第2章-金属切削原理与刀具

Chapter2Principleofmetalcuttingandcuttingtools主要学习内容2.1金属切削基础知识2.2刀具的结构2.3刀具的材料2.4金属切削过程及切削参数的选择2.5刀具的主要种类及应用2.6影响金属切削加工的主要因素及其控制2.1金属切削基础知识rudiments

About

metalcutting

2.1.1切削运动2.1.2工件上的切削表面2.1.3切削用量2.1.4切削层参数■金属切削过程中所涉及的主要问题●工件材料及其切削加工性能●切削力、切削热●刀具材料、角度●刀具变形、磨损●积屑瘤、残余应力●切屑控制∶

通过刀具从被加工表面切除多余材料而获得预定的尺寸精度和形状、位置精度的过程。■金属切削过程2.1.1切削成形运动■主运动vc：速度最高，消耗功率最大。只有一个。■进给运动vf：使待切金属材料不断被投入切削。有一个或几个。■合成切削运动ve：主运动和进给运动的合成运动。2.1.2切削表面■待加工表面：工件上即将切除切削层的表面。

■已加工表面：工件上已经切除切削层而形成的新表面。■过渡表面：工件上正在被切削的表面。2.1.3切削用量切削用量——切削时各种参数的总称。包括：

●切削速度

●进给量

●背吃刀量（切削深度）切削三要素■切削速度vc

单位时间内工件和刀具沿主运动方向的相对位移。切削速度的单位为m/s，用vc

表示。●主运动为回转运动（R）时，●主运动为往复直线运动（T）时，n——主运动（工件或刀具）的转速（r/min）d——工件或刀具接触部位的最大直径（mm）L——每次往复运动的行程长度（mm）；nr——主运动每分钟的往复次数（str/min）n■进给量f

主运动一个循环（回转一周或往复一次），工件与刀具沿进给方向上的相对位移。

进给量用f表示，单位是mm/r或mm/str。

每齿进给量fz

（对多点刀具）进给速度■背吃刀量（切削深度）ap

主切削刃与工件切削表面接触长度在主运动方向及进给运动方向所组成的平面的法线方向上测量的值——已加工表面和待加工表面间的垂直距离，单位为mm。2.1.4切削层截面参数■切削层（公称）宽度■切削层（公称）厚度■切削层（公称）面积acawac2.2刀具结构structure

oftools

2.2.1刀具的组成2.2.2确定刀具角度的参考平面系2.2.3刀具标注角度2.2.4刀具工作角度●由刀头和刀柄组成。●车刀的切削部分由3个刀面、2个刀刃和1个刀尖组成。副切削刃前刀面刀尖主切削刃副后刀面主后刀面2.2.1

刀具的组成外圆车刀是最基本、最典型的刀具刨刀、铣刀、钻头等其他刀具可视为车刀的演变或组合。各种刀具切削部分的形状2.2.2刀具标注角度参考系（刀具静止参考系）⑴基面Pr

：通过切削刃选定点与主运动方向垂直的平面。基面与刀具底面平行。⑵切削平面Ps：通过切削刃选定点与主切削刃相切且垂直于基面Pr的平面。⑶主剖面Po：通过切削刃选定点垂直于基面Pr和切削平面Ps的平面。(也称为正交平面)主切削刃主后刀面前刀面副切削刃主剖面PoA切削平面Ps基面Pr正交平面参考系其他：法平面参考系、假定工作平面参考系等。设计标注、刃磨、测量刀具角度的基准。2.2.3刀具标注角度在正交平面po内测量，是前刀面与基面pr的夹角。通过选定点的基面位于刀头实体之外时γo定为正值；位于刀头实体之内时γo定为负值。

γo影响切削难易程度。增大前角可使刀具锋利，切削轻快。但前角过大，刀刃和刀尖强度下降，刀具导热体积减小，影响刀具寿命。

用硬质合金车刀切削钢件，γo取10～20°；切削灰铸铁，γo取5～15°；切削铝及铝台金，γo取25～35°；切削高强度钢，γo取-5～-10°。

前角Aκr′A向(ps-ps)f车刀的角度α′0α0κrεrλspo-po-+

后角αo在正交平面po内测量，是主后刀面与切削平面的夹角。

后角的作用是为了减小主后刀面与工件加工表面之间的摩擦以及主后刀面的磨损。但后角过大，刀刃强度下降，刀具导热体积减小，反而会加快主后刀面的磨损

粗加工和承受冲击载荷的刀具，为了使刀刃有足够强度，后角可选小些，一般为4°～6°；精加工时切深较小，为保证加工的表面质量，后角可选大一些，一般为8°～12°。

后角αoAκr′A向f车刀的角度γ0γ′0α′0α0κrεrλs(ps-ps)

