第1章切削與磨削過程1.1金屬切削過程與刀具的基本知識1.2切削變形、切削力與切削熱1.3刀具磨損和耐用度1.4切

削

液1.5磨削過程1精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件2第1章切削與磨削過程1.1.1金屬切削加工的基本概念1.1.2刀具的角度1.1.3刀具的材料1.1.4刀具角度的選擇1.1金屬切削過程與刀具的基本知識精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件31.1.1金屬切削加工的基本概念1.1金屬切削過程與刀具的基本知識一、切削運動與切削用量圖1外圓車削的切削運動

與加工表面圖2平面刨削的切削運動

與加工表面精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件41.1金屬切削過程與刀具的基本知識4切削速度Vc，進給量f(或進給速度Vf)和背吃刀量ap精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件51.1金屬切削過程與刀具的基本知識切削運動主運動進給運動合成切削運動二、工件表面待加工表面已加工表面過渡表面精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件61.1金屬切削過程與刀具的基本知識6三、切削層參數(shù)：

公稱厚度hD，公稱寬度bD，公稱橫截面積AD=hDbD=fap精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件71.1.2刀具角度1.1金屬切削過程與刀具的基本知識一、切削部分的組成（車刀）前刀面Aγ主后刀面Aα副后刀面主切削刃S副切削刃S’刀尖精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件81.1金屬切削過程與刀具的基本知識其它刀具可看作是車刀的演變和組合精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件91.1金屬切削過程與刀具的基本知識二、定義刀具角度的參考系刀具標(biāo)注角度參考系基面Pr切削平面Ps正交平面P0精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件101.1金屬切削過程與刀具的基本知識10三、刀具的標(biāo)注角度前角0：前刀面—基面（正交平面）后角

0

：主后刀面—切削平面（正交平面）主偏角r

：主刃投影—假定進給方向（基面）副偏角’r

：主刃投影—假定進給方向（基面）刃傾角s

：主刃—基面（切削平面）精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件111.1金屬切削過程與刀具的基本知識11

車刀的主要標(biāo)注角度精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件121.1金屬切削工程與刀具的基本知識12橫向進給運動的影響四、刀具的工作角度精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件131.1金屬切削過程與刀具的基本知識軸向進給運動的影響精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件141.1金屬切削過程與刀具的基本知識安裝高度的影響精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件151.1金屬切削過程與刀具的基本知識刀桿中心線偏斜的影響精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件161.1.3刀具的材料1.1金屬切削過程與刀具的基本知識加工時要承受高溫、高壓、強烈的摩擦，沖擊和振動。一、刀具材料應(yīng)具備的性能高的硬度

：比工件高，>HRC60高的耐磨性：耐用度足夠的強度和韌性：不崩刃，不斷高的耐熱性（熱穩(wěn)定性）：高溫時可以加工

良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能

良好的工藝性能：刀具制造成本低精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件171.1金屬切削過程與刀具的基本知識常用刀具材料碳素工具鋼；合金工具鋼；高速鋼；硬質(zhì)合金；陶瓷；金剛石；立方氮化硼等。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件181.1金屬切削過程與刀具的基本知識高速鋼

含有較多鎢、鉬、烙、釩等元素的高合金工具鋼較高的硬度（HRC62—67）和耐熱性（切削溫度可達(dá)550—600o）切速比碳素工具鋼和合金工具鋼高1—3倍（因此而得名），刀具耐用度高10—40倍，甚至更多加工范圍：有色金屬到高溫合金制造工藝簡單，能鍛造，容易磨出鋒利的刀刃在復(fù)雜刀具（鉆頭、絲錐、成形刀具、拉刀、齒輪刀具等）的制造中占有重要地位。分類：通用型高速鋼和高性能高速鋼（按用途）

熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼（按制造工藝）精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件191.1金屬切削過程與刀具的基本知識硬質(zhì)合金用高耐熱性和高耐磨性的金屬碳化物（碳化鎢，碳化鈦，碳化鉭，碳化鈮等）與金屬粘結(jié)劑（鈷，鎳，鉬等）在高溫下燒結(jié)而成的粉末冶金制品。硬度：HRA89-93，能耐850-1000oC的高溫，良好的耐磨性，切速可達(dá)100-300m/min，可加工包括淬硬鋼在內(nèi)的多種材料。廣泛應(yīng)用硬質(zhì)合金的抗彎強度低，沖擊韌性差，不鋒利，較難加工，不易做成形狀復(fù)雜的整體刀具。常用的硬質(zhì)合金有鎢鈷類（YG類），鎢鈦鈷類（YT類）和通用硬質(zhì)合金（YW類）3類。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件201.1金屬切削過程與刀具的基本知識涂層刀具：耐磨性高的難熔金屬化合物耐用度至少可提高1—3倍（刀片），或2—10倍（高速鋼）。加工材料的硬度愈高，效果愈好。人造金剛石：在高溫高壓下由石墨轉(zhuǎn)化而成極高的硬度（顯微硬度可達(dá)HV10000）和耐磨性，摩擦系數(shù)小，切削刃非常鋒利。很高的加工表面質(zhì)量。陶瓷材料：以氧化鋁為主要成分，經(jīng)壓制而成在1200°C時可保持HRA80的硬度，脆。熱穩(wěn)定性較差（不得超過700～800℃），與鐵元素的化學(xué)親和力很強，不宜加工鋼鐵件。加工硬質(zhì)合金。立方氮化硼：由六方氮化硼在高溫高壓下轉(zhuǎn)變而成硬度熱穩(wěn)定性很高（可達(dá)1300—1400°C）。最大的優(yōu)點：在高溫（1200—1300°C）時也不易與鐵族金屬起反應(yīng)。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件211.1金屬切削過程與刀具的基本知識CVD金剛石切削刀具激光焊接金剛石圓鋸片人造金剛石單晶壽命相當(dāng)于硬質(zhì)合金刀具的100倍以上加工特性：刀刃強度高，能承受較單晶金剛石刀具更高的沖擊載荷。磨耗小，耐用度比硬質(zhì)合金高100倍以上，性能優(yōu)于PCD刀具?？梢远啻涡弈?，反復(fù)使用。用單晶金剛石刀具的研磨方法將刃部精細(xì)研磨拋光至Ra≤0.05um,被加工工件表面可達(dá)到鏡面光。熱導(dǎo)率>5W/cmK。熱穩(wěn)定性好，最高工作溫度800℃。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件221.1.4刀具角度的選擇1.1金屬切削過程與刀具的基本知識刀具各角度之間是相互聯(lián)系，相互影響的，孤立地選擇某一角度并不能得到所希望的合理值。1.前角g0選擇2.后角αo選擇3.主偏角κr

和副偏角κ′r選擇4.刃傾角ls選擇精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件231.1.4刀具角度的選擇

1.前角g0影響：切削的難易程度-很大。↖前角，使刀刃變得鋒利，使切削更輕快，切屑變形↘，切削力和切削功率↘↖前角，刀刃和刀尖強度↘，散熱體積↘，影響刀具壽命。對表面粗糙度，排、斷屑等有一定的影響精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件241.1.4刀具角度的選擇選擇前角g0主要取決于：工件材料、刀具材料、加工要求工件強度、硬度較低時，取較大的前角，反之取較小的前角；加工塑性材料（如鋼）選較大的前角，脆性材料（如鑄鐵）選較小的前角。刀具材料韌性好（如高速鋼），前角可選得大些，反之（如硬質(zhì)合金）則前角應(yīng)選得小一些。粗加工時，特別是斷續(xù)切削時，應(yīng)選用較小的前角；精加工時應(yīng)選用較大前角。硬質(zhì)合金車刀的前角γ0在－5°～＋20°范圍內(nèi)選，高速鋼刀具的前角應(yīng)比硬質(zhì)合金刀具大5°～10°，而陶瓷刀具的前角一般取－5°～15。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件251.1.4刀具角度的選擇2.后角αo后角的主要功用：減小后刀面與工件的摩擦和后刀面的磨損，其大小對刀具耐用度和加工表面質(zhì)量都有很大的影響。

大小取決于：切削厚度（或進給量），也與工件材料，工藝系統(tǒng)的剛性有關(guān)。車削一般鋼和鑄鐵時，車刀后角常選用4°～6°。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件261.1.4刀具角度的選擇3.主偏角κr和副偏角κ′r影響：主偏角和副偏角對刀具耐用度影響很大。減小主偏角和副偏角刀尖角增大，刀尖強度提高，散熱條件改善，刀具耐用度提高。降低殘留面積高度，減小加工表面的粗糙度。主偏角和副偏角還會影響各切削分力的大小和比例。主偏角取值：在工藝系統(tǒng)剛性較好時，主偏角κr宜取較小值，如κr=30°~70°。車削細(xì)長軸時，取κr=90°~93°，以減小背向力Fp。副偏角κr的大小主要根據(jù)表面粗糙度的要求選取，一般為5°~15°，粗加工時取大值，精加工時取小值。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件271.1.4刀具角度的選擇4.刃傾角ls影響：刀頭的強度和切屑流動的方向。取值：在加工一般鋼件和鑄鐵時，無沖擊的粗車取ls

