金属切削基础

第五篇切削加工一、概述：

1、切削加工：使用切削工具（包括刀具、砂轮等），在工具和工件的相对运动中，切除工件上多余材料，获得所需几何形状和表面质量的加工方法。

①常见金属切削刀具：

车刀第五篇切削加工三面刃铣刀键槽铣刀刨刀第五篇切削加工②切削加工的形状和表面质量如右图所示通过切削加工获得的轴：较复杂的几何形状和较高的表面质量。第五篇切削加工二、切削加工分类

切削加工分为：机械加工和钳工

1.机械加工:工人操纵机床完成的切削加工。

常见的机械加工方法：车削、铣削、刨削、钻削、磨削及螺纹加工、齿轮加工等。

★机床是金属切削加工的专用设备，因加工方法不同，结构形状、功能各异。

★常见的机床设备:第五篇切削加工车床第五篇切削加工立式铣床第五篇切削加工牛头刨床第五篇切削加工磨床第五篇切削加工机械加工特点：加工精度高，产品质量稳定，互换性强，批量生产成本低，是现代化机械生产中最主要的加工方法。请看常见机械加工方法第五篇切削加工2.钳工：手持切削工具完成切削的加工方法。

钳工常用加工方法：划线、锯削、锉削、錾削、刮研、铰孔、攻、套螺纹等

钳工加工特点：经济、灵活、方便，但劳动强度大，对工人的技术水平要求较高；通常作为机械加工的辅助方法

第一章金属切削基础知识

金属切削加工方法各不相同，但在切削运动、切削工具及切削过程的物理实质等方面都有着共同的现象和规律，这些现象和规律是我们学习切削加工的基础。1.1切削运动与切削要素

一、零件的表面及其形成方法

1、零件的表面组成机器零件的表面主要有：回转面、平面、成型面第一章金属切削基础知识

回转面：外圆柱面、内圆柱面、圆锥面成型面：球面、圆环面、螺旋面、渐开线面等2、零件表面的形成方法各种零件表面都可以看成：一条基本形状线(母线)沿着另一条线（导线）运动形成的运动轨迹。第一章金属切削基础知识

在实际切削加工中，导线与母线的相对运动是由刀具切削刃与工件间的相对运动实现的。由于生产中使用的刀具切削刃形状和采取的加工方法不同。通常把母线和导线统称为形成零件表面的发生线第一章金属切削基础知识二、切削运动切削加工中，刀具与工件间的相对运动，称为切削运动。加工方法不同，切削运动的形式及特点也不一样。

1、按在切削过程中所起的作用不同切削运动可分为：⑴主运动：刀具切削刃切入工件材料，使切削层金属转变成切屑，从而形成新几何表面的运动。

⑵进给运动：由机床或人力提供，使主运动能够连续切除工件上多余金属以形成加工表面所需的运动

nfdmdwfn常见的切削运动第一章金属切削基础知识2、主运动的特点①主运动是刀具和工件之间产生的最主要的相对运动，在表面成形运动中，只有一个（唯一性），一般情况下速度最高，消耗功率最大。②主运动可以由工件完成，也可以由刀具完成；可以是旋转运动，也可以是直线运动。第一章金属切削基础知识

3、进给运动的特点①在切削加工中，进给运动一般不唯一且速度低；消耗功率少；不同的加工方法可以有一个或多个进给运动，②进给运动可能是连续的，也可能是间歇的；即可以由刀具完成，也可以由工件完成；可以是直线运动，也可以是旋转运动。

4、实际切削运动：切削过程中，实际的切削运动是主运动和进给运动的合成运动。第一章金属切削基础知识车削的加工类型三、切削用量切削用量即：切削运动数量的大小，在一般的切削运动中，切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量三方面，亦称为切削三要素。

1、切削过程中的工件表面nf已加工表面过渡表面待加工表面dm第一章金属切削基础知识

如外圆车削时，工件做旋转运动，刀具作纵向直线运动，切削形成了新到工件外圆表面。切削过程中，工件上有三个依次变化的表面。①待加工表面即将被切除金属层的表面。②过渡表面(或称切削表面)加工时d第一章金属切削基础知识

