金屬切削過(guò)程及其基本規(guī)律

金屬切削過(guò)程及其基本規(guī)律3.1.2研究金屬切削過(guò)程的方法（1）側(cè)面方格變形觀察法將工件側(cè)面拋光，畫(huà)出細(xì)小的方格，在低速切削時(shí)觀察直角自由切削工件材料的變形過(guò)程。（2）高速攝影法：利用高速攝影機(jī)拍攝被切削試件的側(cè)面，可以得到一個(gè)完整的切屑形成過(guò)程的真實(shí)圖像。常用的高速攝影機(jī)每秒可拍幾百幅到一萬(wàn)幅以上。第2頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.快速落刀法利用一種特殊的刀架，叫做“快速落刀裝置”，在一瞬間使刀具以很快的速度脫離工件，可獲得一個(gè)在一定切削條件下的切屑根部標(biāo)本。這個(gè)標(biāo)本可供研究在該切削條件金屬切削層的變形情況。常用結(jié)構(gòu)：手錘敲打，爆炸式落刀裝置（速度更快）第3頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.掃描電鏡顯微觀察法：用掃描電子顯微鏡觀察切屑的變形情況。5.光彈性、光塑性試驗(yàn)法第4頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.2金屬切削過(guò)程3.2.1金屬切削過(guò)程中三個(gè)變形區(qū)的劃分及其變形規(guī)律第一變形區(qū)：沿滑移線的剪切變形以及隨之產(chǎn)生的加工硬化第二變形區(qū)：切屑底層金屬晶粒纖維化第三變形區(qū)：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)生變形與回彈，造成纖維化與加工硬化。第5頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天第6頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天第7頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.2.2切屑的種類和切屑變形1.帶狀切屑：內(nèi)表面光滑，外表面成毛茸狀。切削過(guò)程平穩(wěn)，波動(dòng)小。塑性材料、切削速度高、前角大、切削厚度小。2.擠裂切屑：塑性金屬，外表面可見(jiàn)明顯裂紋的連續(xù)帶狀切屑；切屑所受剪應(yīng)力在局部超過(guò)了工件材料的屈服強(qiáng)度，使切屑外表面產(chǎn)生了明顯的裂紋；有輕微振動(dòng)。3.單元切屑：塑性金屬；切屑呈顆粒狀。切屑所受剪應(yīng)力超過(guò)了工件材料的屈服強(qiáng)度，裂紋貫穿了整個(gè)切屑；振動(dòng)較大；工件表面可見(jiàn)明顯波紋。4.崩碎切屑：脆性金屬；振動(dòng)較大已加工表面粗糙度較大。第8頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天認(rèn)識(shí)各類切屑形成的規(guī)律，就可以主動(dòng)控制切屑的形成，是其向著有利于生產(chǎn)的方向轉(zhuǎn)化。如，在加工塑性材料時(shí)，在擠裂切屑狀態(tài)下，改變刀具前角、切削速度、切屑厚度就可以改變切屑狀態(tài)。第9頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.切削變形的度量方法（1）切削厚度壓縮比：實(shí)踐證明，在切削過(guò)程中，刀具切下的切屑厚度通常都要大于工件上切削層的厚度，而切屑長(zhǎng)度要小于工件上切削層的長(zhǎng)度。定義切屑厚度與切削層厚度之比為切削厚度壓縮比，也叫厚度變形系數(shù)。切屑厚度壓縮比直觀地反映了切屑的變形程度，且較容易測(cè)量。第10頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天第11頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）相對(duì)滑移量第12頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天第13頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天剪切角：滑移剪切面與切削速度方向之間的夾角稱為剪切角。切削厚度壓縮比、相對(duì)滑移、和剪切角三者的關(guān)系參見(jiàn)公式3－3剪切角、相對(duì)滑移、和切削厚度壓縮比是通常用以表示切屑變形程度的三種方法。它們是根據(jù)純剪切的觀點(diǎn)提出的，但切削過(guò)程是復(fù)雜的，既有剪切，又有前刀面對(duì)切屑的擠壓和摩擦作用，用這些簡(jiǎn)單的方式不能反映全部的變形實(shí)質(zhì)。如切削厚度壓縮比等于1時(shí)，似乎表示沒(méi)有切屑變形，但實(shí)際上有相對(duì)滑移存在。第14頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.3.3前刀面上的摩擦和積屑瘤1.