=0~-5°精車取ls

=0~+5°；有沖擊負(fù)荷時，取ls

=－

5°~－

15°；當(dāng)沖擊特別大時，取ls

=－

30°~－

45°。切削高強度鋼，冷硬鋼時，可取ls

=－30°~－

10°。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件28第1章切削與磨削過程1.2.1金屬切削變形1.2.2切削力1.2.3切削熱

1.2切削變形、切削力與切削熱精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件291.2.1金屬切削變形1.2切削變形、切削力與切削熱一、概述二、切削變形三、切削變形程度四、前刀面與切屑間的摩擦五、積屑瘤的形成及其對切削過程的影響六、影響切屑變形的主要因素七、切屑的類型及控制精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件金屬切削過程是用刀具從工件表面上切去多余的金屬，形成已加工表面的過程，也是工件的切削層在刀具前面擠壓下產(chǎn)生塑性變形，形成切屑被切下來的過程。切削過程中的許多物理現(xiàn)象，如切削力、切削熱、刀具磨損等，都與金屬的變形及其變化規(guī)律有密切的關(guān)系。研究切削過程對保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本和促進切削加工技術(shù)的發(fā)展，有著十分重要的意義。30精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件一、概述1.研究金屬切削變形的常用方法金屬切削過程是高速進行的微觀變形過程。1）側(cè)面方格變形觀察法2）快速落刀法3）其他方法高速攝影法：動態(tài)觀察切削過程掃描電鏡顯微觀察法：觀察金屬晶粒內(nèi)部的微觀滑移情況帶顯微鏡頭的工業(yè)電視觀察法光彈性、光塑性實驗法掃描電鏡觀察法側(cè)面方格變形觀察法示意圖31精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件2.變形區(qū)的劃分第Ⅰ變形區(qū)：

從OA線（稱始剪切線）開始發(fā)生塑性變形，到OM線（稱終剪切線）晶粒的剪切滑移基本完成；第Ⅱ變形區(qū)：

切屑沿前刀面排出時進一步受到前刀面的擠壓和摩擦，使靠近前刀面處的金屬纖維化，纖維化方向基本上和前刀面平行；第Ⅲ變形區(qū)：

已加工表面受到刀刃鈍圓部分和后刀面的擠壓與摩擦，產(chǎn)生變形和回彈，造成纖維化與加工硬化。32精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件二、切削變形追蹤切削層上任一點P，可以觀察切削的變形和形成過程。始剪切滑移線終剪切滑移線變形特征：沿滑移線的剪切滑移變形以及隨之產(chǎn)生的加工硬化。第Ⅰ變形區(qū)的剪切變形33精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件三、前刀面與切屑間的摩擦切削過程中的許多因素，都通過影響刀-屑之間的摩擦狀況來改變，從而影響切屑變形。變形特征：使切屑底層靠近前刀面處纖維化，切屑流動速度減慢，底層金屬甚至?xí)粼谇暗睹嫔?；由于切屑底層纖維化晶粒被伸長，形成切屑的卷曲；由摩擦產(chǎn)生的熱量使切屑底層與前刀面處溫度升高。34精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件前刀面與切屑間的摩擦特性-內(nèi)摩擦塑性金屬在切削過程中，切屑與前刀面之間壓力很大，再加上幾百度的高溫，實際上切屑底層與前刀面呈粘結(jié)狀態(tài)。故切屑與前刀面之間不是一般的外摩擦，而是切屑與前刀面粘結(jié)層與其上層金屬之間的內(nèi)摩擦。前刀面上的平均摩擦系數(shù)μ是一個變數(shù)。35精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件影響前刀面摩擦系數(shù)的主要因素工件材料：在相同切削條件下，加工幾種不同工件材料，如銅、10鋼、10Cr鋼、1Cr18Ni9Ti等，隨著工件材料的強度和硬度的依次增大，摩擦系數(shù)μ略有減少。切削厚度：ac增加時，μ也略為下降，如10鋼的ac從0.1mm增大到0.18mm,μ從0.74降至0.72。因為ac增加后正應(yīng)力也隨之增大。刀具前角：在一般切削速度范圍內(nèi)，前角γ0愈大，則μ值愈大。因為隨著γ0增大，正應(yīng)力減小，故μ增加。切削速度：當(dāng)v<30m/min時，切削速度提高，摩擦系數(shù)變大。36精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件切削速度對摩擦系數(shù)的影響37精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件四、積屑瘤的形成及其對切削過程的影響積屑瘤：在切削速度不高而又能形成連續(xù)性切屑的情況下，加工鋼料等塑性材料時，常在前刀面切削處粘著一塊剖面呈三角狀的硬塊。它的硬度很高（通常是工件材料的2-3倍），在處于穩(wěn)定狀態(tài)時，能夠代替刀刃進行切削。積屑瘤的形成：切削加工時，切屑與前刀面發(fā)生強烈摩擦而形成新鮮表面接觸。當(dāng)接觸面具有適當(dāng)?shù)臏囟群洼^高的壓力時就會產(chǎn)生粘結(jié)（冷焊）。于是，切屑底層金屬與前刀面冷焊而滯留在前刀面上。連續(xù)流動的切屑從粘在刀面的底層上流過時，在溫度、壓力適當(dāng)?shù)那闆r下，也會被阻滯在底層上。使粘結(jié)層逐層在前一層上積聚，最后長成積屑瘤。38精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件積屑瘤的形成及其對切削過程的影響影響：

