1、（1）掌握切削變形過程及三個變形區(qū)的變形特點；（2）理解切削變形的表示方法；（3）掌握積屑瘤、加工硬化的產(chǎn)生機理及預防抑 制措施；（4）掌握影響切削變形的因素；（5）掌握切削溫度的分布規(guī)律；（6）掌握切削溫度的影響因素；（7）掌握刀具磨損類型、過程及磨損機理；（8）掌握刀具壽命概念及確定原則。本章主要研究各種現(xiàn)象的成因、作用和變化規(guī)律。切削變形、切削力、切削溫度、刀具磨損掌握這些規(guī)律，對于合理使用與設計刀具、夾具和機床，保證切削加工質(zhì)量、減少能量消耗、提高生產(chǎn)率和生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展等方面起著重要作用。金屬切削過程是指：通過切削運動，使刀具從工件上切下多余的金屬層，形成切屑和已加工表面的過程。在這過程

2、中產(chǎn)生一系列現(xiàn)象，如形成切屑、切削力、切削熱與切削溫度、刀具磨損等.用顯微鏡直接觀察低速直角自由切削工件側(cè)面得到的金屬變形情況（一）切削變形u 金屬切削過程與金屬受壓縮（拉伸）過程比較：塑性金屬受壓縮時，隨著外力增加，金屬先后產(chǎn)生彈性變形、塑性變性，并使金屬晶格產(chǎn)生滑移，而后斷裂。（實質(zhì)）u以直角自由切削為例，如果忽略了摩擦、溫度和應變速度的影響，金屬切削過程如同壓縮過程，切削層受刀具擠壓后產(chǎn)生了塑性變性。切屑形成的典型模型：擠壓切屑形成的典型模型：擠壓滑移滑移擠裂擠裂切離切離 切屑的形成與切離過程，是切削層受切屑的形成與切離過程，是切削層受到刀具前刀面的擠壓而產(chǎn)生以滑移為主到刀具前刀面的擠壓

3、而產(chǎn)生以滑移為主的塑性變形過程。的塑性變形過程。FABOM45a）正擠壓）正擠壓FABOM45b）偏擠壓）偏擠壓OMFc）切削）切削正擠壓：正擠壓：金屬材料受擠壓時，最大剪金屬材料受擠壓時，最大剪應力方向與作用力方向約成應力方向與作用力方向約成4545偏擠壓：偏擠壓：金屬材料一部分受擠壓時，金屬材料一部分受擠壓時，OB線以下金屬由于母體阻礙，不能沿線以下金屬由于母體阻礙，不能沿AB線滑移，而只能沿線滑移，而只能沿OM線滑移線滑移切削：切削：與偏擠壓情況類似。彈性變形與偏擠壓情況類似。彈性變形剪切應力增大，達到屈服點剪切應力增大，達到屈服點產(chǎn)生塑產(chǎn)生塑性變形，沿性變形，沿OM線滑移線滑移剪切應力

4、與滑剪切應力與滑移量繼續(xù)增大，達到斷裂強度移量繼續(xù)增大，達到斷裂強度切屑與切屑與母體脫離。母體脫離。 金屬擠壓與切削比較金屬擠壓與切削比較擠壓與切削擠壓與切削三個變形區(qū)域第變形區(qū) 近切削刃處切削層內(nèi)產(chǎn)生的塑性變形區(qū)；第變形區(qū) 與前刀面接觸的切屑底層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)；第變形區(qū) 近切削刃處已加工表層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)。第一變形區(qū)內(nèi)金屬的剪切變形第一變形區(qū)內(nèi)金屬的剪切變形 第一變形區(qū)的剪切變形的第一變形區(qū)的剪切變形的過程為：彈性變形過程為：彈性變形塑塑性變形性變形晶粒的滑移（纖維化）晶粒的滑移（纖維化）剪切滑移變形剪切滑移變形刀具第一變形區(qū)金屬的滑移在一般切削速度范圍內(nèi)，第一在一般切削速度范圍內(nèi)，第一變形

5、區(qū)的寬度僅為變形區(qū)的寬度僅為0.02-0.2mm，所以可以用剪切面來表示。所以可以用剪切面來表示。剪切面和切削速度方向的夾角剪切面和切削速度方向的夾角稱為剪切角，以稱為剪切角，以表示。表示。切屑根部金相照片M刀具切屑OA終滑移線始滑移線：=s剪切角金屬切削變形過程金屬切削變形過程第二變形區(qū)的摩擦特性第二變形區(qū)的摩擦特性塑性金屬切削層材料經(jīng)第一變形區(qū)后驗前面排出。這是由于受前面的擠壓和摩擦進一步加劇變形，在靠近前面處形成第二變形區(qū)即摩擦區(qū)摩擦區(qū)。摩擦區(qū)的特征摩擦區(qū)的特征：使切屑底層靠近前面處纖維化，流動速度減緩，甚至會停滯在前刀面上（實質(zhì)上就是滯留層）；切屑彎曲，有摩擦而產(chǎn)生的熱量使切屑與刀具接

6、觸面溫度升高等。滯留層的特點滯留層的特點：滯留層的變形程度要比上層劇烈，約幾倍到幾十倍，厚度一般約占切屑厚度的1/81/9。圖 為 刀屑面間摩擦區(qū)a)內(nèi)摩擦區(qū)應力分布 b）內(nèi)摩擦區(qū)內(nèi)粘結(jié)照片第三變形區(qū)第三變形區(qū)第三變形區(qū)與加工表面的形成關系更為密切。第三變形區(qū)與加工表面的形成關系更為密切。 在第三變形區(qū)里，在第三變形區(qū)里，后刀面施加法向力后刀面施加法向力F FNN和摩擦力和摩擦力F F于于工件。工件。法向力法向力F FNN使工件產(chǎn)生徑向的塑性變形和彈性變形。使工件產(chǎn)生徑向的塑性變形和彈性變形。摩擦力摩擦力F F使加工表面產(chǎn)生切向的塑性變形和彈性變形。使加工表面產(chǎn)生切向的塑性變形和彈性變形。 殘

7、余應力：由于受到工藝過程的影響，在沒有外力作用的殘余應力：由于受到工藝過程的影響，在沒有外力作用的情況下，在零件內(nèi)部所殘存的應力。由于外力為零，所以情況下，在零件內(nèi)部所殘存的應力。由于外力為零，所以零件內(nèi)各部分的殘余應力，必須彼此保持平衡。零件內(nèi)各部分的殘余應力，必須彼此保持平衡。 工件表層加工硬化的成因工件表層加工硬化的成因是表層金屬在形成已加工表面的是表層金屬在形成已加工表面的過程中經(jīng)受強烈的塑性變形過程中經(jīng)受強烈的塑性變形- -不可恢復的變形不可恢復的變形- -加工硬化加工硬化 。圖 3-2 切屑形成過程 a）切削層的剪切滑移過程 b）切屑形成時各作用角 c）切屑形成金相照片1 1）帶狀

