切削液及刀具几何参数的选择

1、第三节金属切削过程五、切削液的合理选择五、切削液的合理选择1、切削液的作用、切削液的作用(1)冷却作用切削液浇注到切削区域后，通过切削液的传导、对流冷却作用切削液浇注到切削区域后，通过切削液的传导、对流和气化，一方面使切屑、刀具与工件间摩擦减小，产生热量减少；和气化，一方面使切屑、刀具与工件间摩擦减小，产生热量减少；另一方面将产生的热量带走，使切削温度降低，起到冷却作用。另一方面将产生的热量带走，使切削温度降低，起到冷却作用。(2)润滑作用切削液的润滑作用，是通过切削液渗透到刀具与切屑、润滑作用切削液的润滑作用，是通过切削液渗透到刀具与切屑、工件表面之间，形成润滑性能较好的油膜而达到的。工件表

2、面之间，形成润滑性能较好的油膜而达到的。第三节金属切削过程(3)清洗与防锈作用切削液的清洗作用是清除粘附在机床、刀具和清洗与防锈作用切削液的清洗作用是清除粘附在机床、刀具和夹具上的细碎切屑和磨粒细粉，以防止划伤已加工表面和机床的导夹具上的细碎切屑和磨粒细粉，以防止划伤已加工表面和机床的导轨并减小刀具磨损。轨并减小刀具磨损。2.切削液的种类切削液的种类(1)水溶液水溶液是以水为主要成分并加入防锈添加剂的切削液。水溶液水溶液是以水为主要成分并加入防锈添加剂的切削液。(2)乳化液乳化液是乳化油加乳化液乳化液是乳化油加95%98%水稀释成的一种切削液。水稀释成的一种切削液。(3)切削油切削油是以矿物油

3、为主要成分并加入一定的添加剂而构切削油切削油是以矿物油为主要成分并加入一定的添加剂而构成的切削液。成的切削液。第三节金属切削过程3.切削液的合理选用和使用方法切削液的合理选用和使用方法(1)切削液的合理选用切削液应根据工件材料、刀具材料、加工方切削液的合理选用切削液应根据工件材料、刀具材料、加工方法和技术要求等具体情况进行选用。法和技术要求等具体情况进行选用。 高速钢高速钢刀具耐热性差，需采用切削液。通常刀具耐热性差，需采用切削液。通常粗加工时，粗加工时，主要以冷主要以冷却为主，同时也希望能减少切削力和降低功率消耗，可采用却为主，同时也希望能减少切削力和降低功率消耗，可采用3%5%的乳化液；的

4、乳化液；精加工时精加工时，主要目的是改善加工表面质量，降低刀具磨损，主要目的是改善加工表面质量，降低刀具磨损，减少积屑瘤，可采用减少积屑瘤，可采用15%20%的乳化液。的乳化液。硬质合金刀具硬质合金刀具耐热性高，耐热性高，一般不用切削液。若要使用切削液、，则必须连续、充分的供应，否一般不用切削液。若要使用切削液、，则必须连续、充分的供应，否则因骤冷骤热，产生的内应力将导致刀片产生裂纹。则因骤冷骤热，产生的内应力将导致刀片产生裂纹。第三节金属切削过程图图1-24浇注切削液的几种方法浇注切削液的几种方法a)浇注前刀面切削区浇注前刀面切削区b) 浇注切削刃的交角区浇注切削刃的交角区c) 浇注后刀面区

5、浇注后刀面区d) 周环浇注法周环浇注法(2)切削液的使用方法切削液的使用方法切削液的合理使用非常重要，切削液的合理使用非常重要，其浇注部位、充足的程度与浇注方法的差异，将直接影响到切削液其浇注部位、充足的程度与浇注方法的差异，将直接影响到切削液的使用效果。的使用效果。切削液用浇注在切削变形区切削液用浇注在切削变形区浇注方法有外浇注法、内冷却法、浇注方法有外浇注法、内冷却法、喷雾冷却法喷雾冷却法第三节金属切削过程图1-25内冷却法a) 焊接车刀b)机夹车刀第三节金属切削过程图1-26喷雾冷却装置1调节螺钉2虹吸管3过滤器4软管5调节杆6喷嘴第三节金属切削过程(1)前角的功用增大前角能减小切削变形