主偏角κr

在基面pr内测量，是主切削刃在基面上投影与进给方向的夹角。

κr的大小影响刀具寿命。减小主偏角，主刃参加切削的长度增加，负荷减轻，同时加强了刀尖，增大了散热面积，使刀具寿命提高。κr的大小还影响切削分力。减小主偏角使吃刀抗力增大，当加工刚性较弱的工件时，易引起工件变形和振动。

主偏角应根据加工对象正确选取，车刀常用的主偏角有45°、60°、75°、90°几种。Aκr′A向f车刀的角度γ0γ′0α′0α0κrεrλs(ps-ps)

副偏角κr′

κr′在基面pr内测量，是副切削刃在基面上的投影与进给反方向的夹角。

副偏角的作用是为了减小副切削刃与工件已加工表面之间的摩擦，以防止切削时产生振动。副偏角的大小影响刀尖强度和表面粗糙度。

在切深、进给量和主偏角相同的情况下，减小副偏角可使残留面积减小，表面粗糙度降低。κr′AA向f车刀的角度γ0γ′0α′0α0κrεrλs(ps-ps)

刃倾角λs

切削平面ps内测量，是主切削刃与基面pr的夹角。当刀尖是切削刃最高点时,λs定为正值；反之为负。

λs影响刀尖强度和切屑流动方向。粗加工时为增强刀尖强度，λs常取负值；精加工时为防止切屑划伤已加工表面，λs常取正值或零。Aκr′A向f车刀的角度γ0γ′0α′0α0κrεrλs(ps-ps)a）b）c）刃倾角对排屑方向的影响2.2.4刀具的工作角度α0e=α0-μγ0e=γ0+μ

μγ0μpspes横切时的工作角度fxα0

进给运动对工作角度的影响●

横切（车端面或切断）μ——螺旋升角，即主运动方向与合成切削速度方向的夹角。

横向进给运动使刀具的工作前角增大，工作后角减小（甚至为负而对工件形成挤压）。●

纵切（车外圆或螺纹）O—O纵切时的工作角度μffγoeαoeπd切μγooαμfoκrACAO

fB

C

B

f

O

d切αffeαγfγfe在主剖面内：

纵向进给运动使基面和切削平面在空间偏转一个角度μ，从而使刀具的工作前角增大，工作后角减小。刀具安装位置对工作角度的影响刀具安装高度对工作角度的影响γ0e=γ0α0e=α0a）●刀具安装高度对工作角度的影响α

0e＜α0b）γ

0e＞γ0α

0e＞α0c）γre＜γr●刀杆轴线方向对工作角度的影响krekrekr’ekr’e2.3刀具的材料

刀具材料一般是指切削部分的材料。2.3.1刀具材料应具有的性能2.3.2常用刀具材料及其合理选用

刀具材料种类很多，常用的有工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢）、硬质合金、陶瓷、金刚石（天然和人造）和立方氮化硼等。2.3.1刀具材料应具有的性能高硬度高耐磨性高红硬性足够的强度和韧性良好的工艺性和经济性2.3.2常用刀具材料及其合理选用■碳素工具钢和合金工具钢碳素工具钢和合金工具钢目前主要用于形状简单，低速手工工具或切削速度较低的刀具。如T7、T10、T10A牌号的碳素工具钢主要制做锯条、锉刀；9CrSi、CrWMn低合金工具钢用于制做丝锥、板牙；■高速钢高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢（如普通高速钢W18Cr4V等）。●

