机械制造基础金属切削加工(本)

1、 第五篇第五篇- -切削加工切削加工 内内 容容23451切削加工的基础知识切削加工的基础知识刀具材料刀具材料刀具角度刀具角度金属切削过程金属切削过程常用加工方法综述常用加工方法综述 5-1 5-1 切削加工的基础知识切削加工的基础知识 金属切削加工金属切削加工利用切削刀具与工件作相对运动，利用切削刀具与工件作相对运动，从金属毛坯上切除多余材料，从而获得表面粗糙度从金属毛坯上切除多余材料，从而获得表面粗糙度及精度合格的机器零件的过程。因为是在冷态下进及精度合格的机器零件的过程。因为是在冷态下进行的，因此称之为冷加工。行的，因此称之为冷加工。热加工热加工毛坯毛坯装配装配机器机器冷加工冷加工粗糙度

2、、精度粗糙度、精度合格的零件合格的零件 尺寸精度尺寸精度 尺寸精度是指尺寸的准确程度，由尺寸公差控制。尺寸精度是指尺寸的准确程度，由尺寸公差控制。 公差是尺寸的允许变动量，公差越小精度越高。公差示意图中，上下偏差之间所限定的区域称为公差带。公差最大极限尺寸最小极限尺寸上偏差下偏差零线和基本偏差零线和基本偏差零线通常表示基本尺寸，基本偏差则是零线通常表示基本尺寸，基本偏差则是用以确定公差带相对于零线位置较近的那个上偏差或下偏差。用以确定公差带相对于零线位置较近的那个上偏差或下偏差。孔的基本偏差用大写英文字母表示，轴用小写字母表示孔的基本偏差用大写英文字母表示，轴用小写字母表示公差等级公差等级同一

3、基本尺寸，同一基本尺寸，若公差等级相同则公差值相等，若公差等级相同则公差值相等，公差带等宽公差带等宽 形状精度形状精度 形状精度是指零件上被测要素（线或面）相对于理形状精度是指零件上被测要素（线或面）相对于理想形状的准确程度，由形状公差来控制。想形状的准确程度，由形状公差来控制。 直线度 平面度 圆度圆柱度圆柱度线轮廓度线轮廓度面轮廓度面轮廓度形状公差的标注形状公差的标注在图纸上用两个框格标注，前一框格标注形在图纸上用两个框格标注，前一框格标注形状公差符号，后一框格填写形状公差值状公差符号，后一框格填写形状公差值 位置精度位置精度 位置精度是指零件上被测要素（线或面）相对于基位置精度是指零件上

4、被测要素（线或面）相对于基准之间的位置准确程度，由位置公差来确定。准之间的位置准确程度，由位置公差来确定。 平行度 垂直度 同轴度 位置度圆跳动圆跳动全跳动全跳动倾斜度倾斜度对称度对称度位置公差的标注位置公差的标注在图纸上用三个框格标注，前一框格标注位置公差符号，在图纸上用三个框格标注，前一框格标注位置公差符号，后一框格填写位置公差值，第三框格标注基准代号后一框格填写位置公差值，第三框格标注基准代号 表面粗糙度表面粗糙度 在切削加工过程中，刀具会振动、与工件摩擦，在在切削加工过程中，刀具会振动、与工件摩擦，在工件已加工表面上留下微小的波峰与波谷，这些微工件已加工表面上留下微小的波峰与波谷，这些

5、微小波峰、波谷的高低程度和间距状况称为表面粗糙小波峰、波谷的高低程度和间距状况称为表面粗糙度。度。 表面粗糙度以工件表面轮廓的平均算术偏差表面粗糙度以工件表面轮廓的平均算术偏差RaRa来表来表征，单位是微米。征，单位是微米。 几种主要切削表面及切削方式几种主要切削表面及切削方式 外圆面：车、磨削；外圆面：车、磨削； 内圆面（孔）：钻、镗、车、磨、拉削；内圆面（孔）：钻、镗、车、磨、拉削； 平面：刨、铣、车、磨、拉削；平面：刨、铣、车、磨、拉削； 成形面：车、铣、磨、拉削。成形面：车、铣、磨、拉削。 粗车外圆粗车外圆 车锥体车锥体 车孔车孔 铣端面铣端面 铣齿铣齿 铣键槽铣键槽 磨削外圆磨削外圆