6、和摩擦，降低切削力、切前角的功用增大前角能减小切削变形和摩擦，降低切削力、切削温度，减少刀具磨损，改善加工质量，抑制积屑瘤等。但前角过削温度，减少刀具磨损，改善加工质量，抑制积屑瘤等。但前角过大会消弱到头强度和散热能力，容易造成崩刃。大会消弱到头强度和散热能力，容易造成崩刃。六、刀具几何参数的合理选择六、刀具几何参数的合理选择1.前角及前刀面的选择前角及前刀面的选择第三节金属切削过程(2)前角的选择原则前角的选择原则1)根据工件材料的性质选择前角根据工件材料的性质选择前角由图由图1-27可知，加工材料的塑性可知，加工材料的塑性愈大，前角的数值应选得愈大；愈大，前角的数值应选得愈大；加工脆性材料

7、，一般得到崩碎切加工脆性材料，一般得到崩碎切屑，切削变形小，应选择较小的屑，切削变形小，应选择较小的前角；工件材料的强度硬度越高，前角；工件材料的强度硬度越高，为使刀具有足够的强度和散热面为使刀具有足够的强度和散热面积，防止崩刀和刀具磨损过快，积，防止崩刀和刀具磨损过快，前角应小一些。前角应小一些。图1-27加工材料不同时 前角的合理数值第三节金属切削过程图1-28刀具材料不同时前角的合理数值2)根据刀具材料的性质选择前角根据刀具材料的性质选择前角由图由图1-28可知，使用强度和韧性可知，使用强度和韧性较好的刀具材料较好的刀具材料(如高速钢如高速钢)，可，可采用较大的前角；使用强度和韧采用较大

8、的前角；使用强度和韧性差的刀具材料性差的刀具材料(如硬质合金如硬质合金)，应采用较小的前角。应采用较小的前角。第三节金属切削过程3)根据加工性质选择前角根据加工性质选择前角粗加工时，粗加工时，选择的背吃刀量和进给量较选择的背吃刀量和进给量较大，为了减小切削变形，提高刀具耐用度，本应选择较大的前角，大，为了减小切削变形，提高刀具耐用度，本应选择较大的前角，但由于毛坯不规则和表皮很硬等情况，为增强刀刃的强度，应选择但由于毛坯不规则和表皮很硬等情况，为增强刀刃的强度，应选择较小的前角较小的前角；精加工时精加工时，选择的背吃刀量和进给量较小，切削力较，选择的背吃刀量和进给量较小，切削力较小，为了使刃口

9、锋利，保证加工质量，可小，为了使刃口锋利，保证加工质量，可选取较大的前角选取较大的前角。第三节金属切削过程(3)前刀面型式前刀面型式1)正前角平面型如图正前角平面型如图1-29a所示，正前角平面型式的特点为：制造所示，正前角平面型式的特点为：制造简单，能获得较锋利的刃口，但强度低，传热能力差。一般用于简单，能获得较锋利的刃口，但强度低，传热能力差。一般用于精精加工刀具、成形刀具、铣刀和加工脆性材料的刀具。加工刀具、成形刀具、铣刀和加工脆性材料的刀具。图1-29前刀面型式a)正前角平面型b)正前角平面带倒棱型c)正前角曲面带倒棱型d)负前角单面型e)负前角双面型第三节金属切削过程2)正前角平面带

