技能訓(xùn)練應(yīng)知篇之金屬切削過(guò)程及其基本規(guī)律課件

1、技能訓(xùn)練應(yīng)知篇項(xiàng)目四、金屬切削過(guò)程及其基本規(guī)律金屬切削過(guò)程是指從工件表面切除多余金屬、形成已加工表面的過(guò)程，該過(guò)程也是切屑形成的過(guò)程。伴隨著切屑和已加工表面形成，切削過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生切削變形、積屑瘤、表面硬化、切削力、切削熱和刀具磨損等各種物理現(xiàn)象。了解與掌握金屬切削變形過(guò)程，能夠促進(jìn)切削加工技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步，是保證加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率的基礎(chǔ)。第一節(jié)金屬切削的變形過(guò)程一、切削變形1變形區(qū)的劃分金屬切削變形過(guò)程也是切屑形成的過(guò)程。在金屬切削過(guò)程中，被切削金屬層經(jīng)受刀具的擠壓作用，發(fā)生彈性變形和塑性變形形成切屑排出。通常金屬切削變形過(guò)程可用滑移線(xiàn)和流線(xiàn)表示，滑移線(xiàn)即等切應(yīng)力曲線(xiàn)，流線(xiàn)表示被

2、切削金屬的某一點(diǎn)在切削過(guò)程中流動(dòng)的軌跡。金屬切削變形過(guò)程分為三個(gè)變形區(qū)。（1）第一變形區(qū)（也寫(xiě)成第I變形區(qū)）由OA線(xiàn)和OM線(xiàn)圍成的區(qū)域I被稱(chēng)為第一變形區(qū)，也稱(chēng)剪切滑移區(qū)，是切削過(guò)程中產(chǎn)生塑性變形、形成切屑的主要區(qū)域。OA表示始滑移線(xiàn)，OM表示終滑移線(xiàn)。在一般切削速度下，第一變形區(qū)寬度僅為0.020.2mm?？捎靡粋€(gè)平面OM （剪切面）表示第一變形區(qū)。剪切面OM與切削速度方向的夾角稱(chēng)為剪切角。圖4-1金屬切削過(guò)程中的滑移線(xiàn)和流線(xiàn)示意圖（2）第二變形區(qū)（也寫(xiě)成第II變形區(qū)） 是指刀-屑接觸區(qū)域II。切屑沿前刀面流出時(shí)進(jìn)一步受到前刀面的擠壓和摩擦，切屑卷曲，使朝向前刀面的切屑底層金屬呈纖維化，流線(xiàn)方

3、向基本上和前刀面平行。（3）第三變形區(qū)（也寫(xiě)成第III變形區(qū)） 指刀-工接觸區(qū)域III。已加工表面受到切削刃鈍圓部分與后刀面的擠壓和摩擦，產(chǎn)生徑向和切向彈性與塑性變形，造成工件已加工表層晶粒纖維化與加工硬化。三個(gè)變形區(qū)里的切削變形互相牽連，切削變形是整體行為，是在極短時(shí)間內(nèi)完成的。2切削變形過(guò)程描述切削層金屬以切削速度向切削刃逼近，進(jìn)入第一變形區(qū)后開(kāi)始產(chǎn)生彈、塑性變形，當(dāng)其剪切應(yīng)力達(dá)到材料屈服強(qiáng)度時(shí)，晶粒被伸長(zhǎng)成纖維狀，當(dāng)材料移動(dòng)到切削刃處時(shí)，刀尖以上部分沿前刀面流出，成為刀屑；刀尖以下很小一部分進(jìn)入第三變形區(qū)后沿后刀面流出，其間經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的彈塑性變形，金屬纖維越拉越長(zhǎng)、也越細(xì)，最后被拉斷，成

4、為已加工表面層的一部分；工件里層的材料只發(fā)生彈性變形和彈性恢復(fù)?？梢?jiàn)，已加工表面層受到擠壓、摩擦、變形、切削熱等作用。二、切屑的形成當(dāng)?shù)毒吆凸ぜ_(kāi)始接觸時(shí)，被切削層金屬受到刀具的擠壓，內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力和彈性變形；隨著切削刃與前刀面對(duì)工件材料擠壓作用增強(qiáng)，材料內(nèi)部應(yīng)力和變形增大，當(dāng)剪切應(yīng)力達(dá)到材料的屈服強(qiáng)度s時(shí)，材料將沿著與切削主應(yīng)力方向成45的剪切面滑移，即產(chǎn)生塑性變形；剪切應(yīng)力隨著滑移量增加而增加，當(dāng)剪切應(yīng)力超過(guò)材料的強(qiáng)度極限時(shí)，切削層金屬與基體分離，從而形成切屑沿前刀面流出。第一變形區(qū)變形的主要特征是沿滑移面的剪切變形，以及隨之產(chǎn)生的加工硬化。如下圖4-2所示。當(dāng)切屑沿前刀面流出時(shí)，受到前刀面

5、的擠壓與摩擦，使得靠近前刀面的切屑底層金屬再次產(chǎn)生剪切變形，晶粒再度伸長(zhǎng)，沿著前刀面的方向纖維化。它的變形程度比切屑上層嚴(yán)重幾倍到幾十倍。總之，切屑形成過(guò)程，就其本質(zhì)來(lái)說(shuō)，是被切削層金屬在刀具切削刃和前刀面作用下，經(jīng)受擠壓而產(chǎn)生剪切滑移變形的過(guò)程。 圖4-2切屑的形成過(guò)程三、切屑的形態(tài)由于工件材料性質(zhì)和切削條件的不同，切削變形程度也不同，產(chǎn)生的切屑也是多種多樣。歸納起來(lái)，切屑形態(tài)主要分為以下四種類(lèi)型：a) 帶狀切屑b) 擠裂切屑c) 單元切屑d) 崩碎切屑圖4-3四種常見(jiàn)的切屑形態(tài)1帶狀切屑切屑成較長(zhǎng)的帶狀，這是一種切削塑性鋼材時(shí)最常見(jiàn)的切屑。它的切削速度較高，切削厚度較薄，刀具前角較大，切削