8、切屑）帶狀切屑: : 切屑卷曲呈帶狀，內(nèi)表面光滑，外切屑卷曲呈帶狀，內(nèi)表面光滑，外表面呈毛茸狀。切削塑性材料，切削厚度較小，切削表面呈毛茸狀。切削塑性材料，切削厚度較小，切削速度較高，前角較大。其切削過程較平穩(wěn)，切削力波速度較高，前角較大。其切削過程較平穩(wěn)，切削力波動較小，表面粗糙度較小。動較小，表面粗糙度較小。（二）切屑的類型2 2）節(jié)狀切屑）節(jié)狀切屑（擠裂切屑）擠裂切屑） : : 切屑呈節(jié)狀，外表切屑呈節(jié)狀，外表面局部開裂呈鋸齒狀，內(nèi)表面有裂紋。切削塑性材料，面局部開裂呈鋸齒狀，內(nèi)表面有裂紋。切削塑性材料，切削厚度較大，切削速度較低，前角較小。其切削過切削厚度較大，切削速度較低，前角較小。

9、其切削過程不平穩(wěn)，切削力有波動，表面粗糙度較大。程不平穩(wěn)，切削力有波動，表面粗糙度較大。3 3）粒狀切屑）粒狀切屑 ：切屑呈顆粒狀，形成單元切屑。切屑呈顆粒狀，形成單元切屑。切削塑性材料，切削厚度較大，切削速度很低，前角切削塑性材料，切削厚度較大，切削速度很低，前角較小或負前角，或加工較硬的材料。其切削過程不平較小或負前角，或加工較硬的材料。其切削過程不平穩(wěn)，切削力波動較大，表面粗糙度較大。穩(wěn)，切削力波動較大，表面粗糙度較大。 以上三種切屑只有在加工塑性材料時，才可能得到。其中帶狀切屑的切削過程最平穩(wěn)，單元切屑的切削力波動最大，在生產(chǎn)中最常見的是帶狀切屑。有時得到擠裂切屑，單元切屑則很少見到，

10、假如改變擠裂切屑的條件，如 、v或 單元切屑。反之得到帶狀切屑，這說明切屑的形態(tài)是可以隨切削條件而轉(zhuǎn)化的，掌握了它的變化規(guī)律，就可以控制切屑的變形、形態(tài)和尺寸，以達到卷屑和斷屑的目的。oca4 4）崩碎切屑）崩碎切屑 ：切屑呈碎塊狀。切削鑄鐵或脆性材切屑呈碎塊狀。切削鑄鐵或脆性材料，由于材料塑性小，抗拉強度低，切削層在刀具前料，由于材料塑性小，抗拉強度低，切削層在刀具前刀面的擠壓下，未經(jīng)塑性變形就被擠裂或擠斷形成不刀面的擠壓下，未經(jīng)塑性變形就被擠裂或擠斷形成不規(guī)則的碎塊狀。工件材料越硬、越脆，前角越小，切規(guī)則的碎塊狀。工件材料越硬、越脆，前角越小，切削厚度越大，越易產(chǎn)生崩碎切屑。削厚度越大，越

11、易產(chǎn)生崩碎切屑。特點：切屑的形狀是不規(guī)則的，表面是凹凸不平的（F、Q集中在刀尖附近T），切削過程不平穩(wěn)，容易破壞刀具，也有損于機床， ，因此在生產(chǎn)過程中應力求避免，方法是：aRvac針狀切屑或片狀切屑的類型 a）帶狀切屑 b）節(jié)狀切屑 c）粒狀切屑 d）崩碎切屑(切屑厚度壓縮比切屑厚度壓縮比)變形系數(shù)變形系數(shù)：切屑厚度與切削層厚度之比切屑厚度與切削層厚度之比a 切削層長度與切屑長度之比切削層長度與切屑長度之比L（三）變形程度的表示方法（三）變形程度的表示方法= =sincos0當當 ； 0 、 剪切角剪切角 實驗證明剪切角實驗證明剪切角的大小和切削力的大小有直的大小和切削力的大小有直接聯(lián)系。對

12、于同一工件材料，用同樣的刀具，切接聯(lián)系。對于同一工件材料，用同樣的刀具，切削同樣大小的切削層，如削同樣大小的切削層，如角較大，剪切面積變角較大，剪切面積變小，即變形程度較小，小，即變形程度較小，切削比較省力。切削比較省力。所以所以角角本身就表示變形的程度本身就表示變形的程度。剪切角的概念剪切角的概念圖圖 3-4 切削變形程度表示切削變形程度表示 a）切屑與切削層尺寸）切屑與切削層尺寸 b）前角剪切角與切削變形關系）前角剪切角與切削變形關系 c）剪切角確定）剪切角確定剪切角剪切角: : 剪切面與切削速度方向之間的夾角。其剪切面與切削速度方向之間的夾角。其大小可表示切削變形的程度。大小可表示切削變

13、形的程度。1 1）根據(jù)合力最小原理得根據(jù)合力最小原理得 =/ / 4 / / 2 + 0 / / 22 2）根據(jù)主應力方向與最大剪應力方向成根據(jù)主應力方向與最大剪應力方向成45得得： = =/4/4 + +0 0 從以上兩公式中可得出：從以上兩公式中可得出： 剪切角剪切角與摩擦角與摩擦角有關：有關： 剪切角剪切角與前角與前角0 有關：有關： 0（1 1）前刀面上的摩擦形式）前刀面上的摩擦形式 1 1）峰點型接觸（外摩擦形式）峰點型接觸（外摩擦形式） 實際接觸面積實際接觸面積A Ar r只是名義接觸面積只是名義接觸面積Aa的一小部分。的一小部分。 Ar Aa Ar = Frn / / s 2 2

14、）緊密型接觸（內(nèi)摩擦形式）緊密型接觸（內(nèi)摩擦形式） 實際接觸面積實際接觸面積A Ar r接近于名義接觸面積接近于名義接觸面積Aa Ar= Aa Aa = Frn / / （x）（2 2）前刀面上的摩擦力及峰點的冷焊）前刀面上的摩擦力及峰點的冷焊 摩擦力摩擦力 F Fr r = =s s A Ar r + P + Ps s A Ar r F Fr r = =s s A Ar r 或或 F Fr r = =s s A Aa a （3 3）前刀面上的摩擦特點）前刀面上的摩擦特點在前刀面上的前區(qū)在前刀面上的前區(qū)OA段為緊密型接觸的摩擦形式，段為緊密型接觸的摩擦形式，摩擦系數(shù)為摩擦系數(shù)為OA =s /