前刀面上的摩擦前刀面上有兩種摩擦形式：內(nèi)摩擦和外摩擦；一般情況下內(nèi)摩擦力占總摩擦力的８５％內(nèi)摩擦：切削過(guò)程中，在高溫高壓作用下，切屑底部與前刀面發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象，切屑與前刀面間的摩擦就不是普通的摩擦，而是切屑和刀具粘結(jié)層與其上層金屬之間的內(nèi)摩擦，這種內(nèi)摩擦實(shí)際就是金屬內(nèi)部的剪切滑移，它與材料的流動(dòng)應(yīng)力特性以及粘結(jié)面積大小有關(guān)，和外摩擦的規(guī)律不同。第15頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天第16頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天前刀面上的平均摩擦系數(shù)參見(jiàn)公式3.42.積屑瘤（1）積屑瘤現(xiàn)象：在加工塑性金屬材料時(shí)，在某一切削速度范圍內(nèi)，在前刀面靠近切削刃處會(huì)粘結(jié)一小塊工件材料，硬度比工件材料高，這個(gè)金屬硬塊稱為積屑瘤。第17頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）積屑瘤的形成過(guò)程切削過(guò)程中，由于高溫高壓的作用，使切屑在前刀面上形成了滯留，當(dāng)滯留層冷作硬化后，形成了能抵抗切削力作用而不從前刀面上脫落的刀瘤核，在刀瘤核的外側(cè)繼續(xù)產(chǎn)生著滯留層及冷作硬化，這樣在刀瘤核上粘結(jié)物接連不斷地堆積，形成了刀瘤。當(dāng)?shù)读鲩L(zhǎng)到一定高度時(shí)，切屑與前刀面的接觸條件和受力狀況發(fā)生變化，積屑瘤不再繼續(xù)生長(zhǎng)，一個(gè)完整的積屑瘤便形成了。第18頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）積屑瘤對(duì)切削加工的影響1）對(duì)切削力的影響：積屑瘤粘結(jié)在前刀面上，增大了刀具的實(shí)際前角，可使切削力減小。但由于積屑瘤的不穩(wěn)定性，在切削力的作用下不定期的脫落、生長(zhǎng)，導(dǎo)致了切削力的波動(dòng)。另外，由于積屑瘤形成的刃口鈍圓半徑大，會(huì)加大切削變形區(qū)的波及范圍。第19頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天第20頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天2）對(duì)已加工表面粗糙度的影響：由于積屑瘤頂部的不穩(wěn)定性，造成切削厚度的波動(dòng)，其碎片隨機(jī)散落，可能會(huì)留在已加工表面上。另外，積屑瘤形成的刃口不光滑，會(huì)使已加工表面變得粗糙。3）對(duì)刀具的影響：積屑瘤硬度很高，附著在刀刃上可以替代刀刃進(jìn)行切削，在一定程度上起到了保護(hù)刀刃的作用。但積屑瘤在脫落的時(shí)候有可能造成刀具的粘結(jié)磨損。第21頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天積屑瘤對(duì)加工過(guò)程的影響多為不利影響，應(yīng)采取措施防止積屑瘤的產(chǎn)生：Ａ.降低切削速度，使溫度較低，粘結(jié)現(xiàn)象不易發(fā)生；Ｂ.采用高速切削，使切削溫度高于積屑瘤消失的相應(yīng)溫度；Ｃ.采用潤(rùn)滑性能好的切削液，減小摩擦；Ｄ.增加刀具前角，以減小刀屑接觸區(qū)的壓力；Ｅ提高工件材料硬度，減少加工硬化傾向第22頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.2.4剪切角1.作用在切屑上的力第23頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天作用在切屑上的力有：刀具對(duì)切屑的法向力和摩擦力；剪切面上對(duì)切屑的法向力及剪切力。兩個(gè)合力應(yīng)平衡。摩擦角：刀具對(duì)切屑的法向力與合力的夾角為摩擦角；作用角：合力與切削運(yùn)動(dòng)方向的夾角為作用角；摩擦角與切削分力的關(guān)系參見(jiàn)公式3.8第24頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.剪切角與摩擦角的關(guān)系關(guān)系式參見(jiàn)公式3.9結(jié)論（1）前角增大，剪切角隨之增大。變形減小。即在保證切削刃強(qiáng)度的條件下，增大前角對(duì)改善切削過(guò)程是有利的。（2）摩擦角增大，剪切角隨之減小，變形增大。故仔細(xì)研磨刀面、加切削液以減小前刀面的摩擦對(duì)改善切削過(guò)程是有利的。(到這里是六次課了）第25頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.2.5影響切屑變形的各種因素1.工件材料的性能:工件材料的強(qiáng)度硬度越高，摩擦系數(shù)越小。