23-5月-23機械制造基礎1第三節(jié)金屬切削過程及其物理現(xiàn)象金屬切削過程23-5月-23機械制造基礎21.切屑的形成過程從開始發(fā)生塑性變形到晶粒剪切滑移基本完成。OA—始滑移線OM—終滑移線切屑收縮現(xiàn)象：變形系數(shù)越大，切削變形越大，切削力越大，消耗功率越大，切削溫度越高，加工表面質量越差。金屬切削過程

（1）第I變形區(qū)（剪切區(qū)、塑性變形區(qū)）：23-5月-23機械制造基礎3滯流現(xiàn)象:切削塑性金屬時，由于切屑底層與刀具的擠壓和摩擦，切屑底層金屬流速減緩的現(xiàn)象。形成條件：中低速切削塑性金屬對切削過程的影響：保護刀刃；使工作前角增大，切削刀減小；切削平穩(wěn)性差；影響加工精度和表面粗糙度。（2）第II變形區(qū)（摩擦區(qū)）金屬切削過程23-5月-23機械制造基礎4變形強化（加工硬化）成因：1）擠壓塑性變形2）表面相變對加工過程的影響：影響后續(xù)加工影響加工表面質量產(chǎn)生殘余應力消除變形強化的措施：通過熱處理降低材料塑性；采用切削液；加工后通過熱處理消除變形強化。1.切屑的形成過程（3）第III變形區(qū)（擠壓區(qū)）金屬切削過程23-5月-23機械制造基礎52.切削的種類l

切屑的形成：推擠作用切割作用崩碎切屑：不規(guī)則屑片，較低vc，較大ap，f加工脆性金屬時產(chǎn)生。l

切屑的種類（不考慮刀具斷屑等因素的影響）帶狀切屑：上表面毛茸狀，下表面光滑的連續(xù)切屑，大γ0，高vc，小ap，f加工塑性金屬時產(chǎn)生。節(jié)狀（擠裂）切屑：上表面鋸齒狀，下表面光滑的連續(xù)切屑，較低vc，較大ap，f加工中等硬度塑性金屬時產(chǎn)生。粒狀（單元）切屑：菱形單元分離體，較低vc，較大ap，f加工硬度較高塑性較差金屬時產(chǎn)生。金屬切削過程23-5月-23機械制造基礎6切屑的種類帶狀切屑(錄象演示)節(jié)狀切屑(錄象演示)單元切屑(錄象演示)崩碎切屑(錄象演示)金屬切削過程23-5月-23機械制造基礎73.積屑瘤現(xiàn)象概念:在速度不高切削塑性金屬形成帶狀切屑的情況下，滯流層金屬粘接在前刀面上，形成硬度很高的硬塊，稱為積屑瘤。積屑瘤的形成過程長大后的積屑瘤受外力的作用或震動的影響會發(fā)生局部斷裂或脫落.積屑瘤脫落過程是在短時間內(nèi)進行的,并在切削過程中周期性的不斷出現(xiàn).金屬切削過程23-5月-23機械制造基礎8金屬切削過程23-5月-23機械制造基礎9代替刀具切削，保護刀具增大實際工作前角，減小切削力改變背吃刀量增大已加工表面粗糙度金屬切削過程積屑瘤對切削過程的影響：23-5月-23機械制造基礎10影響積屑瘤的主要因素及避免措施

(1)切削速度控制切削速度使切削溫度控制在300度以下或380度以上，就可減少積屑瘤生成。因此，宜采用低速或高速，但低速加工效率低，故用高速切削；(2)采用合適的熱處理，提高工件的硬度，減小加工硬化傾向；(3)采用大前角刀具切削。實踐證明，前角增大到35度時，一般不產(chǎn)生積屑瘤；(4)切削液.采用潤滑性能良好的切削液可以減少或消除積屑瘤的產(chǎn)生。金屬切削過程23-5月-23機械制造基礎11第四節(jié)切削力與切削功率23-5月-23機械制造基礎12被切削材料的彈性變形抗力塑性變形抗力刀具與切屑、工件表面之間的摩擦力切削力與切削功率一、切削力的來源，切削合力及其分解，切削功率23-5月-23機械制造基礎13切削力Fc（主運動方向上的正投影（分力）與切削速度方向一致）,計算刀具強度、設計機床、確定機床動力的必要數(shù)據(jù)進給力Ff（進給方向上的正投影（分力）與進給方向平行，車外圓時稱為軸向力），機床進給機構強度和剛度設計的依據(jù)背向力Fp（垂直于工作平面上的分力,與進給方向垂直，又稱徑向力）機床主軸軸承設計機床剛度檢驗的依據(jù)切削力與切削功率23-5月-23機械制造基礎14二、切削力的測量

