金屬切削的基礎(chǔ)知識(shí)二回顧切削運(yùn)動(dòng)：主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)切削用量：切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量刀具材料：工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷刀具角度：三面兩刃一尖、五個(gè)角度刀具結(jié)構(gòu)：整體式、焊接式、機(jī)夾重磨式、機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式第3節(jié)金屬切削過(guò)程一、切削過(guò)程及切屑種類(lèi)二、積屑瘤三、切削力四、切削熱五、刀具磨損金屬切削過(guò)程——刀具從工件上將多余金屬切下的過(guò)程，其實(shí)質(zhì)是一種擠壓過(guò)程。切削層金屬受擠壓變形是切削過(guò)程的基本問(wèn)題1. 金屬切削塑變理論對(duì)金屬材料擠壓，變形（剪切滑移），斷裂形成切屑前角小，材料變形大，切削力大，切削溫度高

金屬切削理論彈性變形塑性變形擠裂切離切屑切削變形過(guò)程示意圖工件刀具第Ⅰ變形區(qū)近切削刃處切削層內(nèi)產(chǎn)生的塑性變形區(qū)（切屑形成的主要區(qū)域）；第Ⅱ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)（劇烈的剪切滑移，積屑瘤顯著影響切削過(guò)程）；第Ⅲ變形區(qū)近切削刃處已加工表層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)（表面殘余應(yīng)力直接影響已加工表面質(zhì)量）。切削變形過(guò)程2. 切屑種類(lèi)

由于工件材料塑性不同、刀具前角不同及采用不同的切削用量，會(huì)形成不同類(lèi)型的切屑。（1）帶狀切屑：大前角高速小進(jìn)給（塑性材料），切屑連續(xù)（不安全——斷屑），平穩(wěn)，Ra低（表面光潔）（2）節(jié)狀切屑：低速大進(jìn)給，切削力波動(dòng)大，Ra高，粗加工——典型切削過(guò)程（3）崩碎切屑：切削鑄鐵，黃銅等脆性材料。切削熱，切削力在主切削刃和刀尖上，易振動(dòng)（崩刃），影響表面質(zhì)量——無(wú)塑性變形切屑的形狀可以隨切削條件的不同而改變Eg.增大前角和切削速度或減小進(jìn)給量

節(jié)狀切屑→帶狀切削二、積屑瘤——在一定范圍的切削速度下切削塑性金屬時(shí)，常發(fā)現(xiàn)在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附一小塊很硬的金屬，這就是積屑瘤。1. 形成及特點(diǎn)

切屑在一定溫度和壓力下粘附在切削刃附近，形成后并長(zhǎng)大，達(dá)到一定高度后又破裂。反復(fù)發(fā)生。特點(diǎn)：硬度大，能代替刀具切削。對(duì)加工的影響（1）保護(hù)刀具（切削刃）。（2）增大工作前角，使切削輕快（3）不斷地產(chǎn)生和脫落，使切削有振動(dòng)；影響尺寸精度；還會(huì)粘在已加工表面上，影響表面質(zhì)量。

粗加工希望產(chǎn)生精加工應(yīng)該避免控制措施工件材料的力學(xué)性能——塑性大易形成積屑瘤;

可采取正火或調(diào)質(zhì)處理，以提高其強(qiáng)度，硬度。采用合適的切削液，達(dá)到降溫減摩的作用;增大刀具前角，以減小切削變形，降低刀、屑接觸區(qū)壓力切削速度——通過(guò)切削溫度和摩擦來(lái)影響。

速度很低（低于5m/min),溫度低,摩擦小,不宜形成

速度增大(5-50m/min),溫升高,摩擦大,宜形成

速度很高(大于100m/min)溫升高,摩擦小,不宜形成

所以:低速切削時(shí)溫度低，摩擦小，如拉削、鉸削、精刨

高速切削時(shí)溫度高，摩擦小，如精車(chē)、精銑三、切削力

切削時(shí)材料的變形抗力、刀具與工件及刀具與切屑之間的摩擦力構(gòu)成實(shí)際的切削力。②切屑、工件表面與刀具的摩擦力。總切削力的構(gòu)成①材料的彈性變形和塑性抗力；oMF摩1F彈、塑F摩2總切削力F的分解切削力（切向分力）Fc——在主運(yùn)動(dòng)方向上分力，做功最多，占總功率90%以上；

計(jì)算機(jī)床動(dòng)力及主要傳動(dòng)零件強(qiáng)度和剛度的依據(jù)

進(jìn)給力（軸向分力）

Ff

——在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的分力，很小，占總功率的1-5%；

是設(shè)計(jì)和計(jì)算進(jìn)給機(jī)構(gòu)零件強(qiáng)度和剛度的依據(jù)