由主切削刃在工件上正在形成的那个表面。是待加工表面和已加工表面之间的表面。③已加工表面已被切除多余金属而形成符合要求的工件新表面。2、切削用量三要素⑴切削速度切削过程中，切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度。即：单位时间内刀具沿主运动方向相对工件的移动距离；方向为主运动瞬时速度方向。①主运动为旋转运动时（如车削）d——完成主运动的刀具或者工件的最大直径(mm)；第一章金属切削基础知识

n——主运动的转速(r/s或r/min)。②主运动为直线往复运动时（如刨削、插削）

L一往复运动行程长度(mm)nr一主运动每分钟的往复次数

(st/min或

st/s)。

st是Stroke“行程”的缩写⑵进给量刀具在进给运动方向上相对工件的位移量。加工方法不同，进给量的表述和度量方法不同。

ⅰ.单刃刀具（如车刀、刨刀）切削时，进给量常用刀具或工件每转或每行程，刀具在进给运动方向上相对工件的位移量表示（进给量/转或行程）用f表示单位：mm/r或mm/stL第一章金属切削基础知识

ⅱ.多刃刀具（铣刀）切削时，用进给速度vf

：单位时间的进给量表示进给量的大小。单位：mm/s或mm/min

每齿进给量fz：刀具每齿在每转或每行程中相对工件在进给方向上的位移量；单位：mm/z（z：刀具齿数）多刃刀具的进给速度vfn：刀具或工件转速，r/s或r/min⑶背吃刀量ap

待加工表面和已加工表面之间的垂直距离。即：通过切削刃选定点，在垂直于主运动方向和进给运动方向上测量的切削层尺寸。单位mm。车外圆时dw－待加工表面直径dm－已加工表面直径第一章金属切削基础知识车端面时的背吃刀量:钻孔时ap=dm/2dm——已加工表面直径（mm）

dw——待加工表面直径（mm）ap第一章金属切削基础知识

四、切削层与切削层参数

1、切削层：切削过程中，刀具正在切除的工件材料层。

车削时，切削刃从过渡表面Ⅱ移至相邻的过渡表面Ⅰ，Ⅰ、Ⅱ之间的金属层转变为切屑。由车刀正在切削着的这一层金属，叫做切削层。

★切削层大小和形状决定了切屑的尺寸及刀具切削部分的载荷★为了简化计算工作，切削层的剖面几何形状和尺寸，通常都在垂直于主运动方向的平面内观察和测量。

2、切削层参数ⅰ.切削层公称面积AD

切削层在垂直于主运动方向平面内实际横截面积车外圆时：AD=SACDE≈fap,S△ABE为残留面积

第一章金属切削基础知识

不同加工方法，AD与f、ap的关系不同

ⅱ.切削层公称宽度bD

沿过渡表面度量的切削层尺寸图示AC

车外圆时：bD＝ap/sinκrⅲ.切削层公称厚度hD

同一瞬间，切削层公称横截面积与其公称宽度的比值。即：垂直于过渡表面的切削层尺寸图示DF

车外圆时：hD＝

f×sinκr

第一章金属切削基础知识1.2刀具构造及刀具材料

机械零件形状、技术要求和材质的多样性，客观上要求切削工艺和刀具具有不同的种类、结构和性能。因此，生产中所使用的刀具的种类很多。

所有刀具切削部分的结构要素和几何角度具有共同的特征。车刀是最常用、最简单和最基本的切削工具，最具有代表性。其他刀具都可以看作是车刀的组合或变形。因此，我们主要研究车刀的结构和角度。第一章金属切削基础知识一、车刀结构车刀由刀体和刀头两部分组成；刀体是车刀的夹持部分，刀头则用来切除金属材料。刀体和刀头的结合形式有整体式、焊接式、机夹重磨式和机夹转位式等几种。整体式刀具对贵重材料的消耗较大，以高速钢刀具最常见；焊接式刀具将刀头焊接在刀体上，结构简单、紧凑、刚性好、使用灵活、应用普遍；机夹重磨式和机夹转位式刀具均以可拆卸式方式，将刀片固定在刀体上，减少了因加热对刀头性能的影响，是当前刀具的发展方向。第一章金属切削基础知识二、车刀切削部分组成

