第三章金属切削过程的基本规律

1、 研究金属研究金属 切削过程切削过程 的意义的意义 金属切削加工中各种物理现象金属切削加工中各种物理现象,生产实践中生产实践中 出现的许多问题出现的许多问题,都同切削过程有关都同切削过程有关 难加工材料的应用愈来愈多，对零件的质难加工材料的应用愈来愈多，对零件的质 量要求亦不断提高量要求亦不断提高 研究金属研究金属 切削过程切削过程 的方法的方法 高频摄影法高频摄影法 侧面方格变形观察法侧面方格变形观察法 快速落刀法快速落刀法 扫描电镜显微观察法扫描电镜显微观察法 光弹性、光塑性试验法光弹性、光塑性试验法 其他试验方法其他试验方法 第一节第一节 切削变形与切屑形成切削变形与切屑形成 一、一、变

2、形区的划分变形区的划分 以塑性材料的切屑以塑性材料的切屑 形成为例，金属切削区形成为例，金属切削区 可大致划分为：可大致划分为： 三个变形区三个变形区 第一变形区第一变形区 第二变形区第二变形区 第三变形区第三变形区 二、金属在切削过程中的变形二、金属在切削过程中的变形 1第一变形区内金属的剪切变形第一变形区内金属的剪切变形 OA始滑移线始滑移线 OM终滑移线终滑移线 变形的主要特征：变形的主要特征： 剪切滑移变形剪切滑移变形 加工硬化加工硬化 一般速度范围内第一区一般速度范围内第一区 宽度为宽度为0.020.2mm， 速度越高，宽度越小，速度越高，宽度越小， 可看作一个可看作一个剪切平面剪切

3、平面 金属晶体沿滑移线的剪切变形金属晶体沿滑移线的剪切变形 剪切面剪切角剪切面剪切角 2第二变形区内金属的挤压变形第二变形区内金属的挤压变形 切屑沿前刀面排出时进一步受到前刀面的挤压和摩切屑沿前刀面排出时进一步受到前刀面的挤压和摩 擦，使靠近前刀面的金属纤维化，基本与前刀面平行。擦，使靠近前刀面的金属纤维化，基本与前刀面平行。 切削变形金相显微照片切削变形金相显微照片 3第三变形区内金属的挤压摩擦回弹第三变形区内金属的挤压摩擦回弹 已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压和已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压和 摩擦，产生变形与回弹，造成纤维化和加工硬化。摩擦，产生变形与回弹，造成纤维

4、化和加工硬化。 三、切屑类型三、切屑类型 从变形观点出发，可将切屑归纳为四种形态：从变形观点出发，可将切屑归纳为四种形态： 带状切屑带状切屑 节状切屑节状切屑 （挤裂切屑）（挤裂切屑） 粒状切屑粒状切屑 ( (单元切屑单元切屑) ) 崩碎切屑崩碎切屑 1 1带状切屑带状切屑 切削层经切削层经 塑性变形后塑性变形后 被刀具切离，被刀具切离， 其外形呈延其外形呈延 绵不断的带绵不断的带 状，并沿刀状，并沿刀 具前面流出。具前面流出。 2 2节状切屑节状切屑 （挤裂切屑）（挤裂切屑） 切削层切削层 在塑性变形在塑性变形 过程中，剪过程中，剪 切面上局部切面上局部 位置处切应位置处切应 力达到材料力达

5、到材料 强度极限而强度极限而 产生局部断产生局部断 裂，使切屑裂，使切屑 顶面开裂形顶面开裂形 成节状。成节状。 3 3粒状切屑粒状切屑 ( (单元切屑单元切屑) ) 在剪切面上产在剪切面上产 生的切应力超生的切应力超 过材料强度极过材料强度极 限，形成的切限，形成的切 屑被剪切断裂屑被剪切断裂 成颗粒状。成颗粒状。 4 4崩碎切屑崩碎切屑 在切削在切削 铸铁类脆性铸铁类脆性 金属时，切金属时，切 屑层未经塑屑层未经塑 性变形，在性变形，在 材料组织中材料组织中 的石墨与铁的石墨与铁 素体之间疏素体之间疏 松界面上产松界面上产 生不规则断生不规则断 裂，而形成裂，而形成 崩碎切屑。崩碎切屑。