6、過(guò)程較平穩(wěn)，切削力波動(dòng)較小，所獲得的已加工表面粗糙度較小。朝向前刀面的切屑底層表面光滑，而外表面呈細(xì)小毛葺狀。2擠裂切屑（又稱(chēng)節(jié)狀切屑）切屑底面有裂紋，外表面呈鋸齒形。它出現(xiàn)在以較低速度和較大厚度加工塑性金屬材料時(shí)，它出現(xiàn)的切削過(guò)程剪切應(yīng)變較大，切削力波動(dòng)大，易發(fā)生顫振，已加工表面粗糙度較大。 3單元切屑（又稱(chēng)粒狀切屑）采用極低的切削速度和大的切削厚度，以及小前角或負(fù)前角切削塑性材料時(shí)，切削變形極大，可能在整個(gè)剪切平面上的剪應(yīng)力超過(guò)材料斷裂強(qiáng)度，擠裂切屑便被切離成單元狀。其切削過(guò)程更不穩(wěn)定，工件表面質(zhì)量更差。此種切屑很少見(jiàn)。以上三種切屑是在加工塑性材料時(shí)得到的，同樣的工件材料，只是切削條件不同

7、，切屑形態(tài)就隨著切削條件改變而發(fā)生了轉(zhuǎn)化。4崩碎切屑屬于加工抗拉強(qiáng)度較低的鑄鐵等脆性材料時(shí)出現(xiàn)的切屑，工件材料越脆，切削厚度越大，越容易出現(xiàn)這種切屑。崩碎切屑由于擠裂或脆斷呈不規(guī)則狀，加工表面不平。 四、切削變形程度的衡量衡量切削變形常用切削變形系數(shù)h、剪切應(yīng)變和剪切角 作為衡量切削變形程度的指標(biāo)。1切應(yīng)變（也稱(chēng)剪應(yīng)變或相對(duì)滑移）它是反映切削變形中金屬滑移本質(zhì)的系數(shù)，切削層中mn線(xiàn)滑移至mn 位置時(shí)的瞬時(shí)位移為y，實(shí)際上y的值很小，滑移量為s?；屏縮越大，說(shuō)明變形越嚴(yán)重。由右圖所示幾何關(guān)系可得出以下相對(duì)滑移關(guān)系表達(dá)式：圖4-4 剪切變形示意由上圖所示幾何關(guān)系可將相對(duì)滑移表示為：=s/y =(

8、np + pn)/MP =cot + tan( -o)經(jīng)整理得：由上式可知，當(dāng)前角o和剪切角增大時(shí)，剪應(yīng)變相應(yīng)地減小，即切削變形減小。公式給出了一個(gè)有益的提示，即通過(guò)對(duì)刀具前角o的改變是可以對(duì)切削過(guò)程中的工件材料變形實(shí)行主動(dòng)控制的。剪切角的大小是由材料屬性和切削條件所決定的，可見(jiàn)，工件材料已定的情況下，改變切削條件（用量）也能控制變形。2切削變形系數(shù)h切削變形系數(shù)h用以表示切屑外形尺寸變化的程度，可用切屑厚度變形系數(shù)ha或長(zhǎng)度變形系數(shù)hl來(lái)表示。式中符號(hào)參見(jiàn)下圖4-5所示。通常，切削加工中，切屑厚度都要大于切削層的厚度，切屑長(zhǎng)度總是小于切削層長(zhǎng)度。據(jù)此事實(shí)可以切削變形系數(shù)h來(lái)衡量切削變形程度。

9、圖4-5切削變形系數(shù)h的計(jì)算參數(shù)由上圖所示的幾何關(guān)系還可推算出剪切角與變形系數(shù)h之間的關(guān)系，有經(jīng)變換后，有也可推算h與的關(guān)系，有切削變形系數(shù)h1，直觀地反映了切削變形的程度，且容易測(cè)量。h值越大，表示切削變形程度越大。刀具前角增大，剪切角增大，則切削變形系數(shù)h減小，切削變形也隨之減小。3剪切角剪切角與切削變形有著十分密切的關(guān)系。剪切角值越大，反映出的切削變形程度越小。金屬產(chǎn)生滑移變形時(shí)，最大剪應(yīng)力出現(xiàn)在剪切面上。根據(jù)外力主應(yīng)力方向與最大剪應(yīng)力方向夾角為45的原理，有式中 刀-屑摩擦角； o刀具前角。上式即李和謝弗(Lee and Shaffer)公式。圖4-6直角切削時(shí)力與角度的關(guān)系以上是根據(jù)

10、主應(yīng)力方向與最大剪應(yīng)力方向夾角為45的原理得出的剪切角 計(jì)算公式。下面根據(jù)切削力合力最小原理計(jì)算剪切角 ：上式即麥錢(qián)特 (M. E. Merchant)公式。以上公式定性準(zhǔn)確，但定量上與事實(shí)有出入。剪切角 的討論：（1）當(dāng)o增大時(shí)， 隨之增大，變形減小。切削刃強(qiáng)度許可時(shí)，增大o有利于切削。（2）當(dāng)增大時(shí)， 隨之減小，變形增大。切削時(shí)應(yīng)盡量減小刀-屑摩擦系數(shù)。五、前刀面上的摩擦與積屑瘤1刀-屑接觸面上的摩擦特性及摩擦系數(shù)當(dāng)切屑流經(jīng)前刀面時(shí)，強(qiáng)烈的擠壓作用和劇烈的變形，會(huì)產(chǎn)生高溫和高壓，使切屑底面與前刀面形成粘結(jié)和發(fā)生劇烈的刀-屑摩擦，這種摩擦與一般固體金屬接觸面間的摩擦形式不同。它影響切削變形、