特点：

◆强度高，抗弯强度为硬质合金的2～3倍；

◆韧性高，比硬质合金高几十倍；

◆硬度HRC63以上，且有较好的耐热性；

◆可加工性好，热处理变形较小。分类：普通高速钢：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2。

适合于加工结构钢、铸铁和轻合金工件。

适合于制作拉刀、麻花钻等刀具。高性能高速钢：钴高速钢W2Mo9Cr4VCo8，简称M42。铝高速钢W6Mo5Cr4V2AI，简称501。

可用于加工不锈钢、高强度钢等难加工材料。粉末冶金高速钢：材质均匀，韧性和硬度较高，可磨削性有显著改善，热处理变形小，质量稳定可靠，刀具使用寿命长，可以切削各种难加工材料，适合于制造各种精密刀具和形状复杂的刀具。●应用：硬质合金因其切削性能优良而被广泛用来制作各种高速切削刀片。在我国，绝大多数车刀、面铣刀和深孔钻都采用硬质合金制造，目前，在一些较复杂的刀具上，如立铣刀、孔加工刀具等也开始应用硬质合金制造。●特点：硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性都很高，允许的切削速度远高于高速钢，且能切削诸如淬火钢等硬材料。硬质合金的不足是与高速钢相比，其抗弯强度较低、脆性较大，抗振动和冲击性能也较差。●

成分：硬质合金是用金属碳化物，如WC、TiC等为基体，以金属Co、Ni、Mo等为粘结剂，经高压成型后，用粉末冶金方法制成的一种合金。■硬质合金分类：按其化学成分与使用性能分为钨钴类YG——适于加工铸铁、青铜等脆性材料的高速刀具.YG3钨钴钛类YT——适于加工钢件等塑性材料的高速刀具.YT5通用硬质合金YW——万能的，钢件、铸铁均可加工.YW1表2-2常用硬质合金性能及用途表2-1常用刀具材料的特性●陶瓷材料是以氧化铝（Al2O3）、氮化硅（Si3N4）为基体，添加少量金属高温烧结而成的。优点：具有比硬质合金更高的硬度和耐热性，耐磨性和化学惰性好，摩擦系数小，抗粘结和扩散磨损能力强，因而能以更高的速度切削，并可切削难加工的高硬度材料。●

主要缺点：是性脆、抗冲击韧性差，抗弯强度低。■陶瓷●天然金刚石

是自然界最硬的材料（10000HV），耐磨性极好，刃口锋利，切削刃的钝圆半径可达0.01μm，刀具寿命可达数百小时。因价格昂贵，主要用于高速、精密加工。●聚晶金刚石由金刚石微粉在高温高压下聚合而成，硬度比天然金刚石略低（6500~8000HV），价格便宜，焊接方便，可磨削性好，已成为金刚石刀具主要材料。注意：金刚石刀具不适于加工黑色金属。■聚晶立方氮化硼（CBN）

由单晶立方氮化硼微粉在高温高压下聚合而成。硬度可达3000~4500HV，耐热性达1200℃，化学惰性很好，在1000℃的温度下不与铁、镍和钴等金属发生化学反应。主要用于加工淬硬工具钢、冷硬铸铁、耐热合金及喷焊材料等。用于高精度铣削时可以代替磨削加工。■金刚石材料合金高速钢硬质合金陶瓷天然

聚晶金刚石聚晶立方氮工具钢W18Cr4VYG6Si3N4

金刚石

PCD

化硼PCBN硬度HRC65HRC66HRA90HRA93HV10000

HV7500

HV4000抗弯强度2.4GPa3.2GPa1.45GPa0.8GPa0.3GPa2.8GPa1.5GPa导热系数40~50

20~30

70~100

30~40

146.5

100~12040~100热稳定性350℃620℃1000℃1400℃800℃

600~800℃＞1000℃化学惰性低惰性大惰性小惰性小惰性大耐磨性低低较高高最高最高很高一般精度Ra≤0.8高精度Ra=0.4~0.2加工质量Ra≤0.8IT7~8Ra=0.1~0.05IT5~6IT7~8IT5~6可替代磨削刀具材料种类材料性能加工对象低速加工一般钢材、铸铁一般钢材、铸铁粗、精加工一般钢材、铸铁粗、精加工高硬度钢材精加工硬质合金、铜、铝有色金属及其合金、陶瓷等高硬度材料淬火钢、冷硬铸铁、高温合金等难加工材料普通刀具材料与超硬刀具材料性能与用途对比2.4金属切削过程及切削参数的选择MetalCuttingProcessandCuttingParametersChoice