6、 平面磨削平面磨削 镗孔镗孔 钻孔钻孔 5-1-2 5-1-2 切削运动切削运动 切削运动切削运动工件和刀具之间的相对运动工件和刀具之间的相对运动( (直线和回转直线和回转运动两个基本运动单元运动两个基本运动单元) )； 切削运动由主运动和进给运动构成。切削运动由主运动和进给运动构成。 主运动直接切下切屑的运动（转速最高、消耗功率最大、唯一一个）； 车削中的工件旋转 磨削中的砂轮旋转 铣削中的刀具旋转 进给运动 使金属层不断投入切削的运动（一个或多个）； 车削、铣削中的工件移动 外圆磨时工件的旋转和轴 向移动 切削运动在工件上形成三类加工表面切削运动在工件上形成三类加工表面 待加工表面待加工表

7、面 即将被切去金属层的表面即将被切去金属层的表面 加工表面（过渡表面）加工表面（过渡表面） 切削刃正在切削加工的表面切削刃正在切削加工的表面 已加工表面已加工表面 已经切除部分金属而形成的新表面已经切除部分金属而形成的新表面 切削表面切削表面nf f已加工表面已加工表面加工表面加工表面待加工表面待加工表面 5-1-3 5-1-3 切削用量三要素切削用量三要素 切削要素又称切削用量三要素，包括切削速度切削要素又称切削用量三要素，包括切削速度VcVc、进给量、进给量f f（或进给速度或进给速度V Vf f）和切削深度（背吃刀量）和切削深度（背吃刀量）a ap p 。主运动为圆周运动，其切削速度：主

8、运动为圆周运动，其切削速度：r/snmm1000工件或刀具转速，工件或刀具直径，dsmdnvr/minnrmmmin1000r2，主运动每分钟往复次数往复运动行程长度，LmLnv 主运动为往复直线运动，其切削速度：主运动为往复直线运动，其切削速度：在单位时间内，工件或刀具沿主运动方向的相对位移。（主运动线速度）在单位时间内，工件或刀具沿主运动方向的相对位移。（主运动线速度）f fn 进给量进给量 刀具在进给方向上相对工件的位移量刀具在进给方向上相对工件的位移量 对外圆车削进给量是指工件旋转一周，刀具沿工件进给移对外圆车削进给量是指工件旋转一周，刀具沿工件进给移动的距离，通常用字母动的距离，通常

9、用字母f f 表示（表示（mm/r mm/r ）d dm md dw wf fn1 12 2f ff加工速度？加工速度？ 多齿刀具加工时，进给运动的瞬时速度称进给速度多齿刀具加工时，进给运动的瞬时速度称进给速度(mm/s)(mm/s)加工齿轮，每齿进给量加工齿轮，每齿进给量a af f(mm/z)(mm/z) 刀具每转或每行程中每齿相对工件在进给运动方向上刀具每转或每行程中每齿相对工件在进给运动方向上的位移量称为每齿进给量，用的位移量称为每齿进给量，用f fz z表示（表示（mm/zmm/z）（刀具或工件转速，刀具齿数）（sr/minnzsminmmznffnvzf 切削深度切削深度( (背吃

10、刀量背吃刀量) ) 一次切削过程中，待加工表面与已加工表面之间的垂直距离。一次切削过程中，待加工表面与已加工表面之间的垂直距离。mmdmmdmmddamwmwp加工后工件直径，加工前工件直径，2车外圆：车外圆：d dm md dw wf fn1 12 2f fa ap p 5-1-4 5-1-4 切削层剖面要素切削层剖面要素 切削层切削层工件上正被刀具切削的那层金属。工件上正被刀具切削的那层金属。 其大小和形状决定了刀具切削部分所受载荷大小及切屑形状。其大小和形状决定了刀具切削部分所受载荷大小及切屑形状。 切屑层剖面的尺寸称为切削层的几何参数，包括：切屑层剖面的尺寸称为切削层的几何参数，包括：

