第7章金屬切削加工基礎(chǔ)知識7.1機械制造過程概述7.1機械制造過程概述7.1.1機械制造過程機器是由零件、組件、部件等組成的，一臺機器的制造過程包含了從零件、部件加工到整機裝配的全過程，這一過程可以用圖4-1所示的系統(tǒng)圖來表示。部件3毛坯11加工過程1零件1毛坯部件3毛坯11加工過程1零件1毛坯21F加工過程毛坯31r加工過程1零件3毛坯4r加工過程零件4基準(zhǔn)零部件―?總裝過程―?機器產(chǎn)品部裝配過程裝配過程圖7-1機械制造過程的構(gòu)成首先，從圖中可以看出機器中的組成單元是一個個的零件，它們都是由毛坯經(jīng)過相應(yīng)的機械加工工藝過程變?yōu)楹细窳慵?，在這一過程中要根據(jù)零件的設(shè)計信息制訂每一個零件的適當(dāng)加工方法，加工成在形狀、尺寸、表面質(zhì)量等各方面都符合加工使用要求的合格零件。其次，要根據(jù)機器的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求，把某些零件裝配成部件，部件是由若干組件、套件和零件在一個基準(zhǔn)零件上裝配而成的，部件在整個機器中能完成一定的、完整的功能這種把零件和組件、套件裝配成部件的過程稱為部裝過程。部裝過程是依據(jù)部件裝配工藝，應(yīng)用相應(yīng)的裝配工具和技術(shù)完成的，部件裝配的質(zhì)量直接影響整個機器的性能和質(zhì)量。最后，在一個基準(zhǔn)零部件上把各個部件、零件裝配成一個完整的機器，我們把零件和部件裝配成最終機械產(chǎn)品的過程稱為總裝過程，總裝過程是依據(jù)總裝工藝文件進行的，在產(chǎn)品總裝后，還要經(jīng)過檢測、試車、噴漆、包裝等一系列輔助過程最終形成合格的產(chǎn)品，如一輛汽車就是經(jīng)過這樣的機械制造過程而生產(chǎn)出來的。7.1.2機械加工工藝系統(tǒng)從機械制造的整個過程來看，機器的最基本組成單元為零件，也就是首先要制造出合格的零件，然后組裝成部件，再由零、部件裝配成機器，因此，制造出符合要求的各種零件是機械加工的主要目的，而機械加工中絕大部分材料是金屬材料，故機械加工主要是對各種金屬進行切削加工。零件的表面通常是幾種簡單表面如平面、圓柱面、圓錐面、球面、成形表面等的組合，而零件的表面是通過各種切削加工方法得到的，其中在金屬切削機床上利用工件和刀具彼此間協(xié)調(diào)的相對運動切除被加工零件多余的材料，獲得在形狀、尺寸和表面質(zhì)量都符合要求的這種加工方法稱為金屬切削加工。金屬切削加工常作為零件的最終加工方法，它需要用金屬切削刀具直接對零件進行加工，它們之間要有確定的相對運動和承受很大的切削力，通常需在金屬切削機床上進行加工，零件和刀具需通過機床夾具和刀架與機床進行可靠的聯(lián)接，帶動它們做相對的運動，實現(xiàn)切削加工，這種由金屬切削機床、刀具、夾具和工件構(gòu)成的機械加工封閉系統(tǒng)稱為機械加工工藝系統(tǒng)（如圖7-2所示），其中金屬切削機床是加工機械零件的工作機械，起支承和提供動力作用；刀具起直接對零件進行切削加工作用；機床夾具用來對零件定位和夾緊，使之有正確的加工位置。本章就圍繞機械加工工藝系統(tǒng)四個組成部分進行分析，闡述機械零件加工的整個過程。