10、倒棱型如图正前角平面带倒棱型如图1-29b所示，倒棱是在主切削刃刃口处所示，倒棱是在主切削刃刃口处磨出一条很窄的棱边而形成的。倒棱可以提高刀刃强度、增强散热磨出一条很窄的棱边而形成的。倒棱可以提高刀刃强度、增强散热能力，从而提高了刀具耐用度。能力，从而提高了刀具耐用度。3) 正前角曲面带倒棱型如图正前角曲面带倒棱型如图1-29c所示，这种型式是在正前角平面所示，这种型式是在正前角平面带倒棱的基础上，为了卷屑和增大前角，在前刀面上磨出一定的曲带倒棱的基础上，为了卷屑和增大前角，在前刀面上磨出一定的曲面而形成的。常用于粗加工或精加工塑性材料的刀具。面而形成的。常用于粗加工或精加工塑性材料的刀具。第

11、三节金属切削过程4) 负前角单面型当磨损主要发生在后刀面时，可制成如图负前角单面型当磨损主要发生在后刀面时，可制成如图1-29d所所示的负前角单面型。此时刀面承受压应力，具有好的刀刃强度，常示的负前角单面型。此时刀面承受压应力，具有好的刀刃强度，常用于切削高硬度材料和淬火钢材料。但副前角会增大切削力。用于切削高硬度材料和淬火钢材料。但副前角会增大切削力。5) 负前角双面型负前角双面型 如图如图1-29e所示，当磨损同时发生在前、后两个所示，当磨损同时发生在前、后两个刀面时，制成负前角双面型，可使刀片的重磨次数增多。刀面时，制成负前角双面型，可使刀片的重磨次数增多。第三节金属切削过程2.后角及后

12、刀面的选择后角及后刀面的选择(1)后角的功用增大后角能减小后刀面与过渡表面间的摩擦，后角的功用增大后角能减小后刀面与过渡表面间的摩擦，减小刀具减小刀具磨损磨损，还可以减小切削刃钝圆半径，还可以减小切削刃钝圆半径 ，使刀刃锋利，易于切下切屑，可，使刀刃锋利，易于切下切屑，可减减小表面粗糙度值小表面粗糙度值。但后角过大会降低刀刃强度和散热能力。但后角过大会降低刀刃强度和散热能力。(2)后角的选择原则后角主要根据切削厚度大小选择。后角的选择原则后角主要根据切削厚度大小选择。 粗加工时粗加工时，进给量较大、切削厚度较大，进给量较大、切削厚度较大，后角应取小值后角应取小值；精加工精加工时，时，进给量较小

13、、切削厚度较小，进给量较小、切削厚度较小，后角应取大值后角应取大值；工件材料强度、硬度较高工件材料强度、硬度较高时时，为提高人口强度，为提高人口强度，后角应取小值后角应取小值；工艺系统刚性差工艺系统刚性差，容易产生振动，容易产生振动时，时，应适当减小后角应适当减小后角；定尺寸刀具应选择较小后角定尺寸刀具应选择较小后角，以增加重磨次数，以增加重磨次数，延长刀具使用寿命。延长刀具使用寿命。第三节金属切削过程图1-30后刀面型式a)刃带、双重后角b)消振棱(3)后刀面的型式1)双重后角如图双重后角如图1-30a所示，为了所示，为了保证刃口强度，减保证刃口强度，减小刃磨后刀面的工小刃磨后刀面的工作量，

14、常在车刀后作量，常在车刀后刀面上磨出双重后刀面上磨出双重后角。角。第三节金属切削过程2)消振棱消振棱 如图如图1-30b所示，为了增加后刀面与过渡表面之间的接所示，为了增加后刀面与过渡表面之间的接触面积，增加阻尼作用，消除振动，可在后刀面上刃磨出一条有负触面积，增加阻尼作用，消除振动，可在后刀面上刃磨出一条有负后角的棱面，称为消振棱。后角的棱面，称为消振棱。3)刃带刃带 如图如图1-30a所所示，对一些定尺寸刀具，示，对一些定尺寸刀具，如拉刀、铰刀等，为便如拉刀、铰刀等，为便于控制外径尺寸，避免于控制外径尺寸，避免重磨后尺寸精度迅速变重磨后尺寸精度迅速变化，常在后刀面上刃磨化，常在后刀面上刃磨