11、切削力、切削熱和刀具磨損等現(xiàn)象；從而影響工件已加工表面的質(zhì)量。圖4-7刀-屑接觸面上的摩擦特性（1）刀-屑接觸區(qū)內(nèi)的摩擦特點(diǎn)在切削塑性金屬材料時(shí)，在切屑流經(jīng)前刀面滑出的過(guò)程中，在刀-屑接觸面間的部分區(qū)域內(nèi)，切屑底部嚴(yán)重塑性變形并粘結(jié)在前刀面上，使得刀-屑接觸面間的摩擦不再是外摩擦，而是粘結(jié)層與金屬層間的內(nèi)摩擦。切削時(shí)，前刀面上的刀-屑接觸區(qū)實(shí)際上存在著兩個(gè)區(qū)域，即滑動(dòng)區(qū)和粘結(jié)區(qū)，見(jiàn)圖4-7，摩擦特性圖示。在粘結(jié)區(qū)內(nèi)的摩擦為內(nèi)摩擦，該處所受的剪應(yīng)力等于材料的剪切屈服強(qiáng)度s，即=s；在滑動(dòng)區(qū)內(nèi)的摩擦性質(zhì)為外摩擦，該處所受的剪應(yīng)力由s逐漸減小到零。在整個(gè)刀-屑接觸區(qū)內(nèi)的正應(yīng)力分布情況是，在刀刃處最大

12、，離切削刃越遠(yuǎn)，前刀面上的正應(yīng)力越小，并逐漸減小到零。在前刀面刀-屑接觸區(qū)內(nèi)，各點(diǎn)的正應(yīng)力和切應(yīng)力是不相等的，所以，前刀面上各點(diǎn)的摩擦狀態(tài)是不同的，刀-屑摩擦系數(shù)也是變化的。且內(nèi)摩擦系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外摩擦系數(shù)的值。 一般切削條件下，來(lái)自粘結(jié)區(qū)的摩擦力約占切削過(guò)程中總摩擦力的85%，可見(jiàn)，內(nèi)摩擦在刀-屑接觸摩擦中起了主要作用，所以，研究前刀面摩擦?xí)r應(yīng)以?xún)?nèi)摩擦為主，這也是切削摩擦不服從古典滑動(dòng)摩擦法則的原因。（2）前刀面上的平均摩擦系數(shù)令代表前刀面上的平均摩擦系數(shù)，則按內(nèi)摩擦的規(guī)律可得由于s和av都是變量，因此，平均摩擦系數(shù)也是一個(gè)變量，切削鋼材時(shí)的變化范圍在0.21.2之間，這也說(shuō)明了前刀面上內(nèi)摩擦

13、的摩擦系數(shù)變化規(guī)律不同于古典法則對(duì)一般固體接觸表面間外摩擦情況的定義描述。平均摩擦系數(shù)在滑動(dòng)區(qū)和粘結(jié)區(qū)內(nèi)各自的本質(zhì)是不同的。各點(diǎn)的數(shù)值也只能由實(shí)驗(yàn)確定。2積屑瘤在切削速度不高、又能形成帶狀切屑的情況下加工塑性較大的金屬材料時(shí)，常常有一些從切屑和工件上下來(lái)的金屬冷焊并層積在前刀面上，形成包覆著切削刃的硬度很高的楔塊，能代替刀面和切削刃進(jìn)行切削，這一小硬塊稱(chēng)為積屑瘤。它是由于劇烈的摩擦和變形造成冷焊而層積形成于第二變形區(qū)內(nèi)，它的硬度約為工件材料硬度的23.5倍。積屑瘤圖4-8積屑瘤（1）積屑瘤的形成過(guò)程對(duì)于積屑瘤的成因尚有不同的解釋?zhuān)ǔＵJ(rèn)為是切屑底層材料在前刀面流過(guò)時(shí)與之發(fā)生粘結(jié)（亦稱(chēng)為冷焊）、

14、不斷進(jìn)行層積的結(jié)果。在切削過(guò)程中，在一定的溫度和壓力下，切屑底層金屬與前刀面發(fā)生粘結(jié)并形成滯流層，滯流層金屬流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦，發(fā)生很大塑性變形和加工硬化，這部分金屬被阻滯并與前刀面粘結(jié)，逐漸擴(kuò)大，形成積屑瘤。積屑瘤的存在是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程：起初是局部形成，層層增高，最終到一定高度后脫落；經(jīng)歷了一個(gè)生成、長(zhǎng)大、脫落的周期性過(guò)程。（2）積屑瘤對(duì)切削過(guò)程的影響它對(duì)切削過(guò)程既有積極影響，也有消極作用。1）保護(hù)刀具積屑瘤包圍著切削刃，并覆蓋一部分前刀面，能夠減少刀具磨損；2）增大前角積屑瘤通常具有約30左右的前角，因而減少了切削變形，降低了切削力；3）增大切削厚度積屑瘤包覆并伸出切削刃，使切削厚度增加，這時(shí)

15、的切削厚度隨著積屑瘤的不規(guī)則變化而變化，影響加工尺寸精度；4）增大表面粗糙度也是由于積屑瘤的生成與脫落等不規(guī)則變化引起加工表面粗糙不平。顯然，積屑瘤對(duì)精加工不利，對(duì)粗加工有利。（3）影響積屑瘤形成的因素1）工件材料塑性大，加工時(shí)產(chǎn)生積屑瘤的可能性大，加工脆性材料時(shí)，一般不產(chǎn)生積屑瘤；2）切削速度過(guò)高或過(guò)低都不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤，中等速度范圍內(nèi)最易產(chǎn)生，如圖4-9所示；切削速度是通過(guò)切削熱變化來(lái)體現(xiàn)出對(duì)積屑瘤形成的影響的；3）刀具前角大，能減小切屑變形和切削力，降低切削溫度，能抑制積屑瘤產(chǎn)生或減小積屑瘤的高度；4）切削液可減少切削熱和改善摩擦，抑制積屑瘤產(chǎn)生。圖4-9切削速度對(duì)積屑瘤的影響（4）控制積

