《机械制造过程原理》课件02第二章 金属切削过程及切削参数优化选择

1、研究金属切削过程的意义 ： 通过研究揭示金属切削过程的变化规律，用于指导生产。它是研究切削力、切削热、振动、卷屑、断屑、刀具磨损及加工表面质量的基础。 研究金属切削过程的方法 ： 侧方格变形观察法； 高频摄影法； 快速落刀法； 在线瞬态体视摄影系统 扫描电镜显微观察法； (6)光弹性，光塑性试验法等。第二章 金属切削过程及切削参数优化选择 一、研究金属切削变形过程的实验方法1.侧面变形观察法 用显微镜直接观察在低速直角自由切削时工件侧面切削层的金属变形状况。为了对金属切削层各点的变形观察的更准确，可以将工件侧面抛光，划出细小方格，察看切削过程中这些方格如何被扭曲，从而获知刀具前方变形区的范围以

2、及金属颗粒如何流向切屑。根据变形图像和塑性力学可以计算出各点的应力状态。 2.1 金属切削的变形过程图3-1 金属切削层变形图像2高速摄影法 采用高速摄影机拍摄，每秒可拍几百幅到万幅以上。拍摄时要用显微镜头或具有放大作用的长焦距镜头，并且要有强的光源。3快速落刀法 为了探索在不同切削条件下的切削变形特征，可用“快速落刀法”取得在该切削条件下的变形区和切屑根部标本。 这种装置在100mmin的切削速度下可获得满意的结果。4.在线瞬态体视摄影系统 图3-3 流线图和剪切角与变形区厚度求法a ） 流线图 b）剪切角与变形区厚度s求法5扫描电镜和透视电镜显微观察法 扫描电子显微镜SEM（Scannin

3、g electron microscope ）是一种电子光学显微镜，能观察极微小的表面和裂纹，常用以观察分析试件表面形貌，还可以分析试件表面的化学成分。它可用于观察切屑的断口型式，属于剪切破坏或拉伸破裂，刀具的磨损机理以及切屑的变形过程。 6光弹性、光塑性试验法 为了分析金属变形区的应力情况，对切削刃前方的金属可进行弹性力学和塑性力学的研究和实验。 变形区应力情况，白色条纹为等切应力曲线。刃前压应力，刃后拉与应力 以切削塑性金属材料时切屑形成过程为例，说明金属切削层的变形。在刀具切削刃附近的切削层，传统上将其分为三个变形区域 （后图）。 金属切削过程的本质就是：被切削金属层在刀具的作用下，经受

4、挤压而产生的剪切滑移变形的过程。 二、切削变形区第一变形区：（基本变形区）OAOM之间的区域，是切削过程中的主要变形区，是切削力和切削热的主要来源。主要特征：剪切面的滑移变形以及加工硬化第二变形区：切屑底层与前刀面之间的摩擦变形区。靠近前刀面的金属进一步纤维化。主要影响切屑的变形和积屑瘤的产生。第三变形区第二变形区第一变形区第三变形区：工件已加工表面与刀具后刀面之间的挤压、摩擦变形区域。造成工件表面的纤维化与加工硬化。该区域对工件表面的残余应力以及后刀面的磨损有很大的影响。返回1)、第变形区内金属的剪切变形刀具挤压工件，产生变形滑移挤裂切离P晶粒OA始剪切线 等剪应力线 始滑移线OM终剪切线O

5、AOM所包围的区域（塑性变形区）第变形区晶粒滑移示意图 滑移与晶粒的伸长 金属切削过程示意图剪切角：通常，OA与OM非常接近，(0.02mm-0.2mm),可近似看作一个平面，即剪切面。剪切面与切削速度的夹角，即剪切角。2)、第变形区内金属的挤压和摩擦 产生塑性变形的金属切削层材料经过第变形区后，沿刀具前刀面流出时又受到前刀面的挤压和摩擦，在靠近前刀面处的金属进一步纤维化形成第变形区。纤维化方向与前刀面平行。 3)、第变形区的挤压和摩擦 金属切削层在已加工表面受刀具刀刃钝圆部分的挤压与摩擦而产生塑性变形部分的区域。 第变形区的形成与刀刃钝圆有关。因为刀刃不可能绝对锋利，不管采用何种方式刃磨，刀