6、四、变形程度的表示方法四、变形程度的表示方法 1、切削厚度压缩比切削厚度压缩比h ：切屑厚度与切削层厚度的比切屑厚度与切削层厚度的比 值。值。切屑厚度与切削层厚度的比值。切屑厚度与切削层厚度的比值。 sin )cos( sin )cos( , 1 oo D ch h D ch ch D h OM OM h h h h l l （3-2） 2、剪切角、剪切角 ：剪切面与切削速度方向之间的夹角。：剪切面与切削速度方向之间的夹角。 )(45 o （3-3） 3. 相对滑移相对滑移：滑移距离：滑移距离s与单元厚度与单元厚度y之比。之比。 =s/ y =NP/MK =(NK+KP)/MK =ctg +

7、tan( -0） 五、前面上摩擦特点五、前面上摩擦特点 切塑性金属时前刀面上应力切塑性金属时前刀面上应力 分布情况分布情况 刀刀-屑接触区可分两部分：屑接触区可分两部分： 粘接区粘接区lf1: 剪切滑移，内摩擦剪切滑移，内摩擦 滑动区滑动区lf2: 滑动摩擦，外摩擦滑动摩擦，外摩擦 一般内摩擦力约占总摩擦力的一般内摩擦力约占总摩擦力的85% av f avf ff n f A A F F 1 1 1 1 tan (3-4) 滞流层：滞流层：接近前刀面的切屑接近前刀面的切屑 底层晶粒拉长，形成与前刀底层晶粒拉长，形成与前刀 面平行的纤维层，流速很慢，面平行的纤维层，流速很慢， 变形程度非常剧烈。

8、变形程度非常剧烈。 六、积屑瘤六、积屑瘤 在速度不高切削塑性金属形成在速度不高切削塑性金属形成 带状切屑的情况下，滞流层金带状切屑的情况下，滞流层金 属粘接在前刀面上，形成硬度属粘接在前刀面上，形成硬度 很高的硬块，称为很高的硬块，称为积屑瘤。积屑瘤。 积屑瘤对切削过程的影响：积屑瘤对切削过程的影响： 1. 代替刀具切削，保护刀具代替刀具切削，保护刀具 2. 增大前角，减小变形和力增大前角，减小变形和力 3. 产生过切及犁沟，产生过切及犁沟，精度精度 4. 增大已加工表面粗糙度增大已加工表面粗糙度 切屑底切屑底 层产生层产生 滞留层滞留层 滞留层与切滞留层与切 屑分离，粘屑分离，粘 结在前刀面

9、结在前刀面 前刀面和切前刀面和切 屑底面的屑底面的挤挤 压和摩擦压和摩擦 逐层滞逐层滞 留粘结留粘结 形成楔块形成楔块 冲击冲击 振动振动 不断破裂，不断破裂， 脱落再生脱落再生 积屑瘤对精加工是不利的，应避免它产生：积屑瘤对精加工是不利的，应避免它产生： 1)1)采用低速或高速切削。采用低速或高速切削。 2)2)减小进给量、增大刀具前角、提高刀具刃磨质量减小进给量、增大刀具前角、提高刀具刃磨质量 和合理选用切削液，使摩擦和粘结减少，可达到抑和合理选用切削液，使摩擦和粘结减少，可达到抑 制积屑瘤的作用。制积屑瘤的作用。 3)3)合理调整各切削参数值，以防止形成中温区域。合理调整各切削参数值，以