16、屑瘤的措施通過(guò)對(duì)影響積屑瘤形成因素的分析可知，可采用以下措施針對(duì)積屑瘤的產(chǎn)生加以控制：1）采用正火或調(diào)質(zhì)等熱處理手段改善工件材料性能，避免或減少積屑瘤的產(chǎn)生或長(zhǎng)大；2）選擇合適的切削速度，避免在1525m/min（最易形成積屑瘤的速度段）范圍內(nèi)切削，以免為積屑瘤的形成制造適合的條件；3）采用大前角切削，能減小刀-屑接觸面間壓力和摩擦，抑制積屑瘤產(chǎn)生或減小其高度；4）使用切削液，可冷卻潤(rùn)滑、減少摩擦、減少切削熱，能抑制積屑瘤產(chǎn)生或減小其高度。六、已加工表面變形與加工硬化加工硬化亦稱(chēng)冷作硬化，它是在第III變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的物理現(xiàn)象。切削過(guò)程中，在鈍圓弧切削刃和其鄰近的狹小后面的切削、擠壓和摩擦作用下

17、，已加工表面層的金屬晶粒會(huì)產(chǎn)生扭曲、擠緊和破碎。這種經(jīng)過(guò)嚴(yán)重塑性變形使表面層硬度增高的現(xiàn)象稱(chēng)為加工硬化。 圖4-10已加工表面層內(nèi)晶粒的變化金屬材料經(jīng)硬化后提高了屈服強(qiáng)度，并在已加工表面上出現(xiàn)顯微裂紋和殘余應(yīng)力，降低材料疲勞強(qiáng)度，使刀具使用壽命下降。衡量加工硬化程度的指標(biāo)有：加工硬化程度N 和硬化層深度hy。加工硬化程度N是表示已加工表面顯微硬度H1與金屬材料基體顯微硬度H之間的相對(duì)變化率，即材料的塑性越大，金屬晶格滑移越容易，以及滑移面越多，硬化越嚴(yán)重。例如，不銹鋼和高錳鋼的硬化程度常常超過(guò)200%。生產(chǎn)中常用的減輕加工硬化程度的措施：（1）磨出鋒利切削刃在刃磨切削刃時(shí)，盡量減小鈍圓半徑，使

18、加工硬化程度降低；（2）增大前角或增大后角減小楔角，使切削刃鈍圓半徑減小，切削變形隨之減??；（3）減小背吃刀量ap減少切入深度，使切削力減小，切削變形小，硬化程度減輕；（4）合理選用切削液澆注切削液可減小刀具后刀面與加工表面之間的摩擦，改善已加工表面受力狀況，使硬化層深度減小。七、影響切削變形的主要因素影響切削變形的主要因素有以下4個(gè)：1工件材料工件材料強(qiáng)度和硬度越大，則切削變形系數(shù)越小。因?yàn)椴牧系膹?qiáng)度和硬度增大，會(huì)使切削熱增加，材料的剪切屈服強(qiáng)度s降低，刀-屑接觸長(zhǎng)度變短，摩擦系數(shù)減小，使剪切角 增大，因而切削變形系數(shù)h減小。2刀具前角o前角越大，切削刃越鋒利，前刀面對(duì)切削層擠壓作用越小，剪

19、切角增大，切削變形減小。過(guò)份增大前角對(duì)摩擦和刀具強(qiáng)度不利。3切削速度vc在有積屑瘤切削速度范圍內(nèi)(vc50m/min時(shí)，vc增大，因切削熱增高，使切削力減小。 3刀具幾何參數(shù)o和r增大，切削力減小，前角o影響最明顯；r改變還影響進(jìn)給力和背向力分配比例。4其它因素刀具材料與被加工材料的摩擦系數(shù)直接影響摩擦力，影響切削力。刀具磨損大，切削力增大。第三節(jié)切削熱與切削溫度切削熱是切削過(guò)程中的又一重要物理現(xiàn)象。切削熱增多，使工件產(chǎn)生熱變形，直接影響工件的加工精度和表面質(zhì)量以及刀具的使用壽命。切削溫度是切削熱產(chǎn)生與傳散綜合結(jié)果的度量。一、切削熱的產(chǎn)生和傳出切削時(shí)，切削變形與摩擦所消耗的能量幾乎全部轉(zhuǎn)換為熱

20、能。切削熱由切屑、工件、刀具以及周?chē)橘|(zhì)按各自特性以一定的比例傳導(dǎo)出去。圖4-14切削熱的來(lái)源三個(gè)變形區(qū)就是三個(gè)發(fā)熱源，切削熱來(lái)自變形與摩擦能量轉(zhuǎn)換。根據(jù)熱力學(xué)平衡原理，切削過(guò)程中產(chǎn)生的熱量和傳散熱量相等，即Qs+Qr=Qc+Qt+Qw+Qm式中Qs工件材料彈、塑性變形產(chǎn)生的熱；Qr刀-屑、刀-工摩擦產(chǎn)生的熱量；Qc切屑帶走的熱量；Qt刀具傳散的熱量；Qw工件傳散的熱量；Qm周?chē)橘|(zhì)帶走的熱量。影響切削熱傳導(dǎo)的主要因素是工件和刀具材料導(dǎo)熱系數(shù)以及周?chē)橘|(zhì)的狀況。二、切削溫度及其測(cè)定方法1切削溫度切削溫度是指切削過(guò)程中切削區(qū)域中測(cè)得的溫度。通過(guò)切削溫度可表征切削過(guò)程中切削熱產(chǎn)生與傳散對(duì)加工質(zhì)量與

21、刀具磨損的影響。2切削溫度的測(cè)定 切削溫度的確定以及切削熱在切屑、工件、刀具中的分布，可利用熱傳導(dǎo)和溫度場(chǎng)計(jì)算確定，但結(jié)果不理想；常通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定。測(cè)量切削溫度的方法很多，常用的有自然熱電偶法、人工熱電偶法、熱敏涂色法、熱幅射法和遠(yuǎn)紅外線(xiàn)法等現(xiàn)代測(cè)試手段。在生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)中所采用的最簡(jiǎn)單、方便和最常用的切削溫度測(cè)量法是自然熱電偶法。如下圖4-15所示，在臥式車(chē)床上利用自然熱電偶法測(cè)量切削溫度的方法及其裝置。1銅銷(xiāo)2車(chē)床主軸尾部3工件4刀具5毫伏表6銅頂尖（或集流環(huán)）圖4-15自然熱電偶法測(cè)量切削溫度示意圖自然熱電偶法測(cè)量切削溫度的工作原理：利用工件材料與刀具材料化學(xué)成分不同組成熱電偶的兩極。工件