6、刃总会有一钝圆半径rn。一般高速钢刃磨后rn为310m，硬质合金刀具磨后约1832m，如采用细粒金刚石砂轮磨削， rn最小可达到36m。另外，刀刃切削后就会产生磨损，增加刀刃钝圆。 图3-12表示了考虑刀刃钝圆情况下已加工表面的形成过程。三、变形程度的表示方法变形程度的表示方法：剪切角相对滑移变形系数1).剪切角 ： 对于同一工件材料，用同样的刀具，切削同样大小的切削层，当切削速度高时，角较大，剪切面积变小，切削比较省力，说明剪切角的大小可以作为衡量切削过程变形的参数，剪切变形是切削塑性材料时的重要特征。 角与剪切面面积的关系三、变形程度的表示方法2)、 相对滑移 切削过程中金属变形主要是剪切

7、滑移，可以用剪应变即相对滑移来表示。 剪切角与相对滑移的关系： =s/y =coso/sincos（- o ） 三、变形程度的表示方法=s/y =coso/sincos（- o ）三、变形程度的表示方法3)、 变形系数：切屑厚度与切削层厚度或切削层长度与切屑长度之比厚度变形系数：长度变形系数：根据体积不变原理数：2.2 切屑的种类及卷屑、断屑机理一、切屑的种类 由于工件材料、切削条件的不同，产生的切屑种类也不同。按其机理可分为四大类：带状切屑，挤裂(节状)切屑，单元切屑，崩碎切屑。1)、带状切屑：产生条件：切削塑性材料、切削速度高、切削厚度较小、前角大。形状：连绵不断呈带状，切屑底面很光滑而背

8、面呈毛茸状。形成原因：切速高，切削层未及充分变形即变为切屑，剪切面上的应力还未达到破坏值，因此只有塑性滑移而无断裂；前角大，则刀具锋利；hD小则切削力小。故易得带状切屑。特点：切削过程变形小，切削力小且稳定；已加工表面粗糙度低。对生产安全有危害。2）、挤裂切屑：（节状切屑）形状：宏观上自然连接，但外表面呈锯齿形，如竹节状。产生条件：切削塑性材料、切削速度中等、切削厚度较厚、前角较小。形成原因：切削层经过充分变形，最后被挤裂。特点：切屑冷硬度高，脆且易断，便于处理；变形相对较大，切削力波动较大，易产生振动；已加工表面粗糙度较高。3)、单元切屑：形状： 切屑沿挤裂面完全断开成单元状。产生条件：材料

9、塑性很差、切速低、hD大、前角小。形成原因：整个剪切面上剪应力超过材料的破坏强度极限。特点：切削力波动很大，有振动；已加工表面非常粗糙，且有振纹。4)、崩碎切屑：形状：切屑呈不规则的碎块状。产生条件：切削脆性材料。形成原因：材料塑性差，抗拉强度低，受前刀面挤压时几乎没有塑性变形便脆断成不规则的碎块。特点：切削过程不平稳，切削力波动大，有冲击，振动大，已加工表面粗糙。 切削过程中，切屑的形状直接影响生产的正常进行和操作人员的安全。同时在自动化生产中，切屑的处理往往成为生产的关键问题。因此，研究切屑的形状及其变化规律，并提出相应的控制措施，是具有现实意义的。 二. 切屑的卷曲与折断1)、 切屑的形