10、防止形成中温区域。 七、已加工表面变形和加工硬化七、已加工表面变形和加工硬化 刀刃钝圆半径刀刃钝圆半径 rn 弹性恢复区弹性恢复区CD 变形特征：变形特征： 挤压、摩擦与回弹挤压、摩擦与回弹 金属进入第一变形区金属进入第一变形区 时，晶粒因压缩而变长，时，晶粒因压缩而变长， 因剪切滑移而倾斜。因剪切滑移而倾斜。 金属层接近刀刃时，晶粒更为伸长，成为包围在刀刃周围的金属层接近刀刃时，晶粒更为伸长，成为包围在刀刃周围的 纤维层，最后在纤维层，最后在O点断裂。点断裂。 已加工表面的金属纤维被拉伸的又细又长，纤维方向平行于已加工表面的金属纤维被拉伸的又细又长，纤维方向平行于 已加工表面，金属晶粒被破坏

11、，发生了剧烈的塑性变形，产生已加工表面，金属晶粒被破坏，发生了剧烈的塑性变形，产生 加工硬化，表面残余应力加工硬化，表面残余应力，称之为，称之为加工变质层加工变质层。 经过严重塑性变形而使表经过严重塑性变形而使表 面层硬度增高的现象称为面层硬度增高的现象称为 加工硬化亦称冷硬。加工硬化亦称冷硬。 %100 1 H HH N 硬化程度的指标硬化程度的指标: : 加工硬化程度加工硬化程度N N 硬化层深度硬化层深度h hD D H H1 1是已加工表面显微硬度，是已加工表面显微硬度， H H是是金属材料基体显微硬度金属材料基体显微硬度 减轻硬化程度减轻硬化程度的措施：的措施： 1)1)磨出锋利的切

12、削刃磨出锋利的切削刃 2)2)增大前角或后角增大前角或后角 3)3)减小背吃刀量减小背吃刀量a ap p 4)4)合理选用切削液合理选用切削液 八、影响切削变形的主要因素八、影响切削变形的主要因素 1 1加工材料加工材料 强度强度 、硬度、硬度 刀刀- -屑面间正压力屑面间正压力 、平均正平均正 应力应力av av 则由：则由： av f avf ff n f A A F F 1 1 1 1 tan(3-4) )(45 o （3-3） sin )cos( o h （3-2） 2 2前角前角o o 前角前角o o增大，楔角增大，楔角o o减小，切削刃钝圆弧半减小，切削刃钝圆弧半 径径r rn n

13、减小，切屑流出阻力小，使摩擦系数减小，切屑流出阻力小，使摩擦系数减减 小，剪切角小，剪切角增大，故切削变形减小。增大，故切削变形减小。 3 3切削速度切削速度v vc c 切削速度是通过切削温度和积屑瘤影响切切削速度是通过切削温度和积屑瘤影响切 削变形的。削变形的。 4 4进给量进给量f f 当进给量增大时，切屑厚度当进给量增大时，切屑厚度h hD D与切屑厚度与切屑厚度 h hch ch增加，使前面上正压力 增加，使前面上正压力F Frn rn增大，使平均正 增大，使平均正 应力应力av av增大，因此，摩擦系数 增大，因此，摩擦系数减小和切屑减小和切屑 厚度压缩比厚度压缩比h 减小。减小。

14、 切屑的弹切屑的弹 塑性变形塑性变形 抗力抗力 工件的弹工件的弹 塑性变形塑性变形 抗力抗力 后刀面与后刀面与 工件的摩工件的摩 擦力擦力 前刀面与前刀面与 切屑的摩切屑的摩 擦力擦力 一、切削力来源、合力及其分力一、切削力来源、合力及其分力 1 1、来源来源 2、合力合力 两者作两者作 用在刀用在刀 具上的具上的 合力为合力为F F 3、分力分力 切削力切削力F Fc c( (主切削力主切削力F Fz z) )在主运动方向上的分力；在主运动方向上的分力； 背向力背向力F Fp p( (切深抗力切深抗力F Fy y) )在垂直于假定工作平面上分力；在垂直于假定工作平面上分力； 进给力进给力F