1）使實際前角增大

；

2）增大切入深度；

3）使加工表面粗糙度值增大；

4）影響刀具耐用度。積屑瘤高度與切削速度關(guān)系示意圖39精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件積屑瘤高度與切削速度關(guān)系示意圖①控制切削速度，盡量采用很低或者很高的速度，避開中速區(qū)；②使用潤滑性能好的切削液，以減小摩擦；③增大刀具前角，以減小刀屑接觸區(qū)壓力；④提高工件材料硬度，減少加工硬化傾向。精加工時避免或減小積屑瘤的措施40精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件五、影響切屑變形的主要因素1.工件材料

工件材料強度愈高，切屑變形愈小工件材料的塑性越大，切屑變形越大2.刀具前角

刀具前角愈大，切削變形愈小41精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件3.切削速度在無積屑瘤的切削速度范圍內(nèi)，切削速度愈高，則變形系數(shù)愈小。在有積屑瘤的切削速度范圍內(nèi)，切削速度的影響是通過積屑瘤所形成的實際前角來影響切削變形的。

切削速度對剪切角的影響

切削速度及進給量對的影響42精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件4.切削層公稱厚度當(dāng)切削厚度增加時，摩擦系數(shù)減小，φ增大，變形變小。在無積屑瘤情況下，f愈大（ac愈大），則ξ愈小。43精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件七、切屑的類型及控制帶狀切屑切屑的內(nèi)表面光滑。塑性金屬，切削厚度較小，切削速度較高，刀具前角較大時產(chǎn)生。擠裂切屑

外表面呈鋸齒狀，內(nèi)表面有時有裂紋。切削速度較低，切削厚度較大，刀具前角較小時產(chǎn)生。單元切屑

以上三種為切削塑性材料時產(chǎn)生。崩碎切屑形狀不規(guī)則，加工表面凸凹不平。力求避免44精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的切屑分類法（參見ISO3685:1993(E)）45精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件461.2.2切削力1.2切削變形、切削力與切削熱一、切削力的來源、切削合力及分力、切削功率二、切削力計算的經(jīng)驗公式三、影響切削力的因素精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件471.2.2切削力一、切削力的來源、切削合力及分力、切削功率1.切削力的來源精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件481.2.2切削力2.切削合力及分力3.切削功率：4.單位切削力：精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件491.2.2切削力二、切削力計算2.計算切削力的指數(shù)形式的經(jīng)驗公式用單位切削力計算主切削力1.切削力的理論公式精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件501.2.2切削力三、影響切削力的因素

即，影響變形和摩擦的因素工件材料:強度、硬度↗力↗，脆性材料力小切削用量1）背吃刀量ap和進給量f的影響：ap或f↗，均使切削力↗，但兩者的影響程度不同。ap

↗時，變形系數(shù)ξ不變，切削力成正比例↗；f↗時，ξ有所下降，故切削力不成正比例↗。在車削力的經(jīng)驗公式中，加工各種材料，ap的指數(shù)x≈1,而f的指數(shù)y＝0.75～0.9。即當(dāng)ap加大一倍時，F(xiàn)c均增大一倍；而f增大一倍時，F(xiàn)c只增大68%～86%。切削加工中，如從切削力和切削功率角度考慮，加大f比加大ap有利。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件511.2.2切削力2）切削速度的影響加工塑性金屬vc＞27m/min時，積屑瘤消失，切削力一般隨vc的增大而減小。這主要是因為隨著v的增大，切削溫度升高，μ下降，從而使ξ減小。vc＜27m/min時，切削力是受積屑瘤影響而變化的。約在vc