10、状 在切削过程中，由于工件材料、刀具几何形状和切削用量的差异，使形成的切屑形状也各异。 带状切屑连绵不断，易缠绕在工件或刀具上，造成划伤工件表面或打坏刀刃，甚至伤害操作人员，故一般应避免形成带状切屑。但在某些情况下(如加工盲孔)，为了使切屑顺利地排出，希望形成带状屑或长紧卷屑。 C形屑是一种较好的屑形，不会伤工件表面或打刀刃，也不易伤人。多数是使它碰撞在刀具后刀面或工件表面上而折断，但这样会影响切削过程的平稳性，也会影响工件已加工表面粗糙度。因此，精加工时希望形成长螺卷屑。 长紧卷屑也是一种较好的屑形，切削过程比较平稳，并易于清除。但要形成长紧卷屑，必须严格控制刀具的几何参数和切削用量。 在重

11、型车床上，因切屑又厚又宽，为安全起见，希望形成发条状屑，并使其在工件加工表面上顶断，靠自重坠落。在自动机床或自动线上，排屑及清除对加工的连续性很重要，故希望形成不缠绕工件和刀具且易清除的宝塔状卷屑。 可见，由于切削加工的具体条件不同，对切屑形状的要求也不同。 2)、切屑的折断 金属切削过程中产生的切屑是否易折断，与工件材料的性能及切屑变形有密切关系。工件材料的强度越高、延伸率越大、韧性越高，切屑越不易折断。如合金钢、不锈钢等就较难断屑。而铸铁、铸钢等就较易断屑。 切削加工中，由于切屑经变形而变得硬、脆，这时再受交变的弯曲和冲击时就很容易折断。塑性变形越大，就越容易折断。在切削难断屑的高强度、高

12、韧性、高塑性的材料时，应设法增大切屑变形，增强切屑的硬化效果，达到断屑的目的。由此可见，研究切屑的折断，必须从切屑的变形入手。 切屑的变形可由两部分组成，一是切削过程中产生的，称为基本变形；二是切屑在流动和卷曲过程中的再次变形，称为附加变形。影响基本变形的主要因素有刀具几何参数(如前角、负倒棱、刀尖圆角等）和切削参数(如切削速度、进给量等）。前角越小、负倒棱越宽、切削速度越低，切屑的变形越大，越有利于断屑。但从切削轻快和切削效率的角度考虑，这样并不合理，这些措施往往仅作为断屑的一个辅助手段。 多数情况下，仅有基本变形还不能使切屑折断，必须经受再次附加变形，最常用方法就是在前刀面上磨出或压制出卷

13、屑槽，迫使切屑流入槽内经受卷曲变形。经附加变形后的切屑进一步硬化，当它再受到弯曲和冲击就很容易被折断。3)、卷屑槽的形状及卷屑机理 卷屑槽的形状一般是指刀具正交平面内的形状。常用的有直线圆弧型、直线型和全圆弧型三种。 卷屑槽的形状 a) 直线圆弧型 b) 直线型 c) 全圆弧型4)、切屑折断机理2.3 前刀面的摩擦与积屑瘤一、作用在切屑上的力 为研究前刀面上摩擦对切屑变形的影响，先要分析作用在切屑上的力。在直角自由切削下，作用在切屑上的力有（如图）：刀对屑的法向力Fn和摩擦力Ff，其合力为Fr 。剪切面上的剪切力Fs及法向力Fns，其合力为Fr。两合力应平衡（如图）。各力间的关系见图。其中Fn

14、和Fr的夹角为摩擦角，Fr 与切削运动方向之间的夹角为作用角。 2.3 前刀面的摩擦与积屑瘤摩擦角对切削分力Fz、Fy影响： 若测得切削分力Fz、Fy ，可得tg即为平均摩擦系数： 二、剪切角与前刀面摩擦角的关系 1）根据主应力方向与最大剪应力方向成45角原理确定的剪切角 由前面两图，Fr是前刀面上Fn和Ff的合力，合力的方向与主应力方向一致；剪切力Fs是在最大剪应力方向，它们之间的夹角为（+-）。根据材料力学原理：主应力方向与最大剪应力方向之间夹角为45。李和谢弗公式Lee and Shaffer2.3 前刀面的摩擦与积屑瘤 2）根据合力最小原理 由前面两图，Fr是前刀面上Fn和Ff的合力，