15、Ff f( (进给抗力进给抗力F Fx x) )在进给运动方向上的分力。在进给运动方向上的分力。 rDfrDp fpccD FFFF FFFFFF sin;cos 22222 （3-5） 二、各分力的作用二、各分力的作用 1、切削分力的作用、切削分力的作用-切削力切削力Fc（主切削力（主切削力Fz） 它是设计机床主轴、齿轮和计算主运动功率的主要依据，也它是设计机床主轴、齿轮和计算主运动功率的主要依据，也 是用于选用刀杆、刀片尺寸、设计夹具和选择切削用量的重是用于选用刀杆、刀片尺寸、设计夹具和选择切削用量的重 要依据。使要依据。使车刀产生弯矩，也是计算切削功率的依据车刀产生弯矩，也是计算切削功率

16、的依据 2、切削分力的作用、切削分力的作用-背向力背向力Fp（切深抗力（切深抗力Fy） F Fp p使工件产生弯曲，是影响加工工件精度，引起切削振动的主使工件产生弯曲，是影响加工工件精度，引起切削振动的主 要原因，是计算系统刚度的依据。要原因，是计算系统刚度的依据。 3、切削分力的作用、切削分力的作用-进给力进给力Ff(进给抗力进给抗力Fx) F Ff f作用在机床进给机构上，是计算和检验进给机构薄弱环节作用在机床进给机构上，是计算和检验进给机构薄弱环节 零件强度的主要依据。零件强度的主要依据。 三、切削力的实验公式三、切削力的实验公式 1 1切削力的测定原理及种类切削力的测定原理及种类 (1

17、)(1)电阻应变片式测力仪电阻应变片式测力仪 (2)(2)压电晶体测力仪压电晶体测力仪 2 2切削力实验公式切削力实验公式 F Fc c,F,Fp p、F Ff f各切削分力，单位为各切削分力，单位为N N； C CFz Fz、 、C CFp Fp、 、C CFf Ff公式中系数，根据加工条件由实验确定； 公式中系数，根据加工条件由实验确定； x xF F、y yF F、n nF F表示各因素对切削力的影响程度指数；表示各因素对切削力的影响程度指数； K KFc Fc、 、K KFp Fp、 、K KFf Ff不同加工条件对各切削分力的影响修正系数。 不同加工条件对各切削分力的影响修正系数。

18、(3-6) c ccc c F nF c yFxF pFc KvfaCF p ppp p F nF c yFxF pFp KvfaCF f fff f F nF c yFxF pFf KvfaCF 3 3单位切削力单位切削力 单位切削力是切削单位切削层面积所产生单位切削力是切削单位切削层面积所产生 的作用力。的作用力。 c F c c F c F c y F p yx pF D c c f C fa faC A F k 1 fakAkF pcDcc (3-7) (3-8) 4 4切削功率切削功率 主运动消耗的切削功率主运动消耗的切削功率Pc(Pc(单位为单位为kW)kW)应为：应为： 3 10

19、60/ cccpcc vFfvakP F Fc c切削力，单位为切削力，单位为N N； v vc c切削速度，单位为切削速度，单位为m/minm/min。 P Pc c切削功率，单位为切削功率，单位为kWkW。 四、影响切削力的因素四、影响切削力的因素 （一）切削用量的影响（一）切削用量的影响 1背吃刀量背吃刀量ap与进给量与进给量f apAc成正比成正比， kc不变，不变， ap的的 指数约等于指数约等于1，因而，因而 切削力成正比增加切削力成正比增加 fAc成正比成正比，但，但 kc略略减小，减小， f 的的 指数小于指数小于1，因而，因而 切削力增加但与切削力增加但与f 不成正比不成正比

20、 如果从切削力和切削功率来考虑，如果从切削力和切削功率来考虑， 加大进给量比加大切削深度有利。加大进给量比加大切削深度有利。 1) 在积屑瘤增长阶段在积屑瘤增长阶段 随随v 积屑瘤高度积屑瘤高度 变形程度变形程度，F 2) 在积屑瘤减小阶段在积屑瘤减小阶段 v 变形程度变形程度，F 3) 在无积屑瘤阶段在无积屑瘤阶段 随随v ， F , v中速后，温中速后，温 度升高，摩擦系数度升高，摩擦系数变形程度变形程度 F 2 2切削速度切削速度v vc c 速度速度v 对对F 的影响在无积屑瘤的影响在无积屑瘤 阶段，阶段，v 变形程度变形程度 切削力减小切削力减小 （二）工件材料的影响（二）工件材料的