背向力（徑向分力）Fp——在垂直于工作平面（切削深度）上的分力，不做功；但容易使工件變形，甚至產(chǎn)生振動(dòng)，影響工件加工精度。Fp

影響細(xì)長(zhǎng)軸的加工切削力的估算估算：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式估算切削力實(shí)際生產(chǎn)：Fc=kcAD影響切削力的因素

悶車(chē)現(xiàn)象——Fc過(guò)大①切削用量：ap（背吃刀量）和f（進(jìn)給量）增大，F(xiàn)越大。②工件材料：材料的強(qiáng)度、硬度越高，塑性韌性越好，F(xiàn)越大。④冷卻條件：加切削液，F(xiàn)減小。③刀具角度：增大0，F(xiàn)c減小；增大kr，F(xiàn)f減小、Fp增大。3.切削功率——三個(gè)切削分力消耗功率的總和。Pm=Fc

×vc×10-3

(kW)電機(jī)功率

PE=Pm/η

η

傳動(dòng)效率四、切削熱1. 來(lái)源

切削功大都變成熱能，形成切削熱。（1）切屑變形，主要來(lái)源。（2）切屑與前刀面摩擦。（3）工件與后刀面摩擦。2.傳導(dǎo)

（高速鋼刀具）

切屑傳出50％～86％

工件40％～10％

刀具9％～3％

輻射1％傳入切屑和介質(zhì)中的熱量越多，對(duì)加工越有利；傳入刀具的熱量會(huì)加速刀具磨損；傳入工件的熱量可能使工件變形，產(chǎn)生形狀和尺寸誤差。3.切削溫度——切削區(qū)的平均溫度，取決于切削熱的產(chǎn)生和傳出情況。影響因素：（1）切削用量

切削速度影響最大，

其次進(jìn)給量，背吃刀量（2）工件材料

強(qiáng)度、硬度高，塑性、韌性越好，消耗功率大，產(chǎn)生切削熱多，切削溫度高。（切鋼比鑄鐵發(fā)熱多）（3）刀具

主偏角小，作用切削刃長(zhǎng)，散熱好

前角大，材料變形小，切削熱少

材料導(dǎo)熱性好，散熱也好五、刀具磨損1. 形式前刀面磨損（小）——以較大的背吃刀量（ap>0.5mm）切削塑性材料的條件下（切削速度和進(jìn)給量太大）后刀面磨損（主要）——切削脆性材料或以較小的背吃刀量（ap<0.1mm）切削塑性材料（切削速度太大或后角與進(jìn)給量太小）同時(shí)磨損——這種磨損一般發(fā)生在以中等背吃刀量（ap=0.1~0.5mm）切削塑性材料的條件下。刀尖磨損、刃口磨損

由于多數(shù)情況下，后刀面都有磨損，它的磨損對(duì)加工質(zhì)量的影響較大，而且測(cè)量相對(duì)方便，所以一般都用后刀面的磨損高度VB來(lái)表示刀具的磨損程度。非正常形式

塑性變形（刀刃塌下）

破損（崩刃）——刀具太脆、進(jìn)給量太大、刀桿/柄剛性低、切削刃強(qiáng)度低（加大刃口修模量，制出圓角或倒棱2. 磨損階段三階段：初期磨損階段OA

正常磨損階段AB

急劇磨損階段BC磨損原因機(jī)械摩擦黏結(jié)磨損——壓力、溫度（塑性大）擴(kuò)散磨損——高速切削（高溫）周?chē)橘|(zhì)化學(xué)作用——氧化所以：應(yīng)在刀具正常磨損階段后期，急劇磨損階段之前刃磨刀具。判斷刀具鈍化的方法：①觀察法粗車(chē)合金鋼：VB=0.4~0.5mm粗車(chē)中碳鋼：VB=0.6~0.8mm粗加工②測(cè)定（限定）刀具后刀面的磨損高度VB：精加工：VB=0.1~0.3mm刀具磨損的影響因素（1）切削用量大，則刀具磨損大其中切削速度影響最大（2）刀具材料和角度

耐熱性好的刀具材料不易磨損；增大刀具前角可減少磨損（3）使用切削液可降低刀具磨損刀具耐用度（1）定義：

刃磨后的刀具，自開(kāi)始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，所經(jīng)歷的實(shí)際切削時(shí)間，稱(chēng)為刀具耐用度。用T表示。（2）磨鈍標(biāo)準(zhǔn)

用后刀面的磨損程度作為標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)際上按刀具切削時(shí)間來(lái)判斷。