刀具夾具圖刀具夾具圖7-2機械加工工藝系統(tǒng)的構(gòu)成7.2.1切削運動與切削用量7.2.1.1切削運動金屬切削加工時，工件是機械加工過程中被加工對象的總稱，任何一個工件都是經(jīng)過由毛坯加工到成品的過程，在這個過程中，要使刀具對工件進行切削加工形成各種表面，必須使刀具與工件間產(chǎn)生相對運動，這種在金屬切削加工中必須的相對運動稱為切削運動。以車床加工外圓柱面為例，圖4-3表示出了車削運動、切削層及工件上形成的表面。Zfri對IIgp}圖7-3車削運動、切削層及工件上形成的表面切削運動可分為主運動和進給運動兩種。1.主運動

主運動是切除工件上多余金屬層，形成工件新表面所必需的運動，它是切削加工中最基本、最主要的運動，通常它的速度最高、消耗的機床功率最多，如車削加工、鏜削加工時是工件的回轉(zhuǎn)運動，銑削加工和鉆削加工是刀具的回轉(zhuǎn)運動，刨削加工是刨刀的直線運動。2.進給運動進給運動是把被切削金屬層間斷或連續(xù)投入切削的一種運動，與主運動相配合即可不斷地切除金屬層，獲得所需的表面。進給運動的特點是速度小，消耗功率少，可由一個或多個運動組成。圖7-3所示外圓車削中沿工件軸向的縱向進給運動是連續(xù)的，沿工件徑向的橫向進給運動，它是間斷的。3.切削層切削層是指切削時刀具切削工件一個單行程所切除的工件材料層。圖7-3所示，工件旋轉(zhuǎn)一周回到原來的平面時，由于刀具縱向進給運動是連續(xù)的，刀具從位置I移動到了位置II,在兩個位置間形成的工件材料層（圖中ABCD區(qū)域）就是切削層。4、切削過程中工件上形成的表面工件在切削過程中形成了三個表面：其中待加工表面是指工件上即將被切削掉的表面即圖中外圓表面1；過渡表面是工件上切削刃正在切削的表面，如圖中表面2；已加工表面是指工件上經(jīng)切削加工后形成的表面，如圖中外圓表面3。切削用量刀具與工件之間有了相對運動才可以進行切削加工，用來衡量切削運動大小的參數(shù)稱為切削用量，切削速度、進給量和背吃刀量（切削深度）稱為切削用量的三要素。只有合理地確定切削用量才能順利地進行切削。1切削速度u刀具切削刃上選定點相對于工件主運動的速度，單位為m/min或m/s。由于切削刃上各點的切削速度是不同的，計算時常用最大切削速度代表刀具的切削速度。外圓車刀車削外圓時的切削速度計算式為：7-1)兀dnu= w—7-1)1000式中d—工件待加工表面的直徑（mm）,n—工件的轉(zhuǎn)速（r/s）。w2．進給量f刀具在進給運動方向上相對于工件的位移量稱進給量，不同的加工方法，由于所用刀具和切削運動形式不同，進給量的表述和度量方法也不同。進給量的單位是mm/r（用于車削、鏜削等）或mm/行程（用于刨削、磨削等）。進給量表示進給運動的速度。進給運動速度還可以用進給速度u（單位是mm/s）或每齒進給量f（用于銑刀、鉸刀等多刃刀具,fz單位是mm/齒）表示。一般u=nf=nzf （7-2）fz式中n—主運動的轉(zhuǎn)速（m/min），z—刀具齒數(shù)。3．背吃刀量（切削深度）ap在垂直于主運動方向和進給運動方向的工作平面內(nèi)測量的刀具切削刃與工件切削表面的接觸長度。對于外圓車削，背吃刀量為工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距離，單位mm。即1a= （d-d） （7-3）p2wm式中d—工件待加工表面的直徑（mm），d—工件已加工表面的直徑（mm）wm