15、剪切角不同，则切削合力Fr 也不同，存在一个，使得Fr 最小。令 ，求得最小Fr 的最小值，即有下式：麦钱特公式M.E. Merchant2.3 前刀面的摩擦与积屑瘤结论：1当 增大时，角随之增大，变形减小。即 在保证切削刃强度的条件下，增大前角对改善 切削过程是有利的。2当增大时，角随之减小，变形增大。故仔 细研磨刀面、加入切削液以减小前刀面上的 摩擦对改善切削过程是有利的。2.3 前刀面的摩擦与积屑瘤三、前刀面上的摩擦 前刀面上的摩擦与一般机械副相对运动时产生的摩擦不同。在金属切削过程中，切削层对前刀面的作用力非常之大，达2GPa以上，变形所产生的热量使其温度高达几百度，这就造成了切屑底层

16、与前刀面之间极易产生粘结，使切屑在横断面上的流动速度不均，即形成了切屑底层的滞流现象。这样的摩擦实质上就形成了切屑底层的剪切滑移，它与材料的流动应力特征以及接触物体之间粘结面积大小有关。这种摩擦称为前刀面上的内摩擦。 2.3 前刀面的摩擦与积屑瘤 在前刀面上存在着刀屑摩擦，它影响到切屑的形成、切削力、切削温度及刀具的磨损，此外还影响积屑瘤的形成和已加工表面质量。1、摩擦面的实际接触面积1）峰点型接触 由于固体表面从微观上看是不平的，若将其叠放在一起，当载荷较小时，接触面积仅有少数峰点接触。当载荷增大时，实际接触面积Ar增大。FrN：接触面的法向载荷s：材料的压缩屈服极限。2.3 前刀面的摩擦与

17、积屑瘤2）紧密型接触 当法向载荷FrN增大到一定程度时，实际接触面积Ar达到名义接触面积Aa，此时两摩擦面发生的接触称为紧密型接触。2、峰点的冷焊和摩擦力 在法向力和切向力的作用下，接触峰点发生了强烈的塑性变形，破坏了峰点表面的氧化膜和吸附膜，使接触的峰点间发生了焊接，即冷焊。此时，金属间的摩擦过程就是不断更换冷焊结的过程。摩擦力为：2.3 前刀面的摩擦与积屑瘤3、摩擦系数对于峰点型接触，摩擦系数为：对于紧密型接触，摩擦系数为：可见，对于峰点型接触，服从古典摩擦法则。 而对于紧密型接触，摩擦系数是一个变数，与名义接触面积Aa和法向力FrN有关。2.3 前刀面的摩擦与积屑瘤4、前刀面上的摩擦 前

18、刀面上的应力分布如图，靠近切削刃处的法应力较大，远离处较小。因而前刀面上有两种类型的摩擦，OA段为紧密型，AB段为峰点型。OA段的摩擦系数为： 在一般切削条件下，来自OA段的摩擦力占总摩擦力的85%，因此前刀面上的摩擦由紧密型摩擦起主导作用，不服从古典摩擦法则。AB段的摩擦系数为：2.3 前刀面的摩擦与积屑瘤前刀面上的平均摩擦系数： 四、影响前刀面摩擦系数的主要因素1工件材料性能：工件材料的强度和硬度增大，摩擦系数略有减小，变形系数也减小，即切削层变形减小。2切削厚度：切削厚度增加时，正应力随之增大，也略微下降。3. 切削速度：开始随切削速度增加而增加，到一定值后，又随之而减小。4前角：在一般