15、（x），它是一個變量，不服從古它是一個變量，不服從古典摩擦法則。其摩擦力約占總摩擦力典摩擦法則。其摩擦力約占總摩擦力85%。而在前刀面上的后區(qū)而在前刀面上的后區(qū)AB段為峰點型接觸的摩擦形段為峰點型接觸的摩擦形式，摩擦系數(shù)為式，摩擦系數(shù)為AB =s / s ，它是一個常數(shù)，服從古它是一個常數(shù)，服從古典摩擦法則。典摩擦法則。第第2 2章章 金屬切削原理與刀具金屬切削原理與刀具（五）（五） 積屑瘤或刀瘤積屑瘤或刀瘤在切削速度不高而又能形成連續(xù)性切屑的情況下，在切削速度不高而又能形成連續(xù)性切屑的情況下，加工一般鋼料或其他塑性材料時，常常加工一般鋼料或其他塑性材料時，常常在刀具前在刀具前面處面處粘著一塊

16、剖面常呈三角狀的粘著一塊剖面常呈三角狀的硬塊硬塊。它的硬度。它的硬度很高，通常是工件材料的很高，通常是工件材料的2 23 3倍，在處于比較穩(wěn)倍，在處于比較穩(wěn)定狀態(tài)時，能夠代替刀刃進行切削。定狀態(tài)時，能夠代替刀刃進行切削。1 1）積屑瘤現(xiàn)象及其產(chǎn)生條件）積屑瘤現(xiàn)象及其產(chǎn)生條件當切削塑性材料，切削速度在中低速，易形成當切削塑性材料，切削速度在中低速，易形成帶狀切屑的情況下產(chǎn)生積屑瘤。取決于切削溫度的帶狀切屑的情況下產(chǎn)生積屑瘤。取決于切削溫度的高低。高低。2 2）積屑瘤的成因及其與切削速度的關系）積屑瘤的成因及其與切削速度的關系滯流不流成刀瘤。刀滯流不流成刀瘤。刀- -屑之間為緊密型接觸的屑之間為緊

17、密型接觸的摩擦形式。積屑瘤的生長過程：產(chǎn)生、增長、脫摩擦形式。積屑瘤的生長過程：產(chǎn)生、增長、脫落、再產(chǎn)生、再增長、再脫落、落、再產(chǎn)生、再增長、再脫落、。3 3）積屑瘤對切削過程的影響及其控制）積屑瘤對切削過程的影響及其控制增大前角；增大切削厚度；保護刀具；增大前角；增大切削厚度；保護刀具； 影響加工表面質(zhì)量；影響加工表面質(zhì)量； 加劇刀具磨損。加劇刀具磨損。（六）已加工表面類形和加工硬化1）已加工表面變形 由于刃口圓弧的擠壓和摩擦作用，使刃口前方切削層內(nèi)出現(xiàn)了復雜的塑性變形區(qū)域，并在近刃口的已加工表面金屬層內(nèi)形成了第變形區(qū)。已加工表面層內(nèi)晶粒變化2）加工硬化 加工硬化亦稱冷硬，它是在已加工表面嚴

18、重變形層內(nèi)，金屬晶格伸長、擠緊、扭曲甚至碎裂而使表面層組織硬度增高的現(xiàn)象。 后果： 在硬化層的表面上會出現(xiàn)細微的裂紋、并在表層內(nèi)產(chǎn)生殘余應力。因此，硬化降低了加工表面質(zhì)量和材料的疲勞強度，增加下道工序加工困難，加速刀具磨損。在切削時應設法避免或減輕硬化現(xiàn)象。提高刀具刃磨質(zhì)量，減小刃圓孤半徑；增大前，減小切削變形；增大后角，減少摩擦；提高切削速度，使表層來不及硬化；不采用很小的進給量f，以減小擠壓作用。研究切削變形的方法影響切削變形的因素 切削變形大小對于積屑瘤、加工硬化、切削力、切削溫度和加工表面質(zhì)量起著重要影響。改變加工條件，促使剪切角增大、摩擦系數(shù)減小，就能使切削變形減小(2)前角：增大前

19、角o，使剪切角增大，變形系數(shù)減小，因此，切削變形減小(1)工件材料：材料的強度、硬度提高，正壓力Fn增大，平均正壓力增大，因此，摩擦系數(shù)下降，剪切角增大，切削變形減小。塑性較高的材料，則變形較大。(3)切削速度：中低速時，積屑瘤影響較大，積屑瘤高度越高，刀具實際前角增大，使剪切角增大，故變形系數(shù)減小。高速時，積屑瘤逐漸消失，刀具實際前角減小，使減小。增大(4)進給量f增大，切削厚度ac增加，平均正應力fav增大，正壓力Fn增大，因此摩擦系數(shù)下降、剪切角。致使變形系數(shù)減小。 切削厚度ac增加，切屑中平均變形減小；反之，薄切屑的變形量大 影響切削變形的主要因素影響切削變形的主要因素1 1）工件材料

20、）工件材料 強度、硬度強度、硬度 av 變形小變形小2 2）刀具前角）刀具前角 0 s 變形小變形小3 3）切削速度）切削速度 VC 30m/min ： VC 變形小變形小 VC 30m/min ： VC 變形小變形小4 4）進給量）進給量 f hD av 變形小變形小 切削力切削力是指由于刀具切削工件而產(chǎn)生的工件是指由于刀具切削工件而產(chǎn)生的工件和刀具之間的相互作用力。和刀具之間的相互作用力。 切削力是切削過程中產(chǎn)生的重要物理現(xiàn)象，切削力是切削過程中產(chǎn)生的重要物理現(xiàn)象，對切削過程有著多方面的對切削過程有著多方面的重要影響重要影響：它直接影：它直接影響切削時消耗的功率和產(chǎn)生的熱量，并引進工響切削

21、時消耗的功率和產(chǎn)生的熱量，并引進工藝系統(tǒng)的變形和振動。切削力過大時，還會造藝系統(tǒng)的變形和振動。切削力過大時，還會造成刀具、夾具或機床的損壞。切削過程中消耗成刀具、夾具或機床的損壞。切削過程中消耗功所轉(zhuǎn)化成的切削熱則會使刀具磨損加快，工功所轉(zhuǎn)化成的切削熱則會使刀具磨損加快，工藝系統(tǒng)產(chǎn)生熱變形并惡化已加工表面質(zhì)量。藝系統(tǒng)產(chǎn)生熱變形并惡化已加工表面質(zhì)量。切削力的來源：切削力的來源： 產(chǎn)生切削力的根本原因是切削過程中產(chǎn)生的變形和摩產(chǎn)生切削力的根本原因是切削過程中產(chǎn)生的變形和摩擦。對刀具來說，它受到的擦。對刀具來說，它受到的切削力來自兩個方面：切削力來自兩個方面：1 1）來自于三個變形區(qū)內(nèi)工件材料的彈性