刀头前刀面三面两刃一尖主后刀面副后刀面副切削刃主切削刃刀尖：刀具上切屑流过的表面：刀具上与过渡表面相对的表面：刀具上与已加工表面相对的表面：前刀面与主后刀面相交的锋边：前刀面与副后刀面相交的锋边：主切削刃与副切削刃的交点（交线、圆弧）第一章金属切削基础知识三、车刀切削部分的主要角度刀具要从工件上切除余量，切削部分必须具有一定的角度角度。衡量车刀的角度，需建立适当的坐标系。

1、衡量刀具几何角度的参考系和参考平面衡量刀具几何角度的参考系：

ⅰ.刀具静止参考系：定义刀具设计、制造、刃磨和测量几何参数的参考系

ⅱ.刀具工作参考系：规定刀具进行切削加工时几何参数的参考系

2、刀具静止参考系

ⅰ.建立刀具静止参考系的条件：①假定主运动方向和进给运动方向②车刀刀杆轴线垂直工件的回转中心线，刀尖与工件中心等高③刀具切削刃选定点为切削刃上一点Oⅱ.刀具刀具静止参考系的参考平面：主要包括基面Pr

切削平面Ps

正交平面Po

假定工作平面Pf①基面Pr通过切削刃选定点，垂直于该点假定主运动方向的平面。

②切削平面：通过切削刃选定点，与切削刃相切，并垂直于基面Pr的平面切削平面分为：主切削平面Ps和副切削平面PS’③正交平面Po：过主切削刃上选定点，同时垂直于切削平面和基面的平面第一章金属切削基础知识

④假定工作平面pf

过切削刃选定点，垂直于基面且平行于假定进给运动方向的平面。★基面Pr、切削平面Ps

和正交平面Po两两垂直，交点过切削刃选定点（点O）★假定工作平面pf一般情况下，只与基面垂直。★思考：当切削平面垂直于进给运动方向时，假定工作平面与正交平面有怎样的位置关系？

3、车刀的主要角度车刀在设计、制造、刃磨及测量时，主要的角度有：前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角第一章金属切削基础知识

1）前角：前刀面与基面的夹角，在正交平面中测量。图示位置为正前角，若前刀面在基面上侧，此时，主切削刃位于前刀面最低处则为副前角，前刀面与基面重合时，前角为零。

第一章金属切削基础知识

前角的大小决定着切削刃的锋利程度。前角越大，切削刃越锋利，切削材料变形小，切削力小，切削轻快，但前角过时，切削刃变薄，磨损快，耐用度低。前角过小，切削刃强固，但切削刃变钝，不利加工。前角的大小通常根据刀具材料、工件材料和加工性质选取。刀具材料好，工件易切削，精加工时，取大值，反之取小值。硬质合金刀车削结构钢件时：

=10-20°切削铸铁时=5-15°2）后角主后面与切削平面之间的夹角，在正交平面内测量。

后角的主要作用：减少刀具主后面与工件过渡表面的摩擦，配合前角改变切削刃的锋利与强度。后角大，切削刃锋利；过大，切削刃则变弱，散热差，易磨损。第一章金属切削基础知识

后角过小，切削刃强度增加，摩擦加剧，严重时，切削困难。后角的大小根据加工的种类和性质选择。粗加工或材料较硬时，取小值=6-8°精加工或材料较软时取大值=8-12°。3）主偏角与副偏角

ⅰ.主偏角主切削平面与假定工作平面的夹角，在基面中测量。主偏角的大小反映了主切削刃相对于进给运动方向的倾斜程度ⅱ.副偏角Kr′副切削平面与假定工作平面间的夹角，在基面中测量。副偏角的大小反映了副切削刃相对于进给运动反方向的倾斜程度。ⅲ.主、副偏角对切削加工的影响第一章金属切削基础知识①主偏角影响切削力的变化：主偏角减小，背向力增大，易引起工件的变形；因此，加工刚度较差的工件时，常采用主偏角为90°车刀（偏刀）。②对切削层形状的影响车外圆，当车刀K´r=0、λs=0时，切削层的剖面形状为一平行四边形；在f与αp一定的条件下，切削层面积一定；主偏角Kr越小，切削宽度bD