2.4.1切屑的形成2.4.2切屑类型2.4.3

积屑瘤2.4.4切削力和切削功率2.4.5切削热和切削温度■挤压与切削

切屑的形成与切离过程，是切削层受到刀具前刀面的挤压而产生以滑移为主的塑性变形过程。FABOM45°a）正挤压FABOM45°b）偏挤压OMFc）切削●正挤压：金属材料受挤压时，最大剪应力方向与作用力方向约成45°●偏挤压：金属材料一部分受挤压时，OB线以下金属由于母体阻碍，不能沿AB线滑移，而只能沿OM线滑移●切削：与偏挤压情况类似。弹性变形→剪切应力增大，达到屈服点→产生塑性变形，沿OM线滑移→剪切应力与滑移量继续增大，达到断裂强度→切屑与母体脱离金属挤压与切削比较2.4.1切屑的形成切屑根部金相照片M刀具切屑OA终滑移线始滑移线：τ=τsΦ剪切角■金属切削变形过程■金属切削变形的三个变形区

●第Ⅰ变形区：即剪切（滑移）变形区，金属剪切滑移，成为切屑。金属切削过程的塑性变形主要集中于此区域。三个变形区ⅠⅢⅡ●第Ⅲ变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变形。此区变形是造成已加工面加工硬化和残余应力的主要原因。●第Ⅱ变形区：摩擦变形区。靠近前刀面处，切屑排出时受前刀面挤压与摩擦。此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。2.4.2切屑的类型带状切屑\节状切屑\单元切屑\崩碎切屑带状切屑节状切屑单元切屑崩碎切屑各类切屑形态带状切屑加工塑性较好的金属材料时，在切削厚度较小，切削速度较高，刀具前角较大的情况下易形成带状切屑节状切屑采用较大的切削厚度，较低的切削速度和前角较小的刀具，加工中等硬度塑性金属时，易形成此类切屑单元切屑以较大的切削厚度，很低的切削速度很小的刀具前角，加工塑性较差的金属材料时，形成梯形单元切屑。崩裂切屑加工脆性金属材料时，材料塑性差，抗拉强度低，切屑在破碎前几乎不产生塑性变形而突然崩裂，特别是当切削厚度较大时常得到这种切屑。形成条件影响名称简图形态变形带状，底面光滑，背面呈毛茸状节状，底面光滑有裂纹，背面呈锯齿状粒状不规则块状颗粒剪切滑移尚未达到断裂程度局部剪切应力达到断裂强度剪切应力完全达到断裂强度未经塑性变形即被挤裂加工塑性材料，切削速度较高，进给量较小，刀具前角较大加工塑性材料，切削速度较低，进给量较大，刀具前角较小工件材料硬度较高，韧性较低，切削速度较低加工硬脆材料，刀具前角较小切削过程平稳，表面粗糙度小，妨碍切削工作，应设法断屑切削过程欠平稳，表面粗糙度欠佳切削力波动较大，切削过程不平稳，表面粗糙度不佳切削力波动大，有冲击，表面粗糙度恶劣，易崩刀带状切屑挤裂切屑单元切屑崩碎切屑切屑类型及形成条件■切屑控制●为使切削过程正常进行和保证已加工表面质量，应使切屑卷曲和折断。●切屑的卷曲是切屑基本变形或经过卷屑槽使之产生附加变形的结果。●断屑是对已变形的切屑再加一次变形（常需有断屑装置）。断屑槽切屑被断成小的碎片不易缠绕使用新设计的断屑槽BB-断屑槽不带断屑槽切屑很容易缠绕在一起一种不带断屑槽的刀片切屑的卷曲●粘结区：高温高压使切屑底层软化，粘嵌在前刀面高低不平的凹坑中，形成长度为lfi的粘接区。切屑的粘接层与上层金属之间产生相对滑移，其间的摩擦属于内摩擦。切屑与前刀面的摩擦

在高温高压作用下，切屑底层与前刀面发生沾接，切屑与前刀面之间既有外摩擦，也有内摩擦。●滑动区：切屑在脱离前刀面之前，与前刀面只在一些突出点接触，切屑与前刀面之间（lfo段）的摩擦属于外摩擦。lfolfi■切屑与前刀面两个摩擦区2.4.3积屑瘤●成因与过程