22、與刀具接觸區(qū)內(nèi)因切削熱的作用使溫度升高而形成熱端，而刀具的尾部與工件的引出端保持室溫而形成熱電偶的冷端。這樣，在刀具與工件的回路中便有熱電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。利用毫伏表或電位差計(jì)將電動(dòng)勢(shì)記錄下來(lái)，根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的工件-刀具熱電偶標(biāo)定曲線(xiàn)，便可測(cè)得刀具與工件接觸面上切削溫度的平均值。3切削溫度的分布如圖示，工件、切屑、刀具的切削溫度分布組成一個(gè)溫度場(chǎng)。溫度場(chǎng)對(duì)刀具磨損部位、工件材料性能變化、已加工表面質(zhì)量等都有影響。切削溫度分布規(guī)律如下：1）剪切面上各點(diǎn)的溫度幾乎相同；2）前、后刀面上最高溫度都不在刀刃上，而在離刀刃有一定距離的地方；3）剪切區(qū)中，垂直剪切面方向溫度梯度很大；4）切屑底層上的溫度梯度很大。圖

23、4-16刀具、切屑和工件的切削溫度分布三、影響切削溫度的主要因素1工件材料各種材料強(qiáng)度、硬度、塑性和導(dǎo)熱系數(shù)不同，切削溫度相差很大。工件材料強(qiáng)度和硬度、塑性愈大，切削溫度升高。導(dǎo)熱系數(shù)大、熱量傳散快，切削溫度降低。2切削用量背吃刀量ap對(duì)切削溫度影響較小。進(jìn)給量增大，產(chǎn)生的熱量增加，切削溫度上升。切削速度vc增大，產(chǎn)生的熱量增大，vc對(duì)切削溫度的影響最為顯著。切削溫度是對(duì)刀具使用性能影響最大的因素，當(dāng)條件許可時(shí)，選用較大的ap和f比選用高的vc有利。3刀具幾何參數(shù)前角o增大，切削溫度降低。主偏角r增大，刀具散熱體積減小，切削溫度會(huì)上升，r減小，切削溫度下降。刀尖圓弧半徑r增大，刀具傳熱能力增大

24、，切削溫度下降。 4切削液切削液對(duì)降低切削溫度、減小刀具磨損、提高已加工表面質(zhì)量效果明顯。切削液導(dǎo)熱率、比熱容和流量愈大，澆注合理，冷卻效果就好。 5刀具磨損刀具磨損到一定程度，刀具磨損對(duì)切削溫度的影響會(huì)增大，隨著vc的提高，影響就更顯著。第四節(jié)刀具磨損與刀具使用壽命刀具在切削過(guò)程中，在高溫、高壓條件下，刀具的前、后刀面分別不斷地與切屑、工件表面接觸，發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦與擠壓，刀具材料會(huì)被逐漸磨損消耗或出現(xiàn)其它形式的損壞。一、刀具磨損方式刀具磨損分為正常磨損和非正常磨損兩種形式。正常磨損是指刀具材料的微粒被工件或切屑帶走的現(xiàn)象；非正常磨損是指由于沖擊、振動(dòng)、熱效應(yīng)等原因，致使刀具崩刃、破碎、斷裂而

25、損壞，這一現(xiàn)象也稱(chēng)為破損。1正常磨損當(dāng)?shù)毒咴O(shè)計(jì)合理，制造、刃磨合格，使用正確時(shí)，刀具主要是由于正常磨損而逐漸鈍化。正常磨損是機(jī)械的、熱力的、化學(xué)的等綜合作用的結(jié)果。正常磨損一般有以下三種形式：（1）后刀面磨損：后刀面與工件過(guò)渡表面之間存在著強(qiáng)烈的摩擦與擠壓，在后刀面上切削刃附近很快被磨出一段后角為零的小棱面，后刀面磨損帶往往不均勻，還有邊界磨損。圖4-17刀具的典型磨損形式在各種切削過(guò)程中，都存在后刀面磨損。（2）前刀面磨損：切削塑性材料時(shí)，若切削速度vc和切削厚度hD較大時(shí)，前刀面摩擦大、溫度高，在前刀面上形成月牙洼磨損，月牙洼磨損會(huì)使切削刃強(qiáng)度逐漸下降。在vc和hD較小時(shí)切削塑性和脆性材料

26、都不會(huì)出現(xiàn)月牙洼磨損。（3）前、后刀面同時(shí)磨損：這是兼有上述兩種情況的磨損形式。如切削塑性材料時(shí)，當(dāng)切削厚度與前兩者相比較屬于居中狀態(tài)的情況下，常見(jiàn)的在切削刃兩端磨出有較深溝紋的邊界磨損，就屬于前、后刀面同時(shí)磨損。 a) 后刀面磨損b) 月牙洼磨損圖4-18刀具磨損的測(cè)量位置后刀面的磨損量的平均值VB常被用來(lái)表示刀具的磨損程度，而前刀面的磨損量一般用月牙洼磨損深度KT表示。2非正常磨損（也被稱(chēng)為破損）刀具的非正常磨損主要是指刀具的脆性破損（如比較常見(jiàn)的崩刃、破碎、斷裂、剝落、裂紋破損等）和塑性破損（如比較少見(jiàn)的塑性流動(dòng)等）兩種失效形式。造成刀具出現(xiàn)非正常磨損的主要原因是由于刀具材料選擇不合理，