原因是當(dāng)工件材料的強(qiáng)度和硬度大時(shí)，切削速度不變，切削溫度增高，故摩擦系數(shù)下降2.刀具幾何參數(shù)：一般前角越大，切削層的變形越小，這是因?yàn)榍敖窃龃?，雖然摩擦因數(shù)、摩擦角也增大，但剪切角也增大，剪切面減小，變形減小。刃傾角的大小影響到實(shí)際工作前角，對(duì)切削變形也會(huì)產(chǎn)生影響。第26頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.切削用量：(1)切削速度：在無(wú)積屑瘤的切削速度范圍內(nèi)，切削速度越高，切削厚度壓縮比越小。因?yàn)樗苄宰冃蔚膫鞑ニ俣容^彈性變形慢。另外，切削速度對(duì)摩擦因數(shù)也有影響。除在低速區(qū)外，速度增大，摩擦因數(shù)減小，因此變形減小。在有積屑瘤的切削速度范圍內(nèi)，切削速度是通過(guò)積屑瘤所形成的實(shí)際前角來(lái)影響切屑變形的（2）進(jìn)給量：進(jìn)給量增大， 切屑變形減小第27頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.2.6切屑的形狀及其控制1.切屑形狀分類：帶狀切屑、Ｃ形切屑、崩碎切屑、長(zhǎng)緊卷切屑、螺卷切屑、寶塔狀切屑、發(fā)條狀卷切屑第28頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天第29頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天帶狀切屑連綿不斷，易纏繞在工件上或刀具上，造成劃傷工件表面或打壞切削刃，甚至傷害操作人員，故一般應(yīng)避免形成帶狀切屑。但在某些情況下為了使切屑順利排出，希望形成帶狀切屑或長(zhǎng)緊卷切屑（如盲孔加工）Ｃ形切屑是一種較好的屑形，不會(huì)傷及工件表面或打壞切削刃，也不易傷人。但會(huì)影響切削過(guò)程的平穩(wěn)性，也會(huì)影響工件已加工表面的粗糙度。長(zhǎng)緊卷屑也是一種較好的屑形，切削過(guò)程比較平穩(wěn)，并易于清除。但要形成長(zhǎng)緊卷屑，必需嚴(yán)格控制刀具的幾何參數(shù)和切削用量。第30頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.切屑的折斷：金屬切削過(guò)程中產(chǎn)生的切屑是否易折斷，與工件材料的性能及切屑變形有密切關(guān)系。工件材料的強(qiáng)度越高、伸長(zhǎng)率越大、韌性越高，切削越不易折斷。切削加工中，由于切屑經(jīng)變形而變得硬、脆，這時(shí)再受交變的彎曲和沖擊時(shí)就很容易折斷。塑性變形越大，就越容易折斷。在切削難斷屑的高強(qiáng)度、高韌性、高塑性的材料時(shí)，應(yīng)設(shè)法增大切屑變形，增強(qiáng)切屑的硬化效果，達(dá)到斷屑的目的。第31頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天切屑的變形可由兩部分組成，一是切削過(guò)程中產(chǎn)生的，稱為基本變形；二是切屑在流動(dòng)和卷曲過(guò)程中的再次變形，稱為附加變形。影響基本變形的抓因有所刀具前角、負(fù)倒棱和切削速度。前角越小、負(fù)倒棱越寬、切削速度越低，切屑的變形越大，越有利于斷屑。但從切削輕快和切削效率的角度考慮，這樣并不合理。第32頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天大多數(shù)情況下，僅有基本變形還不能使切屑折斷，必須經(jīng)受再次附加變形，最常用方法就是在前刀面上磨出或壓制出卷屑槽，迫使切屑流入槽內(nèi)經(jīng)受卷曲變形。經(jīng)附加變形后的切屑進(jìn)一步硬化，當(dāng)它再受到彎曲和沖擊就很容易被折斷。3.卷屑槽的形狀（1）直線圓弧型：由一段直線和一段圓弧連接而成。槽底圓弧半徑的大小對(duì)切屑的卷曲和變形有一定的影響。槽底圓弧半徑小，變形大；反之，則變形小。第33頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）折線型：這種槽形由兩段直線相交而成，槽底角小，則切屑卷曲半徑小，變形大；反之則變形小。（3）全圓弧型：這種槽形切削刃強(qiáng)度較前兩種的大，槽也較淺，不易憋屑。第34頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天第35頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天第36頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.卷屑槽與主切削刃的傾斜角（1）外斜式：采用外斜式卷屑槽，切屑變形大，且易翻轉(zhuǎn)到刀具后刀面上碰斷而形成Ｃ形切屑。（2）平行式：平行式卷屑槽的變形不如外斜式的大，切屑大多是碰在工件加工表面上折斷。（3）內(nèi)斜式：內(nèi)斜式卷屑槽形成長(zhǎng)緊卷屑的切削用量范圍相當(dāng)窄，因此它的應(yīng)用范圍不如前兩種廣泛。