一定温度、压力作用下，切屑底层与前刀面发生粘接。粘接金属严重塑性变形，产生加工硬化。滞留→粘接→长大。积屑瘤切屑刀具积屑瘤■积屑瘤影响积屑瘤形成的因素切削速度积屑瘤高度Hb/mm塑性材料容易产生积屑瘤；脆性材料一般不产生积屑瘤；切削速度与积屑瘤的形成和高度有着密切关系。●对切削过程的影响精加工时必须防止切屑瘤的产生！降低加工精度增大了前角增大了切削厚度增大了已加工表面的粗糙度值影响刀具寿命●控制积屑瘤的措施选择适当的切削速度增大刀具前角，减少进给量提高刀具刃磨质量，降低刀具表面粗糙度值选择与工件材料亲和力小、摩擦因数小的刀具材料施加合理切削液以及采用热处理降低工件的塑性、韧性

3个变形区产生的弹、塑性变形抗力以及切屑、工件与刀具间的摩擦力，它们作用在刀具上的合力称为总切削力，简称切削力。■切削力的来源2.4.4切削力和切削功率三个变形区ⅠⅢⅡ■切削力的分解κrFcFFpFf·pFfFf·pFf·pfv切削力的分解F切削合力Fc主切削力Fp吃刀抗力Ff进给抗力Fc—主切削力、切削力、切向力Fp—背向力、径向力Ff—进给力、轴向力■切削功率——主切削力（N）；——主运动速度（m/s）。■机床电机功率——机床的传动效率。■切削力经验公式计算切削力的指数公式查切削用量手册

Cc、Cp、Cf

——系数，与工件材料和切削条件有关；

xc、yc、nc、xp、yp、np、xf、yf、nf

——三个公式中背吃刀量、进给量、切削速度的指数；Kc、Kp、Kf——三个公式中，实际切削条件与经验公式条件不符时，各种因素对切削力修正系数的积。车削力公式中的系数和指数从表中数据分析可知：切削力Fc中切削速度v的指数nc几乎全为0，这说明切削速度对切削力影响不明显；背吃刀量ap的指数xc基本都是1，进给量f的指数yc绝大多数都是0.75，说明背吃刀量ap对切削力Fc的影响比进给量f大。由以上分析可见：

切削用量三要素对切削力Fc的影响由大到小的顺序为：背吃刀量ap、进给量f、切削速度v。

切削力计算举例：用YT15硬质合金车刀外圆纵车加工的结构钢，车刀几何参数为：、、。切削用量为：、、。查前表，由于所给条件与公式要求的相同，因此切削功率：其余系数、指数如下：按单位切削力计算切削力和切削功率

切除单位切削层面积的主切削力（根据实验结果，令修正系数KFc

=1）称为单位切削力。由于因此

若单位切削力已知（一般是通过实验测定），则可根据上式求出切削力。

单位时间内切除单位体积的金属所消耗的功率称为单位切削功率。由于

若单位切削力已知（一般是通过实验测定），则可根据上式求出切削功率。因此■切削力的测量应变式测力仪应变式测力仪原理压电式测力仪三维力传感器电荷放大器2.4.5切削热和切削温度■切削热的来源●切削过程变形和摩擦所消耗功，绝大部分转变为切削热切削热由切屑、工件、刀具和周围介质（切削液、空气)等传散出去工件切屑刀具切削热的来源与传出■切削热传导●主要来源式中，分别为切削层变形、前刀面摩擦、后刀面摩擦产生的热量切削温度及其分布●切削塑性材料——前刀面靠近刀尖处温度最高。●切削脆性材料——后刀面靠近刀尖处温度最高。●剪切面上各点温度几乎相同750℃刀具二维切削中的温度分布工件材料：低碳易切钢；刀具：o=30，o=7；切削用量：ap=0.6mm，

vc

=0.38m/s；切削条件：干切削，预热611C影响切削温度的因素

●切削用量的影响

切削温度经验公式刀具材料加工方法Ｃθxθyθzθ高速钢车削140～1700.35～0.450.2～0.30.08～0.10铣削80钻削150硬质合金车削320f(mm/r)0.10.410.150.050.20.310.30.26切削温度的系数及指数分析切削用量三要素对切削温度的影响可知，切削速度vc对切削温度影响最大，进给量f次之，背吃刀量ap对切削温度影响最小。●刀具几何参数的影响

vc（m/min）切削速度、工件材料对切削温度的影响1—GH1312—1Cr18Ni9Ti3—45钢(正火)4—HT200刀具材料：YT15；YG8刀具几何参数：o=15，o=6~8，r=75，1=-10，s=0，b=0.1mm，r=0.2mm切削用量：ap=3mm，f=0.1mm/rθ（℃）103050709011013040060080010001243前角o↑→切削温度↓主偏角r↓→切削温度↓●工件材料的影响