27、刀具結(jié)構(gòu)和制造工藝不合理，刀具幾何參數(shù)不合理、切削用量選擇不當(dāng)，以及刀具刃磨或使用時(shí)操作不當(dāng)?shù)取Ｔ谇邢鬟^(guò)程中，刀具經(jīng)歷了（非常規(guī)的）沖擊、振動(dòng)、熱效應(yīng)等也會(huì)造成刀具出現(xiàn)非正常磨損。二、刀具磨損的形式及其原因刀具磨損的形式和原因主要有以下幾種：1磨料磨損（又稱(chēng)為機(jī)械磨損）工件材料中硬度極高的硬質(zhì)點(diǎn)在刀具表面上劃出溝紋而形成的磨損。這類(lèi)磨損形式存在于各種切削速度條件下，尤其是在低速切削時(shí)，磨料磨損是刀具磨損的主要原因。2粘結(jié)磨損（又稱(chēng)為冷焊磨損）切削塑性材料時(shí)，切削區(qū)內(nèi)存在很大壓力和強(qiáng)烈摩擦，切削溫度也高，刀具形成新鮮表面，切屑或工件帶走了新鮮表面局部強(qiáng)度較低的微粒。特別是發(fā)生在中等偏低速度下。3

28、擴(kuò)散磨損切削過(guò)程中，在高溫、高壓作用下，刀-工、刀-屑接觸面上的一些化學(xué)元素如C、Co、W、Ti、Fe等互相擴(kuò)散，使刀具材料中的化學(xué)成分比值發(fā)生改變，導(dǎo)致刀具切削性能下降，加快了刀具磨損。切削溫度是影響擴(kuò)散磨損的主要因素，溫度高，磨損快。4化學(xué)磨損（又稱(chēng)為氧化磨損）在一定溫度下，刀具材料與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在刀具表面形成一層硬度較低的化合物而被切屑帶走；或因刀具材料被某種介質(zhì)腐蝕，造成了刀具的化學(xué)磨損。5相變磨損用高速鋼刀具切削時(shí)，當(dāng)切削溫度超過(guò)其相變溫度（550600C）時(shí)，刀具材料的金相組織就會(huì)發(fā)生變化，如由回火馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，使刀具的硬度降低，磨損加快。相變磨損是高速鋼刀具材料磨

29、損的主要原因之一。6熱電磨損在高溫作用下，刀具與工件材料形成熱電偶，產(chǎn)生熱電勢(shì)，熱電勢(shì)有促進(jìn)擴(kuò)散的作用，使刀具表面層組織變得脆弱，加速刀具磨損。刀具磨損的原因是復(fù)雜的，各類(lèi)磨損因素是相互影響的，且并非僅有單一磨損形式存在。三、刀具的磨損過(guò)程和磨鈍標(biāo)準(zhǔn)1刀具的磨損過(guò)程在一定的切削條件下，刀具磨損隨著切削時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。刀具磨損過(guò)程被分為三個(gè)階段：（1）初期磨損階段新刃磨的刀具表面因殘留砂輪痕跡而較為粗糙，開(kāi)始切削時(shí)磨損較快，一般經(jīng)過(guò)研磨的刀具，初期磨損量較小，磨耗時(shí)間很短。初期磨損量的大小，與刀具刃磨質(zhì)量直接相關(guān)。圖4-19硬質(zhì)合金車(chē)刀的典型磨損曲線(xiàn)（2）正常磨損階段經(jīng)初期磨損后，刀具表面上的

30、粗糙不平已被磨平，光滑的刀具表面摩擦情況改善，磨損比較均勻緩慢。后刀面上的磨損量將隨切削時(shí)間的延長(zhǎng)近似地成正比增加，該階段是刀具的有效工作階段。 （3）急劇磨損階段當(dāng)?shù)毒吣p達(dá)到一定限度后，工件已加工表面粗糙度值增大，刀-工和刀-屑摩擦加劇，切削力和切削溫度猛增，磨損速度增加很快，往往會(huì)伴隨著振動(dòng)、噪音等的產(chǎn)生，致使刀具失去切削能力。刀具應(yīng)避免在達(dá)到急劇磨損階段時(shí)段后工作，在此之前，應(yīng)更換新刀或重新刃磨。2刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具磨損到一定限度后就不能繼續(xù)使用了，這個(gè)磨損限度被稱(chēng)為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以1/2背吃刀量處后刀面上測(cè)定的磨損帶寬度VB值作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)加工條件的不同，

31、磨鈍標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)有所變化，還可根據(jù)其它信息決定刀具磨鈍情況。自動(dòng)化生產(chǎn)中的精加工刀具，常以沿工件徑向的刀具磨損量作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，被稱(chēng)為刀具徑向磨損量NB值。圖4-20刀具的磨鈍示意圖四、刀具使用壽命（舊稱(chēng)刀具耐用度）1刀具使用壽命（刀具耐用度）的基本概念刀具使用壽命T是指一把新刃磨的刀具從開(kāi)始切削一直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止所經(jīng)過(guò)的總（凈）切削時(shí)間（單位為分鐘）。刀具總使用壽命等于刀具使用壽命乘以重磨次數(shù)。2切削用量對(duì)刀具使用壽命的影響對(duì)于同一種材料的切削加工，當(dāng)?shù)毒卟牧?、幾何參?shù)確定之后，對(duì)于刀具使用壽命的影響主要是切削用量。由于理論分析與實(shí)際情況之間的數(shù)值差距較大，目前還是以實(shí)驗(yàn)方法，通過(guò)經(jīng)

32、驗(yàn)公式來(lái)確定刀具的使用壽命。早在20世紀(jì)初，美國(guó)工程師泰勒通過(guò)實(shí)驗(yàn)，推導(dǎo)出刀具使用壽命與切削用量的關(guān)系式：式中CT與刀具、工件材料、切削條件有關(guān)的系數(shù)；1/m、1/n、1/p壽命系數(shù)。對(duì)于采用硬質(zhì)合金刀具材料車(chē)削45號(hào)碳素結(jié)構(gòu)鋼（b=0. 637GPa）的情況，將相關(guān)數(shù)值代入到上式計(jì)算，可知此時(shí)切削用量三要素（vc、f、ap）與刀具使用壽命T之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系：1）其他條件不變時(shí)，切削速度vc提高一倍，刀具使用壽命T將降低到原來(lái)的3.125%；2）當(dāng)其它條件不變時(shí)，若進(jìn)給量f提高一倍，刀具使用壽命T則降低到原來(lái)的21；3）當(dāng)其它切削條件不變時(shí)，背吃刀量ap提高一倍，刀具使用壽命T降低到原來(lái)的78%