越大，切削厚度hD

越小，切屑宽而薄；当Kr＝90°时，hD＝f。切削层剖面形状为矩形，其底边尺寸是f，高为αp。③影响刀具的耐用度：当进给量和背吃刀量一定时，主偏角越小切削层公称宽度越大，参与切削的切削刃长度大，利于散热，单位长度承受的负荷小，切削刃耐磨。④主、副偏角对粗糙度的影响：主副偏角越小，残留面积高度越小，粗糙度值越低。第一章金属切削基础知识ⅳ.主、副偏角的大小根据工件的刚度和加工性质选取。车刀常用的主偏角：45°60°75°90°等；副偏角：5-15°粗加工时，副偏角取大值，精加工取小值。第一章金属切削基础知识

4）刃倾角λs：主切削刃与基面的夹角，在主切削平面内测量。

★刃倾角有正、负和零值之分。图示位置为正值λs

＞0，刀尖位于切削刃最高点，当λs＜0时，刃倾角为副值，刀尖位于切削刃最低点；当λs=0时，刀尖与主切削刃上任意点等高，均位于基面内。

★刃倾角主要影响刀头的强度、切削分力和排屑方向。

λs＞0或λs=0时，刀尖强度低，背向分力小，切屑流向待加工面，适于精加工当λs＜0时，增强刀尖强度，背向分力大，切屑流向已加工面，适于粗加工。车刀刃倾角的取值：-5～+5°车刀角度标注小结第一章金属切削基础知识四、车刀的工作角度车刀的工作角度是指车刀在工作参考系中的几何角度，受车刀安装位置和进给量的影响，车刀实际的工作角度与车刀在静止参考系的几何角度有一定的变化。

ⅰ.车刀安装高度和不同方向的进给运动将影响车刀的工作前角和后角

ⅱ.刀杆中线与进给运动的垂直度将影响车刀的工作主偏角和副偏角具体情况我们将在金工实习过程中详述。

五、车刀的角度小结：第一章金属切削基础知识

第一章金属切削基础知识六、刀具材料切削刀具由刀体和刀头两部分组成；刀体主要用来装夹刀具、传递动力；刀头是切削部分，刀具切削性能的好坏取决于切削部分的材料、角度和结构。

1、刀具材料的基本要求刀具材料是指切削部分的材料。刀具在高温下工作，承受较大的压力、摩擦、冲击和振动，因此，刀具材料应满足以下性能：⑴较高的硬度和耐磨性：刀具材料要比工件材料硬度高，常温硬度在HRC62以上；组织中须具备足够数量的硬质点，大小合适和分布均匀。⑵足够的强韧性：以承受切削中的压力冲击和振动，避免崩刃和折断⑶良好的热硬性和热稳定性：刀具在高温下，组织的稳定性、热硬性、耐磨性和足够的强韧性，是提高切削速度，改善切削性能的基础。第一章金属切削基础知识

⑷较好的工艺性和经济性：以便于制造和广泛使用。目前，完全具备上述性能的刀具材料还不存在，因而我们只有充分了解常用刀具材料的性能，才能根据工件材料和加工要求，选用合适的刀具材料。2、常用刀具材料常用的刀具材料有：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金和陶瓷材料等⑴碳素工具钢、合金工具钢：T10A、T12A、9SiCr、CrWMn，因热硬性差（仅200-300℃），用于制造一些手工或切削速度较低的刀具。如：锯条、锉刀、铰刀。⑵高速钢：含Cr、W、Mo、V较多的合金工具钢。★具有较高的硬度；良好的热硬性（540-650℃）和加工工艺性。与硬质合金相比，硬度略低，但强韧性、工艺性较好。