第37頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.3切削力3.31切削力的來(lái)源、切削合力與分力金屬切削時(shí)，刀具切入工件，工件上正在被切的金屬層發(fā)生變形而成為切屑所需的力稱為切削力1.切削力的來(lái)源：切削力主要來(lái)源于兩個(gè)方面：其一，切削層金屬、切屑和工件表面金屬層的彈性和塑性變形產(chǎn)生的變形抗力；其二，刀具前刀面與切屑、刀具后刀面與工件表面之間產(chǎn)生的摩擦抗力第38頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.切削合力與分力：主切削力或切向力：垂直于基面且與主運(yùn)動(dòng)速度方向一致。它是計(jì)算機(jī)床動(dòng)力的主要依據(jù)，是刀具、夾具強(qiáng)度校驗(yàn)的主要參數(shù)。進(jìn)給抗力、軸向力或走刀力：能使工件變形，造成系統(tǒng)振動(dòng)，從而影響加工質(zhì)量。它是用來(lái)確定與工件加工精度有關(guān)的工件撓度以及計(jì)算機(jī)床零件和刀具強(qiáng)度的參數(shù)切深抗力、徑向力或吃刀力：它作用在機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)上，是設(shè)計(jì)和校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的參數(shù)第39頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天第40頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.3.2單位切削力和單位切削功率1.切削功率：消耗在切削過(guò)程中的功率稱為切削功率，計(jì)算公式參見(jiàn)3.102.單位切削力：是指單位切削面積上的主切削力3.單位切削功率：是指單位時(shí)間內(nèi)切除單位體積的金屬所消耗的功率第41頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天用測(cè)力儀測(cè)量切削力1.電阻應(yīng)變片式測(cè)力儀：這是一種電阻式測(cè)力儀。具有靈敏度較高，量程范圍較大，既可用于靜態(tài)，也可用于動(dòng)態(tài)測(cè)量，測(cè)量精度較高等特點(diǎn)。這種測(cè)力儀常用的電阻元件叫做電阻應(yīng)變片。將若干電阻應(yīng)變片緊貼在測(cè)力儀的彈性元件的不同受力位置，分別聯(lián)成電橋。在切削力作用下，電阻應(yīng)變片隨著彈性元件發(fā)生變形，使應(yīng)變片的電阻值改變，破壞了電橋的平衡，于是電流表中有與切削力大小相應(yīng)的電流通過(guò)，經(jīng)電阻應(yīng)變儀得到電流示數(shù)，再按此電流示數(shù)從標(biāo)定曲線上可以讀出三向切削力的值。第42頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.壓電式測(cè)力儀：這是一種靈敏度高，剛度大，自振頻率高，線性度和抗相互干擾性都較好且無(wú)慣性的高精度測(cè)力儀，特別適用于測(cè)動(dòng)態(tài)力及瞬時(shí)力。其缺點(diǎn)為易受濕度的影響，對(duì)連續(xù)測(cè)量穩(wěn)定的或變化不大的切削力時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電荷泄漏，使零點(diǎn)漂移，以致影響測(cè)量精度。工作原理是利用某些材料（石英晶體或壓電陶瓷等）的壓電效應(yīng)。在受力時(shí)，它們的表面將產(chǎn)生電荷，電荷的多少與所施加的壓力成正比而與壓電晶體的大小無(wú)關(guān)。用電荷放大器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓參數(shù)，從而可測(cè)出力的大小。第43頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天當(dāng)前，在機(jī)床適應(yīng)控制中，可以通過(guò)測(cè)力儀用切削力作為反饋信號(hào)監(jiān)視和優(yōu)化加工過(guò)程。但隨著切削條件的不同，切削力也不同，在生產(chǎn)實(shí)際中需要知道切削力的具體數(shù)值時(shí)，不可能每種情況都用測(cè)力儀進(jìn)行測(cè)量而需要有一種在各種切削條件下都能對(duì)切削力進(jìn)行估算的通用公式，因此出現(xiàn)了計(jì)算切削力的經(jīng)驗(yàn)公式。第44頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.3.3切削力計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式1.計(jì)算切削力的指數(shù)公式見(jiàn)公式3.162.用單位切削力計(jì)算主切削力3.