33、。由此可見(jiàn)，切削用量三要素（vc、f、ap）對(duì)于刀具使用壽命T的影響程度相差很大。因此，在實(shí)際生產(chǎn)使用中，在使刀具使用壽命降低較少而又不影響生產(chǎn)率的前提下，應(yīng)盡量選取較大的背吃刀量ap和較小的切削速度vc，并選擇適中的進(jìn)給量f。3影響刀具使用壽命的主要因素影響刀具使用壽命的因素主要有以下幾方面：1）刀具材料刀具材料的抗彎強(qiáng)度和硬度愈高，耐磨性和耐熱性愈好，刀具抗磨損的能力就越強(qiáng)，刀具使用壽命也越高。 2）刀具的幾何參數(shù)前角o增大，刀具的摩擦、切削力減小，切削熱減少，使用壽命得以提高；但前角太大，散熱條件變差，使用壽命反而降低。主偏角r和副偏角r減小、刀尖圓弧半徑r增大，都會(huì)改善散熱條件和提高刀

34、尖強(qiáng)度，使刀具使用壽命得以提高。3）切削用量切削用量對(duì)刀具使用壽命的影響較為明顯，切削速度vc對(duì)刀具使用壽命T的影響程度最大，進(jìn)給量f次之，背吃刀量ap最小。在優(yōu)選切削用量以提高生產(chǎn)率時(shí)，首先應(yīng)盡量選用大的ap，然后根據(jù)加工條件和加工要求選取允許的最大進(jìn)給量f，最后選取刀具使用壽命或機(jī)床功率所允許的最大vc。 4）工件材料工件材料的強(qiáng)度和硬度愈高，導(dǎo)熱性愈差，在切削過(guò)程中的切削力越大，切削熱越高，刀具磨損越快，刀具使用壽命就愈低。工件材質(zhì)的純度和均勻度會(huì)對(duì)刀具非正常磨損（破損）帶來(lái)很大影響。4合理選擇刀具使用壽命刀具使用壽命對(duì)切削加工的生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本有較大影響，應(yīng)根據(jù)切削條件和生產(chǎn)技術(shù)條件制

35、定合理的刀具使用壽命數(shù)值。通常，確定刀具合理使用壽命的方法有兩種：一是根據(jù)單件工序工時(shí)最短的原則來(lái)確定刀具使用壽命，即刀具最大生產(chǎn)率使用壽命Tp；二是根據(jù)單件工序成本最低的原則來(lái)制定刀具使用壽命，即刀具經(jīng)濟(jì)使用壽命Tc，也有文獻(xiàn)稱(chēng)之為刀具最低生產(chǎn)成本使用壽命Tc 。在一般情況下，刀具最大生產(chǎn)率使用壽命Tp的數(shù)值略低于刀具經(jīng)濟(jì)使用壽命Tc的數(shù)值。11醉翁亭記 1反復(fù)朗讀并背誦課文，培養(yǎng)文言語(yǔ)感。2結(jié)合注釋疏通文義，了解文本內(nèi)容，掌握文本寫(xiě)作思路。3把握文章的藝術(shù)特色，理解虛詞在文中的作用。4體會(huì)作者的思想感情，理解作者的政治理想。一、導(dǎo)入新課范仲淹因參與改革被貶，于慶歷六年寫(xiě)下岳陽(yáng)樓記，寄托自己

36、“先天下之憂(yōu)而憂(yōu)，后天下之樂(lè)而樂(lè)”的政治理想。實(shí)際上，這次改革，受到貶謫的除了范仲淹和滕子京之外，還有范仲淹改革的另一位支持者北宋大文學(xué)家、史學(xué)家歐陽(yáng)修。他于慶歷五年被貶謫到滁州，也就是今天的安徽省滁州市。也是在此期間，歐陽(yáng)修在滁州留下了不遜于岳陽(yáng)樓記的千古名篇醉翁亭記。接下來(lái)就讓我們一起來(lái)學(xué)習(xí)這篇課文吧！【教學(xué)提示】結(jié)合前文教學(xué)，有利于學(xué)生把握本文寫(xiě)作背景，進(jìn)而加深學(xué)生對(duì)作品含義的理解。二、教學(xué)新課目標(biāo)導(dǎo)學(xué)一：認(rèn)識(shí)作者，了解作品背景作者簡(jiǎn)介：歐陽(yáng)修(10071072)，字永叔，自號(hào)醉翁，晚年又號(hào)“六一居士”。吉州永豐(今屬江西)人，因吉州原屬?gòu)]陵郡，因此他又以“廬陵歐陽(yáng)修”自居。謚號(hào)文忠，世

37、稱(chēng)歐陽(yáng)文忠公。北宋政治家、文學(xué)家、史學(xué)家，與韓愈、柳宗元、王安石、蘇洵、蘇軾、蘇轍、曾鞏合稱(chēng)“唐宋八大家”。后人又將其與韓愈、柳宗元和蘇軾合稱(chēng)“千古文章四大家”。關(guān)于“醉翁”與“六一居士”：初謫滁山，自號(hào)醉翁。既老而衰且病，將退休于潁水之上，則又更號(hào)六一居士。客有問(wèn)曰：“六一何謂也？”居士曰：“吾家藏書(shū)一萬(wàn)卷，集錄三代以來(lái)金石遺文一千卷，有琴一張，有棋一局，而常置酒一壺。”客曰：“是為五一爾，奈何？”居士曰：“以吾一翁，老于此五物之間，豈不為六一乎？”寫(xiě)作背景：宋仁宗慶歷五年(1045年)，參知政事范仲淹等人遭讒離職，歐陽(yáng)修上書(shū)替他們分辯，被貶到滁州做了兩年知州。到任以后，他內(nèi)心抑郁，但還能發(fā)

