應選擇較大的前角，大，為了減小切削變形，提高刀具耐用度，本應選擇較大的前角，但由于毛坯不規(guī)則和表皮很硬等情況，為增強刀刃的強度，應選擇但由于毛坯不規(guī)則和表皮很硬等情況，為增強刀刃的強度，應選擇較小的前角較小的前角；精加工時精加工時，選擇的背吃刀量和進給量較小，切削力較，選擇的背吃刀量和進給量較小，切削力較小，為了使刃口

9、鋒利，保證加工質(zhì)量，可小，為了使刃口鋒利，保證加工質(zhì)量，可選取較大的前角選取較大的前角。第三節(jié)金屬切削過程(3)前刀面型式前刀面型式1)正前角平面型如圖正前角平面型如圖1-29a所示，正前角平面型式的特點為：制造所示，正前角平面型式的特點為：制造簡單，能獲得較鋒利的刃口，但強度低，傳熱能力差。一般用于簡單，能獲得較鋒利的刃口，但強度低，傳熱能力差。一般用于精精加工刀具、成形刀具、銑刀和加工脆性材料的刀具。加工刀具、成形刀具、銑刀和加工脆性材料的刀具。圖1-29前刀面型式a)正前角平面型b)正前角平面帶倒棱型c)正前角曲面帶倒棱型d)負前角單面型e)負前角雙面型第三節(jié)金屬切削過程2)正前角平面帶

10、倒棱型如圖正前角平面帶倒棱型如圖1-29b所示，倒棱是在主切削刃刃口處所示，倒棱是在主切削刃刃口處磨出一條很窄的棱邊而形成的。倒棱可以提高刀刃強度、增強散熱磨出一條很窄的棱邊而形成的。倒棱可以提高刀刃強度、增強散熱能力，從而提高了刀具耐用度。能力，從而提高了刀具耐用度。3) 正前角曲面帶倒棱型如圖正前角曲面帶倒棱型如圖1-29c所示，這種型式是在正前角平面所示，這種型式是在正前角平面帶倒棱的基礎上，為了卷屑和增大前角，在前刀面上磨出一定的曲帶倒棱的基礎上，為了卷屑和增大前角，在前刀面上磨出一定的曲面而形成的。常用于粗加工或精加工塑性材料的刀具。面而形成的。常用于粗加工或精加工塑性材料的刀具。第

11、三節(jié)金屬切削過程4) 負前角單面型當磨損主要發(fā)生在后刀面時，可制成如圖負前角單面型當磨損主要發(fā)生在后刀面時，可制成如圖1-29d所所示的負前角單面型。此時刀面承受壓應力，具有好的刀刃強度，常示的負前角單面型。此時刀面承受壓應力，具有好的刀刃強度，常用于切削高硬度材料和淬火鋼材料。但副前角會增大切削力。用于切削高硬度材料和淬火鋼材料。但副前角會增大切削力。5) 負前角雙面型負前角雙面型 如圖如圖1-29e所示，當磨損同時發(fā)生在前、后兩個所示，當磨損同時發(fā)生在前、后兩個刀面時，制成負前角雙面型，可使刀片的重磨次數(shù)增多。刀面時，制成負前角雙面型，可使刀片的重磨次數(shù)增多。第三節(jié)金屬切削過程2.后角及后

12、刀面的選擇后角及后刀面的選擇(1)后角的功用增大后角能減小后刀面與過渡表面間的摩擦，后角的功用增大后角能減小后刀面與過渡表面間的摩擦，減小刀具減小刀具磨損磨損，還可以減小切削刃鈍圓半徑，還可以減小切削刃鈍圓半徑 ，使刀刃鋒利，易于切下切屑，可，使刀刃鋒利，易于切下切屑，可減減小表面粗糙度值小表面粗糙度值。但后角過大會降低刀刃強度和散熱能力。但后角過大會降低刀刃強度和散熱能力。(2)后角的選擇原則后角主要根據(jù)切削厚度大小選擇。后角的選擇原則后角主要根據(jù)切削厚度大小選擇。 粗加工時粗加工時，進給量較大、切削厚度較大，進給量較大、切削厚度較大，后角應取小值后角應取小值；精加工精加工時，時，進給量較小

13、、切削厚度較小，進給量較小、切削厚度較小，后角應取大值后角應取大值；工件材料強度、硬度較高工件材料強度、硬度較高時時，為提高人口強度，為提高人口強度，后角應取小值后角應取小值；工藝系統(tǒng)剛性差工藝系統(tǒng)剛性差，容易產(chǎn)生振動，容易產(chǎn)生振動時，時，應適當減小后角應適當減小后角；定尺寸刀具應選擇較小后角定尺寸刀具應選擇較小后角，以增加重磨次數(shù)，以增加重磨次數(shù)，延長刀具使用壽命。延長刀具使用壽命。第三節(jié)金屬切削過程圖1-30后刀面型式a)刃帶、雙重后角b)消振棱(3)后刀面的型式1)雙重后角如圖雙重后角如圖1-30a所示，為了所示，為了保證刃口強度，減保證刃口強度，減小刃磨后刀面的工小刃磨后刀面的工作量，