★常用钢号：

W18Cr4V、W9Mo3Cr4V、W6Mo5Cr4V2

第一章金属切削基础知识

★高性能高速钢：在高速钢中增添新的元素。高碳高速钢9W18Cr4V、高钒高速钢W6MoCr4V3、钴高速钢W6MoCr4V2Co8、超高速钢W2Mo9Cr4Co8等。★高速钢适于制造形状复杂的各种刀具。如：麻花钻、铣刀、拉刀、齿轮加工刀具和其他成形刀具。通常用于中低速切削。第一章金属切削基础知识⑶硬质合金：以高硬度、高熔点的金属碳化物（WC、TiC等）作基体，以金属Co等粘结剂，用粉末冶金的方法制成的合金。

★硬质合金与高速钢相比，硬度、耐磨性高、热硬性好，但加工工艺性差。★硬质合金常制成各种形式的刀片，以焊接或机械夹固的方式固定在刀体上使用，如：车刀、铣刀、刨刀等。★硬质合金刀具适于高速切削。第一章金属切削基础知识

★硬质合金分类：

GB/T18376.2001根据被切削材料形成切屑的情况（被切削材料的性质）将切削用硬质合金分为K、P、M三类：

K类:钨钴类硬质合金，相当于旧牌号YG类。适于加工短切屑黑色金属（脆性金属）、有色金属及非金属材料，以红色标示

P类：钨钴钛类硬质合金，相当于旧牌号的YT类，适于加工长切屑黑色金属（塑性金属），以蓝色标示

M类：钨钴钛钽铌类硬质合金，相当于旧牌号的YW类，用于加工长、短切屑的黑色金属、有色金属，以黄色标示在每类硬质合金代号的右下角以数字：01、10、20、30、40等区分同类硬质合金所含化学成分的细微差别。

★常用硬质合金新旧牌号对照：

K01-YG3，K10-YG6，K20-YG8P01-YT30，P10-YT15，P30-YT5M10-YW1，M20-YW2第一章金属切削基础知识★硬质合金的性能特点：同类硬质合金数字代号越小，耐磨性越好，韧性越差；适宜切削速度越高，进给量越小。通常情况下，数字代号较小的硬质合金适宜精加工，数字代号较大者适于粗加工。如：精加工时常用：K01，P01，M10

半精加工常用：K10，P10，M10或M20

粗加工时常用：K20，P30，M20第一章金属切削基础知识第一章金属切削基础知识⑷陶瓷刀具将纯Al2O3或Al2O3－TiC混合物在高温下烧结形成。陶瓷刀具硬度高（HRA91~95）耐磨性好；良好的热稳定性和热硬性，在1200℃高温时仍能进行切削；切削速度比硬质合金高2～5倍。但其脆性大、抗弯强度低、冲击韧性差，易崩刀，使用范围受限。常用于车、铣加工钢件、铸铁件。⑸金刚石刀具人造金刚石硬度高达HV10000，耐磨性极好，耐热性达700～800℃，但脆性大、对振动敏感；适宜微量切削；主要用作磨具和磨料加工硬质合金、陶瓷、高硅铝合金及耐磨塑料等高硬度、高耐磨的材料和高速精细加工有色金属及非金属材料。加工铝合金、铜合金时，切削速度可达800～3800m/min。

人造金刚石与铁有极强的化学亲合力，不宜加工黑色金属。第一章金属切削基础知识⑹立方氮化硼立方氮化硼在高温高压下合成。硬度：HV8000～9000较金刚石略低，但热稳定性高达1400℃，与铁族金属在1300℃时也不易起化学反应，宜于加工高温合金；可用于加工淬硬钢及冷硬铸铁。目前主要用于磨具，也逐渐用于车、镗、铣、铰。第一章金属切削基础知识

1.3金属切削过程金属切削过程是刀具从工件表面上切下多余的金属层，从而形成切屑和已加工表面的过程。在各种切削过程中，一般都伴随有切屑的形成、切削力、切削热、刀具磨损及表面加工质量等物理现象，所有这些对工件的加工质量、生产率和生产成本都具有重要意义。一、切屑形成过程及切屑种类

1.切屑的形成过程塑性金属的切削过程历经四个阶段：弹性变形—塑性变形—挤裂—切离（形成切屑）

第一章金属切削基础知识在切削过程中，由于被切削材料的塑性、刀具前角和切削用量的差异，使切削各阶段的变化程度不同，进而形成不同的切屑。2.切屑的种类切屑分为带状切屑、节状切屑和崩碎切屑三类。