38、揮“寬簡(jiǎn)而不擾”的作風(fēng)，取得了某些政績(jī)。醉翁亭記就是在這個(gè)時(shí)期寫(xiě)就的。目標(biāo)導(dǎo)學(xué)二：朗讀文章，通文順字1初讀文章，結(jié)合工具書(shū)梳理文章字詞。2朗讀文章，劃分文章節(jié)奏，標(biāo)出節(jié)奏劃分有疑難的語(yǔ)句。節(jié)奏劃分示例環(huán)滁/皆山也。其/西南諸峰，林壑/尤美，望之/蔚然而深秀者，瑯琊也。山行/六七里，漸聞/水聲潺潺，而瀉出于/兩峰之間者，釀泉也。峰回/路轉(zhuǎn)，有亭/翼然臨于泉上者，醉翁亭也。作亭者/誰(shuí)？山之僧/曰/智仙也。名之者/誰(shuí)？太守/自謂也。太守與客來(lái)飲/于此，飲少/輒醉，而/年又最高，故/自號(hào)曰/醉翁也。醉翁之意/不在酒，在乎/山水之間也。山水之樂(lè)，得之心/而寓之酒也。節(jié)奏劃分思考“山行/六七里”為什么不能

39、劃分為“山/行六七里”？明確：“山行”意指“沿著山路走”，“山行”是個(gè)狀中短語(yǔ)，不能將其割裂?！巴?蔚然而深秀者”為什么不能劃分為“望之蔚然/而深秀者”？明確：“蔚然而深秀”是兩個(gè)并列的詞，不宜割裂，“望之”是總起詞語(yǔ)，故應(yīng)從其后斷句。【教學(xué)提示】引導(dǎo)學(xué)生在反復(fù)朗讀的過(guò)程中劃分朗讀節(jié)奏，在劃分節(jié)奏的過(guò)程中感知文意。對(duì)于部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜的句子，教師可做適當(dāng)?shù)闹v解引導(dǎo)。目標(biāo)導(dǎo)學(xué)三：結(jié)合注釋?zhuān)g訓(xùn)練1學(xué)生結(jié)合課下注釋和工具書(shū)自行疏通文義，并畫(huà)出不解之處?！窘虒W(xué)提示】節(jié)奏劃分與明確文意相輔相成，若能以節(jié)奏劃分引導(dǎo)學(xué)生明確文意最好；若學(xué)生理解有限，亦可在解讀文意后把握節(jié)奏劃分。2以四人小組為單位，組內(nèi)互

40、助解疑，并嘗試用“直譯”與“意譯”兩種方法譯讀文章。3教師選擇疑難句或值得翻譯的句子，請(qǐng)學(xué)生用兩種翻譯方法進(jìn)行翻譯。翻譯示例：若夫日出而林霏開(kāi)，云歸而巖穴暝，晦明變化者，山間之朝暮也。野芳發(fā)而幽香，佳木秀而繁陰，風(fēng)霜高潔，水落而石出者，山間之四時(shí)也。直譯法：那太陽(yáng)一出來(lái)，樹(shù)林里的霧氣散開(kāi)，云霧聚攏，山谷就顯得昏暗了，朝則自暗而明，暮則自明而暗，或暗或明，變化不一，這是山間早晚的景色。野花開(kāi)放，有一股清幽的香味，好的樹(shù)木枝葉繁茂，形成濃郁的綠蔭。天高氣爽，霜色潔白，泉水淺了，石底露出水面，這是山中四季的景色。意譯法：太陽(yáng)升起，山林里霧氣開(kāi)始消散，煙云聚攏，山谷又開(kāi)始顯得昏暗，清晨自暗而明，薄暮又

41、自明而暗，如此暗明變化的，就是山中的朝暮。春天野花綻開(kāi)并散發(fā)出陣陣幽香，夏日佳樹(shù)繁茂并形成一片濃蔭，秋天風(fēng)高氣爽，霜色潔白，冬日水枯而石底上露，如此，就是山中的四季?！窘虒W(xué)提示】翻譯有直譯與意譯兩種方式，直譯鍛煉學(xué)生用語(yǔ)的準(zhǔn)確性，但可能會(huì)降低譯文的美感；意譯可加強(qiáng)譯文的美感，培養(yǎng)學(xué)生的翻譯興趣，但可能會(huì)降低譯文的準(zhǔn)確性。因此，需兩種翻譯方式都做必要引導(dǎo)。全文直譯內(nèi)容見(jiàn)我的積累本。目標(biāo)導(dǎo)學(xué)四：解讀文段，把握文本內(nèi)容1賞析第一段，說(shuō)說(shuō)本文是如何引出“醉翁亭”的位置的，作者在此運(yùn)用了怎樣的藝術(shù)手法。明確：首先以“環(huán)滁皆山也”五字領(lǐng)起，將滁州的地理環(huán)境一筆勾出，點(diǎn)出醉翁亭坐落在群山之中，并縱觀滁州全貌

42、，鳥(niǎo)瞰群山環(huán)抱之景。接著作者將“鏡頭”全景移向局部，先寫(xiě)“西南諸峰，林壑尤美”，醉翁亭坐落在有最美的林壑的西南諸峰之中，視野集中到最佳處。再寫(xiě)瑯琊山“蔚然而深秀”，點(diǎn)山“秀”，照應(yīng)上文的“美”。又寫(xiě)釀泉，其名字透出了泉與酒的關(guān)系，好泉釀好酒，好酒叫人醉?！白砦掏ぁ钡拿直惆抵型赋?，然后引出“醉翁亭”來(lái)。作者利用空間變幻的手法，移步換景，由遠(yuǎn)及近，為我們描繪了一幅幅山水特寫(xiě)。2第二段主要寫(xiě)了什么？它和第一段有什么聯(lián)系？明確：第二段利用時(shí)間推移，抓住朝暮及四季特點(diǎn)，描繪了對(duì)比鮮明的晦明變化圖及四季風(fēng)光圖，寫(xiě)出了其中的“樂(lè)亦無(wú)窮”。第二段是第一段“山水之樂(lè)”的具體化。3第三段同樣是寫(xiě)“樂(lè)”，但卻是寫(xiě)的游人之樂(lè)，作者是如何