19、切削速度范围内，增大前角使正应力减小，材料剪切屈服强度与正应力之比增加， 值愈大。 2.3 前刀面的摩擦与积屑瘤五、 积屑瘤的形成及其对切削过程的影响 2.3 前刀面的摩擦与积屑瘤2.3 前刀面的摩擦与积屑瘤“在一定的温度和压力下,切削塑性金属时,切屑底层与前刀面嵌入式结合发生冷焊现象,使一部分切屑粘结在前刀面上,形成积屑瘤”。特点：硬度是工件材料的23.5倍，可以代替刀具切削。周而复始的生长、脱落。2.3 前刀面的摩擦与积屑瘤对切削过程的影响： 积屑瘤代替刀刃进行切削，保护了刀刃，增大了前角。 积屑瘤形状不规则，频繁生长脱落，影响尺寸精度(增大切削厚度)和表面质量（加速刀具磨损）。故：粗加工

20、时可人为控制积屑瘤的生长，使积屑瘤能稳定存在。精加工时应抑制积屑瘤的产生。产生条件：切削塑性材料。切削区的温度、压力和界面状况符合在刀面上发生冷焊的条件。2.3 前刀面的摩擦与积屑瘤控制措施：提高前刀面的光滑程度；提高工件的硬度，降低塑性；采用合适的切削液；避开积屑瘤产生的速度范围。2.4 影响切屑变形的因素1、工件材料：工件材料硬度、强度提高，摩擦系数越小。减小时剪切角将增大，变形系数将减小。2、前角：增大前角0，使剪切角增大，变形系数减小，因此，切削变形减小。3、切削速度：在无积屑瘤的切削速度范围内，切削速度愈大，则变形系数愈小。 在有积屑瘤的情况下，按积屑瘤的生长和消失来解释。4、当切削

21、厚度增加时，前刀面上的摩擦系数减小，使与（ 0 作用角）减小，因而增大，可见在无积屑瘤情况下，f愈大(ac愈大)，则愈小。 2.5 切削力一、切削力的来源：工件、切屑的变形抗力刀具与切屑、工件与刀具之间的摩擦阻力 切削力：被加工材料发生变形成为切屑所需的力弹塑性变形抗力和摩擦阻力二、切削力的分解主切削力：FC在主运动方向的分力。FC与切削速度方向一致，又称切向抗力。是计算机床切削功率的主要依据。背向力：FP总切削力在切深方向的分力。 FP在基面内，与进给方向垂直。进给抗力：Ff在进给方向的分力。是计算或校核机床进给机构强度的依据。2.5 切削力三、切削力的计算1）由实验获得经验公式：注意：计算

22、公式由实验测得，式中的各项应按照实验时的单位计算。即：aP：mm，f：mm/r手册中的数据为特定切削条件下测得的数据，当实际的条件与实验公式条件不符时，应加修正系数。2.5 切削力经验公式的建立：图解法和最小二乘法2）切削力理论公式：四、单位切削力“单位切削面积上的主切削力”：估算切削力：2.5 切削力五、切削功率机床总功率：2.5 切削力Fc-主切削力牛顿N；Vc切削速度m/s。单位切削功率“单位时间内切下单位体积金属所需的功率”2.5 切削力六、影响切削力的因素1. 工件材料影响较大的因素主要是工件材料的强度、硬度和塑性。材料的强度、硬度越高，则屈服强度越高，切削力越大。在强度、硬度相近的

23、情况下，材料的塑性、韧性越大，则刀具前面上的平均摩擦系数越大，切削力也就越大。2. 切削用量进给量f和背吃刀量ap 进给量f和背吃刀量ap增加，使切削力Fc增加，但影响程度不同。进给量f 增大时，切削力增加,而变形系数略有下降；而背吃刀量ap增大时，切削刃上的切削负荷成正比的增加。 结论： 从提高生产率，减小加工系统载荷和能量消耗的观点来看，用大的进给量 f 工作，比用大的背吃刀量 ap 工作更为有利。2.5 切削力切削速度在520m/min区域内增加时，积屑瘤高度逐渐增加，切削力减小；切削速度继续在2035m/min范围内增加，积屑瘤逐渐消失，切削力增加；在切削速度大于35m/min时，由于