ⅰ.带状切屑

带状切屑呈连绵不断的带状或螺旋状;与刀具接触的底层光滑，背面呈毛绒状。①形成条件：塑性材料、大前角、高切速、小进给量。②优点：切削力平稳、切削热少、加工表面光洁。

③缺点：切屑连绵不断，易缠绕、易划伤已加工表面。

第一章金属切削基础知识

ⅱ.节状切屑节状切屑上面呈较大的锯齿状，底面有不贯穿的裂纹形成条件：中等硬度塑性材料、低切速、大进给量。缺点：切削力波动大、工件表面较粗糙。ⅲ.崩碎切屑切削层金属发生弹性变形后，一般不经过塑性变形就突然崩裂而形成形状不规则的崩碎切屑形成条件：铸铁、铸造黄铜等脆性材料。缺点：切削热和切削力集中在刀具的主刀刃和刀尖处，刀尖易磨损、易产生振动，表面质量不高。第一章金属切削基础知识二、积屑瘤在一定的切削速度下切削钢和铝合金等塑性金属时，常有一些来自切屑和工件的金属粘接层堆积在刀具前面上靠近刀尖部位，形成硬度很高(约为工件材料硬度的2～3.5倍)的楔块。

1、积屑瘤的形成切削过程中，切屑底层金属与前刀面间剧烈的摩擦力，使之流出速度减慢形成的滞留层堆积形成的。2、积屑瘤对切削加工的影响：ⅰ.有利方面保护刀具：增大实际工作前角：积屑瘤硬度很高可代替切削刃进行切屑，减少刀具的磨损。积屑瘤使刀具的实际工作前角增大可减小切削变形和切削力，使切削轻快。粗加工时希望产生积屑瘤第一章金属切削基础知识ⅱ.不利方面影响工件尺寸精度：影响工件表面粗造度：积屑瘤顶端伸出切削刃之外，时有时无，使切削层公称厚度不断化，影像尺寸精度积屑瘤的不断变化会导致切削力变化，引起振动，积屑瘤碎片粘附在已加工表面上，使表面粗糙精加工时应尽量避免积屑瘤产生3、积屑瘤的成因与控制一般情况下：精车、精铣采用高速切削；拉削、铰削和宽刀精刨，采用低速切削第一章金属切削基础知识三、切削力与切削功率

1、切削力：刀具切入工件时，克服材料变形和刀具与工件、切屑之间的摩擦力所需的力。

ⅰ.切削力产生的原因

①被切材料层因弹性变形和塑性变形所产生的变形抗力。

②刀具与工件、刀具与切屑之间的摩擦。

ⅱ.切削力的影响

①切削力使工艺系统（机床-工件-刀具）变形，影响加工精度

②切削力影响切削热的产生，影响刀具磨损和已加工表面质量

③切削力是机床、刀具、夹具设计和使用的重要依据。

ⅲ.切削力的研究方法在切削加工中，总切削力是一个空间力，大小和方向不易定，也无法反映加工中的的具体情况；因而，研究切削力通常研究其一定方向上的分力，藉此了解切削过程中的相关情况。车削外圆时，我们常将总切削力分解为三个互相垂直的分力：

切削力Fc、进给力Ff和背向力Fp第一章金属切削基础知识①切削力Fc:总切削力F在主运方向上的分力，约占总切削力F大小的80％-90％，在各分力中数值最大、消耗功率最多，是计算机床动力、传动系统零件和刀具强度和刚度的主要依据。②进给力Ff：总切削力F在进给运动方向上的分力。数值较小，消耗功率仅为总功率的1％-5％；是设计、校验进给机构的依据。

③背向力Fp:总切削力F在垂直于工作平面（基面内，垂直于进给运动方向）方向的分力，亦称径向力或吃刀力。背向力Fp垂直于工件轴线，使工件变形，是影响实际切削量和加工精度的主要因素，因此，切削中应设法减小或消除Fp的影响。背向力Fp在车外圆时，不消耗功率。第一章金属切削基础知识总切削力F与三个切削分力的关系：