22、變形、塑性變形產(chǎn)）來自于三個變形區(qū)內(nèi)工件材料的彈性變形、塑性變形產(chǎn)生的變形抗力；生的變形抗力；2 2）來自工件、切屑與刀具表面間的摩擦阻力。）來自工件、切屑與刀具表面間的摩擦阻力。從產(chǎn)生的部位來說，切削力產(chǎn)生于刀具的前、后刀面，前從產(chǎn)生的部位來說，切削力產(chǎn)生于刀具的前、后刀面，前刀面上的正壓力刀面上的正壓力F FNrNr和和摩擦力摩擦力F Ff fr r合成前刀面合力合成前刀面合力F Fr r , , 工件剪工件剪切面上的切面上的F Fnsh nsh 、F Ffshfsh，F(xiàn) FF Fsh后刀面上的正壓力與摩擦力合成后刀面合力后刀面上的正壓力與摩擦力合成后刀面合力F Fa a 。切屑上的作用力

23、切屑上的作用力刀具的切削力刀具的切削力一般切削條件下，如果刀具比較鋒利，前刀面一般切削條件下，如果刀具比較鋒利，前刀面上的切削力是主要的，后刀面上的切削力相對上的切削力是主要的，后刀面上的切削力相對較小。在研究有些具體問題時，為了使問題簡較小。在研究有些具體問題時，為了使問題簡化，常忽略后刀面上的作用力的影響，但在刀化，常忽略后刀面上的作用力的影響，但在刀具磨損大時，則不容忽視。具磨損大時，則不容忽視。切削合力與分力切削合力與分力主切削力主切削力FcFc（FzFz）：主運動方）：主運動方向上的切削分力。用于計算切向上的切削分力。用于計算切削功率、校核機床及工夾具強削功率、校核機床及工夾具強度和

24、剛度。度和剛度。背向力背向力Fp （徑向分力（徑向分力Fy）：垂直于工作平面，過大會引起）：垂直于工作平面，過大會引起工藝系統(tǒng)的變形和振動，降低加工質(zhì)量。機床設計時，用工藝系統(tǒng)的變形和振動，降低加工質(zhì)量。機床設計時，用于主軸軸承壽命計算、軸承選擇、主軸彎曲剛度校驗等。于主軸軸承壽命計算、軸承選擇、主軸彎曲剛度校驗等。進給力進給力Ff（軸向分力（軸向分力Fx）:沿進給運動方向。是設計機床進給系統(tǒng)沿進給運動方向。是設計機床進給系統(tǒng)的主要依據(jù)的主要依據(jù) F F2 2=F=Fc c2 2+F+Fp p2 2+F+Ff f2 2 F FD D：在基面內(nèi)合力；：在基面內(nèi)合力；F FD D2 2=F=Fp

25、p2 2+F+Ff f2 2F Fp p=F=FD D cosKr F cosKr Ff f=F=FD DsinKrsinKrF F2 2=F=Fc c2 2+F+FD D2 2一般情況下，主切削力一般情況下，主切削力FcFc最大。隨著刀具材料、刀具最大。隨著刀具材料、刀具幾何參數(shù)、刃磨情況、切削用量、工件材料的不同，幾何參數(shù)、刃磨情況、切削用量、工件材料的不同，F(xiàn)cFc、F Fp p、F Ff f之間的比例可在較大范圍內(nèi)變化。之間的比例可在較大范圍內(nèi)變化。 根據(jù)實驗，當根據(jù)實驗，當r=45r=45、s=0s=0、o=15o=15時，時，F(xiàn)cFc、F Fp p、F Ff f之間有近似關系：之間

26、有近似關系：F Fp p=(0.4=(0.4 0.5) Fc F0.5) Fc Ff f=(0.3=(0.3 0.4) Fc 0.4) Fc F=(1.12F=(1.12 1.18)Fc1.18)Fc切削力的數(shù)值可以用儀器測量獲得，也可以用經(jīng)驗公切削力的數(shù)值可以用儀器測量獲得，也可以用經(jīng)驗公式計算得到。式計算得到。一）一）. .切削力的測量切削力的測量為獲得在某特定切削條件下切削力的數(shù)值，可用一為獲得在某特定切削條件下切削力的數(shù)值，可用一種專門用于測量切削力的裝置種專門用于測量切削力的裝置-測力儀進行測量。測力儀進行測量。測力儀的種類很多，按工作原理的不同，可分為機測力儀的種類很多，按工作原理

27、的不同，可分為機械式、電阻式、電感式、壓電式等。目前使用較為械式、電阻式、電感式、壓電式等。目前使用較為普遍的是電阻應變式測力儀。壓電式測力精度高，普遍的是電阻應變式測力儀。壓電式測力精度高，但價格昂貴，應用也在不斷增加。下面介紹電阻應但價格昂貴，應用也在不斷增加。下面介紹電阻應變式測力儀的工作原理及其測力方法。變式測力儀的工作原理及其測力方法。 電阻應變式測力儀由傳感器、電橋電路、應變儀電阻應變式測力儀由傳感器、電橋電路、應變儀和記錄儀組成。和記錄儀組成。傳感器傳感器是一個可將切削力的變化轉(zhuǎn)是一個可將切削力的變化轉(zhuǎn)換為電量變化的彈性元件。換為電量變化的彈性元件。利用這種傳感器可同時測量Fz、

28、Fy和Fx，也可單測某一分力。測量時，要在彈性元件部分的適當部位粘貼若干片電阻值可隨彈性元件變形而變化的電阻應變片，并把它們聯(lián)入電橋電路，以便于將電阻值的變化轉(zhuǎn)換成可讀的電信號（電流或電壓）后輸出。電阻應變片電阻應變片單向電阻式測力儀的工作原理原理：原理：測力時，當緊固在傳感器刀孔內(nèi)的車刀受測力時，當緊固在傳感器刀孔內(nèi)的車刀受到切削力作用時，應變片中電阻絲的直徑和長度到切削力作用時，應變片中電阻絲的直徑和長度將隨彈性元件的變形而發(fā)生變化，因而其阻值將將隨彈性元件的變形而發(fā)生變化，因而其阻值將發(fā)生微小變化，受拉伸時阻值增大，受壓縮時阻發(fā)生微小變化，受拉伸時阻值增大，受壓縮時阻值減小，其變化量隨變

29、形量的大小而變化。為便值減小，其變化量隨變形量的大小而變化。為便于測量，通常采用電橋電路將其轉(zhuǎn)化為電壓（或于測量，通常采用電橋電路將其轉(zhuǎn)化為電壓（或電流）信號，再由應變儀放大后，由記錄儀輸出電流）信號，再由應變儀放大后，由記錄儀輸出。在傳感器元件允許的范圍內(nèi)，輸出電信號與切。在傳感器元件允許的范圍內(nèi)，輸出電信號與切削力的大小成正比，通過標定可得到切削力與電削力的大小成正比，通過標定可得到切削力與電信號之間的關系曲線（標定曲線），進行實際切信號之間的關系曲線（標定曲線），進行實際切削時，通過測量得到的電信號便可在曲線上找到削時，通過測量得到的電信號便可在曲線上找到其對應的切削力數(shù)值。其對應的切削