7.2.2切削加工刀具的基本知識金屬切削過程中，直接完成切削工作的是刀具，而刀具能否勝任切削工作，主要由刀具切削部分的合理幾何形狀與刀具材料的物理、機械性能決定。7.2.2.1刀具切削部分的結(jié)構(gòu)要素切削刀具的種類很多，結(jié)構(gòu)也多種多樣。車刀、刨刀均屬單刃刀具，而鉆頭、銑刀等為多刃刀具，雖然它們形狀不同，但它們切削部分的結(jié)構(gòu)要素及其幾何形狀都具有許多共同的特征，因此正確認(rèn)識與理解單刃刀具是認(rèn)識與理解多刃刀具的基礎(chǔ)。如圖7-4所示，車刀由刀體（夾持部分）與刀頭（切削部分）組成。刀體用來將車刀夾持在車床刀架上，起支承和傳力作用，刀頭擔(dān)負切削工作。車刀切削部分（又稱刀頭）由前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖所組成其定義分別為：（1） 前刀面（前面）刀具上與切屑接觸并相互作用的表面。（2） 主后刀面（主后面）刀具上與工件過渡表面相對并相互作用的表面。（3） 副后刀面（副后面）刀具上與工件已加工表面相對并相互作用的表面。（4） 主切削刃前刀面與主后刀面的交線。它完成主要的切削工作。（5） 副切削刃前刀面與副后刀面的交線。它配合主切削刃完成切削工作，并最終形成已加工表面。圖7-5刨刀、鉆頭、銑刀切削部分的形狀（6）刀尖主切削刃和副切削刃連接處的一段刀刃。它可以是小的直線段或圓弧。由此可見，車刀主要由三個刀面、兩條切削刃和一個刀尖組成，其它各類刀具，如刨刀、鉆頭、銑刀等，都可看作是車刀的演變和組合。如圖7-5所示，刨刀切削部分的形狀與車刀相同（圖7-5a）；鉆頭可看作是兩把一正一反并在一起同時車削孔壁的車刀，因而有兩個主切削刃，兩個副切削刃，還增加了一個橫刃（圖7-5b）；銑刀可看作由多把車刀組合而成的復(fù)合刀具，其每一個刀齒相當(dāng)于一把車刀（圖7-5c）。7?2?2?2刀具的幾何角度1刀具角度參考坐標(biāo)系刀具角度是確定刀具切削部分幾何形狀的重要參數(shù)，要確定刀具的角度，必須先確定用于定義和規(guī)定刀具角度的各種基準(zhǔn)坐標(biāo)平面，組成各種參考坐標(biāo)系，以外圓車刀為例在生產(chǎn)

實踐中最常用的坐標(biāo)系是正父平面參考坐標(biāo)系，如圖7-6所示主要三個平面組成：基面過切削刃選定點，垂直于該點假定主運動方向的平面。用Pr表示。切削平面過切削刃選定點，與切削刃相切，并垂直于刀具基面的平面。主切削平面用Ps表示，副切削平面用P's表示。正交平面過切削刃選定點同時垂直于刀具基面和切削平面的平面。用Po表示。這三個平面兩兩相互垂直，稱為正交，故此坐標(biāo)系叫做正交平面參考坐標(biāo)系，在圖中,過主切削刃選定點和過副切削刃選定點都可以建立正交平面參考坐標(biāo)系，它們的基面同為平行刀具底面的平面。11111lil圖7-6正交平面參考坐標(biāo)系刀具角度建立了正交平面參考坐標(biāo)系，刀具的各個刀面與坐標(biāo)系平面之間就產(chǎn)生了交角，這樣可以用它們來表示各個刀面的傾斜程度，從而改變刀具的鋒利與強弱，設(shè)計、刃磨和測量刀具的幾何形狀，對外圓車刀來說，刀面主要有三個，每個刀面按一面兩角分析法需要兩個角度來確定其空間位置，因此總共需要六個角度來確定外圓車刀的幾何形狀，這六個角度稱為外圓車刀的獨立角度，如圖7-7所示：圖7-7正交平面參考坐標(biāo)系的刀具角度刀具角度是制造和刃磨刀具所需要的，并在刀具設(shè)計圖上予以標(biāo)注的角度，以外圓車刀為例，角度定義為：前角丫在正交平面內(nèi)測量的前刀面與基面之間的夾角，前角表示前刀面的傾斜o程度。前角越大刀具越鋒利，根據(jù)前刀面與基面相對位置的不同，又分別規(guī)定為正前角、零度前角和副前角。主后角a在正交平面內(nèi)測量的主后刀面與切削平面之間的夾角。主后角表示主o后刀面的傾斜程度，一般為正值。副后角a'在副切削刃的正交平面內(nèi)測量的副后刀面與切削平面之間的夾角。