11、是相邻两个加工表是相邻两个加工表面之间在基面上测量的垂直距离面之间在基面上测量的垂直距离a ac c=fsinK=fsinKr r( (带状屑厚度带状屑厚度) ) 参加切削主刀刃长度参加切削主刀刃长度d dm md dw wf fn1 12 2f fa ap pKrKracacf fa ap pKrKrawaw 5-2 5-2 刀具材料及刀具构造刀具材料及刀具构造 刀具在高温下进行切削工作，还要承受大的压力、刀具在高温下进行切削工作，还要承受大的压力、摩擦、冲击和震动等。对刀具材料的基本要求：摩擦、冲击和震动等。对刀具材料的基本要求： 高硬度：必须高于工件的的硬度，常温硬度一般要求HRC60；

12、 有足够的强度和韧性：可以承受切削力，冲击力和振动； 耐磨性好：以抵抗的磨损，维持一定的切削时间； 红硬性好（热稳定性、耐热性）：即在高温下切削能保持较高的硬度的性能； 有良好的工艺性及经济性：以便于制造各种刀具。包括锻、轧、焊、切削加工和热处理性能等； 目前还没有一种刀具材料能够全部满足上述要求目前还没有一种刀具材料能够全部满足上述要求。5-2 5-2 刀具材料及刀具构造刀具材料及刀具构造 一、一、 常用刀具材料及其选择常用刀具材料及其选择 碳素工具钢碳素工具钢 合金工具钢合金工具钢 高速钢高速钢 硬质合金硬质合金 陶瓷刀具陶瓷刀具 金刚石刀具金刚石刀具 立方氮化硼立方氮化硼常用常用新型材料

13、新型材料 碳素工具钢碳素工具钢 碳素工具钢（碳素工具钢（T10T10、T12T12等）等）含碳量较高（含碳量较高（0.7-0.7-1.31.3）的优质钢，杂质少（）的优质钢，杂质少（S S、P P），淬火后较硬），淬火后较硬 butbut热硬性差；一般只用于不重要的手工工具的制热硬性差；一般只用于不重要的手工工具的制造，如锉刀，凿子及锯条等。造，如锉刀，凿子及锯条等。 碳素结构钢：碳素结构钢：w wc c0.38%(0.25%0.38%(0.25%常用常用,S/P,S/P高高):Q215):Q215 合金工具钢（低）合金工具钢（低） 合金工具钢（合金工具钢（9CrSi9CrSi、8CrMoV8

14、CrMoV等）等）在碳素工具在碳素工具钢中加入适量的合金元素钢中加入适量的合金元素CrCr、WW、MnMn等，使得其等，使得其热硬性提高（热硬性提高（250-300250-300），常用来制造较重要、复），常用来制造较重要、复杂、切削速度不高的刀具，如铰刀、拉刀等。杂、切削速度不高的刀具，如铰刀、拉刀等。 低合金钢：合金总含量低合金钢：合金总含量3% 同含碳量的碳素钢同含碳量的碳素钢 高速钢（高合金工具钢）高速钢（高合金工具钢） 高速钢高速钢是一种加入较多碳化物钨、钼、铬、钒等的高是一种加入较多碳化物钨、钼、铬、钒等的高合金工具钢；合金工具钢； 特点：特点： 红硬性，硬度（红硬性，硬度（HRC

15、62-65HRC62-65）；）； 且强度且强度（3500MPa3500MPa）、韧性（）、韧性（ k k = =0.3J/m0.3J/m2 2）好）好工艺性工艺性 好（可锻性、可焊性，可切削加工性、热处理不易变形）；好（可锻性、可焊性，可切削加工性、热处理不易变形）； 耐热温度：耐热温度：550-600550-600，不能用于高速切削不能用于高速切削 应用：主要用于应用：主要用于制造形状复杂制造形状复杂的刀具，如麻花钻、铣刀、的刀具，如麻花钻、铣刀、拉刀等。拉刀等。 常见的常见的高速钢高速钢 钨钢钨钢 W18Cr4VW18Cr4V 优点：淬火时过热倾向小，含钒少，耐磨加工性好，塑性变形抗力大