ⅳ.影响切削力的因素切削力的大小与很多因素有关：材料力学性能、切削用量、刀具角度、切削液和刀具材料等。其中以工件材料的力学性能和切削用量影响最大。①工件材料

强度、硬度越高，切削力大；当两种材料的强度相

力学性能：近时，塑性、韧性大的材料，切削力大。②切削用量：﹡增加进给量和背吃刀量均使切削力增大，但背吃刀量对切削力的影响大于进给量的影响。

﹡切削速度增加有利于降低切削力。中低速切削塑性材料时，借助积屑瘤影响刀具前角和切削力；高速切削时，切削温度升高，摩擦力下降，切削力减小。加工脆性材料时，变形、摩擦均较小，切削速度对切削力影响不大﹡切削用量对切削力的影响：ap＞f＞Vc第一章金属切削基础知识

生产中，切削力的大小通常用切削层单位面积切削力kc

估算削力的大小。单位：N/mm2(Mp)2、切削功率：一般指切削力消耗的功率（N）（KW）四、切削热与切削温度1.切削热ⅰ.切削热主要来源：①切屑变形，是切削热的主要来源；②刀具与切屑和工件表面摩擦；ⅱ.切削热的危害：使工件变形，产生形状和尺寸误差；使刀具硬度降低，加速磨损ⅲ.切削热传出途径

①切屑：50-86%②工件：40-10%③刀具：9-3%④介质:1%。第一章金属切削基础知识2.切削温度及其影响因素

★切削温度一般是指切削区域的平均温度。

★影响切削温度的因素：工件材料、切削用量、刀具角度和冷却条件等。①工件材料的影响工件材料力学性能好，切削温度高；材料的导热性好，温度低。切削塑性材料较脆性材料温度高。②切削用量的影响根据试验，车削钢材时切削温度与切削用量的关系为：

切削用量对切削温度的影响：Vc＞f＞apΘ--切削温度Cθ---常数③刀具：前角0

大；主偏角kr、副偏角kr’小时，切削温度低；④冷却条件：加切削液，切削温度降低。3.

切削液切削液主要用来改善切削过程，提高加工质量和刀具耐用度：①冷却作用：吸收并带走大量的切削热，降低切削温度；②润滑作用：渗入到刀具与工件和切屑的接触表面，形成润滑膜，有效地减少摩擦ⅰ.切削液的作用ⅱ.切削液的种类②油基切削液（切削油）：比热小，流动性差，主要起润滑作用油基切削液的成分：矿物油、植物油或复合油+添加剂①水基切削液：比热容大，流动性好，主要起冷却作用如：乳化液：乳化油+水；呈乳白色。应用最广泛。

水溶液：肥皂水，苏打水ⅲ.切削液的应用

★粗加工时，切削力大，切削温度高，应以冷却为主。选用冷却作用较好的切削液。如低浓度乳化液。

★精加工时，保证工件的精度和表面质量，应以润滑为主。第一章金属切削基础知识第一章金属切削基础知识选用润滑作用较好的切削液。如：高浓度乳化油、切削油。★加工脆性材料(铸铁、青铜、黄铜)时，一般不用切削液。

★硬质合金耐热耐磨性好，一般不用切削液五、刀具磨损和刀具耐用度

1、刀具磨损：发生在刀具与工件、切屑的接触区里，系其间存在的较大切削力和剧烈摩擦所致。ⅰ.刀具磨损形式因切削条件不同，使刀具磨损部位存在差异。

①后刀面磨损：刀具后角磨成角度为零的棱带。一般发生在切削脆性材料或以较小的切削速度和进给量（f<0.1mm），切削塑性材料的条件下。后刀面磨损最常见，对加工质量的影响较大;

测量相对方便，所以一般都用后刀面的磨损高度VB来表示刀具的磨损程度。第一章金属切削基础知识

②前刀面磨损：前刀面上形成月牙洼式的磨损。一般发生在以较大切削速度和进给量（f>0.5mm）切削塑性材料的条件下。③前面与后面同时磨损：一般发生在以中等切削速度和进给（f=0.1-0.5mm）切削塑性材料的条件下。