副o后角表示副后刀面的傾斜程度，一般為正值。主偏角k在基面內(nèi)測量的主切削刃在基面上的投影與進給運動方向的夾角。主r偏角一般為正值。副偏角k'在基面內(nèi)測量的副切削刃在基面上的投影與進給運動反方向的夾角。r副偏角一般為正值。刃傾角九在切削平面內(nèi)測量的主切削刃與基面之間的夾角。當(dāng)刃傾角為正時，s刀尖的強度較低，鐵屑向刀架方向流出，適用于精加工類型刀具。常用刀具材料1．刀具材料應(yīng)具有的性能金屬切削過程中，刀具切削部分在高溫下承受著很大切削力與劇烈摩擦，切削工作時，還伴隨著沖擊與振動，引起切削溫度的波動，因此，刀具切削部分材料應(yīng)具有良好的機械和物理化學(xué)性能，主要是：高硬度刀具材料的硬度必須高于被加工材料的硬度，一般刀具材料在室溫下都應(yīng)具有60HRC以上的硬度。高耐磨性刀具與工件之間有很大的相對運動速度，產(chǎn)生的摩擦很大，需要很高的耐磨性，一般來說材料硬度越高耐磨性越好。足夠的強度與韌性切削時刀具和工件間產(chǎn)生很大的切削力，同時又有較大的沖擊力，故要求刀具材料要有足夠的強度與韌性來保證刀具不產(chǎn)生破壞。高的耐熱性高耐熱性是指在高溫下仍能維持刀具切削性能的一種特性，通常用高溫硬度值來衡量，也可用刀具切削時允許的耐熱溫度值來衡量。它是影響刀具材料切削性能的重要指標(biāo)。耐熱性越好的材料允許的切削速度越高。刀具材料還需有較好的工藝性與經(jīng)濟性。工具鋼應(yīng)有較好的熱處理工藝性，淬火變形小，淬透層深、脫碳層淺；高硬度材料需有可磨削加工性；需焊接的材料，宜有較好的導(dǎo)熱性與焊接工藝性。此外，在滿足以上性能要求時，宜盡可能滿足資源豐富、價格低廉的要求。選擇刀具材料時，很難找到各方面的性能都是最佳的，因為材料性能之間有的是相互制約的，只能根據(jù)工藝需要保證主要需求的性能，如粗加工鍛件毛坯，需保持有較高的強度與韌性，而加工硬材料需有較高的硬度等。2．刀具材料種類當(dāng)前使用的刀具材料分四大類：工具鋼(包括碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼)，硬質(zhì)合金，陶瓷，超硬刀具材料。一般機加工使用最多的是高速鋼與硬質(zhì)合金。(1)工具鋼碳素工具鋼和一般合金工具鋼耐熱性差，但抗彎強度高，價格便宜，焊接與刃磨性能好，故廣泛用于中、低速切削的成形刀具，不宜高速切削。在生產(chǎn)實際中應(yīng)用廣泛的是含有W、Mo、Cr、V等合金元素較多的合金工具鋼稱為高速鋼，它可分為：普通高速鋼這類高速鋼應(yīng)用最為廣泛，約占高速鋼總量的75%，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%~0.9%，硬度63?66HRC。按鎢、鉬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不同，分為鎢系、鎢鉬系和鉬系，主要牌號有以下三種：W18Cr4V（18-4-1）鎢系高速鋼、W6Mo5Cr4V2（6-5-4-2）鎢鉬系高速鋼和W9Mo3Cr4V（9-3-4-l）鉬系高速鋼。其中前兩種是國內(nèi)外普遍應(yīng)用的牌號,9Mo3Cr4V（9-3-4-l）高速鋼是根據(jù)我國資源研制的牌號，其抗彎強度與韌性均比6-5-4-2好，高溫?zé)崴苄院?，而且淬火過熱、脫碳敏感性小,有良好的切削性能。高性能高速鋼高性能高速鋼是指在普通高速鋼中添加了釩、鈷或鋁等合金元素的高速鋼。