24、切削温度上升，摩擦系数减小，切削力下降。一般切削速度超过90m/min时，切削力无明显变化。在切削脆性金属工件材料时，因塑性变形很小，刀屑界面上的摩擦也很小，所以切削速度c 对切削力Fc无明显的影响。在实际生产中，如果刀具材料和机床性能许可，采用高速切削，既能提高生产效率，又能减小切削力。 切削速度vc2.5 切削力2.5 切削力前角: o 切削变形切削力。（塑性材料）负倒棱：负倒棱大大提高了正前角刀具的刃口强度，但同时也增加了负倒棱前角(负前角)参加切削的比例，负前角的绝对值切削变形程度切削力；主偏角：Fp=FDcosKr Ff=FDSinKr Kr Fp , Ff刃倾角：s Fp, Ff,

25、Fc基本不变。Fc方向改变；刀尖圆弧半径r 切削刃圆弧部分的长度切削变形切削力。此外r增大，整个主切削刃上各点主偏角的平均值减小，从而使Fp增大、Ff 减小,Fc影响小。3. 刀具几何参数2.5 切削力图413 前角对切削力的影响2.5 切削力图416 负倒棱对切削力的影响2.5 切削力图417 主偏角不同时Fxy力的分解 （a）Kr小 （b） Kr大2.5 切削力主偏角的影响：Fp=FDcosKr Ff=FDSinKr Kr Fp , Ff图424 刃倾角对切削力的影响4. 刀具磨损5. 切削液6. 刀具材料 刀具材料与被加工材料间的摩擦系数，影响到摩擦力的变化，直接影响着切削力的变化。 水

26、基切削液影响很小，油基润滑好，能显著降低切削力2.6 切削热和切削温度一、产生原因：切削层的弹性及塑性变形。切屑与前刀面，工件与后刀面的摩擦。第一变形区：60%的热量第二变形区：30%的热量第三变形区：10%的热量二、切削热的传递：Q=Q屑+Q刀+Q工+Q介在不使用冷却液的情况下：Q屑Q刀Q工Q介车削：屑50-86，刀10-40，工件3-9，空气1钻削：切屑28，刀具14.5，工件52.5%，空气5三、切削温度 切削温度分布：切削脆性材料时最高温度区域切削塑性材料时最高温度区域 切削温度：“指切削区（切屑与前刀面接触区）的平均温度3.切削温度的测定方法 1)自然热电偶法 自然热电偶法是利用工件

27、材料和刀具材料化学成份的不同而构成热电偶的两极。刀具切削工件的切削区域产生高温形成热端，刀具的尾端及工件的引出端保持室温，形成热电偶冷端，冷、热端之间热电势由仪表（毫伏计）测定。切削温度越高，测得热电势越大，它们之间得对应关系可利用专用装置经标定得到。 用自然热电偶法测到的是平均切削温度, 利用这一方法进行测量是简便可靠的。但更换刀具材料或工件材料时(甚至是同一牌号的刀具材料和工件材料，但炉号不同，即杂质含量不同时)，需重新标定温度一输出电压曲线。一般资料所载的温度一输出电压曲线只能供参考，必须重新标定，这是自然热电偶法的不足之处。 另外自然热电偶法不能测出切削区指定点的温度，为了克服这些缺点

28、，人们使用了人工热电偶来进行测量。2).人工热电偶法 人工热电偶法是将两种预先经过标定的金属丝组成热电偶，热电偶的热端焊接在刀具或工件需要测定温度的指定点上，冷端通过导线串联在电位差计或毫伏表上。根据仪表上的指示值和热电偶标定曲线，可测得指定焊接点的温度。 采用人工热电偶法，配合一定的刀具或工件上的结构措施，可以测定刀具或工件上的温度场。 半人工热电偶 是把一根金属丝焊在欲测温点上作为一极，以工件材料或刀具材料作为另一极而组成的。用半人工热电偶法测量切削温度的工作原理同前所述。200以下切屑呈银白色220切屑呈淡黄色270切屑呈暗红色290300 切屑呈暗蓝色320 切屑呈蓝色350 切屑呈蓝