21、影响（系数（系数C CF F 或单位切削力 或单位切削力k kc c体现）体现） 工件材料的强度、硬度、塑性和韧性越大，切削力越大。工件材料的强度、硬度、塑性和韧性越大，切削力越大。 加工脆性金属时，因变形和摩擦均较小，故切削速度对加工脆性金属时，因变形和摩擦均较小，故切削速度对 切削力影响不大。切削力影响不大。 ( (三三) )刀具几何参数影响刀具几何参数影响 1. 1. 前角前角0 0 加工塑性材料时，加工塑性材料时，0 0 变形变形 程度程度F F 加工脆性材料时，切削变形很小，加工脆性材料时，切削变形很小， 0 0对对 F F 影响不显著影响不显著 0 0 30300 0对对 F F

22、影响不显著影响不显著 2. 2. 主偏角主偏角r r的影响的影响 （1 1）r r对对F Fc c影响较小，影响较小， 影响程度不超过影响程度不超过10%10% r r在在60607070之之 间时，间时，F Fc c最小。最小。 （2）r r对对F Fp p、 、 F Ff f影响较大 影响较大 F Fp p F FD D cos cosr r F Ff f F FD D sin sinr r F Fp p随随r r 增大而减小， 增大而减小， F Ff f随随r r 增大而增大 增大而增大 ( (四四) )其它因素影响其它因素影响 1. 1. 刃倾角刃倾角s s的影响的影响 （1 1）s

23、s对对F Fc c影响很小影响很小 （2） s s对对F Fp p、 、 F Ff f影响较大 影响较大 F Fp p随随s s增大而减小，增大而减小， F Ff f随随s s增大而增大增大而增大 2.2.刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径r r 的影响 的影响 （1 1）r r 对 对F Fc c影响很小影响很小 （2 2）F Fp p随随 r r 增大而增大 增大而增大 F Ff f随随 r r 增大而减小 增大而减小 r r 增大相当于 增大相当于r r减小的影响减小的影响 3 3刀具磨损刀具磨损 刀具的切削刃及后刀面产生磨损后，会使刀具的切削刃及后刀面产生磨损后，会使 切削时摩擦和挤压加剧，故使

24、切削力切削时摩擦和挤压加剧，故使切削力F Fc c和和F Fp p增增 大。大。 4 4切削液切削液 切削液润滑作用越好，力减小越显著，低速时切削液润滑作用越好，力减小越显著，低速时 更突出。更突出。 5 5刀具材料刀具材料 各种刀具材料对切削力的影响，是通过刀各种刀具材料对切削力的影响，是通过刀 具材料与工件之间的亲和力、摩擦力和磨损等具材料与工件之间的亲和力、摩擦力和磨损等 因素决定的。因素决定的。按立方氮化硼、陶瓷、涂层、硬按立方氮化硼、陶瓷、涂层、硬 质合金、高速钢顺序，切削力依次增大。质合金、高速钢顺序，切削力依次增大。 第三节第三节 切削热与切削温度切削热与切削温度 一、切削热的来

25、源与传散一、切削热的来源与传散 切削层金属切削层金属 发生弹性变形发生弹性变形 和塑性变形和塑性变形 切屑与前切屑与前 刀面、工件与刀面、工件与 后刀面间消耗后刀面间消耗 的摩擦功的摩擦功 1、来源、来源 ccv FQ （3-10） Q切削热切削热 Q t刀具刀具 Q w工件工件 Qc切屑切屑 Q m介质介质 Q屑 屑占 占5086、Q刀 刀占 占1040、 Q工 工占 占39、Q介 介占 占l 二、切削温度测定原理与切削温度分布二、切削温度测定原理与切削温度分布 （一）切削温度测定原理（一）切削温度测定原理 1自然热电偶法自然热电偶法 2、人工热电偶法、人工热电偶法 (二二)切削温度分布切削