影響切削力因素（1）工件材料的影響工件材料的強(qiáng)度和硬度越高，切削力越大；強(qiáng)度硬度相近，塑性越大，切削力越大加工一般脆性材料切削力較小，材料的高溫硬度高，切削力大第45頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）切削用量的影響1）切深和進(jìn)給的影響切深和進(jìn)給增大，均使切削力增大，但兩者影響程度不同。增大切深時(shí)，變形系數(shù)不變，切削力成正比增大；增大進(jìn)給量時(shí)，變形系數(shù)減小，故切削力不成正比增大。切削加工中，如從切削力和加工效率角度考慮，加大進(jìn)給量比加大切深有利。第46頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天2）切削速度的影響在積屑瘤消失后的速度范圍里，切削力隨切削速度的增大而減小，這主要是因?yàn)殡S著速度的增大，切削溫度升高，變形減小。在有積屑瘤的速度范圍內(nèi)，速度影響積屑瘤的高度，積屑瘤的高度影響實(shí)際工作前角，從而影響切削力的大小。切削脆性材料時(shí)，切削速度對(duì)切削力沒(méi)有顯著影響。第47頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天第48頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）刀具幾何參數(shù)的影響1）前角的影響：前角增大，變形減小，切削厚度壓縮比減小，刀具與切屑間的摩擦力和正應(yīng)力也相應(yīng)下降，因此切削力減小。前角的變化對(duì)塑性材料影響比較大，對(duì)脆性材料影響較小。2）負(fù)倒棱的影響：負(fù)倒棱的寬度增大會(huì)使切削力增大第49頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天第50頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3）主偏角的影響：主偏角的變化會(huì)影響切深抗力和進(jìn)給抗力的比例4）刃傾角的影響：刃傾角的變化影響切深抗力和進(jìn)給抗力，對(duì)主切削力影響很小，參見(jiàn)圖3.17（4）刀具磨損的影響：后刀面磨損量增大，使主后刀面與加工表面的接觸面積增大，后刀面上的法向力和摩擦力都將增大，故切削力增大。（5）切削液的影響：以冷卻作用為主的水溶液對(duì)切削力影響很??；潤(rùn)滑作用強(qiáng)的切削液由于有效地減少了刀具前刀面與切屑、后刀面與工件表面之間的摩擦，甚至還能減少被加工金屬的塑性變形，從而能顯著地降低切削力第51頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天第52頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天（6）刀具材料的影響：刀具材料與被加工材料間的摩擦因數(shù)，影響摩擦力的變化，可直接影響切削力的變化，例如，在通用的切削條件下，陶瓷刀具切削力最小，硬質(zhì)合金刀具次之，高速鋼刀具的切削力最大。第53頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天第54頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.4切削熱與切削溫度切削熱和由它產(chǎn)生的切削溫度，是刀具磨損和影響工件質(zhì)量的重要原因。切削溫度過(guò)高，會(huì)使刀具磨損加劇，壽命下降；工件和刀具受熱膨脹，會(huì)導(dǎo)致工件精度超差，質(zhì)量惡化。3.4.1切削熱的產(chǎn)生和傳出產(chǎn)生：切削層金屬發(fā)生彈性、塑性變形所產(chǎn)生的熱及切屑與前刀面、工件與后刀面之間的摩擦產(chǎn)生的熱傳出：切屑、工件、刀具及周圍介質(zhì)第55頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天第56頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天影響散熱的因素：（1）工件材料的導(dǎo)熱性能：工件材料的熱導(dǎo)率高，由切屑和工件散出的熱就多，切削區(qū)溫度就較低，刀具壽命提高（2）刀具材料的導(dǎo)熱性能：刀具材料的熱導(dǎo)率高，切削熱易從刀具散出，降低了切削區(qū)溫度，有利于刀具壽命的提高。（3）周圍介質(zhì)：采用冷卻性能好的切削液及采用高效冷卻方式能傳導(dǎo)出較多的切削熱，切削區(qū)溫度就較低。（4）切屑與刀具的接觸時(shí)間：外圓車削時(shí)，切屑與刀具接觸時(shí)間短，切屑傳給刀具的熱量相對(duì)較少；鉆削或其它半封閉式加工，切屑形成后仍與刀具接觸，傳導(dǎo)給刀具的熱就相對(duì)較多第57頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.4.2影響切削溫度的主要因素1.切削用量對(duì)切削溫度的影響（1）切削速度（2）進(jìn)給量（3）切削深度2.