29、灰色400 切屑呈灰白色500 切屑呈紫黑色切削碳钢时：四、影响切削温度的因素分析工件材料:HB、b切削抗力功耗热处理HBb正火18760100%调质22975125%淬火44HRC148145%45#钢为例：四、影响切削温度的因素分析切削用量对切削温度的影响：vc、f、ap 用YT15刀具，切削45#钢时( b=75kg/cm2)四、影响切削温度的因素分析3. 刀具几何参数 1)前角o塑性变形和摩擦切削温度（图）。但前角不能太大，否则刀具切削部分的楔角过小，容热、散热体积减小，切削温度反而上升。 2)主偏角r切削刃工作接触长度，切削宽度bD，散热条件变差，故切削温度（图）。 3）负倒棱宽度b

30、r和刀尖圆弧半径r对切削温度的影响 负倒棱宽度在（02）f范围内变化，刀尖圆弧半径在01.5mm范围内变化，基本上不会影响切削温度。这是由于负倒棱宽度和刀尖圆弧半径的增大，都能使塑性变形区的塑性变形增大，切削热也随之增加。另一方面，这两者的增加都会使刀具的散热条件有所改善，传出的热量增加。两者趋于平衡，所以对切削温度的影响很小。 刀尖圆弧半径对刀尖处局部切削温度的影响较大，增大刀尖圆弧半径，有利于刀尖处局部切削温度的降低。4. 刀具磨损 刀具磨损后，切削刃变钝，刃区前方的挤压作用增大，使切削区的金属的塑性变形增加。同时，磨损后的刀具后角变成零度，使工件与刀具的摩擦加大，两者均使切削热的产生增加

31、。所以，刀具磨损是影响切削温度的重要因素。 图3.59为车刀后刀面的磨损值与切削温度的关系。从图上可知，当VB0.4mm后，切削温度急剧上升。当后刀面的磨损值达到0.4mm时，切削温度上升约510。当后刀面磨损值达到0.7mm时，切削温度上升约2025。 切削速度越高，刀具磨损值对切削温度的影响越显著。切削合金钢时，由于合金钢的强度和硬度比较高，而导热系数又较低，所以磨损对切削温度的影响比较显著。因此切削合金钢的刀具，仅允许有较小的磨损量。 5 切削液 切削液对降低切削温度、减少刀具磨损和提高已加工表面质量有明显的效果，在切削加工中应用很广。切削液对切削温度的影响，与切削液的导热性能、比热、流

32、量、浇注方式以及本身的温度有很大关系。 利用切削液的润滑功能降低摩擦系数，减少切削热的产生，也可利用它的冷却功用吸收大量的切削热，所以采用切削液是降低切削温度的重要措施。 从导热性能来看，水基切削液乳化液油类切削液，实验表明，如果用乳化液代替油类切削液，加工生产率可以提高50100。如果将室温（20）下的切削液降温至5，则刀具耐用度可以提高50。五、控制切削温度的措施正确使用切削液：合理选择切削用量：在满足工艺要求的前提下，取小的 vc较大的 ap、f改善刀具几何条件： O4.控制刀具的磨损量VB5. 改善工件材料性能2.7 刀具的磨损、破损和使用寿命一、刀具的磨损形式：二、刀具磨损机理磨料磨

33、损 工件和切屑中的硬质点（如碳化物）以及不断脱落的积屑瘤碎片划擦刀面产生磨损。 冷焊磨损(粘结磨损) 切屑与刀具在压力和摩擦条件下冷焊粘结，然后相互被拉开，产生表面破坏伤痕。二、刀具磨损机理扩散磨损： 工件材料和刀具在高温下（9001000）相互扩散造成的磨损。二、刀具磨损机理氧化磨损： 刀具上的表面膜被切屑或工件表面划擦掉后，在高温下（700800）与空气中的氧作用产生松脆氧化物(Co3O4、CoO、WO3、TiO2)，造成刀具磨损。 在切削区的高温作用下，刀具、切屑、工件材料形成热电偶，产生热电动势，形成流过刀具工件、刀具切屑的热电流，从而促进化学元素的扩散加速刀具的磨损，这种在热电势的作