30、力數(shù)值。二）切削力經(jīng)驗公式的建立二）切削力經(jīng)驗公式的建立 切削力經(jīng)驗公式是在通過切削實驗取得大量數(shù)據(jù)切削力經(jīng)驗公式是在通過切削實驗取得大量數(shù)據(jù)的基礎上，經(jīng)適當?shù)臄?shù)據(jù)處理后得到的關于切削力與的基礎上，經(jīng)適當?shù)臄?shù)據(jù)處理后得到的關于切削力與可變因素（切削條件）之間的定量關系式。由于依據(jù)可變因素（切削條件）之間的定量關系式。由于依據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，故稱為經(jīng)驗公式。經(jīng)驗數(shù)據(jù)，故稱為經(jīng)驗公式。目前，在計算一定切削目前，在計算一定切削條件下的切削力數(shù)值時，多采用經(jīng)驗公式。條件下的切削力數(shù)值時，多采用經(jīng)驗公式。 建立經(jīng)驗公式時，為便于進行數(shù)據(jù)處理并保證經(jīng)建立經(jīng)驗公式時，為便于進行數(shù)據(jù)處理并保證經(jīng)驗公式的可靠性，通常

31、多采用單因素實驗法或正交實驗公式的可靠性，通常多采用單因素實驗法或正交實驗法，而在處理數(shù)據(jù)時采用圖解法或線性回歸法。驗法，而在處理數(shù)據(jù)時采用圖解法或線性回歸法。 單因素實驗法建立車削力經(jīng)驗公式：在影響車單因素實驗法建立車削力經(jīng)驗公式：在影響車削力的因素中，影響最大，也最直接的是切削深削力的因素中，影響最大，也最直接的是切削深度度a ap p和進給量和進給量f f。 其他因素則主要通過其他因素則主要通過對切屑變形和摩擦的影響對切屑變形和摩擦的影響而影響切削力。而影響切削力。目前普遍使用的車削力經(jīng)驗公式目前普遍使用的車削力經(jīng)驗公式的基本形式均采用各切削分力與的基本形式均采用各切削分力與a ap p

32、、f f之關系的形之關系的形式，對其他因素的影響，再通過修正系數(shù)加以考式，對其他因素的影響，再通過修正系數(shù)加以考慮。慮。1.1.指數(shù)公式：指數(shù)公式：FFccFcccFFppFpppFFffFfffxyncFpcFxynpFpcFxynfFpcFFCafvKFCafvKFCafvKCFc , CFp , CFf 與工件、刀具材料有關系數(shù)；與工件、刀具材料有關系數(shù)；xFc , xFp , xFf 切削深度切削深度ap 對切削力影響指數(shù)；對切削力影響指數(shù)； yFc , yFp , yFf 進給量進給量 f 對切削力影響指數(shù)；對切削力影響指數(shù)；nFc , nFp , nFf 切削速度切削速度Vc對切削

33、力影響指數(shù)；對切削力影響指數(shù)； KFc ,KFp , KFf 考慮切削速度、刀具幾何參數(shù)、刀考慮切削速度、刀具幾何參數(shù)、刀具磨損等因素影響的修正系數(shù)。具磨損等因素影響的修正系數(shù)。（各系數(shù)查表（各系數(shù)查表3-13-1可得）可得）切削力的計算切削力的計算21/FFccccFcxyFpFyDpCafCFckcN mmAaff)()(pcDDcDccfakbhkAkF2.用單位切削力公式計算：用單位切削力公式計算：單位切削力單位切削力:指單位切削面積上的主切削力，用指單位切削面積上的主切削力，用kc表示，即表示，即1Fcx實驗得到，因此，在不同切削條件下影響單位切削力的因素是進給量f。kwfnFvFv

34、FFvFPwfccffpccc310)1000(0kwvFPccc310機床的電機功率應為機床的電機功率應為式中式中 機床的傳動效率，一般取機床的傳動效率，一般取0.750.85。cEPcP 消耗在切削過程中的功率稱為切削功率，記為消耗在切削過程中的功率稱為切削功率，記為Pc。切削功率是三個切削分力消耗功率的總和，即切削功率是三個切削分力消耗功率的總和，即 ：進給力消耗的功率對于主切削力消耗的功率來說很小，常忽略不計。進給力消耗的功率對于主切削力消耗的功率來說很小，常忽略不計。例：已知：工件材料：例：已知：工件材料：45鋼，鋼，b650MPa； 刀具材料：刀具材料：YT15； 幾何參數(shù)：幾何參

35、數(shù)：o15，o8，kr75， kr10 ，s-5 ，r1mm。 切削用量：切削用量：vc100m/min，f0.4mm/r，ap4mm。求：。求：Fc、Pc？(1)(1)工件材料的影響工件材料的影響 工件材料的工件材料的強度、硬度越高，剪切強度強度、硬度越高，剪切強度ss越大，雖然變形系數(shù)有所下降，但越大，雖然變形系數(shù)有所下降，但切削力總趨切削力總趨勢還是增大的。勢還是增大的。 強度、硬度相近的材料，如其強度、硬度相近的材料，如其塑性大，則與塑性大，則與刀面的摩擦系數(shù)刀面的摩擦系數(shù) 也較大，故切削力增大也較大，故切削力增大。 灰鑄鐵灰鑄鐵及其它脆性材料，切削時一般形成崩及其它脆性材料，切削時一

36、般形成崩碎切屑，切屑與前刀面的接觸長度短，碎切屑，切屑與前刀面的接觸長度短，摩擦小摩擦小，故切削力較小。，故切削力較小。材料的高溫強度高，切削力增大。材料的高溫強度高，切削力增大。 (2(2）切削用量的影響）切削用量的影響1 1）. .背吃刀量和進給量背吃刀量和進給量 背吃刀量背吃刀量a ap p或進給量或進給量f f加大，均使切削力增加大，均使切削力增大，大，但兩者的影響程度不同。加大但兩者的影響程度不同。加大a ap p 時，變形時，變形系數(shù)不變，切削力成正比例增大；系數(shù)不變，切削力成正比例增大；f f加大時，變加大時，變形系數(shù)有所下降，故切削力不成正比例增大。形系數(shù)有所下降，故切削力不成

37、正比例增大。在車削力的經(jīng)驗公式中，加工各種材料的在車削力的經(jīng)驗公式中，加工各種材料的a ap p指指數(shù)數(shù)xFc1xFc1，而，而f f的指數(shù)的指數(shù)yFc=0.75yFc=0.750.90.9，即當，即當a ap p加大一倍時，加大一倍時，F(xiàn)cFc也增大一倍；而也增大一倍；而f f加大一倍時，加大一倍時，F(xiàn)cFc只增大只增大68%68%86%86%。因此，切削加工中，如。因此，切削加工中，如從切削力和切削功率角度考慮，加大進給量比從切削力和切削功率角度考慮，加大進給量比加大背吃刀量有利。加大背吃刀量有利。2 2）. .切削速度的影響切削速度的影響 切削切削速度對切削力影響復雜速度對切削力影響復雜