15、出后角为零度的小棱边，出后角为零度的小棱边，称为刃带称为刃带。第三节金属切削过程(1)主偏角的功用主偏角的功用主偏角主偏角r影响切削分力的大小，影响切削分力的大小，增大增大r ，会使，会使Ff力增加，力增加，Fp力减小；力减小；主偏角影响加工表面粗糙度值的大小主偏角影响加工表面粗糙度值的大小，增大主，增大主偏角，加工表面粗糙度值增大；偏角，加工表面粗糙度值增大；主偏角影响刀具耐用度主偏角影响刀具耐用度，当主偏角，当主偏角增大时，刀具耐用度下降；增大时，刀具耐用度下降；主偏角也影响工件表面形状主偏角也影响工件表面形状，车削阶梯，车削阶梯轴时，选用轴时，选用r=90，车削细长轴时，选用，车削细长轴

16、时，选用r=7590；为增加通用；为增加通用性，车外圆、端面和倒角可选用性，车外圆、端面和倒角可选用r=45。(2)主偏角的选择主偏角的选择原则是，在工艺系统刚性允许的情主偏角的选择主偏角的选择原则是，在工艺系统刚性允许的情况下，选择较小的主偏角，这样有利于提高刀具耐用度。况下，选择较小的主偏角，这样有利于提高刀具耐用度。3.副后角的选择副后角的选择4.主偏角的选择主偏角的选择副后角通常等于后角的数值。但一些特殊的刀，为了保证刀具强度，可选副后角通常等于后角的数值。但一些特殊的刀，为了保证刀具强度，可选12第三节金属切削过程5.副偏角的选择副偏角的选择(1)副偏角的功用减小副偏角，会增加副切削

17、刃与已加工表面的接副偏角的功用减小副偏角，会增加副切削刃与已加工表面的接触长度，能减小表面粗糙度值，并能提高刀具耐用度。触长度，能减小表面粗糙度值，并能提高刀具耐用度。(2)选择原则主要根据加工性质选取，一般情况下选取选择原则主要根据加工性质选取，一般情况下选取r =1015，特殊情况，如切断刀，为了保证刀头强度，可选，特殊情况，如切断刀，为了保证刀头强度，可选r=12。第三节金属切削过程图1-31刃倾角对切屑流向的影响a)=0b)-c)+6.刃倾角的选择刃倾角的选择(1)刃倾角的功用刃倾角的功用1)控制切屑的流向控制切屑的流向如如图图1-31所示，当所示，当s=0时，切屑垂直于切削刃时，切屑

18、垂直于切削刃流出；流出；s为负值时，切为负值时，切屑流向已加工表面；屑流向已加工表面；s为正值时，切屑流向待为正值时，切屑流向待加工表面。加工表面。第三节金属切削过程2)控制切削刃切入时首先与工件接触的位置控制切削刃切入时首先与工件接触的位置如图如图1-32所示，在切所示，在切削有断续表面的工件时，若刃倾角为负，刀尖为切削刃上最低点，削有断续表面的工件时，若刃倾角为负，刀尖为切削刃上最低点，首先与工件接触的是切削刃上的点，而不是刀尖，这样切削刃承受首先与工件接触的是切削刃上的点，而不是刀尖，这样切削刃承受着冲击负荷，起到保护刀尖的作用；刃倾角为正值，首先与工件接着冲击负荷，起到保护刀尖的作用；

19、刃倾角为正值，首先与工件接触的是刀尖，可能引起崩刃或打刀。触的是刀尖，可能引起崩刃或打刀。图1-32刃倾角对切削刃接触工件的影响a)-b)+c)=0第三节金属切削过程图1-32刃倾角对切削刃接触工件的影响a)-b)+c)=03)控制切削刃在切入与切出时的平稳性控制切削刃在切入与切出时的平稳性如图1-32所示，断续切削时，当刃倾断续切削时，当刃倾角为零，切削刃与工角为零，切削刃与工件同时接触，同时切件同时接触，同时切离，会引起离，会引起振动振动；若；若刃倾角不等于零，则刃倾角不等于零，则切削刃上各点逐渐切切削刃上各点逐渐切入工件和逐渐切离工入工件和逐渐切离工件，故切削过程平稳。件，故切削过程平稳