16、； 缺点：碳含量高，分布不均匀，影响耐用度，强度韧性不够，热塑性差。 钨钼钢钨钼钢 W6Mo5Cr4V2 W6Mo5Cr4V2 优点：碳化物分布细小，均匀，抗弯强度和韧性高，可作尺寸大，承受冲击力较大的刀具；热塑性好，磨削加工性好； 能用作热成形方法制造的刀具，适宜制造热轧钻头。 硬质合金硬质合金 硬质合金硬质合金由高硬度、高熔点的金属碳化物由高硬度、高熔点的金属碳化物（WCWC、TiCTiC等）微米级粉末和粘结剂钴（等）微米级粉末和粘结剂钴（CoCo、MoMo等）经压制、烧结而成的粉末冶金制品。等）经压制、烧结而成的粉末冶金制品。 硬质合金被广泛用作刀具材料；硬质合金被广泛用作刀具材料； 优

17、点：硬度高HRC73、耐磨性好、热硬性好（耐热温度800-1000），切削速度高（与高速钢相比）、稳定性好； 缺点：抗弯强度较低（高速钢的1/2-1/4）， k比高速钢低几十倍，冲击韧性差； 加工工艺性差，常制成刀片，焊接在刀体上。加工工艺性差，常制成刀片，焊接在刀体上。 硬质合金分类硬质合金分类 以以WCWC为主要成分的硬质合金可以大致分为以下三类为主要成分的硬质合金可以大致分为以下三类 YGYG（K K）类）类 WC-Co WC-Co类类( (钨钴钨钴) )硬质合金，硬质合金，CoCo多，强度、多，强度、韧性好韧性好，硬度、耐磨性较差，适用于加工时容易产生崩，硬度、耐磨性较差，适用于加工时

18、容易产生崩碎切屑、有冲击切削力的脆性材料碎切屑、有冲击切削力的脆性材料 YTYT（P P）类）类 WC-TiC-Co WC-TiC-Co类类( (钨钴钛钨钴钛) )硬质合金，硬质合金，TiCTiC多，多，硬度、耐磨性、抗氧化性、低温脆性较高，硬度、耐磨性、抗氧化性、低温脆性较高，butbut抗弯强抗弯强度、磨加工性、导热性、度、磨加工性、导热性、韧性较低韧性较低，适于加工塑性材料，适于加工塑性材料 YWYW（MM）类）类 WC-TiC-TaC WC-TiC-TaC类类( (钨钛钽钨钛钽) )硬质合金，抗弯硬质合金，抗弯强度、疲劳强度、冲击韧性、高温硬度、抗氧化性、耐强度、疲劳强度、冲击韧性、高

19、温硬度、抗氧化性、耐磨性均较高。加工不锈钢、耐热合金等难加工材料磨性均较高。加工不锈钢、耐热合金等难加工材料 陶瓷刀具陶瓷刀具 陶瓷刀具的硬度、耐磨性、耐热性、化学陶瓷刀具的硬度、耐磨性、耐热性、化学稳定性和脆性都较高，抗弯强度和冲击韧稳定性和脆性都较高，抗弯强度和冲击韧性则较低；性则较低； 陶瓷刀具中一般较常用的有：陶瓷刀具中一般较常用的有： 纯Al2O3陶瓷 Al2O3 -TiC混合陶瓷 金刚石刀具金刚石刀具 金刚石刀具切削刃锋利，硬度、耐磨性、耐用度金刚石刀具切削刃锋利，硬度、耐磨性、耐用度都很高，加工时不产生积屑瘤，适于精密加工，都很高，加工时不产生积屑瘤，适于精密加工，是一种很好的刀