26、温度分布 1)刀刀-屑接触面间摩擦大，屑接触面间摩擦大， 热量不易传散，故温度值热量不易传散，故温度值 最高最高 温度分布规律温度分布规律 2)切削区域的最高温度点在前面上近切削刃处，切削区域的最高温度点在前面上近切削刃处， 在离切削刃在离切削刃1mm处的最高温度约处的最高温度约900，因为，因为 在该处热量集中，压力高。在后面上离切削刃在该处热量集中，压力高。在后面上离切削刃 约约0.3mm处的最高温度为处的最高温度为700； 3)切屑带走热量最多，切屑上平均温度高于刀具切屑带走热量最多，切屑上平均温度高于刀具 和工件上的平均温度，因切屑剪切面上塑性变和工件上的平均温度，因切屑剪切面上塑性变

27、 形严重，其上各点剪切变形功大致相同。各点形严重，其上各点剪切变形功大致相同。各点 温度值也较接近。工件切削层中最高温度在近温度值也较接近。工件切削层中最高温度在近 切削刃处，它的平均温度较刀具上最高温度点切削刃处，它的平均温度较刀具上最高温度点 低低23倍。倍。 三、影响切削温度的因素三、影响切削温度的因素 1切削用量切削用量 1）切削速度）切削速度 切削速度切削速度 切削温度切削温度 增加最显增加最显 著，但不著，但不 成正比的成正比的 增加增加 2）进给量）进给量 进给量的增大进给量的增大 ，切削温度上升，但切削温度切削温度上升，但切削温度 随进给量增大而升高的幅度不如切削速度那随进给量

28、增大而升高的幅度不如切削速度那 样显著。样显著。 3）切削深度）切削深度 虽然随着切削深度的增加，切削温度也有所虽然随着切削深度的增加，切削温度也有所 增加，但是切削深度增加，但是切削深度ap对切削温度的影响很对切削温度的影响很 小小 。 影响程度规律是：影响程度规律是： vc增加增加1倍，切削温度约增倍，切削温度约增32； 进给量增加进给量增加1倍，切削温度增加倍，切削温度增加18； 背吃刀量增加背吃刀量增加1倍，切削温度增加倍，切削温度增加7。 2工件材料工件材料 强度硬度、塑性强度硬度、塑性 和韧性越大，和韧性越大， 切削力越大，切切削力越大，切 削温度升高。削温度升高。 导热率大，散热

29、导热率大，散热 快，温度下降快，温度下降 3刀具几何参数刀具几何参数 1）前角前角o 的影响的影响 o 变形程度变形程度 摩擦热摩擦热 但但o 20时，因散时，因散 热面积热面积，对，对的影响的影响 减小减小 2） 主偏角主偏角r的影响的影响 r ， 切削刃工作长度切削刃工作长度 刀尖角减小刀尖角减小， 散热面积散热面积 3）刀尖圆弧半径、负倒棱的影响刀尖圆弧半径、负倒棱的影响 r 、 b 切屑变形程度切屑变形程度切削热切削热 同时散热条件改善，两者趋于平衡，对同时散热条件改善，两者趋于平衡，对影响影响 很小很小 4切削液切削液 浇切削液对切削温度浇切削液对切削温度刀具磨损刀具磨损 加工质量加

30、工质量有有 明显效果。热导率比热容和流量越大，本身温明显效果。热导率比热容和流量越大，本身温 度越低冷却效果越显著度越低冷却效果越显著 切削热录象临时放置位切削热录象临时放置位 第四节第四节 刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命 一、刀具磨损一、刀具磨损 (一一)刀具磨损形式刀具磨损形式 磨损磨损 （正常工作时逐（正常工作时逐 渐产生的损耗）渐产生的损耗） 破损破损 （突发的破坏，（突发的破坏， 随机的）随机的） 1正常磨损正常磨损 (1)前面磨损前面磨损 切塑性材料，切削速度切塑性材料，切削速度 和切削厚度较大时，和切削厚度较大时， 在前刀面上在前刀面上 形成形成月牙洼磨损月牙洼磨损， 以最