38、。 切削脆性金屬切削脆性金屬( (灰鑄鐵、鉛黃銅等灰鑄鐵、鉛黃銅等) )時，因金屬時，因金屬的塑性變形很小，切屑與前刀面的摩擦也很小，的塑性變形很小，切屑與前刀面的摩擦也很小，所以切削速度對切削力沒有顯著的影響。所以切削速度對切削力沒有顯著的影響。 當切削塑性材料并生成積屑瘤時（中、低速時）當切削塑性材料并生成積屑瘤時（中、低速時），隨著切削速度從小到大，積屑瘤由產(chǎn)生，增大，隨著切削速度從小到大，積屑瘤由產(chǎn)生，增大到消失，從而使刀具的前角由增大到減小，導致到消失，從而使刀具的前角由增大到減小，導致切削力從減小到增大。切削力從減小到增大。 加工塑性金屬，切削速度加工塑性金屬，切削速度v vc c

39、27m/min27m/min時，時，積屑瘤消失，切削力一般隨切削速度的增大而減積屑瘤消失，切削力一般隨切削速度的增大而減小。這主要是因為隨著小。這主要是因為隨著v vc c的增大，切削溫度升高的增大，切削溫度升高， 下降，從而使變形系數(shù)減小。下降，從而使變形系數(shù)減小。 在在v vc c27m/min27m/min時，切削力是受積屑瘤影響時，切削力是受積屑瘤影響而變化的。而變化的。 約在約在v vc c=5m/min=5m/min時已出現(xiàn)積屑瘤，隨切削速時已出現(xiàn)積屑瘤，隨切削速度的提高，積屑瘤逐漸增大，刀具的實際前角加度的提高，積屑瘤逐漸增大，刀具的實際前角加大，故切削力逐漸減小；約在大，故切削

40、力逐漸減小；約在v vc c=17m/min=17m/min處，處，積屑瘤最大，切削力最小；當切削速度超過積屑瘤最大，切削力最小；當切削速度超過v vc c=17m/min=17m/min，一直到，一直到v vc c=27m/min=27m/min時，由于積時，由于積屑瘤減小，使切削力逐步增大。屑瘤減小，使切削力逐步增大。（3)3)刀具幾何參數(shù)的影響刀具幾何參數(shù)的影響（1 1）前角的影響）前角的影響 前角前角 o o加大，被切削金屬的變形減小，變形系數(shù)減小，加大，被切削金屬的變形減小，變形系數(shù)減小，刀具與切屑間的摩擦力和正應力也相應下降。因此切削力刀具與切屑間的摩擦力和正應力也相應下降。因此切

41、削力減小。減小。 但前角增大對塑性大的材料但前角增大對塑性大的材料( (如鋁合金、紫銅等如鋁合金、紫銅等) )影響影響顯著，即材料的塑性變形、加工硬化程度明顯減小，切削顯著，即材料的塑性變形、加工硬化程度明顯減小，切削力降低較多；而加工脆性材料力降低較多；而加工脆性材料( (灰鑄鐵、脆銅等灰鑄鐵、脆銅等) )，因切削，因切削時塑性變形很小，故前角變化對切削力影響不大。時塑性變形很小，故前角變化對切削力影響不大。（2 2）主偏角的影響）主偏角的影響 對對FcFc影響不大。對影響不大。對F Fp p、F Ff f影響較大。影響較大。F Fp p=F=FD Dcoscosr r ， F Ff f=F

42、=FD Dsinsinr r。 k kr r增大，使增大，使F Fp p減小，減小，F(xiàn) Ff f增大增大（3 3）刃傾角的影響）刃傾角的影響 刃傾角刃傾角ss減小時，減小時，F(xiàn) Fp p 增大，增大，F(xiàn) Ff f減小。刃傾角在減小。刃傾角在1010o o- -4545o o的范圍內(nèi)變化時，的范圍內(nèi)變化時，F(xiàn) Fc c基本不變。基本不變。（4 4）刀尖圓弧半徑）刀尖圓弧半徑 對主切削力影響不大，對對主切削力影響不大，對F Fp p和和F Ff f影響顯著。影響顯著。刃傾角s 刃傾角s的絕對值增大時，使主切削刃參加工作長增加，摩擦加劇；但在法剖面中刃口圓弧半徑減小，刀刃鋒利，切削變削小，所以Fz變

43、化很小。（5 5）其他因素的影響）其他因素的影響1 1）刀具材料的影響）刀具材料的影響 刀具材料與被加工材料間的摩刀具材料與被加工材料間的摩擦系數(shù)擦系數(shù)，影響到摩擦力的變化，直接影響切削力的變，影響到摩擦力的變化，直接影響切削力的變化。如在同樣的切削條件下，陶瓷刀具切削力最小，化。如在同樣的切削條件下，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。硬質(zhì)合金刀具次之，高速鋼刀具的切削力最大。2 2）刀具磨損的影響）刀具磨損的影響 后刀面磨損增大后刀面磨損增大，使主后刀面，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

44、增大，故擦力都將增大，故切削力加大切削力加大。3 3）切削液的影響）切削液的影響 以冷卻作用為主的水溶液對切削以冷卻作用為主的水溶液對切削力影響很小；而力影響很小；而潤滑作用強的切削油潤滑作用強的切削油，由于其有效地，由于其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，從而能摩擦，甚至還能減少被加工金屬的塑性變形，從而能顯著地顯著地降低切削力降低切削力。4）刀具的棱面 刀具棱面寬度b1上升，切削時擠壓和摩擦增大，切削力增大；前角O1負值增大，變形加大，切削力增大。 用刀具切削工件而產(chǎn)生的熱稱為切削熱。

45、切削熱也是切削過程中產(chǎn)生的重要物理現(xiàn)象，對切削過程影響有多方面影響。切削熱傳散到工件上，會引起工件的熱變形，因而降低加工精度，工件表面上的局部高溫則會惡化已加工表面質(zhì)量。傳散到刀具上的切削熱是引起刀具磨損和破損的重要原因。切削熱還通過使刀具磨損對切削加工生產(chǎn)率和成本發(fā)生影響。 切削熱對切削加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本都有直接、間接的影響，研究和掌握切削熱產(chǎn)生和變化的一般規(guī)律，把切削熱的不利影響限制在允許的范圍之內(nèi)，對切削加工生產(chǎn)是有重要意義的。3.3.13.3.1切削熱的產(chǎn)生與傳出切削熱的產(chǎn)生與傳出 切削熱來源：切削熱來源： （1 1）切削層金屬發(fā)生彈性、塑性變形所產(chǎn)生的熱）切削層金屬發(fā)生彈性、塑