20、具材料；是一种很好的刀具材料； 金刚石刀具的主要缺点就是热稳定性差，强度较金刚石刀具的主要缺点就是热稳定性差，强度较低、脆性较高，并且由于化学成分的影响，不适低、脆性较高，并且由于化学成分的影响，不适合加工黑色金属；合加工黑色金属； 因此，金刚石刀具主要用于磨具和磨料，可以进因此，金刚石刀具主要用于磨具和磨料，可以进行有色金属和非金属的高速车削及镗孔加工。行有色金属和非金属的高速车削及镗孔加工。 立方氮化硼立方氮化硼 立方氮化硼刀具的硬度、耐磨性、热稳定立方氮化硼刀具的硬度、耐磨性、热稳定性、化学稳定性、导热性都比较高；性、化学稳定性、导热性都比较高； 主要的两大类氮化硼刀具是：主要的两大类氮

21、化硼刀具是： 整体聚晶立方氮化硼 立方氮化硼复合片 nf切削部分切削部分夹持部分夹持部分二、刀具的组成刀具的组成：切削部分切削部分夹持部分夹持部分刀具构造刀具构造 1.刀具切削部分的组成刀具切削部分的组成三、刀具的几何形状三、刀具的几何形状nf前刀面前刀面主切削刃主切削刃副切削刃副切削刃刀尖刀尖主后面主后面副后面副后面 1.刀具切削部分的组成三个刀面：三个刀面：三、刀具的几何形状：刀具上切屑流过的表面：刀具上切屑流过的表面：与过渡表面相对的表面，同前：与过渡表面相对的表面，同前刀面相交形成主切削刃刀面相交形成主切削刃：与已加工表面相对，同前刀面：与已加工表面相对，同前刀面相交形成副切削刃相交形

22、成副切削刃两个刀刃：两个刀刃：切出过渡表面的切削刃，它负担者主切出过渡表面的切削刃，它负担者主要的切削工作；要的切削工作；：前刀面与副后面相交形成的切削刃，：前刀面与副后面相交形成的切削刃，它担负者少量的切削作用；它担负者少量的切削作用；(1)(1)前刀面前刀面(2)(2)主后刀面主后刀面 (3)(3)副后刀面副后刀面(1)主切削刃主切削刃(2)副切削刃副切削刃：主切削刃与副切削刃的连接处主切削刃与副切削刃的连接处一个尖：刀尖一个尖：刀尖 车刀结构车刀结构（1 1）焊接式车刀）焊接式车刀 （2 2）机夹重磨式车刀）机夹重磨式车刀（3 3）机夹可转位车刀）机夹可转位车刀 可转位车刀特点：可转位车

23、刀特点：避免焊接缺陷避免焊接缺陷减少调刀时间减少调刀时间刀具材料性能好刀具材料性能好标准化程度高标准化程度高车刀结构车刀结构 通过主切削刃选通过主切削刃选定点，与该点切削速度垂直定点，与该点切削速度垂直的平面的平面通过主切通过主切削刃选定点，与主切削刃相削刃选定点，与主切削刃相切并垂直于基面切并垂直于基面通过主切削通过主切削刃选定点，同时垂直于基面刃选定点，同时垂直于基面和主切削平面和主切削平面通过主通过主切削刃选定点，垂直于基面切削刃选定点，垂直于基面并平行于假定进并平行于假定进 给运动方向给运动方向假定工作平面假定工作平面正交平面正交平面2.车刀切削部分的主要角度车刀切削部分的主要角度(1

24、).坐标平面参考系坐标平面参考系 2.车刀切削部分的主要角度(2).标注角度在正交平面po标注的角度.前角前角o o:前刀面与基面间夹角（ 020 ）。.后角后角o :主后刀面与主切削平面间夹（612） 2.车刀切削部分的主要角度前角的作用前角的作用使刀具锋利，切削轻快；同时，也关系到刀尖的强度。使刀具锋利，切削轻快；同时，也关系到刀尖的强度。锋利锋利切削力切削力切削热切削热切削温度切削温度刀具磨损刀具磨损（优点）；（优点）；散热面积散热面积 切削温度切削温度 刀具磨损刀具磨损 （缺点）；（缺点）；刀头受力截面积刀头受力截面积 刀头强度刀头强度 （缺点）。（缺点）。 前角的具体选择取决于工件材

