7.4金属切削基本规律的应用

任务1.6金属切削基本规律的应用1材料的切削加工性3切削用量的合理选择2切削液的选用4刀具几何参数的选择1材料的切削加工性1.定义

是指在一定条件下工件材料被切削成合格零件的难易程度。一般在讨论钢料的切削加工性时，习惯地以正火钢45为基准。如称高强度钢比较难加工，就是相对于45钢而言的。以刀具耐用度衡量：在相同条件下加工不同材料时，若在一定速度下，刀具耐用度越长，或在一定耐用度下切削速度越高，则材料的加工性越好。——某材料其寿命为60min时的切削速度。——切削45钢、寿命为60min时的切削速度。Kr——材料的相对加工性（分8级）以切削速度衡量以加工表面质量衡量加工性等级名称及种类相对加工性Kv典型材料1很容易切削材料一般有色金属>3.05-5-5铜铅合金,9-4铝铜合金,铝镁合金2容易切削材料易切削钢2.50～3.00退火15Cr,σb=0.37～0.441GPa自动机钢,σb=0.393～0.491GPa3较易切削钢1.60～2.50正火30钢σb=0.441～0.549GPa4普通材料一般钢及铸铁1.00～1.6045钢,灰铸铁5稍难切削材料0.65～1.002Cr13调质,σb=0.834GPa85钢σb=0.883GPa6难切削材料较难切削材料0.50～0.6565Mn调质,σb=1.03GPa

45Cr调质,σb=0.932～0.981GPa7难切削材料0.15～0.5050CrV调质,1Cr18Ni9Ti,某些钛合金8很难切削材料<0.15某些钛合金,铸造镍基高温合金2改善工件材料切削加工性的措施调整化学成分：在钢材中加入少量的硫、硒、铅、磷，虽略降低了强度，但也同时降低了塑性，对加工性有利。材料加工前适当热处理：低碳钢正火（硬度提高，塑性降低，可减少积屑瘤）高碳钢球化退火（硬度下降）选加工性好的材料状态：低碳钢冷拉，塑性下降；锻件余量不均，有硬皮，改热轧后加工性可以改善。7.4.2切削液的选用1切削液的分类常用的切削液可分为三大类：水溶液、切削油、乳化液。（1）水溶液水溶液的主要成分是水，冷却性能好，透明便于观察。但水容易使金属生锈，且润滑性能欠佳。因此，经常在水溶液中加入一定的添加剂，使其既能保持冷却性能又有良好的防锈性能和一定的润滑性能。（2）切削油切削油的主要成分是矿物油，少数采用动植物油或复合油。纯矿物油不能在摩擦界面上形成坚固的润滑膜，润滑效果一般。在实际使用中常常加入油性添加剂、极压添加剂和防锈添加剂以提高其润滑和防锈性能。动植物油有良好的油性，适于低速精加工，但是易变质，因此最好不用或少用，而应尽量采用其他代用品，如含硫、氯等极压添加剂的矿物油。

（3）乳化液乳化液是将乳化油用水稀释而成。乳化油是由矿物油、乳化剂及添加剂配成，用95—98％水稀释后即成为乳白色或半透明状的乳化液。乳化液具有良好的冷却作用，但因为含水量大，所以润滑、防锈性能均较差。为了提高其润滑性能和防锈性能，可再加入一定量的油性、极压添加剂和防锈添加剂，配制成极压乳化液或防锈乳化液。乳化剂是一种表面活性剂，是使矿物油和水乳化形成稳定乳化液的添加剂。表面活性剂是由亲水极性基团和亲油非极性基团两部分组成。乳化剂加入油与水中，它能定向地排列并吸附在油水两界面上，极性端向水，非极性端向油，把油和水连接起来，降低油—水的界面张力，使油以微小的颗粒稳定地分散在水中，形成稳定水包油乳化液，金属切削时应用的就是这种水包油的乳化液。2.切削液的基本作用（1）冷却作用切削液的冷却作用主要靠热传导带走大量的热来降低切削温度，冷却性能取决于它有导热系数、比热容、汽化热、汽化速度、流量、流速等。水溶液的冷却性能最好，切削油较差。（2）润滑作用切削液的润滑作用是通过切削液的渗透作用到达切削区后，在刀具、工件、切屑界面上形成吸附膜实现的。金属切削时切屑、工件与刀具界面的摩擦可分为干摩擦、液体润滑摩擦和边界润滑摩擦三类。加入切削液后，切屑、工件与刀面之间形成完全的润滑油膜，金属直接接触面积很小或近于零，形成液体润滑。但很多情况下，由于切屑、工件与刀具界面承受很大载荷、较高的温度，液体油膜大部分被破坏，造成部分金属直接接触，部分吸附膜仍存在润滑作用，这种状态称之为边界润滑摩擦。金属切削中的润滑大都属于边界润滑状态。边界润滑状态下，切削液的润滑性能与其渗透性、成膜能力以及形成吸附膜的强度有关。（3）清洗作用切削液具有冲刷切削中产生的碎屑（如磨削）的作用。清洗性能的好坏，与切削液的渗透性、流动性和使用的压力有关。（4）防锈作用切削液应具有一定的防锈作用，以减少工件、机床、刀具的腐蚀。防锈作用的好坏，取决于切削液本身的性能和加入的防锈添加剂的性质。3.切削液的合理选用（1）粗加工粗加工切削用量大，产生大量的切削热。这时主要是求降低切削温度，应选用冷却为主的切削液。