31、大深度以最大深度KT 表示表示 (2)主后面磨损主后面磨损 切铸铁或切削速度切铸铁或切削速度 和切削厚度较小切塑性材料时，主要和切削厚度较小切塑性材料时，主要 发生这种磨损发生这种磨损,而不产生月牙洼磨损。而不产生月牙洼磨损。 后刀面磨损带不均匀，刀尖部分磨损严重，最大值为后刀面磨损带不均匀，刀尖部分磨损严重，最大值为 VC；中间部位磨损较均匀，平均磨损宽度以；中间部位磨损较均匀，平均磨损宽度以VB表示；表示； 边界处磨损严重，以边界处磨损严重，以VN表示。表示。 (3)副后面磨损副后面磨损 在切削过程中因副后角在切削过程中因副后角o及副偏角及副偏角r过过 小，致使副后面受到严重摩擦而产生磨损

32、。小，致使副后面受到严重摩擦而产生磨损。 2非正常磨损非正常磨损（破损）（破损） (1)沟槽磨损沟槽磨损 因刀具材料耐磨性因刀具材料耐磨性 不够，或加工材料不够，或加工材料 表面有硬质点摩擦表面有硬质点摩擦 等所致。等所致。 (2)切削刃细小缺口切削刃细小缺口 (3)塑性变形塑性变形 是由于刀片硬度是由于刀片硬度 高、脆性增大、切高、脆性增大、切 削刃锋利使强度变削刃锋利使强度变 差、断续切削或切差、断续切削或切 屑碰坏造成的。屑碰坏造成的。 切削温度过高和切削温度过高和 切削压力过大，刀头切削压力过大，刀头 强度和硬度降低。尤强度和硬度降低。尤 其在高速钢刀具上较其在高速钢刀具上较 易出现。

33、易出现。 (4)切削刃崩裂切削刃崩裂 在切削刃和前在切削刃和前 刀面上受较大刀面上受较大 冲击力作用、冲击力作用、 背吃刀量背吃刀量 ap 和和 进给量进给量 f 过大使过大使 切削力增大，切削力增大， 中间切人使主、副切削刃均受切削力作用，刀具中间切人使主、副切削刃均受切削力作用，刀具 前角大和强度低等情况前角大和强度低等情况 (5)切削刃剥落切削刃剥落 (6)热裂热裂 常发生在硬度高、脆性常发生在硬度高、脆性 大的陶瓷刀具上。并在压力大的陶瓷刀具上。并在压力 和摩擦力较大情况下易产生。和摩擦力较大情况下易产生。 由热循环使材料疲劳，由热循环使材料疲劳， 或因间断切削和切削液浇注或因间断切削

34、和切削液浇注 不均匀使切削温度骤变，易不均匀使切削温度骤变，易 引起前、后刀面上出现细微引起前、后刀面上出现细微 裂纹。裂纹。 (二二)磨损过程和磨损标准磨损过程和磨损标准(磨损判据磨损判据) 1磨损过程曲线磨损过程曲线 1） 初期磨损阶段初期磨损阶段 与刀具刃磨质量有关与刀具刃磨质量有关 2）正常磨损阶段正常磨损阶段 VB与切削时间近似正比与切削时间近似正比 斜率表示磨损强度斜率表示磨损强度 3） 急剧磨损阶段急剧磨损阶段 切削力、温度急升，刀切削力、温度急升，刀 具磨损加剧，之前换刀具磨损加剧，之前换刀 2磨损标准磨损标准 刀具磨损到一定限度后就不能继续使用，这个刀具磨损到一定限度后就不能