25、料的性能前角的具体选择取决于工件材料的性能工件材料强度低、硬度低，工件材料强度低、硬度低， o o选大些；选大些；刀具材料韧性好刀具材料韧性好(高速钢高速钢)-耐冲击，耐冲击， o o选大些，反之选大些，反之选小些选小些(硬质合金硬质合金)加工状态：精加工时，加工状态：精加工时， o o选大些，粗加工选大些，粗加工o o选小些选小些 0 0选择原则：应综合考虑，选择原则：应综合考虑，“锋锋”字当先，字当先，“锋锋”中求固中求固 (-535) 减少主后刀面与加工表面之间的摩擦，配合前角调整切削刃的锋利程度。减少主后刀面与加工表面之间的摩擦，配合前角调整切削刃的锋利程度。摩擦摩擦 刀具锋利刀具锋利

26、 切削热切削热切削温度切削温度刀具磨损刀具磨损( (优点优点) )散热面积散热面积 切削温度切削温度 刀具磨损刀具磨损 （缺点）；（缺点）；刀头受力截面积刀头受力截面积 刀头强度刀头强度 易崩刀（缺点）。易崩刀（缺点）。 0 0一般取一般取6 612 12 之间；之间；2.车刀切削部分的主要角度后角的作用后角的作用粗加工强度,小后角(0=6-8)；精加工摩擦表面粗糙度，大后角(0=8-12) 2.车刀几何角度标注(2).标注角度在基面pr内标注的角度 .主偏角主偏角k kr r:主切削平面与假定工作平面间夹角，即主切削刃在基面上的投影与进给方向间夹角（4090）。 .副偏角副偏角k kr r:

27、 :副切削平面与假定工作平面间夹角，即副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向间夹角。 2.车刀切削部分的主要角度(2).标注角度k kr r对刀具耐磨度和切削力的分配有直接影响对刀具耐磨度和切削力的分配有直接影响当走刀量当走刀量f和吃刀量和吃刀量ap不变时，不变时，Kr切削厚度切削厚度ac ，切削宽度，切削宽度a aw w，切削面积不变，主切削刃，切削面积不变，主切削刃单位长度上负荷单位长度上负荷，散热，散热，刀具耐用度。刀具耐用度。 2.车刀切削部分的主要角度(2).标注角度主偏角主偏角k kr r径向力大，工件径向力大，工件刚度差会引起工件变形刚度差会引起工件变形车外圆，车外圆， k kr

28、 r值有值有45、60 、75 、90四种；加工台阶四种；加工台阶轴，必须取轴，必须取k kr r = 90，刚性，刚性差取大值。差取大值。BUT 2.车刀切削部分的主要角度(2).标注角度副偏角副偏角k kr r的主要作用是的主要作用是副切削刃与已副切削刃与已加工表面的摩擦，加工表面的摩擦，表面粗糙度；表面粗糙度；同时，同时，k kr r残留面积残留面积k kr r值为：值为：5-15 2.车刀切削部分的主要角度(2).标注角度标注角度在主切削平面ps标注的角度刃倾角刃倾角s s:主切削刃与基面间夹角（-5+5）。粗加工取负值；粗加工取负值；精加工取正值或零值。精加工取正值或零值。s s=0

29、=0切屑向着与主切削刃垂直切屑向着与主切削刃垂直的方向流出的方向流出s s为正值为正值切屑向着代加工表面切屑向着代加工表面流出，切削刃强度较差流出，切削刃强度较差s s为负值为负值切屑向着已加工表面切屑向着已加工表面流出，主切削刃强度较好。流出，主切削刃强度较好。 2.车刀切削部分的主要角度(3).工作角度工作角度刀具装夹位置的影响 一、切削过程及切屑种类一、切削过程及切屑种类 1.金属切削过程弹性变形：晶粒无变化塑性变形：晶粒内部滑移挤裂：滑移面产生裂痕切离5-3 5-3 金属切削过程金属切削过程 三个变形区三个变形区（1 1）第一变形区：刀刃前方的变）第一变形区：刀刃前方的变形区。其变形量