＝5m/min時已出現(xiàn)積屑瘤，隨著vc的提高，積屑瘤逐漸增大，刀具的實際前角加大，故切削力逐漸減?。患s在vc

＝17m/min處，積屑瘤最大，切削力最??；vc

>17m/min時，由于積屑瘤減小，切削力逐步增大。切削脆性金屬（灰鑄鐵、鉛黃銅）時，因金屬的塑性變形很小，切削與前刀面的摩擦也很小，所以vc對切削力沒有顯著的影響。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件521.2.2切削力精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件531.2.2切削力刀具幾何參數(shù)1）前角

0，被切金屬的變形，變形系數(shù)值，刀-屑間摩擦力和正應(yīng)力也。因此，切削力。但0增大對塑性大的材料（如鋁合金、紫銅等）影響顯著，即材料的塑性變形、加工硬化程度明顯，切削力降低較多；而加工脆性材料（灰鑄鐵、脆黃銅等），因切削時塑性變形很小，故0變化對切削力影響不大。

精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件541.2.2切削力2）負(fù)倒棱的影響：前刀面上的負(fù)倒棱，可以提高刃區(qū)的強度，但此時被切金屬的變形增大，使切削力有所增加。負(fù)倒棱是通過它的寬度b1對f的比值（b1/f）來影響切削力的。b1/f增大，切削力增大。當(dāng)b1小于lf（lf為切屑與刀具前面的接觸長度）時，切屑除與倒棱接觸外，還與前面接觸，前面仍起作用。而當(dāng)切鋼b1/f≥5或切灰鑄鐵b1/f≥3,即b1大于lf時，切屑只與倒棱接觸，不與前面接觸，切削力趨于穩(wěn)定，且相當(dāng)于用負(fù)前角為01車刀加工時的切削力。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件551.2.2切削力3）主偏角

Fp＝FDcosκr；

Ff＝FDsinκr；

κr，F(xiàn)p

，F(xiàn)f

。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件561.2.2切削力5）刃傾角

4）刀尖圓弧半徑

精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件571.2.2切削力刀具材料：陶瓷切削力最小，硬質(zhì)合金次之，高速鋼最大刀具磨損：使各個分力都增加切削液以冷卻作用為主的水溶液對切削力的影響很小潤滑作用強的切削油，有效地減少了刀具前刀面與切屑、后刀面與工件表面之間的摩擦，甚至還能減小被加工金屬的塑性變形，從而能顯著的降低切削力。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件581.2.3切削熱

1.2切削變形、切削力與切削熱一、切削熱的產(chǎn)生和傳出二、切削溫度及其對切削過程的影響三、切削溫度的測量及其分布四、影響切削溫度的因素精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件591.2.3切削熱

一、切削熱的產(chǎn)生和傳導(dǎo)切削熱的產(chǎn)生產(chǎn)生-來源：切削層金屬發(fā)生彈性變形、塑性變形所產(chǎn)生的熱和切屑與前刀面、工件與后刀面間的摩擦熱。傳導(dǎo)：切削熱由切削、工件、刀具及周圍的介質(zhì)傳導(dǎo)出去。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件601.2.3切削熱

一、切削熱的產(chǎn)生和傳導(dǎo)影響切削熱傳導(dǎo)的主要因素工件材料的導(dǎo)熱性能刀具材料的導(dǎo)熱性能：刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)高，切削熱易從刀具傳導(dǎo)出去，降低了切削區(qū)溫度，有利于刀具耐用度的提高。周圍介質(zhì)：采用冷卻性能好的切削液及采用高效冷卻方式能傳導(dǎo)出較多的切削熱。切屑與刀具的接觸時間。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件611.2.3切削熱

二、切削溫度及其影響吸熱多且散熱不易的部位溫度高。一般所說的切削溫度是指切削區(qū)的平均溫度。切削溫度對工件、刀具及切削過程將產(chǎn)生一定的影響。高的切削溫度是造成刀具磨損的主要原因。但較高的切削溫度對硬質(zhì)合金刀具材料的韌性有利。由于切削溫度的影響，精加工時，工件本身和刀桿受熱膨脹致使工件尺寸精度達(dá)不到要求。切削中產(chǎn)生的熱量還會使機床產(chǎn)生熱變形而導(dǎo)致加工誤差的產(chǎn)生。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件621.2.3切削熱

二、切削溫度及其影響可以利用切削溫度控制切削過程。實驗發(fā)現(xiàn)：對給定的刀具材料，以不同的切削用量加工各種工件材料都有一個最佳切削溫度。在這個溫度下，刀具磨損強度最小，耐用度最高，工件材料的切削加工性也最好。如硬質(zhì)合金車刀切削碳素鋼、合金鋼、不銹鋼時的最佳切削溫度大致為800℃；高速鋼車刀切削45鋼的最佳切削溫度大致為300~350℃。因此，可按最佳切削溫度來控制切削用量以提高生產(chǎn)率及加工質(zhì)量。切削溫度是影響切削過程最佳化的重要因素之一。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件631.2.3切削熱