刀具幾何參數(shù)對(duì)切削溫度的影響（1）前角（2）主偏角第58頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天第59頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.刀具磨損對(duì)切削溫度的影響4.工件材料對(duì)切削溫度的影響5.切削液對(duì)切削溫度的影響第60頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.5刀具磨損和壽命刀具的磨損會(huì)直接影響到生產(chǎn)效率、加工成本和加工精度磨損的表現(xiàn)：一把新刃磨的刀具，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的切削后，已加工表面粗糙度值增大，工件尺寸超差，切削溫度升高，切屑的顏色和形狀發(fā)生變化，切削力增大，并伴有振動(dòng)，此時(shí)刀具已磨損。3.5.1刀具磨損的形態(tài)1.正常磨損（1）前刀面磨損：發(fā)生于加工塑性金屬，切削速度較高和切削厚度較大的情況下，最后將導(dǎo)致崩刃。月牙洼處即為切削溫度最高點(diǎn)。第61頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）后刀面磨損：發(fā)生于以較低切削速度及較小切削厚度切削脆性及塑性材料時(shí)。后刀面磨損分三個(gè)區(qū)，由刀尖向刀身方向分別為C、B、N，相應(yīng)的磨損量為VC、VB、VN，其中VC、VN較大，VB較小，原因是：2.非正常磨損：加工過(guò)程中出現(xiàn)的突然崩刃、卷刃或刀片碎裂的現(xiàn)象，稱為非正常磨損。第62頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天非正常磨損的原因主要有：（1）刀具材料的韌性或硬度太低（2）刀具的幾何參數(shù)不合理，使刃部強(qiáng)度過(guò)低或受力過(guò)大（3）切削用量選得過(guò)大，造成切削力過(guò)大，切削溫度過(guò)高（4）刀片在焊接或刃磨時(shí)，因驟冷驟熱產(chǎn)生過(guò)大的熱應(yīng)力，使刀片出現(xiàn)微裂紋（5）操作不當(dāng)或加工情況異常，使切削刃受到突然的沖擊或熱應(yīng)力而導(dǎo)致崩刃，如斷續(xù)切削、余量不均勻、材質(zhì)不均勻等。第63頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天第64頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.5.2刀具的磨損原因加工過(guò)程中，摩擦接觸表面是活性較高的新鮮金屬表面，而且處于高溫高壓狀態(tài)，容易發(fā)生各種磨損，通常是機(jī)械、化學(xué)、熱效應(yīng)綜合作用的結(jié)果。1.磨料磨損：材料中有比基體硬得多的硬質(zhì)點(diǎn)，在刀具表面刻劃出溝痕而形成磨料磨損；存在于任何切削速度的切削加工中，是低速切削刀具的主要磨損形式。第65頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.粘附磨損：切削加工中，摩擦副的接觸面上因高溫高壓發(fā)生粘附，兩摩擦面由于有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，粘結(jié)點(diǎn)將產(chǎn)生撕裂，被對(duì)方帶走，即造成粘附磨損。這種磨損發(fā)生在中等切削速度范圍內(nèi)。這種磨損是任何刀具材料都會(huì)發(fā)生的磨損形式當(dāng)切削刃上發(fā)生大面積的撕裂時(shí)，刀具就會(huì)突然失去切削能力第66頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.擴(kuò)散磨損：在高溫下，刀具材料與工件材料的成分產(chǎn)生互相擴(kuò)散，造成刀具材料性能下降，導(dǎo)致刀具的磨損加速這種磨損是硬質(zhì)合金刀具磨損的主要形式，常與粘結(jié)磨損同時(shí)發(fā)生影響因素有切削溫度和刀具材料與工件材料的親和力4.氧化磨損：高溫時(shí)，空氣中的氧極易與硬質(zhì)合金中的鈷、碳化鎢、碳化鈦等產(chǎn)生氧化作用，使刀具材料的性能下降。一般發(fā)生在700°到800°，磨損速度取決于氧化膜的粘附強(qiáng)度。多發(fā)生在邊界上。第67頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.熱電磨損：在較高溫度下，不同材料之間產(chǎn)生熱電勢(shì)，從而加速材料之間的元素?cái)U(kuò)散，導(dǎo)致刀具材料的性能下降（可以歸入擴(kuò)散磨損）6.熱裂磨損：在有周期性熱應(yīng)力情況下，因疲勞而產(chǎn)生的一種磨損。一般易發(fā)生于高溫切削條件下的脆性刀具材料邊界上。7.