工件材料机械性能↑→切削温度↑工件材料导热性↑→切削温度↓●刀具磨损的影响

●

切削液的影响

切削液作用

切削液种类切削液对加工过程的影响

冷却、润滑、清洗、防锈水基切削液、乳化液、油类切削液从导热性来看，水基切削液最好，乳化液次之，油类切削液最差。粗加工——主要要求冷却，一般选水或低浓度的乳化液一般钢材——选乳化液或硫化切削油有色金属——不宜采用含硫化油的切削液，以免腐蚀脆性材料（铸铁、青铜、黄铜）——不用切削液低速精加工——采用煤油2.5刀具的主要种类及应用2.5.1车刀2.5.2孔加工刀具2.5.3

铣刀2.5.4螺纹刀具刀具的分类●按切削刃的多少分：

单刃刀具、多刃刀具●按标准化程度分：标准刀具、非标准刀具●按尺寸规格的特点分：定尺寸刀具、非定尺寸刀具●按刀具的组成形式分：整体式刀具、装配式刀具、复合式刀具等●按加工方式和具体用途分：

车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、自动线及数控机床刀具、磨具2.5.1车刀车刀的种类及工艺范围a）焊接式车刀b）整体式车刀c）机夹式车刀车刀的结构d）可转位式车刀e）成形车刀车刀的结构22.5.2孔加工刀具群钻中心钻深孔钻切削液入口切削液入口切削液入口切削液入口扩孔钻铰刀镗刀（双刃浮动镗刀）2.5.3铣刀常用铣刀(i)锯片铣刀2.5.4螺纹刀具圆板牙结构示意图盘形螺纹铣刀结构示意图螺纹滚压工具梳形螺纹铣刀丝锥结构示意图2.5.5齿轮刀具成形齿轮刀具成形齿轮刀具阿基米德蜗杆齿轮滚刀展成齿轮刀具滚齿原理插齿刀剃齿刀展成齿轮刀具选择齿轮滚刀或插齿刀时，应注意一下几点：刀具基本参数，如模数、齿形角、齿顶高系数等应与被加工齿轮相同；刀具精度等级应与被加工齿轮要求的精度等级相同；刀具旋向应尽可能与被加工齿轮的旋向相同。2.6影响金属切削加工的主要因素及其控制Affectingamajorfactorinmetalcuttinganditscontrol2.6.1工件材料的切削加工性2.6.2刀具几何参数的选择2.6.3

切削用量的选择原则2.6.4切削液工件材料的切削加工性是指材料在一定条件下被切削加工成合格零件的难易程度。2.6.1工件材料的切削加工性■材料切削加工性●在相同的切削条件下刀具有较高的使用寿命；或在一定的刀具使用寿命下，能够采用较高的切削速度；——考虑生产率和耐用度表示方法●在相同的切削条件下，切削力或切削功率小，切削温度低；

——考虑切削力或切削功率表示方法●容易获得良好的表面加工质量——考虑已加工表面质量表示方法●容易控制切屑的形状或断屑。——考虑是否易于断屑表示方法■良好的切削加工性包括的内容■衡量工件材料切削加工性的主要指标●

一定刀具寿命下的切削速度vT：vT是指刀具耐用度为T（min）时，切削某种材料所允许的最高切削速度。vT越高，表示材料的切削加工性越好。通常取T＝60min，将vT写作v60（对于一些特别难加工的材料，也可取T=30min，将vT写作v60或v30