30、最大，切削过程切形区。其变形量最大，切削过程切削力、热量主要来自这个区域，机削力、热量主要来自这个区域，机床提供的能量也主要消耗在这个区床提供的能量也主要消耗在这个区（2 2）第二变形区：是切屑与前刀）第二变形区：是切屑与前刀面间的摩擦变形区，此区域的状面间的摩擦变形区，此区域的状况与积屑瘤形成，和刀具前刀面况与积屑瘤形成，和刀具前刀面的磨损有直接关系的磨损有直接关系（3 3）第三变形区：是工件已加工表面与工具后刀面的摩擦变形）第三变形区：是工件已加工表面与工具后刀面的摩擦变形区，该区的状况对工件表面的变形强化和残余应力以及后刀面磨区，该区的状况对工件表面的变形强化和残余应力以及后刀面磨损有很

31、大影响损有很大影响 切削收缩：经塑性变形切削下来的切屑变得更厚（厚度hch公称厚度hD）、更短的现象；称为切屑收缩；其程度用变形系数（或收缩系数）表示，即: =hch/hD 一般情况下，一般情况下， 愈大，切削力越大，切削温度愈高，表面愈粗糙。因此，可以增大前角0 ，降低材料的塑性来使变形减小。 切屑的种类切屑的种类 带状切屑带状切屑，切削速度，f，刀具前角带状切屑 特点：F稳定已加工表面光洁整齐；但应有段屑措施，防止缠绕 节状切屑（挤裂切屑）节状切屑（挤裂切屑），切削速度，f形成节状切屑 特点：连续但不光滑，有挤裂痕迹，金属变形较大，切削力有波动及表面粗糙； 崩碎切屑（粒状切屑）崩碎切屑（粒

32、状切屑）时，不发生明显的塑性变形就突然断裂，容易形成崩碎切屑特点：不连续，不规则碎块。切削热/力集中刀尖刀尖易磨损，易引起振动使已加工表面粗糙 金属切削过程实质：金属切削过程实质： 金属受刀具挤压，经过弹性变形、塑性变形后沿一定面被金属受刀具挤压，经过弹性变形、塑性变形后沿一定面被挤裂的过程。挤裂的过程。 切削颜色与变形程度有关：切削颜色与变形程度有关： 银白色银白色切削变形小，切削温度低切削变形小，切削温度低(300-400)(300-400) 淡蓝色淡蓝色切削变形较大，切削温度较高切削变形较大，切削温度较高(500)(500) 黑紫色黑紫色切削变形很大，切削温度高切削变形很大，切削温度高(

33、800(800以上以上) ) 切屑一面光亮，一面粗糙原因：切屑一面光亮，一面粗糙原因： 切削过程中，切屑靠近前刀面一面受前刀面推挤而拉伸，切削过程中，切屑靠近前刀面一面受前刀面推挤而拉伸，另一面受挤压而缩短。另一面受挤压而缩短。切削现象切削现象 积屑瘤的形成及影响因素积屑瘤的形成及影响因素条件：条件：在在切速不高切速不高而又能形成连续而又能形成连续切屑的情况下，加工切屑的情况下，加工材料，材料，现象：现象：常在常在前刀面前刀面切削刃处粘着一切削刃处粘着一块呈三角状的硬块块呈三角状的硬块( (加工硬化加工硬化) )产生原因：产生原因：切屑底层与前刀面剧烈切屑底层与前刀面剧烈摩擦形成滞流层。当摩擦

34、力摩擦形成滞流层。当摩擦力 切屑分切屑分子之间的结合力时，一部分金属停子之间的结合力时，一部分金属停留在刀刃附近留在刀刃附近 积屑瘤对切削加工的影响积屑瘤对切削加工的影响 优点：优点： 实际前角增大，使切削力减小，实际前角增大，使切削力减小， 切削轻快，切削轻快，对切削过程起积极作用对切削过程起积极作用； 积屑瘤加工硬化，积屑瘤加工硬化，保护刀尖保护刀尖，影响，影响 刀具耐用度，稳定积屑瘤可减少刀具磨损，提高刀具耐用刀具耐用度，稳定积屑瘤可减少刀具磨损，提高刀具耐用度；度； 缺点：缺点： 使切削深度增加使切削深度增加aac c，积屑瘤的产生、，积屑瘤的产生、成长、脱落是周期动态过程，因此成长、