二、切削溫度及其影響切削溫度的分布精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件641.2.3切削熱

二、切削溫度及其影響影響切削溫度的因素切削用量：主要因素切削速度vc:

vcθ顯著;zθ=0.2~0.31進給量f:f,切削熱θ;zθ=0.15背吃刀量ap:ap對θ的影響很小;zθ=0.05vc對θ影響最大，f次之，ap最小精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件651.2.3切削熱

二、切削溫度及其影響影響切削溫度的因素前角0

：

0大，θ低；

0小，θ高；但

0達(dá)18o～20o后，對θ影響，因為契角使散熱體積。主偏角κr：κr，切削刃工作長度，切削熱相對的集中；同時刀尖角，使散熱條件變差θ

。κr，刀尖角和切削刃工作長度，散熱條件改善θ

。刀具幾何參數(shù)對切削溫度的影響精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件661.2.3切削熱

工件材料對切削溫度的影響工件材料的硬度和強度越高，切削時所消耗的功越多，產(chǎn)生的切削熱越多，θ就越高。工件材料導(dǎo)熱系數(shù)的大小，直接影響切削熱的導(dǎo)出，如不銹鋼1Cr18Ni9Ti和高溫合金GH131，不僅導(dǎo)熱系數(shù)小，且在高溫下仍有較高的強度和硬度，故θ高?；诣T鐵等脆性材料，切削時金屬變形小，切削呈崩碎狀，與前刀面摩擦小，產(chǎn)生的切削熱小，故θ一般較切削鋼料時低。刀具磨損對切削溫度的影響切削刃變鈍，金屬變形，后刀面與工件的摩擦θ

。后刀面上的磨損量愈大時，θ的上升愈為迅速。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件67第1章切削與磨削過程1.3.1刀具磨損方式1.3.2刀具磨損原因1.3.3刀具磨損過程1.3.4刀具耐用度1.3.5刀具破損1.3刀具磨損與耐用度精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件681.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度正常磨損

指刀具的刀面和切削刃上的金屬微粒被工件、切屑帶走而使刀具喪失切削能力的現(xiàn)象。非正常磨損

指裂紋、崩刃、卷刃和破碎等使刀具喪失切削能力。磨損部位

1）前刀面

2）主后刀面

3）邊界磨損精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件691.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度1）前刀面磨損（月牙洼磨損）精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件701.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度1）前刀面磨損（月牙洼磨損）切削塑性材料時，如果切削速度和切削厚度較大，在前刀面上經(jīng)常會磨出一個月牙洼。月牙洼的位置發(fā)生在刀具前刀面上切削溫度最高的地方。月牙洼和切削刃之間有一條小棱邊。在磨損過程中，月牙洼的寬度、深度不斷增大，當(dāng)月牙洼擴展到使棱邊很窄時，切削刃的強度大為削弱，極易導(dǎo)致崩刃。月牙洼磨損量以其最大深度KT表示。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件711.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度1）前刀面磨損（月牙洼磨損）月牙洼磨損量的測量

以其最大深度KT表示。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件721.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度2）后刀面磨損

在后刀面上毗鄰切削刃的地方被磨出后角為零的小棱面。發(fā)生條件：

在切削速度較低、切削厚度較小的情況下切削塑性材料或加工脆性材料時，主要發(fā)生后刀面磨損。磨損特征：

后刀面磨損帶往往是不均勻的，刀尖部分（C區(qū)）強度較低，散熱條件又差，磨損比較嚴(yán)重，其最大值為VC。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件731.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度2）后刀面磨損表示方式：主切削刃靠近工件外表面處（N區(qū)），由于上道工序的加工硬化層或毛坯表面硬層的影響，被磨成較嚴(yán)重的深溝，以VN表示。在后刀面磨損帶中間部位（B區(qū)）上，磨損比較均勻，平均磨損帶寬度以VB表示，而最大磨損帶寬度以VBmax表示。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件741.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度3）邊界磨損邊界磨損：切削鋼料時，常在主切削刃靠近工件外皮處以及副切削刃靠近刀尖處的后刀面上，磨出較深的溝紋。加工鑄、鍛等外皮粗糙的工件，也容易發(fā)生邊界磨損。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件751.3.2刀具磨損原因1.3刀具磨損與耐用度