硬质合金刀具耐热性较好，一般不用切削液。如要使用切削液，必需连续、充分地浇注，以免因冷热不均产生很大的热应力，而导致热裂，损坏刀具。

低速切削宜选切削油，高速切削宜选乳化液或水溶液。（2）精加工精加工对工件表面粗糙度和加工精度要求较高，因此选用的切削液应具有良好的润滑性能。低速精加工钢料时可选用极压切削油或高浓度极压乳化液。精加工铜、铝及其合金或铸铁时，可选用高浓度乳化液。因硫酸能腐蚀铜，在切削铜料时不宜用含硫的切削液。（3）难加工材料的切削加工难加工材料时，接触面均处于高温高压边界摩擦状态。因此，宜选用极压切削油或极压乳化液。（4）磨削加工其特点是温度高同时产生大量的细屑、砂末。故应选用有良好冷却清洗作用的切削液。常用有润滑性能和防锈作用的乳化液和水溶液。4.切削液的使用方法常见的切削液使用方法有浇注法、高压冷却法和喷雾冷却法：1）浇注法浇注法使用方便，应用广泛，但流量慢、压力低，较难直接进入刀刃最高温度处，故效果较差。使用时应使切削液尽量接近切削区。当用不同刀具切削时，最好能根据刀具的形状和切削刃的数目，相应地改变浇注口的形式和数目。2）高压冷却法深孔加工时，利用高压的切削液，可以直接接近切削区起冷却、润滑作用，并将碎断的切屑随液流带出孔外。高压冷却法还可用于高速钢车刀进行难切削材料的车削，可显著提高刀具耐用度。切削液可用一般乳化液也可用切削油。由于切削液的高速流动，改善了渗透性，易于达到切削区，提高了冷却效果。缺点是飞溅严重，需加护罩。3）喷雾冷却法喷雾冷却法是以0.3～0.6MPa的压缩空气，通过喷雾装置使切削液雾化、喷出，高速喷射到切削区。高速气流带着雾化成微小液滴的切削液，渗透到切削区，在高温下迅速汽化，吸收大量热，从而获得良好的冷却效果。7.4.3切削用量的合理选择选择原则：能达到零件的质量要求，充分利用机床的功率和刀具切削性能的前提下，选取一组最大的切削用量。1确定切削用量应考虑的因素生产率

切除率与三要素保持线性关系，任一参数增大一倍，生产率增大一倍；由于刀具的制约，任一参数增大，其余两参数必须减小。优先增大背吃刀量。机床功率apvc增大，功率会成正比增大，f对功率影响小，粗加工应增大f。加工表面粗糙度

精加工时，f增大，粗糙度增大，提高切削速度，能降低表面粗糙度。刀具寿命先选大的背吃刀量，其次选大的进给量，最后选择合理的切削速度。2制定切削用量的原则粗加工的切削用量：提高效率为主，也考虑经济性和加工成本。

精加工的切削用量：保证加工质量，兼顾切削效率、经济性和加工成本。背吃刀量的选择：粗加工，功率足够时，选较大的背吃刀量，最好一次完成加工余量。余量太大，功率不足时可分两次或多次。切削表层有硬皮的铸、锻件或切削不锈钢等加工硬化较严重