20、。第三节金属切削过程4)控制背向力与进给力的比值控制背向力与进给力的比值刃倾角为正值，背向力减小，进给刃倾角为正值，背向力减小，进给力增大；刃倾角为负值，背向力增大，进给力减小。力增大；刃倾角为负值，背向力增大，进给力减小。(2)刃倾角的选择选择刃倾角时，按照具体加工条件进行具体分析，刃倾角的选择选择刃倾角时，按照具体加工条件进行具体分析，一般情况可按加工性质选取一般情况可按加工性质选取。7.刀尖型式的选择刀尖型式的选择(过渡刃的选择过渡刃的选择)(1)直线过渡刃如图直线过渡刃如图1-33a所示，过渡刃的偏角所示，过渡刃的偏角rr/2、长度、长度b(1/41/5)ap，这种过渡刃多用于粗加工或

21、强力切削的车刀上。，这种过渡刃多用于粗加工或强力切削的车刀上。(2)圆弧过渡刃如图圆弧过渡刃如图1-33b所示，过渡刃也可磨成圆弧形。所示，过渡刃也可磨成圆弧形。(3)水平修光刃如图水平修光刃如图1-33c所示，所示，修光刃是在副切削刃靠近刀尖处磨出一小段修光刃是在副切削刃靠近刀尖处磨出一小段=0的平行刀刃。的平行刀刃。第三节金属切削过程图1-33倒角刀尖与刀尖圆弧半径a)直线刃b)圆弧刃(刀尖圆弧半径)c)平行刃(水平修光刃)d)大圆弧刃第三节金属切削过程(4)大圆弧刃如图大圆弧刃如图1-33d所示，大圆弧刃是把过渡刃磨成非常大的所示，大圆弧刃是把过渡刃磨成非常大的圆弧形，它的作用相当于水平

22、修光刃。圆弧形，它的作用相当于水平修光刃。七、切屑的控制七、切屑的控制1.切屑的卷曲与流向切屑的卷曲与流向(1)切屑的卷曲切屑的卷曲是由于切屑内部变形，或碰到刀具前刀切屑的卷曲切屑的卷曲是由于切屑内部变形，或碰到刀具前刀面上磨出的断屑槽、凸台、附加档块以及碰到其它障碍物后造成的。面上磨出的断屑槽、凸台、附加档块以及碰到其它障碍物后造成的。(2)切屑的流向切屑的流向主要受刃倾角的影响。切屑的流向切屑的流向主要受刃倾角的影响。第三节金属切削过程2.断屑的原理和屑形断屑的原理和屑形(1)切屑在流出过程中遇到障碍物受到一个弯曲力矩而折断切屑在流出过程中遇到障碍物受到一个弯曲力矩而折断(如图如图1-34所示所示)切屑与卷屑阶台相碰后，受到切屑与卷屑阶台相碰后，受到F力作用，形成一个弯曲力矩，力作用，形成一个弯曲力矩，产生较大的弯曲应力而折断在卷屑槽内。产生较大的弯曲应力而折断在卷屑槽内。图1-34 切屑在卷屑槽内折断及其弯曲应力第三节金属切削过程图1-35切屑与工件待加工表面相碰第三节金属切削过程图1-36切屑与工件过渡表面相碰第三节金属切削过程图1-37切屑与车刀后刀面相碰后折断(2)切屑在流动过程中靠自身重量甩断切屑在流动过程中靠自身重量甩断若切屑从前刀面流出过程中若切屑从前刀面流出过程中未与刀具或工件相碰，则有可能形成长的带状切屑，未与刀具或工件相碰，则有可能形成长的带状切屑，第三节