機械、熱和化學(xué)三種作用的綜合結(jié)果1.磨粒磨損（硬質(zhì)點磨損、耕犁磨損）：切屑、工件材料中含有的一些碳化物、氮化物和氧化物等硬質(zhì)點以及積屑瘤碎片等，可在刀具表面刻劃處溝紋。2.粘接磨損：切屑、工件與前、后刀面之間，存在著很大的壓力和強烈的摩擦，形成新鮮表面接觸而發(fā)生冷焊粘接。由于摩擦面之間的相對運動，冷焊結(jié)破裂被一方帶走，從而造成冷焊磨損。3.擴散磨損：在切削高溫下，刀具表面與切出的工件、切屑新鮮表面接觸，刀具和工件、切屑雙方的化學(xué)元素互相擴散到對方去，改變了原來材料的成分與結(jié)構(gòu)，削弱了刀具材料的性能，加速磨損過程。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件761.3刀具磨損與耐用度4.

氧化磨損：當(dāng)切削溫度達(dá)到700~800℃時，硬質(zhì)合金刀具中的Co、WC、TiC等與空氣發(fā)生氧化反應(yīng)，生成疏松脆弱的氧化物（如Co3O4、CoO、WO3、TiO2等），它們極易被切屑、工件擦掉，形成刀具磨損。5.

相變磨損：碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼刀具切削時，當(dāng)切削溫度超過相變溫度時，刀具材料中的金相組織發(fā)生變化（即相變），其硬度和耐磨性因此顯著下降，造成刀具磨損加快。6.

熱電磨損：切削時，刀具與工件構(gòu)成自然熱電偶，產(chǎn)生熱電勢，使工藝系統(tǒng)構(gòu)成回路，在刀具切入或切出時，產(chǎn)生放電現(xiàn)象，會電蝕刀具，造成刀具磨損。7.

塑性變形：切削溫度很高時，切削刃會發(fā)生塑性變形而改變原有的幾何形狀，喪失或削弱切削能力。在900℃以上，硬質(zhì)合金也會產(chǎn)生表層塑性流動，甚至使切削刃或刀尖塌陷。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件771.3刀具磨損與耐用度硬質(zhì)點磨損粘結(jié)磨損擴散磨損氧化磨損切削速度對刀具磨損的影響精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件781.3.3刀具磨損過程1.3刀具磨損與耐用度1.刀具磨損過程1）初期磨損階段

2）正常磨損階段

3）急劇磨損階段

精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件791.3.3刀具磨損過程1.3刀具磨損與耐用度2.刀具磨鈍的標(biāo)準(zhǔn)

刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用。這個磨損限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。國際標(biāo)準(zhǔn)ISO推薦硬質(zhì)合金外圓車刀耐用度的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，可以使下列任何一種：

（1）VB＝0.3mm；

（2）如果主后面為無規(guī)則磨損，取VB

＝0.6mm；

（3）前面磨損量KT＝0.06+0.3f（f為進給量）。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件801.3.4刀具耐用度1.3刀具磨損與耐用度刀具耐用度：

刀具由開始切削起，至磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)止的實際切削時間稱為刀具耐用度，以T表示，單位min(s)。刀具壽命：

指一把新刀具從投入切削起，直到刀具報廢為止的切削時間總和。因此，在數(shù)值上，刀具壽命等于刀具耐用度乘以刃磨次數(shù)。

精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件811.3.4刀具耐用度1.3刀具磨損與耐用度耐用度是個時間概念，但在某些情況下，也可用切出的工件數(shù)目或切削路程lm來表示，lm等于切削速度與耐用度的乘積。刀具耐用度反映了刀具磨損的速率，因此，凡影響磨損和切削溫度的因素，都影響刀具耐用度。對于切削過程而言，耐用度又是一個非常重要的參數(shù)。在相同的切削條件下，切削不同的工件材料，可用刀具耐用度的高低來衡量工件材料切削加工性的好壞，還可用刀具耐用度來判斷刀具幾何參數(shù)的合理與否。此外，刀具材料、切削液等性能的優(yōu)劣也可以通過刀具耐用度的高低來反映。

精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件821.3刀具磨損與耐用度各種切削速度下的刀具磨損曲線在雙對數(shù)坐標(biāo)上的T-v曲線刀具耐用度的經(jīng)驗公式

影響刀具耐用度的因素精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件831.3刀具磨損與耐用度刀具耐用度的選擇原則最大生產(chǎn)率耐用度Tp最低成本耐用度Tc最大利潤耐用度Tpr還考慮一下幾點:刀具的復(fù)雜程度和制造、重磨費用刀具結(jié)構(gòu)和裝卡、調(diào)整的復(fù)雜程度生產(chǎn)線上的刀具耐用度應(yīng)規(guī)定為一個班或兩個班，以便能在換班時間內(nèi)換刀。精加工尺寸很大的工件時，為避免在加工同一表面時中途換刀，耐用度應(yīng)規(guī)定得至少能完成一次走刀，刀具耐用度應(yīng)按零件精度和表面粗糙度要求決定。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件841.3.5刀具破損1.3刀具磨損與耐用度塑性破損：