粉末冶金高速鋼粉末冶金高速鋼是通過高壓惰性氣體或高壓水霧化高速鋼水而得到的細小的高速鋼粉末,然后壓制或熱壓成形,再經(jīng)燒結(jié)而成的高速鋼。表面涂層高速鋼表面涂層高速鋼是采用物理氣相沉積（PVD）方法，在刀具表面涂覆TiN等硬膜，以提高刀具性能的新工藝。（2） 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是由硬度和熔點很高的碳化物（稱硬質(zhì)相）和金屬（稱粘結(jié)相）通過粉末治金工藝制成的。硬質(zhì)合金刀具中常用的碳化物有WC、TiC、TaC、NbC等。硬質(zhì)合金按其化學(xué)成分與使用性能分為四類：鎢鉆類（WC+Co）、鎢鈦鉆類（WC+TiC+Co）、添加稀有金屬碳化物類（WC+TiC+TaC（NbC）+Co）及碳化鈦基類（TiC+WC+Ni+Mo）。YG類硬質(zhì)合金（GB2075—87標(biāo)準(zhǔn)中K類）YG類合金抗彎強度與韌性比YT類高，可減少切削時的崩刃，但耐熱性比YT類差，因此主要用于加工鑄鐵、有色金屬與非金屬材料。YT類硬質(zhì)合金（GB2075—87標(biāo)準(zhǔn)中P類）YT類合金有較高的硬度，特別是有較高的耐熱性、較好的抗粘結(jié)、抗氧化能力。它主要用于加工以鋼為代表的塑性材料。YW類硬質(zhì)合金（GB2075—87標(biāo)準(zhǔn)中M類）YW類合金加入了適量稀有難熔金屬碳化物，以提高合金的性能。其中效果顯著的是加入TaC或NbC,—般質(zhì)量分?jǐn)?shù)在4%左右。YN類硬質(zhì)合金（GB2075—87標(biāo)準(zhǔn)中P01類）YN類合金是碳化鈦基類，它以TiC為主要成分，Ni、Mo作粘結(jié)金屬。適合高速精加工合金鋼、淬硬鋼等。（3） 陶瓷刀具材料陶瓷是以氧化鋁或氮化硅等為主要成分，經(jīng)壓制成形后燒結(jié)而成的刀具材料。它的硬度高、物理化學(xué)性能好、耐氧化，應(yīng)用于高速切削加工中，由于它抗彎強度不高、韌性差，主要用于精加工中。其主要特點是:可加工硬度高達65HRC的難加工材料，耐熱性高達1200^，化學(xué)穩(wěn)定性好，與金屬的親和力小，切削速度與硬質(zhì)合金相比提高3-5倍，由于它硬度高，耐磨性好，刀具的耐用度高，切削效率提高3-10倍。（4） 超硬刀具材料超硬刀具材料主要有金剛石和立方氮化硼，用于超精加工及硬脆材料加工。金剛石金剛石有天然及人造金剛石兩大類，多用人造金剛石作為刀具及磨具材料。立方氮化硼立方氮化硼（CBN）是70年代才發(fā)展起來的一種人工合成的新型刀具材料。氮化硼在高溫、高壓下加入催化劑轉(zhuǎn)變而成的。其硬度很高（可達8000?9000HV）,僅次于金剛石，并具有很好的熱穩(wěn)定性，可承受1000°C以上的切削溫度。它的最大優(yōu)點是在高溫（1200C?1300C）時也不會與鐵族金屬起反應(yīng)，因此，既能勝任淬硬鋼、冷硬鑄鐵的粗車和精車，又能勝任高溫合金、熱噴涂材料、硬質(zhì)合金及其他難加工材料的高速切削。

7.2.3金屬切削過程的基本現(xiàn)象金屬切削過程是指通過切削運動，刀具從工件上切除多余的金屬層，形成切屑和已加工表面，得到合格的零件幾何形狀的過程。在這一過程中，切削層經(jīng)切削變形形成切屑產(chǎn)生切削力、切削熱與切削溫度、刀具磨損等許多現(xiàn)象，對這些現(xiàn)象進行研究揭示其機理，探索和掌握金屬切削過程的基本規(guī)律，從而主動地加以有效的控制，對保證加工精度和表面質(zhì)量，提高切削效率，降低生產(chǎn)成本和勞動強度具有十分重大的意義。