46、性變形所產(chǎn)生的熱 （2 2）切屑與前刀面、工件與后刀面之間的摩擦）切屑與前刀面、工件與后刀面之間的摩擦 切削熱產(chǎn)生于三個變形區(qū)，切削過程中三個變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生切切削熱產(chǎn)生于三個變形區(qū)，切削過程中三個變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生切削熱的根本原因是，切削過程中變形與摩擦所消耗的功，絕削熱的根本原因是，切削過程中變形與摩擦所消耗的功，絕大部分轉(zhuǎn)化為切削熱。大部分轉(zhuǎn)化為切削熱。 假定主運動所消耗的功全部轉(zhuǎn)化為熱能，則單假定主運動所消耗的功全部轉(zhuǎn)化為熱能，則單位時間內(nèi)產(chǎn)生的切削熱：位時間內(nèi)產(chǎn)生的切削熱： Pc = FPc = Fc c c c Pc Pc每秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的切削熱每秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的切削熱 F Fc c主切削力主切削力

47、 c c切削速度切削速度切削熱由切屑、工件、刀具及周圍介質(zhì)傳導出去。切削熱由切屑、工件、刀具及周圍介質(zhì)傳導出去。影響散熱主要因素：影響散熱主要因素： 工件材料的導熱性能工件材料的導熱性能 工件材料的導熱系數(shù)高，由切屑和工件散出的熱工件材料的導熱系數(shù)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；但工就多，切削區(qū)溫度就較低，刀具壽命提高；但工件溫升快，易引起工件熱變形。件溫升快，易引起工件熱變形。 切削時作的功，可轉(zhuǎn)化為等量的熱。切削熱除少量散逸在周圍介質(zhì)中外，其余均傳入刀具、切屑和工件中，并使它們溫度升高，引起工件熱變形、加速刀具磨損。 刀具材料的導熱性能刀具材料的導熱性能 刀具

48、材料的導熱系數(shù)高，切削熱易從刀具散出，刀具材料的導熱系數(shù)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。降低了切削區(qū)溫度，有利于刀具壽命的提高。 周圍介質(zhì)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采用冷卻性能好的切削液及采用高效冷卻方式能傳導出較多的切削熱，切削區(qū)溫度就較低。傳導出較多的切削熱，切削區(qū)溫度就較低。 切屑與刀具的接觸時間切屑與刀具的接觸時間 外圓車削時，切屑形成后迅速脫離車刀而落入機外圓車削時，切屑形成后迅速脫離車刀而落入機床的容屑盤中，切屑傳給刀具的熱量相對較少；床的容屑盤中，切屑傳給刀具的熱量相對較少；鉆削或其它半封閉式容屑的加工，切屑形成后仍鉆削或

49、其它半封閉式容屑的加工，切屑形成后仍與刀具相接觸，傳導給刀具的熱相對較多。與刀具相接觸，傳導給刀具的熱相對較多。 切削溫度指切屑、工件和刀具接觸區(qū)的平均溫度。切削溫度指切屑、工件和刀具接觸區(qū)的平均溫度。測量切削溫度有多種方法。目前應用較廣的是測量切削溫度有多種方法。目前應用較廣的是熱電偶法：熱電偶法： 把兩種化學成分不同的導體的一端連接在一起，使它們把兩種化學成分不同的導體的一端連接在一起，使它們的另一端處于室溫狀態(tài)（稱為冷端），那么，當連在一起的的另一端處于室溫狀態(tài)（稱為冷端），那么，當連在一起的一端受熱時（稱為熱端）在冷熱端之間就會產(chǎn)生一定的電動一端受熱時（稱為熱端）在冷熱端之間就會產(chǎn)生一

50、定的電動勢，稱為電勢，把毫伏表或電位差計接在兩導體冷端之間便勢，稱為電勢，把毫伏表或電位差計接在兩導體冷端之間便可測量出熱電勢的值。可測量出熱電勢的值。 實驗研究表明，熱電勢值的大小取決于兩種導體材料的實驗研究表明，熱電勢值的大小取決于兩種導體材料的化學成分及冷熱端之間的溫度差。當組成熱電偶的兩種材料化學成分及冷熱端之間的溫度差。當組成熱電偶的兩種材料一定時，經(jīng)過標定可得到熱電勢的值與冷熱端溫度差之間的一定時，經(jīng)過標定可得到熱電勢的值與冷熱端溫度差之間的關系。關系。（1 1）自然熱電偶法）自然熱電偶法自然熱電偶法自然熱電偶法是以刀具和工件作為熱電偶的兩極，組是以刀具和工件作為熱電偶的兩極，組成

51、熱電回路測量切削溫度方法。成熱電回路測量切削溫度方法。切削時，切削區(qū)的高溫使刀具與工件的接觸端成為熱切削時，切削區(qū)的高溫使刀具與工件的接觸端成為熱端，處于室溫狀態(tài)的刀具、工件的另一端則成為冷端端，處于室溫狀態(tài)的刀具、工件的另一端則成為冷端，用導線將刀具和工件的冷端連接到毫伏表或電位差，用導線將刀具和工件的冷端連接到毫伏表或電位差計上，即可將切削時產(chǎn)生的熱電勢值測量出來。計上，即可將切削時產(chǎn)生的熱電勢值測量出來。自然熱電偶法測切削溫度時，須事先對刀具和工件兩自然熱電偶法測切削溫度時，須事先對刀具和工件兩種材料組成的熱電偶進行標定，求得熱端溫度與毫伏種材料組成的熱電偶進行標定，求得熱端溫度與毫伏表

52、讀數(shù)值之間關系的標定曲線，這樣在測量實際切削表讀數(shù)值之間關系的標定曲線，這樣在測量實際切削時的切削溫度時，便可根據(jù)毫伏表上的讀數(shù)從標定的時的切削溫度時，便可根據(jù)毫伏表上的讀數(shù)從標定的曲線上查出其對應的溫度值。曲線上查出其對應的溫度值。（2 2）人工熱電偶法）人工熱電偶法在研究工件、刀具、刀屑上各點溫度分布規(guī)律時，往往需在研究工件、刀具、刀屑上各點溫度分布規(guī)律時，往往需要了解切削區(qū)內(nèi)各點的切削溫度。為此，可采用人工熱電要了解切削區(qū)內(nèi)各點的切削溫度。為此，可采用人工熱電偶法進行測量。偶法進行測量。人工熱電偶法人工熱電偶法是利用事先標定的兩種不同材料的金屬絲組是利用事先標定的兩種不同材料的金屬絲組成

53、的熱電偶來測量工件、刀具上某些點的溫度。成的熱電偶來測量工件、刀具上某些點的溫度。測量時，將熱端通過工件（或刀具）上的小孔固定在被測測量時，將熱端通過工件（或刀具）上的小孔固定在被測點上，冷端用導線串接在毫伏表上，由于兩金屬絲組成的點上，冷端用導線串接在毫伏表上，由于兩金屬絲組成的人工熱電偶已事先經(jīng)過標定，所以在實際測溫時，根據(jù)毫人工熱電偶已事先經(jīng)過標定，所以在實際測溫時，根據(jù)毫伏表中的數(shù)值便可從標定曲線上查得其對應的溫度值，即伏表中的數(shù)值便可從標定曲線上查得其對應的溫度值，即工件或刀具上被測點的溫度值。改變測量小孔的位置并利工件或刀具上被測點的溫度值。改變測量小孔的位置并利用傳熱學原理進行推