35、脱落是周期动态过程，因此aac c是变量，会引起工艺系统的振动；是变量，会引起工艺系统的振动； 增大加工表面粗糙度，积屑瘤不稳定，容易粘附切屑底层增大加工表面粗糙度，积屑瘤不稳定，容易粘附切屑底层而剥落，一部分则留在加工表面上，影响表面粗糙度。而剥落，一部分则留在加工表面上，影响表面粗糙度。 结论：粗加工应保留，精加工尽量避免。结论：粗加工应保留，精加工尽量避免。 积屑瘤的控制积屑瘤的控制 影响积屑瘤的因素：影响积屑瘤的因素： 金属材料的塑性金属材料的塑性 材料的塑性越大，越容易形成积屑瘤材料的塑性越大，越容易形成积屑瘤 ( (避免避免低低碳钢正火、调质，提高强度、硬度，降低塑性碳钢正火、调质

36、，提高强度、硬度，降低塑性) ) 切削速度切削速度 中速易中速易(5-50mm/min)(5-50mm/min)，低、高速难；，低、高速难； 冷却润滑条件及其它冷却润滑条件及其它 前角大，前角大，F F小，使用切削液则不易产生积屑瘤。小，使用切削液则不易产生积屑瘤。精车/高速切削：T，切屑熔融拉削、精刨，低速切削：摩擦小 切削力的来源切削力的来源 克服被加工材料对弹性变形和塑性变形的抗力；克服被加工材料对弹性变形和塑性变形的抗力； 克服切屑对刀具前刀面的摩擦力；克服切屑对刀具前刀面的摩擦力； 克服刀具后刀面对加工表面与已加工表面之间的摩擦力。克服刀具后刀面对加工表面与已加工表面之间的摩擦力。F

37、=F变形抗力变形抗力+F摩擦抗力摩擦抗力 弹、塑弹、塑 前后刀面前后刀面刨刀刨刀oMF F弹、塑弹、塑F F摩摩1F F摩摩2 F 主切削力（切向分力）主切削力（切向分力） FcFc是是F F在切削速度方向上的分力。在切削速度方向上的分力。主切削力占总切削力的主切削力占总切削力的80%90%80%90%，消耗的功率占总功率的消耗的功率占总功率的95%95%以上。以上。是计算机床动力及主要传动零件强是计算机床动力及主要传动零件强度和刚度的依据。度和刚度的依据。 进给抗力（轴向分力）进给抗力（轴向分力） Ff Ff是是F F在进给方向上的分力。在进给方向上的分力。消耗的功率仅占总功率的消耗的功率仅

38、占总功率的15%15%。是设计和计算。是设计和计算进给机构零件强度和刚度的依据。进给机构零件强度和刚度的依据。切削力的分解与合成切削力的分解与合成 切深抗力（径向分力）切深抗力（径向分力） Fp是是F F在切削深度方向上的分力。在切削深度方向上的分力。使使工件弯曲变形，影响精度工件弯曲变形，影响精度细长细长轴轴FFcFfFpF FD D2 2p p2 2f f2 2c cF FF FF FF F切削力的估算：切削力的估算： 影响主切削力的因素：影响主切削力的因素： 工件材料：E/HBF塑性、韧性 切削用量：对F影响大小顺序为：ap、f、v 刀具角度：r0不锋利、EF 切削液F 切削热及切削温度切削热及切削温度 切削热的主要来源切削热的主要来源( (三个变形区所做的功转换成热三个变形区所做的功转换成热) )： 切屑塑性变形所产生的热量(切屑大部分，工件小部分) 切屑与刀具前刀面摩擦产生的热量（切屑大部分，刀具小部分）； 工件与刀具后刀面摩擦产生的热量(切屑一半，工件一半) 散热：散热：切削钢件：切屑传热：5086；工件传热：4010；刀具传热：93，空气介质传热：1。l 危害：热量危害：热量E/HBE/HB刀具磨损刀具磨损，工件产生形状尺寸误差，工件产生形状尺寸误差 原则：应使热量尽可能的传向切屑或冷却润滑液，少传向刀具和原则：应使热量尽可能的传向切屑或冷却润滑液，少传