35、继续使用，这个 磨损限度称为磨钝标准。磨损限度称为磨钝标准。 正常磨损正常磨损VB=0.3mm 后面：后面： 非正常磨损非正常磨损 VBmax=0.6mm 前面：前面： KT=(0.06+0.3f )mm (三三)刀具磨损原因刀具磨损原因 切削过程中的刀具磨损具有下列特点：切削过程中的刀具磨损具有下列特点： (1)刀具与切屑、工件间的接触表面经常是新鲜刀具与切屑、工件间的接触表面经常是新鲜 表面。表面。 (2)接触压力非常大，有时超过被切削材料的接触压力非常大，有时超过被切削材料的 屈服强度。屈服强度。 (3)接触表面的温度很高，对于硬质合金刀具接触表面的温度很高，对于硬质合金刀具 可达可达8

36、001000，对于高速钢刀具可达，对于高速钢刀具可达 800600。 1磨粒磨损磨粒磨损（磨料磨损）（磨料磨损） 切屑或工件表面上的硬质点（碳化物、氧化物等）对切屑或工件表面上的硬质点（碳化物、氧化物等）对 刀具表面刻划作用造成的机械磨损。刀具表面刻划作用造成的机械磨损。 低速切削时，磨料磨损是刀具磨损的主要原因低速切削时，磨料磨损是刀具磨损的主要原因 2相变磨损相变磨损 刀具在较高速度刀具在较高速度 切削时，由于切削切削时，由于切削 温度升高，使刀具温度升高，使刀具 材料产生相变，硬材料产生相变，硬 度降低，若继续切度降低，若继续切 削，会引起前面塌削，会引起前面塌 陷和切削刃卷曲的陷和切削

37、刃卷曲的 “塑性变形塑性变形” 3粘结磨损粘结磨损 刀具与切屑、工件间存在高温高压和强烈刀具与切屑、工件间存在高温高压和强烈 摩擦，达到原子间结合而产生粘结现象，又称摩擦，达到原子间结合而产生粘结现象，又称 为为冷焊冷焊。相对运动使粘接点破裂而被工件材料。相对运动使粘接点破裂而被工件材料 带走，造成粘结磨损。带走，造成粘结磨损。 在高速钢刀具的正常工作速度和硬质合金刀具在高速钢刀具的正常工作速度和硬质合金刀具 偏低的工作速度下比较严重偏低的工作速度下比较严重 4扩散磨损扩散磨损 扩散磨损是在高温作用下，使工件与刀具材扩散磨损是在高温作用下，使工件与刀具材 料中合金元素相互扩散置换造成的。料中合

38、金元素相互扩散置换造成的。 切削温度越高切削温度越高 扩散越快；刀扩散越快；刀 体材料亲合力体材料亲合力 越大扩散越快；越大扩散越快； 高速切削时扩高速切削时扩 散磨损是刀具散磨损是刀具 磨损的主要原磨损的主要原 因。因。 5氧化磨损氧化磨损 一定温度下，刀材与空气中的氧起化学作一定温度下，刀材与空气中的氧起化学作 用，生成较软的氧化物，造成刀具磨损。用，生成较软的氧化物，造成刀具磨损。 氧化磨损是边界磨氧化磨损是边界磨 损原因之一；主要损原因之一；主要 发生在较高速切削发生在较高速切削 条件下。条件下。 二、刀具寿命二、刀具寿命 (一一)刀具寿命概念刀具寿命概念 刀具寿命刀具寿命T定义为刀具

39、磨损达到规定标准定义为刀具磨损达到规定标准 时的总切削时问时的总切削时问(单位为单位为min)。 达到正常磨损达到正常磨损VB=0.3mm 刀具寿命：刀具寿命： 在规定加工条件下，按质完成额定工作数量在规定加工条件下，按质完成额定工作数量 的可靠性寿命的可靠性寿命 为保持工件尺寸精度，通常用达到该尺寸精为保持工件尺寸精度，通常用达到该尺寸精 度的工件数量来表示的寿命度的工件数量来表示的寿命 达到规定承受冲击次数的疲劳寿命达到规定承受冲击次数的疲劳寿命 (二二)影响刀具寿命的因素影响刀具寿命的因素 1切削速度切削速度vc 切削速度切削速度vc，切削温度，切削温度，磨损，磨损，刀具寿命，刀具寿命 T。 c m m c v C T T C