）。●材料的相对加工性Kr

：若以切削正火状态45钢的v60作为基准，写作（v60）j

，而把其它各种材料的v60同它相比，这个比值Kr称为材料的相对加工性。即：●常用材料的相对加工性Kr分为8个级别。加工性等级材料的相对加工性等级材料名称及种类相对加工性Kr代表性材料1很易切削材料一般有色金属＞3.0铜铝合金，铝铜合金，铝镁合金2容易切削材料易切削钢2.5～3退火l5Cr，σb＝0.373～o.441GPa自动机钢，σb＝0.393～0.491GPa3较易切削钢1.6～2.5正火30钢，σb＝0.441～0.549GPa4普通材料一般钢、铸铁1.0～1.645钢，灰铸铁5稍难切削材料0.65～1.02Crl3，调质σb＝0.834GPa85，钢σb＝0.883GPa6难加工材料0.5～0.6545Cr，调质σb＝1.03GPa65Mn，调质σb＝0.932～0.9817难切削材料0.15～0.550CrV,调质；1Crl8Ni9Ti,钛合金8很难切削材料＜0.15某些钛合金，铸造镍基高温合金较难切削材料■常用金属材料的切削加工性（如铝及铝合金，铜及铜合金等）通常属于易切削材料。●有色金属

●铸铁铸铁的加工性一般较碳钢好。比较各种铸铁加工性的好坏，主要取决于石墨的存在形式、基体组织状态、金属组织成分和热处理的影响。例如：灰铸铁，可锻铸铁和球墨铸铁中，石墨分别呈片状、团絮状和球状，因此它们的强度依次提高，加工性随之变差。●碳素钢

普通碳素钢的切削加工性主要取决于钢中碳的含量。低碳钢硬度低、塑性和韧性高，切削变形大，切削温度高，断屑困难，故加工性较差。高碳钢的硬度高、塑性低、导热性差，故切削力大，切削温度高，刀具耐用度低，加工性也差。相对而言，中碳钢的切削加工性较好。

●合金工具钢在碳素钢中加入一定合金元素，如Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti等，使钢的机械性能提高，但加工性也随着变差。■改善材料切削加工性的措施●调整材料的化学成分●加工前对材料进行适当的热处理●选加工性好的材料状态●

其他选用合适的刀具材料、选择合理的刀具几何参数、合理选用切削用量、切削液等选择含碳量适当的碳素钢在钢中加入适量的硫、硒、铅、铜、磷等元素对低碳钢进行正火可细化晶粒，降低塑性、提高硬度对高碳钢进行球化退火可降低硬度不锈钢调质到HRC28为宜

白口铸铁可在910~950℃经10~20h退火变成可锻铸铁对低碳钢进行冷拉等2.6.2刀具几何参数的选择■刀具前角

增大前角可以减小切削变形，降低切削力、切削温度，减小刀具磨损、抑制积屑瘤和鳞刺的生成，改善加工表面质量。

前角过大会使刀具温度升高，加剧其磨损。

工件材料的强度、硬度较低时，前角应取大些；加工塑性金属材料取较大前角；加工脆性材料取较小前角；精加工取较大前角；粗加工时取小前角。

■前刀面的型式正前角平面型

常用于精加工、加工有色金属、复杂刀具上带倒棱型提高刀具强度和寿命，大前角时效果更为显著负前角常用于受冲击载荷的刀具，加工高硬度、高强度材料的刀具和挤压切削刀具上。负前角双面型适用于前、后刀面同时磨损的刀具曲面型前刀面

主要用于粗加工塑性金属和孔加工刀具上，如钻头、铣刀、拉刀和部分螺纹刀具上均具有曲面前面。γoγo1-γo-γoγoγo曲面型负前角面型正前角平面型带倒棱型刀具后角αo增大后角能减少的摩擦，有利于提高加工表面质量和刀具寿命。粗加工时，取小后角，精加工取大值；工件材料的强度、硬度越大，后角越应小。副后角的作用主要是减少刀具与已加工表面的摩擦，其大小一般与后角相同。主、副偏角的选择主偏角小，刀具强度增高，散热条件好，工件表面粗糙度值小；主偏角大时，背向力减小，切削刃的工作长度长，易于断屑。krK’r

粗加工时应选较大主偏角（Kr=60º~75º）；工艺系统刚性不足时，应选用较大主偏角。如车细长轴时，取Kr=90º~93º；加工强度、硬度高的材料，应取较小主偏角，改善刀头散热条件，延长刀具寿命。

副偏角是影响表面粗糙度的主要角度，它的大小会影响刀具强度，在不影