ⅱ.刀具的磨损过程刀具的磨损过程分初磨阶段、正常磨损阶段和急剧磨损阶段。经验表明，刀具重磨宜在正常磨损阶段后期、急剧磨损之前进行最好。第一章金属切削基础知识ⅲ.刀具钝化的判定①测量法：测定刀具后刀面的磨损高度VB：

粗车时：粗车中碳钢：VB=0.6-0.8mm

粗车合金钢：VB=0.4-0.5mm

精加工：VB=0.1-0.3mm②根据刀具的实际切削时间—刀具耐用度判定刀具耐用度T:标准刀具自开始切削到磨损量达到磨钝标注所经历的实际切削时间。粗加工时，多以切削时间(min)表示。如：硬质合金车刀T：60min;高速钢钻头T:80-120min等精加工时，常以走刀次数或加工零件个数表示。ⅳ.影响刀具磨损和耐用度的因素刀具磨损与工件材料、刀具材料、切削用量和几何角度、是否使用切削液等有关。具体情况，与其对切削温度的影响类似。

第一章金属切削基础知识六、切削用量的合理选择

ⅰ.切削用量对加工质量的影响：进给量和背吃刀量增大，都会使切削力和工件的变形增大，降低加工精度、增大表面粗糙度值；增大切削速度，则有利于减小切削力，减小或避免积屑瘤，提高表面加工质量。

ⅱ.切削用量对生产率的影响根据用硬质合金车刀车削中碳钢时，刀具耐用度的经验公式

CT---与工件材料和刀具材料有关的常数切削速度对刀具耐用度影响最大，进给量次之，背吃刀量最小

ⅲ.切削用量选用的一般原则：粗加工时，以提高生存率为主，一般选取较大的背吃刀量和进给量，切削速度不太高；精加工时，主要考虑加工质量，常选用较小的背吃刀量、第一章金属切削基础知识进给量和较高的切削速度。切削用量的选择顺序：首选尽可能大的ap,其次选取尽可能大的f，最后尽可能大的切削速度。第一章金属切削基础知识

1.4材料的切削加工性能一、概述材料的切削加工性：材料被切削加工的难易程度。材料的切削加工性具有相对性，某种材料切削加工性的好坏是相对于另一种材料来说的。二、材料切削加工性的衡量指标

1.一定刀具耐用度下的切削速度vT

当刀具的耐用度为T时，切削某种材料所允许的切削速度。材料的切削加工性越好。若取T=60min则2.相对加工性Kr各种材料的与45钢（正火）的比值。若以45钢（正火）

作为比较基准，则写作第一章金属切削基础知识材料的相对加工性共分8级。详见课p29Kr＞1的材料，切削加工性比45钢（正火）好；反之较差3.已加工表面质量：凡较容易获得好的表面质量的材料，其切削加工性较好；反之则较差。精加工时，常以此为衡量指标。4.切屑控制或断屑的难易：凡切屑较容易控制或易于断屑的材料，其切削加工性较好；反之则较差。在自动机床或自动线上加工时，常以此为衡量指标。5.切削力：在相同切削条件下，凡切削力较小的材料，其切削加工性较好；反之则较差。在粗加工中，当机床刚性或动力不足时，常以此为衡量指标。二、影响材料切削加工性的因素第一章金属切削基础知识

1.材料的力学性能：材料的力学性能越好，切削加工性能越差。强度、硬度、塑性、韧性愈高，切削力、切屑变形越大，切削温度越高，刀具磨损加剧。

2.材料的物理性能：材料的导热性愈好、一定刀具耐用度下的切削速度愈高，材料的切削加工性愈好。

三、改善材料切削加工性的途径

1.热处理：低碳钢—正火高碳钢—退火

2.调整钢的化学成分：

在钢中加入S、Pb

等元素，改善材料的切削加工性—易切削钢第一章金属切削基础知识

1.5零件的加工质量零件的切削加工质量包括加工精度和表面质量。

1.加工精度：零件加工后的尺寸、形状等参数的实际数值与其理论数值的符合程度。符合程度越高，偏差越小