54、算，可得出刀具或工件上溫度分布的用傳熱學原理進行推算，可得出刀具或工件上溫度分布的情況。情況。前、后刀面上的最高溫度都在離開切削刃一段距離處（該處前、后刀面上的最高溫度都在離開切削刃一段距離處（該處稱為溫度中心）。這是由于切削塑性金屬材料時，切屑在沿稱為溫度中心）。這是由于切削塑性金屬材料時，切屑在沿前刀面流出過程中，摩擦熱逐漸增加積累，至切屑底層和前前刀面流出過程中，摩擦熱逐漸增加積累，至切屑底層和前刀面接觸處，達到最大值（切屑底層的溫度梯度最大）之后刀面接觸處，達到最大值（切屑底層的溫度梯度最大）之后摩擦逐漸減小，加工散熱條件改善，切削溫度又逐漸降低。摩擦逐漸減小，加工散熱條件改善，切削溫

55、度又逐漸降低。 切削溫度與變形功、摩擦功和熱傳導有關。（1）切削用量 實驗公式：kvfapzyxcck與實驗條件有關的影響系數(shù)切削條件改變后的修正系數(shù)3.3.33.3.3影響切削溫度的因素影響切削溫度的因素車削中碳鋼時，公式中系數(shù)、指數(shù)為： c y z高速鋼刀具 140170 0.081 0.20.3 0.350.45硬質(zhì)合金刀具 320 0.05 0.15 0.260.41 切削速度對切削溫度影響最大、進給量f次之、切削深度ap影響最小。 ap、f和增大時，變形和摩擦加劇，切削功增大，故切削溫度升高。V提高，F(xiàn)下降，產(chǎn)生熱量少；但摩擦嚴重，熱量增多；切屑與前面接觸長度減短，散熱差，所以溫度上

56、升。進給量f增大，變形減小，產(chǎn)生熱量下降；但切屑與前面接觸長度有所提高，故散熱較好。但切削深度ap增大后，切屑與刀具接觸面積以相同比例增大，散熱條件顯著改善。 因切削溫度對刀具磨損和壽命影響很大，由以上因切削溫度對刀具磨損和壽命影響很大，由以上分析可知，為有效控制切削溫度以提高刀具壽命，分析可知，為有效控制切削溫度以提高刀具壽命，選用大的背吃刀量或進給量，比選用大的切削速選用大的背吃刀量或進給量，比選用大的切削速度有利。度有利。2.2.刀具幾何參數(shù)對切削溫度的影響刀具幾何參數(shù)對切削溫度的影響 （1 1）前角）前角o o 前角的大小直接影響切削過程中的變形和摩擦，對切削溫度有明前角的大小直接影響

57、切削過程中的變形和摩擦，對切削溫度有明顯影響。前角大，切削溫度低；前角小，切削溫度高。當前角大于顯影響。前角大，切削溫度低；前角小，切削溫度高。當前角大于1515o o后，散熱條件差，使切削溫度升高。后，散熱條件差，使切削溫度升高。2.2.主偏角主偏角 主偏角加大后，切削刃的工作長度縮短，切削熱相對地集中；但刀尖角減小，使散熱條件變差，切削溫度將上升。 3.3.工件材料工件材料 工件材料的強度、硬度、塑性及熱導率對切削溫度有較工件材料的強度、硬度、塑性及熱導率對切削溫度有較大的影響。大的影響。工件強度、硬度高，切削時的切削力大，消耗功率大，工件強度、硬度高，切削時的切削力大，消耗功率大，產(chǎn)生的

58、切削熱多，故切削溫度高。產(chǎn)生的切削熱多，故切削溫度高。工件的導熱系數(shù)對切削溫度也有很大的影響，不銹鋼工件的導熱系數(shù)對切削溫度也有很大的影響，不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)(1Cr18Ni9Ti)的強度、硬度雖然低于的強度、硬度雖然低于4545鋼，但它的導熱鋼，但它的導熱系數(shù)小于系數(shù)小于4545鋼（約為鋼（約為4545鋼的鋼的1/31/3）切削溫度比）切削溫度比4545鋼高鋼高40%40%。切削脆性金屬材料時，塑性變形小，切屑呈崩碎狀態(tài)，切削脆性金屬材料時，塑性變形小，切屑呈崩碎狀態(tài)，與前刀面的摩擦小，故產(chǎn)生的切削熱少，切削實驗結(jié)果與前刀面的摩擦小，故產(chǎn)生的切削熱少，切削實驗結(jié)果表明，切灰鑄鐵表

59、明，切灰鑄鐵HT200HT200時的切削溫度比切時的切削溫度比切4545鋼大約低鋼大約低25%25%。4.4.其他因素的影響其他因素的影響（1 1）刀具磨損對切削溫度的影響）刀具磨損對切削溫度的影響 刀具磨損后切削刃變鈍，使金屬變形增大；同時刀具刀具磨損后切削刃變鈍，使金屬變形增大；同時刀具后刀面與工件的摩擦加劇。所以刀具磨損后切削溫度后刀面與工件的摩擦加劇。所以刀具磨損后切削溫度上升。后刀面上的磨損量愈大時，切削溫度的上升愈上升。后刀面上的磨損量愈大時，切削溫度的上升愈為迅速。為迅速。（2 2）切削液對切削溫度的影響）切削液對切削溫度的影響 切削液對切削溫度影響顯著切削液對切削溫度影響顯著

60、，合理選用切削液，可以合理選用切削液，可以改善刀具與切屑和刀具與工件界面的摩擦情況，改善改善刀具與切屑和刀具與工件界面的摩擦情況，改善散熱條件，降低切削溫度。散熱條件，降低切削溫度。 刀具磨損是金屬切削研究中的重要課題之一，其與工件效率和加工成本有直接的影響 。 刀具磨鈍后會產(chǎn)生一些變化，例如已加工表面光潔面惡化或在工件上出現(xiàn)擠亮的表面；切屑的形狀和顏色發(fā)生變化；切削的聲音發(fā)生變化，產(chǎn)生一種沉重的感覺，甚至出現(xiàn)振動等等。 在刀具上，切削刃鈍圓半徑增大，后刀面上出現(xiàn)磨損帶，前刀面上可能出現(xiàn)月牙狀的凹坑。1，刀具壽命表（以加工工件數(shù)量為依據(jù)），一些高端裝備制造業(yè)或者單品批量生產(chǎn)企業(yè)用它來指導生產(chǎn)，