14、常在車刀后作量，常在車刀后刀面上磨出雙重后刀面上磨出雙重后角。角。第三節(jié)金屬切削過程2)消振棱消振棱 如圖如圖1-30b所示，為了增加后刀面與過渡表面之間的接所示，為了增加后刀面與過渡表面之間的接觸面積，增加阻尼作用，消除振動，可在后刀面上刃磨出一條有負觸面積，增加阻尼作用，消除振動，可在后刀面上刃磨出一條有負后角的棱面，稱為消振棱。后角的棱面，稱為消振棱。3)刃帶刃帶 如圖如圖1-30a所所示，對一些定尺寸刀具，示，對一些定尺寸刀具，如拉刀、鉸刀等，為便如拉刀、鉸刀等，為便于控制外徑尺寸，避免于控制外徑尺寸，避免重磨后尺寸精度迅速變重磨后尺寸精度迅速變化，常在后刀面上刃磨化，常在后刀面上刃磨

15、出后角為零度的小棱邊，出后角為零度的小棱邊，稱為刃帶稱為刃帶。第三節(jié)金屬切削過程(1)主偏角的功用主偏角的功用主偏角主偏角r影響切削分力的大小，影響切削分力的大小，增大增大r ，會使，會使Ff力增加，力增加，F(xiàn)p力減??；力減?。恢髌怯绊懠庸け砻娲植诙戎档拇笮≈髌怯绊懠庸け砻娲植诙戎档拇笮?，增大主，增大主偏角，加工表面粗糙度值增大；偏角，加工表面粗糙度值增大；主偏角影響刀具耐用度主偏角影響刀具耐用度，當主偏角，當主偏角增大時，刀具耐用度下降；增大時，刀具耐用度下降；主偏角也影響工件表面形狀主偏角也影響工件表面形狀，車削階梯，車削階梯軸時，選用軸時，選用r=90，車削細長軸時，選用，車削細長軸

16、時，選用r=7590；為增加通用；為增加通用性，車外圓、端面和倒角可選用性，車外圓、端面和倒角可選用r=45。(2)主偏角的選擇主偏角的選擇原則是，在工藝系統(tǒng)剛性允許的情主偏角的選擇主偏角的選擇原則是，在工藝系統(tǒng)剛性允許的情況下，選擇較小的主偏角，這樣有利于提高刀具耐用度。況下，選擇較小的主偏角，這樣有利于提高刀具耐用度。3.副后角的選擇副后角的選擇4.主偏角的選擇主偏角的選擇副后角通常等于后角的數(shù)值。但一些特殊的刀，為了保證刀具強度，可選副后角通常等于后角的數(shù)值。但一些特殊的刀，為了保證刀具強度，可選12第三節(jié)金屬切削過程5.副偏角的選擇副偏角的選擇(1)副偏角的功用減小副偏角，會增加副切削

17、刃與已加工表面的接副偏角的功用減小副偏角，會增加副切削刃與已加工表面的接觸長度，能減小表面粗糙度值，并能提高刀具耐用度。觸長度，能減小表面粗糙度值，并能提高刀具耐用度。(2)選擇原則主要根據(jù)加工性質(zhì)選取，一般情況下選取選擇原則主要根據(jù)加工性質(zhì)選取，一般情況下選取r =1015，特殊情況，如切斷刀，為了保證刀頭強度，可選，特殊情況，如切斷刀，為了保證刀頭強度，可選r=12。第三節(jié)金屬切削過程圖1-31刃傾角對切屑流向的影響a)=0b)-c)+6.刃傾角的選擇刃傾角的選擇(1)刃傾角的功用刃傾角的功用1)控制切屑的流向控制切屑的流向如如圖圖1-31所示，當所示，當s=0時，切屑垂直于切削刃時，切屑

18、垂直于切削刃流出；流出；s為負值時，切為負值時，切屑流向已加工表面；屑流向已加工表面；s為正值時，切屑流向待為正值時，切屑流向待加工表面。加工表面。第三節(jié)金屬切削過程2)控制切削刃切入時首先與工件接觸的位置控制切削刃切入時首先與工件接觸的位置如圖如圖1-32所示，在切所示，在切削有斷續(xù)表面的工件時，若刃傾角為負，刀尖為切削刃上最低點，削有斷續(xù)表面的工件時，若刃傾角為負，刀尖為切削刃上最低點，首先與工件接觸的是切削刃上的點，而不是刀尖，這樣切削刃承受首先與工件接觸的是切削刃上的點，而不是刀尖，這樣切削刃承受著沖擊負荷，起到保護刀尖的作用；刃傾角為正值，首先與工件接著沖擊負荷，起到保護刀尖的作用；