34、用下产生的扩散磨损称为热电磨损。 试验表明，在不改变刀具和工件刚度的前提下，将刀具工件回路加以绝缘，可以明显提高刀具的耐用度。例如：采用W18Cr4V钻头加工铬镍不锈钢时，如果将钻头与钻套绝缘，可使钻头的耐用度提高26倍。5 热电磨损综上所述：三、磨损过程四、刀具的磨钝标准“指后刀面磨损带中间部分平均磨损量允许达到的最大磨损尺寸”。以VB表示五、刀具的使用寿命“刀具从开始切削一直到磨损量达到磨钝标准为止的总的切削时间”。记为：T切削用量与刀具使用寿命的关系：可见：vc对T的影响最大，f次之，aP最小。在优选切削用量以提高生产率时，首先应尽量选大的aP，然后根据加工条件和要求选允许最大的f，最后

35、根据T选取合理的vc。六、刀具合理使用寿命的选择最大生产率使用寿命：TP“根据单件工序工时最短的原则来确定T”。 经济使用寿命：Tc“根据单件工序成本最低的原则来确定T”。式中：m：指数。 对于高速钢： m=0.10.125， 硬质合金： m=0.10.4， 陶瓷刀具： m=0.20.4 tct：换刀一次所需时间；Ct：刃磨一次刀具消耗的费用； M：该工序单位时间内机床折旧费及所分担的全厂开支。3. 加工利润最大：七、 刀具破损 在切削加工中，刀具经常不经过正常磨损，而在很短时间内突然损坏以致失效。这种情况称之为破损。刀具破损的型式包括：烧刃、卷刃、崩刃、断裂、表层剥落等。 刀具破损和磨损一样

36、，也是刀具主要损坏形式之一。特别是在用脆性大的刀具材料制成 的刀具进行断续切削，或者加工高硬度材料等的情况下，刀具的脆性破损就更加严重，据统计，硬质合金刀具约有50-60的损坏是脆性破损。陶瓷刀具的破损比例更高。所以对刀具破损必须予以足够重视。脆性的新刀具材料应该试验其抗破损的切削性能。1.刀具破损的主要型式 该类刀具切削用量过大，切削速度过高时，切削刃和刀尖部分变色 ，称为“烧刀”或“相变磨损” 。热处理不当，没有达到应有的硬度 ，切削刃和刀尖部分产生“塑性变形”，精加 工、薄切削刀具(如拉刀、铰刀)上 会产生“卷刃”。钻头、丝锥、拉刀、立铣刀等， 当切削负荷过重、刀具材料中 有缺陷或刀具设

37、计不当时，其 工作部分或夹固部分会产生折断。 1）. 工具钢、高速钢刀具高速钢麻花钻的折断 2）. 硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、金刚石刀具 这些刀具材料与工具钢、高速钢相比，硬度和耐热性较高，因此不易发生烧刀和卷刃；但是，它们的韧性较低，组织结构比较不均匀，容易带有各种缺陷，因此很容易发生崩刃、折断等情况。分述如下。(1)切削刃微崩 当工件材料的组织、硬度、余量不均匀，前角偏大导致切削刃强度偏低，工艺系统刚性不足产生振动，或进行断续切削，刃磨质量欠佳时，切削刃容易发生“微崩”，即刃区出现微小的崩落、缺口或剥落。出现这种情况后，刀具将失去一部分切削能力，但还能继续工作。继续切削中，刃区损坏部分可能迅速扩大，导致更大的破损。 (2)切削刃或刀尖崩碎 这种破损型式常在比造成切削刃微崩更为恶劣的切削条件下产生，或者是微崩的进