切削時，由于高溫和高壓的作用，有時在前、后刀面和切屑、工件的接觸層上，刀具表層材料發(fā)生塑性流動而喪失切削能力。脆性破損：

在機械應(yīng)力和熱應(yīng)力的沖擊作用下，發(fā)生崩刃、碎斷、剝落、裂紋破損。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件851.3刀具磨損與耐用度防止刀具破損的措施：首先，提高刀具材料的強度和抗熱振性能。合理選擇刀具材料的牌號；選擇合理的刀具角度。通過調(diào)整前角、后角、刃傾角和主、副偏角，增加切削刃和刀尖的強度；在主切削刃上磨出倒棱，可以有效的防止崩刃。選擇合適的切削用量。硬質(zhì)合金較脆，要避免切削速度過低時切削力過大而崩刃；也要防止切削速度過高，因溫度太高而產(chǎn)生熱裂紋。盡量采用可轉(zhuǎn)位刀具；采用焊接刀具時，要避免焊接、刃磨不當(dāng)所產(chǎn)生的各種弊病。保證工藝系統(tǒng)有較好的剛性，以減少切削時的振動。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件86第1章切削與磨削過程1.4.1切削液的作用1.4.2切削液的種類與選擇1.4.3切削液的使用1.4切削液精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件871.4.1切削液的作用1.4切削液

1冷卻作用：主要靠熱傳導(dǎo)帶走大量的切削熱，從而降低切削溫度，提高刀具耐用度；減少工件、刀具的熱變形，提高加工精度；降低斷續(xù)切削時的熱應(yīng)力，防止刀具熱裂破損等。在切削速度高、刀具、工件材料導(dǎo)熱性差，熱膨脹系數(shù)較大的情況下，切削液的冷卻作用尤顯重要。切削液的冷卻性能取決于它的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、汽化熱、汽化速度、流量、流速等。水溶液的冷卻性能要比油類好。乳化液介于兩者之間。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件881.4.1切削液的作用1.4切削液2潤滑作用：3清洗作用：沖刷切削中產(chǎn)生的碎屑（如切鑄鐵）或磨粉（磨削）。清洗性能的好壞，與切削液的滲透性、流動性和使用的壓力有關(guān)。磨削精密加工,自動線加工,深孔加工。4防銹作用：減少工件、機床、刀具的腐蝕。防銹作用的好壞，取決于切削液本身的性能和加入的防銹添加劑的性質(zhì)。潤滑油膜精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件891.4.2切削液的種類與選擇1.4切削液種類：水溶性和油（非水溶）性添加劑：改善切削液性能所加入的化學(xué)物質(zhì)。油性添加劑:油性添加劑含有極性分子，能與金屬表面形成牢固的吸附膜，主要起潤滑作用。但這種吸附膜只能在較低溫度下起較好的潤滑作用，故多用于低速精加工的情況。油性添加劑有動植物油（如豆油、菜籽油、豬油等），脂肪酸、胺類、醇類及脂類。極壓添加劑:常用的極壓添加劑是含硫、磷、氯、碘等的有機化合物。這些化合物在高溫下與金屬表面起化學(xué)反應(yīng)，形成化學(xué)潤滑膜。它比物理吸附膜能耐較高的溫度。為了得到性能良好的切削液，按實際需要常在一種切削液中加入幾種極壓添加劑。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件901.4.2切削液的種類與選擇1.4切削液表面活性劑乳化劑是一種表面活性劑。它是使礦物油和水乳化，形成穩(wěn)定乳化液的添加劑。表面活性劑是一種有機化合物，它的分子由極性基團和非極性基團兩部分組成。前者親水，可溶于水；后者親油，可溶于油。精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件911.4.2切削液的種類與選擇1.4切削液

3切削液的選用

粗加工：冷卻為主,降低切削溫度，如離子型切削液或3%～5%的乳化液。精加工：具有良好的潤滑性能,減小工件表面粗糙度和提高加工精度。難加工材料的切削：極壓切削油或極壓乳化液。磨削加工：具有良好的冷卻清洗作用，并有一定的潤滑性能和防銹作用。故一般常用乳化液或極壓乳化液。

精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件921.4.3切削液的使用1.4切削液澆注法噴霧法內(nèi)冷卻法

精選課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件93第1章切削與磨削過程1.5.1磨粒特征1.5.2磨屑的形成過程