19、刃傾角為正值，首先與工件接觸的是刀尖，可能引起崩刃或打刀。觸的是刀尖，可能引起崩刃或打刀。圖1-32刃傾角對切削刃接觸工件的影響a)-b)+c)=0第三節(jié)金屬切削過程圖1-32刃傾角對切削刃接觸工件的影響a)-b)+c)=03)控制切削刃在切入與切出時的平穩(wěn)性控制切削刃在切入與切出時的平穩(wěn)性如圖1-32所示，斷續(xù)切削時，當刃傾斷續(xù)切削時，當刃傾角為零，切削刃與工角為零，切削刃與工件同時接觸，同時切件同時接觸，同時切離，會引起離，會引起振動振動；若；若刃傾角不等于零，則刃傾角不等于零，則切削刃上各點逐漸切切削刃上各點逐漸切入工件和逐漸切離工入工件和逐漸切離工件，故切削過程平穩(wěn)。件，故切削過程平穩(wěn)

20、。第三節(jié)金屬切削過程4)控制背向力與進給力的比值控制背向力與進給力的比值刃傾角為正值，背向力減小，進給刃傾角為正值，背向力減小，進給力增大；刃傾角為負值，背向力增大，進給力減小。力增大；刃傾角為負值，背向力增大，進給力減小。(2)刃傾角的選擇選擇刃傾角時，按照具體加工條件進行具體分析，刃傾角的選擇選擇刃傾角時，按照具體加工條件進行具體分析，一般情況可按加工性質(zhì)選取一般情況可按加工性質(zhì)選取。7.刀尖型式的選擇刀尖型式的選擇(過渡刃的選擇過渡刃的選擇)(1)直線過渡刃如圖直線過渡刃如圖1-33a所示，過渡刃的偏角所示，過渡刃的偏角rr/2、長度、長度b(1/41/5)ap，這種過渡刃多用于粗加工或

21、強力切削的車刀上。，這種過渡刃多用于粗加工或強力切削的車刀上。(2)圓弧過渡刃如圖圓弧過渡刃如圖1-33b所示，過渡刃也可磨成圓弧形。所示，過渡刃也可磨成圓弧形。(3)水平修光刃如圖水平修光刃如圖1-33c所示，所示，修光刃是在副切削刃靠近刀尖處磨出一小段修光刃是在副切削刃靠近刀尖處磨出一小段=0的平行刀刃。的平行刀刃。第三節(jié)金屬切削過程圖1-33倒角刀尖與刀尖圓弧半徑a)直線刃b)圓弧刃(刀尖圓弧半徑)c)平行刃(水平修光刃)d)大圓弧刃第三節(jié)金屬切削過程(4)大圓弧刃如圖大圓弧刃如圖1-33d所示，大圓弧刃是把過渡刃磨成非常大的所示，大圓弧刃是把過渡刃磨成非常大的圓弧形，它的作用相當于水平

22、修光刃。圓弧形，它的作用相當于水平修光刃。七、切屑的控制七、切屑的控制1.切屑的卷曲與流向切屑的卷曲與流向(1)切屑的卷曲切屑的卷曲是由于切屑內(nèi)部變形，或碰到刀具前刀切屑的卷曲切屑的卷曲是由于切屑內(nèi)部變形，或碰到刀具前刀面上磨出的斷屑槽、凸臺、附加檔塊以及碰到其它障礙物后造成的。面上磨出的斷屑槽、凸臺、附加檔塊以及碰到其它障礙物后造成的。(2)切屑的流向切屑的流向主要受刃傾角的影響。切屑的流向切屑的流向主要受刃傾角的影響。第三節(jié)金屬切削過程2.斷屑的原理和屑形斷屑的原理和屑形(1)切屑在流出過程中遇到障礙物受到一個彎曲力矩而折斷切屑在流出過程中遇到障礙物受到一個彎曲力矩而折斷(如圖如圖1-34所示所示)切屑與卷屑階臺相碰后，受到切屑與卷屑階臺相碰后，受到F力作用，形成一個彎曲力矩，力作用，形成一個彎曲力矩，產(chǎn)生較大的彎曲應力而折斷在卷屑槽內(nèi)。產(chǎn)生較大的彎曲應力而折斷在卷屑槽內(nèi)。圖1-34 切屑在卷屑槽內(nèi)折斷及其彎曲應力第三節(jié)金屬切削過程圖1-35切屑與工件待加工表面相碰第三節(jié)金屬切削過程圖1-36切屑與工件過渡表面相碰第三節(jié)金屬切削過程圖1-37切屑與車刀后刀面相碰后折斷(2)切屑在流動過程中靠自身重量甩斷切屑在流動過程中靠自身重量甩斷若切屑從前刀面流出過程中若切屑從前刀面流出過程中未與刀具或工件相碰，則有可能形成長的帶狀切屑，未與刀具或工件相碰，則有可能形成長的帶狀切屑，第三節(jié)