7.2.3.1.切削變形切屑形成過程大量的實驗和理論分析證明，塑性金屬切削過程中切屑的形成過程就是切削層金屬的變形過程，切削層在刀具與工件間相對運動的作用下，產(chǎn)生壓縮變形，進而產(chǎn)生整體彈塑性變形進而產(chǎn)生剪切滑移，形成切屑。金屬切削過程中，由于切屑與前刀面之間的壓力很大，可達2?3Gpa,再加上幾百攝氏度的高溫，可以使切屑底部與前刀面發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象，即一般生產(chǎn)中所遇見的“冷焊”，也稱它為積屑瘤。積屑瘤的產(chǎn)生改變了刀具的幾何角度，切削不穩(wěn)定，破壞表面質(zhì)量，影響加工精度，對于精加工要避免它的出現(xiàn)，它的形成主要決定于切削溫度，而切削速度是影響溫度的首要條件，因此控制積屑瘤的有效辦法是控制切削速度的大小，一般選用中速以上的切削速度進行加工，同時選用小進給量和大的前角，使切屑與前刀面的摩擦減小，切削溫度低而抑制積屑瘤的產(chǎn)生，另外還可以利用切削液冷卻。2.切屑的類型由于工件材料不同，切削過程中的變形程度也就不同，因而產(chǎn)生的切屑種類也就多種多樣，如圖7-8所示。圖a至圖c為切削塑性材料的切屑，圖d為切削脆性材料的切屑。a）帶狀切屑b）節(jié)狀切屑c）單元切屑d）崩碎切屑圖7-8切屑的類型a）帶狀切屑b）節(jié)狀切屑c）單元切屑d）崩碎切屑圖7-8切屑的類型（2） 節(jié)狀切屑如圖7-8b所示，這類切屑與帶狀切屑不同之處在外表面呈鋸齒形，內(nèi)表面有時有裂紋。這種切屑一般在切削速度較低、切削厚度較大、刀具前角較小時產(chǎn)生。（3） 單元切屑如果在節(jié)狀切屑剪切面上，裂紋擴展到整個面上，則整個單元被切離，成為梯形的單元切屑，如圖圖7-8c所示。以上三種切屑只有在加工塑性材料時才可能得到。其中，帶狀切屑的切削過程最平穩(wěn)，單元切屑的切削力波動最大。在生產(chǎn)中最常見的是帶狀切屑，有時得到節(jié)狀切屑，單元切屑則很少見。假如改變節(jié)狀切屑的條件，如進一步減小刀具前角，減低切削速度，或加大切削厚度，就可以得到單元切屑。反之，則可以得到帶狀切屑。這說明切屑的形態(tài)是可以隨切削條件而轉(zhuǎn)化的。掌握了它的變化規(guī)律，就可以控制切屑的變形、形態(tài)和尺寸，以達到卷屑和斷屑的目的。（4）崩碎切屑這是屬于脆性材料的切屑，這種切屑的形狀是不規(guī)則的，加工表面是凸凹不平的，如圖7-8d所示。從切削過程來看，切屑在破裂前變形很小，和塑性材料的切屑形成機理不同。它的脆斷主要是由于材料所受應(yīng)力超過了它的抗拉極限。加工脆硬材料，如高硅鐵、白口鐵等，特別是當(dāng)切削厚度較大時常得到這種切屑。由于它的切削過程很不平穩(wěn)，容易破壞刀具，也有損于機床，已加工表面又粗糙，因此在生產(chǎn)中應(yīng)力求避免。其方法是減小切削厚度，使切屑成針狀或片狀，同時適當(dāng)提高切削速度，增加工件材料的塑性。7.2.3.2切削力和切削功率1.切削力切削力是工件材料抵抗刀具切削產(chǎn)生的阻力（切削力是一對大小相等、方向相反、分別作用在工件和刀具上的作用力和反作用力，它來源于工件的彈性變形與塑性變形抗力，切屑與前刀面及工件和后刀面之間的摩擦變形力）。它是影響工藝系統(tǒng)強度、剛度和加工工件質(zhì)量的重要因素。切削力是設(shè)計機床、刀具和夾具、計算切削功率的主要依據(jù)。為便于測量、計算切削力的大小和分析切削力的作用，通常將切削力F沿主運動方向、進給運動方向和切深方向分解為三個相互垂直的分力。