塑性變形：在高溫作用下，刀具材料表層產(chǎn)生塑性流動(dòng)，使切削刃和刀尖產(chǎn)生變形失效第68頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.5.3刀具磨損過(guò)程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)1.刀具的磨損過(guò)程刀具磨損規(guī)律曲線，見(jiàn)圖3.22（1）初期磨損：磨損較快一把新刃磨的刀具表面尖峰突出，在與切屑相互摩擦過(guò)程中，壓強(qiáng)不均勻，峰點(diǎn)的壓強(qiáng)很大，造成尖峰很快被磨損，使壓強(qiáng)趨于均衡，磨損速度減慢第69頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）正常磨損：刀具表面經(jīng)初期磨損，峰點(diǎn)基本被磨平，表面壓強(qiáng)趨于均衡，刀具的磨損量VB隨時(shí)間的延長(zhǎng)而均勻地增加。該階段的磨損曲線基本上是線性的，其斜率代表磨損強(qiáng)度，是比較刀具性能的重要指標(biāo)。（3）劇烈磨損：經(jīng)過(guò)正常磨損階段后，切削刃已變鈍，切削力切削溫度急劇升高，磨損原因發(fā)生了質(zhì)變，刀具表層疲勞，性能下降，磨損量劇增，刀具很快失效第70頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天第71頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具磨損量的大小對(duì)切削力、切削溫度、加工質(zhì)量都有很大影響，所以一定的加工條件都對(duì)刀具的磨損量做了相應(yīng)的規(guī)定通常所說(shuō)的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)是指后刀面磨損帶中間平均磨損量VB允許達(dá)到的最大值第72頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.5.4刀具的壽命（耐用度）刀具刃磨后從開(kāi)始投入切削到達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的凈切削時(shí)間，稱為刀具壽命（耐用度）1.刀具壽命與切削用量關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式2.刀具壽命經(jīng)驗(yàn)公式的局限性第73頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天第74頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天第75頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天第76頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.6材料的切削加工性和切削液3.6.1衡量材料切削加工性的指標(biāo)1.以刀具壽命或一定壽命下的切削速度衡量加工性2.以切削力或切削溫度衡量加工性3.以加工表面質(zhì)量衡量加工性4.以切屑控制或斷屑的難易衡量加工性第77頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.6.2影響工件材料切削加工性的因素1.材料的物理力學(xué)性能（1）硬度（2）強(qiáng)度（3）塑性（4）熱導(dǎo)率2.材料的化學(xué)成分3.材料的金相組織第78頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.6.3改善材料切削加工性的途徑1.調(diào)整化學(xué)成分2.對(duì)工件材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?.改變切削條件第79頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.6.4切削液的作用機(jī)理1.冷卻作用2.潤(rùn)滑作用3.清洗作用4.防銹作用3.6.5切削液中的添加劑1.油性添加劑2.極壓添加劑3.表面活性劑第80頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.6.6切削液的分類與使用1.切削液的分類（1）非水溶性切削液（2）水溶性切削液2.切削液的選用（1）粗加工（2）精加工（3）難加工材料的切削（4）磨削加工3.切削液的使用方法第81頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.7刀具幾何參數(shù)的合理選擇3.7.1概述1.刀具幾何參數(shù)的內(nèi)容（1）切削刃的形狀（2）切削刃區(qū)剖面形式及參數(shù)（3）刀面形式（4）刀具幾何角度2.選擇刀具合理幾何參數(shù)的一般性原則第82頁(yè),共91頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.7.2刀具幾何角度的合理選擇1.前角的功用及其選擇2.后角的功用及其選擇3