粗加工——切削時(shí)間min；

精加工——走刀次數(shù)或零件個(gè)數(shù)。第4節(jié)切削加工的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析一、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)二、影響因素一、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1、產(chǎn)品質(zhì)量（1）加工精度尺寸精度：標(biāo)準(zhǔn)公差20級(jí)，IT01~IT18,IT0形狀精度：平面度、圓（柱）度位置精度：同軸度、平行度、垂直度經(jīng)濟(jì)精度：在正常情況下所能達(dá)到的精度（2）表面質(zhì)量：表面粗糙度（Ra/μm）：曾叫表面光潔度，與零件配合性質(zhì)、耐磨性和抗腐蝕性關(guān)系密切加工硬化：擠壓、摩擦使表面硬度提高剩余應(yīng)力和裂紋：影響表零件面質(zhì)量和使用性能兩種情況（硬化層） 受壓應(yīng)力：提高已加工表面的強(qiáng)度和硬度，避免產(chǎn)生裂紋，并提高零件的耐用度和抗疲勞強(qiáng)度——鋒利和前角小（負(fù)）的刀具受拉應(yīng)力：削弱工件的耐用度和抗疲勞強(qiáng)度——磨損變鈍的刀具解決辦法 提高切削刃鋒利程度減小背吃刀量和進(jìn)給量增大切削速度降低后刀面的表面粗糙度2、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性（1）加工時(shí)間tw

：（單個(gè)零件）tw

＝tm+tc+totm：基本工藝時(shí)間，也稱(chēng)機(jī)動(dòng)時(shí)間。tc：輔助時(shí)間，即調(diào)整、裝卸、空程時(shí)間。to：其他時(shí)間，清掃、休息時(shí)間。提高生產(chǎn)率的主要途徑縮短單件時(shí)間定額1、縮減基本時(shí)間：提高切削用量（高速?gòu)?qiáng)力切削）、減少切削行程長(zhǎng)度（排刀車(chē)削、多件加工）、減少加工余量（毛坯精化）2、縮減輔助時(shí)間：機(jī)械化、自動(dòng)化提高生產(chǎn)率的主要途徑粗加工時(shí)盡量減小加工余量切削用量:粗加工強(qiáng)力切削，精加工高速切削采用先進(jìn)的和自動(dòng)化的工、夾、量具和設(shè)備提高生產(chǎn)率的主要途徑采用先進(jìn)工藝方法1、毛坯制造采用新工藝：粉末冶金、失蠟鑄造、精鍛2、采用少無(wú)切削工藝3、改進(jìn)加工方法：拉孔代替鏜、鉸，精刨精磨代替刮研4、應(yīng)用特種加工新工藝：電解加工鍛模型腔（2）加工成本Cw：（單個(gè)零件且不包括材料成本）Cw=twM+(tm/T)CtM：?jiǎn)挝粫r(shí)間全廠開(kāi)支，包括工資、設(shè)備折舊等。T：刀具耐用度。Ct：刀具刃磨一次的費(fèi)用。二、影響因素1、切削用量切削用量的選擇原則（次序）：

背吃刀量、進(jìn)給量、切削速度粗加工時(shí)，考慮加工效率，一般取較大的背吃刀量和進(jìn)給量,而切削速度不高精加工時(shí)，考慮加工質(zhì)量，常選取較小的背吃刀量和進(jìn)給量,較高的切削速度2、切削液作用：冷卻、潤(rùn)滑、清洗、防銹分類(lèi)：

水基：主要是冷卻作用。如乳化液

油基：主要是潤(rùn)滑作用。如切削油選用：粗加工時(shí)，主要考慮冷卻，低濃度乳化液精加工時(shí)，主要考慮潤(rùn)滑，高濃度乳化液難加工材料，潤(rùn)滑——極壓切削油/乳化液磨削加工，冷卻+清洗（潤(rùn)滑+防銹），乳化液高速鋼刀具，用切削液硬質(zhì)合金刀具，可不用切削液使用方法一般為澆注：直接澆注到切削區(qū)高壓噴射冷卻法：改善滲透性，增強(qiáng)冷卻效果噴霧冷卻法：難切削材料和高速切削材料的切削加工性材料的切削加工性是指材料被切削加工的難易程度。一、衡量材料切削加工性的指標(biāo)1.一定刀具耐用度下的切削速度當(dāng)?shù)毒叩哪陀枚葹門(mén)時(shí)，切削某種材料所允許的切削速度。材料的切削加工性越好。若T=60min，則各種材料與45鋼（正火態(tài)）之比值。若把45鋼的作為基準(zhǔn)，寫(xiě)為材料具有良好的切削加工性。材料的切削加工性較差。2.相對(duì)加工性kr3.已加工表面質(zhì)量4.切屑的控制或斷屑的難易凡較容易獲得好的表面質(zhì)量的材料，其切削加工性較好；反之則較差。精加工時(shí)，常以此為衡量指標(biāo)。凡切屑較容易控制或易于斷屑的材料，其切削加工性較好；反之則較差。在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上加工時(shí)，常以此為衡量指標(biāo)。5.切削力在相同切削條件下，凡切削力較小的材料，其切削加工性較好；反之則較差。在粗加工中，當(dāng)機(jī)床剛性或動(dòng)力不足時(shí)，常以此為衡量指標(biāo)。二、影響材料切削加工性的因素材料的導(dǎo)熱性愈好、一定刀具耐用度下的切削速度愈高，材