如圖7-9所示切削力的分力與合力：切削力F（主切削力F）——在主運動方向上分力。TOC\o"1-5"\h\zc z背向力F（切深抗力F）——在切深方向上分力。\o"CurrentDocument"p y進給力F（進給抗力F）――在進給運動方向上分力。\o"CurrentDocument"f x合力F在基面中的分力F與各分力之間的關(guān)系：D\o"CurrentDocument"F=/F2+F2=.'F2+F2+F2 （7-4）、D c *c p fF=Fcosk；F=FsinkP D Y f D Y式中表明，當(dāng)k=0。時，F(xiàn)=F，F(xiàn)=0；當(dāng)k=90。時，F(xiàn)=0、F=F，各分力的大r PD f r p fD小對切削過程會產(chǎn)生明顯不同的作用。實驗可得，當(dāng)k=45。、丫二15。、九二0。時，各分力間近似關(guān)系為：r o s\o"CurrentDocument"F:F:F=1:（0.4~0.5）:（0.3~0.4） （7-5）c p f其中F總是最大。c" b）圖7-9切削力的分力與合力切削分力的作用切削力F是作用在工件上，并通過卡盤傳遞到機床主軸箱，它是設(shè)計機床主軸、齒輪c和計算主運動功率的主要依據(jù)；由于F的作用，使刀桿彎曲、刀片受壓，故用它決定刀桿、c刀片尺寸；F也是設(shè)計夾具和選擇切削用量的重要依據(jù)。c在縱車外圓時，如果加工工藝系統(tǒng)剛性不足，F(xiàn)是影響加工工件精度、引起切削振動的主要原因，但F不消耗切削功率。pF作用在機床進給機構(gòu)上，是計算進給機構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)零件的強度和檢測進給機構(gòu)強度f的主要依據(jù)，F(xiàn)f消耗總功率的1%~5%。3.切削功率主運動消耗的切削功率Pc(單位為kW)應(yīng)為：p二F-v (7-5)ccc式中v——主運動的切削速度。c根據(jù)式(4-5)求出切削功率p后，再按下式計算主電動機的功率p(kW)：cEp=P/耳 (7-6)Ecc式中n——機床傳動功率，一般取耳=0.75?0.85。cc上式是校驗和選用機床主電動機功率的計算式。切削熱與切削溫度切削熱的來源與傳導(dǎo)在切削加工中，由于切削變形和摩擦而產(chǎn)生熱量。其中在剪切面上塑性變形熱占的比例最大。切削熱Q向切屑、刀具、工件和周圍介質(zhì)(空氣或切削液)中傳散。例如，在干車削鋼時，其傳熱比例為：Q=50%?86%，Q=40%?10%切屑 刀具Q=9%?3%，Q=1%工件 介質(zhì)熱量傳散的比例與切削速度有關(guān)，切削速度增加時，由摩擦生成的熱量增多，但切削帶走的熱量也增加，在刀具中熱量減少，在工件中熱量更少。影響切削溫度的因素切削溫度高低決定于：產(chǎn)生熱量多少和傳散熱量的快慢兩方面因素。如果生熱少、散熱快，則切削溫度低，或者上述之一占主導(dǎo)作用，也會降低切削溫度。在切削時影響產(chǎn)生熱量和傳散熱量的因素有：切削用量、工件材料的力學(xué)與物理性能刀具幾何參數(shù)和切削液等。(1)切削用量實驗表明，v、?和f增加，由于切削變形功和摩擦功增大，故切削溫度升高。其cp中切削速度v的影響最大，v增加一倍，使切削溫度約增加32%；進給量f的影響其次，ccf增加一倍，使切削溫度約為增加18%；背吃刀量a的影響最小，a增加一倍，使切削pp溫度約增加7%。(2)工件材料工件材料主要是通過硬度、強度