1.測定機床功率，計算切削力用功率表測出機床電動機在切削過程中所消耗的功率PE后，計算出切削功率Pc。2.用測力儀測量切削力測力儀的測量原理是利用切削力作用在測力儀的彈性元件上所產(chǎn)生的變形，或作用在壓電晶體上產(chǎn)生的電荷經(jīng)過轉換處理后，讀出Fc、Ff和Fp的值。切削力與切削功率23-5月-23機械制造基礎15第五節(jié)切削熱與切削溫度23-5月-23機械制造基礎16一、切削熱的產(chǎn)生和傳導

切削塑性材料時，變形和摩擦都比較大，所以發(fā)熱較多。切削速度提高時，因切屑的變形減小，所以塑性變形產(chǎn)生的熱量百分比降低，而摩擦產(chǎn)生熱量的百分比增高。切削脆性材料時，后刀面上摩擦產(chǎn)生的熱量在切削熱中所占的百分比增大。圖2-37切削熱的產(chǎn)生與傳導切削熱與切削溫度23-5月-23機械制造基礎17切削溫度的測量方法很多，大致可分為熱電偶法、輻射溫度計法以及其它測量方法。目前應用較廣的是自然熱電偶法和人工熱電偶法。二、切削溫度的測量切削熱與切削溫度23-5月-23機械制造基礎18三、影響切削溫度的主要因素切削熱與切削溫度1、切削量影響：切削量中影響最大的是切削速度c，其次是f，ap影響最小2、工件材料的影響:強度硬度、塑性和韌性越大，切削力越大，切削溫度升高。導熱率大，散熱快，溫度下降3、刀具磨損的影響:后刀面磨損增大，摩擦增大,溫度升高.23-5月-23機械制造基礎194、切削液的影響:澆切削液對↓切削溫度↓刀具磨損↑加工質量有明顯效果。熱導率比熱容和流量越大，本身溫度越低冷卻效果越顯著5、刀具幾何參數(shù)的影響:1)切削溫度隨前角增大而降低，但到一定程度時，對切削溫度的影響減??；

2)主偏角減小時，切削溫度下降

三、影響切削溫度的主要因素切削熱與切削溫度錄象演示23-5月-23機械制造基礎20金屬切削過程四、切削液合理地選用冷卻潤滑液切削速度可提高5%~20%，刀具壽命明顯提高，加工表面粗糙度值減小，節(jié)能5%~20%，生產(chǎn)效率提高。1.切削液的作用冷卻↓摩擦↓熱的產(chǎn)生；將熱量帶走。②潤滑切削液的滲透性、形成潤滑膜能力、潤滑膜強度③排屑、清洗④防銹防銹添加劑23-5月-23機械制造基礎21切削熱與切削溫度切削液的種類

水溶液—水＋添加劑—冷卻為主切削油—乳化油＋水—潤滑為主乳化液—礦物油＋添加劑—冷卻與潤滑23-5月-23機械制造基礎221.切削溫度對工件材料強度和切削力的影響2.對刀具材料的影響3.對工件尺寸精度的影響4.利用切削溫度自動控制切削速度或進給量5.利用切削溫度與切削力控制刀具磨損五、切削溫度對工件、刀具和切削過程的影響切削熱與切削溫度23-5月-23機械制造基礎23第六節(jié)刀具磨損與刀具壽命刀具磨損與刀具壽命23-5月-23機械制造基礎24（1）后刀面磨損：切削厚度較小,速度較低,用后刀面平均磨損寬度VB表示。（2）前刀面磨損（月牙磨損）：切削塑性材料切削厚度較大,速度較高,用月牙洼最大深度KT表示。刀具磨損與刀具壽命一、刀具磨損的形態(tài)及其原因23-5月-23機械制造基礎25（3）前后面同時磨損：切削厚度中等,速度中等,切削塑性材料,后刀面磨損對加工質量影響最大，測量方便，通常以VB來表示刀具磨損程度。刀具磨損與刀具壽命23-5月-23機械制造基礎26刀具正常磨損形態(tài)刀具磨損與刀具壽命23-5月-23機械制造基礎271.刀具磨損過程初期磨損階段：刀具表面粗糙度大、單位面積壓力高，磨損快。正常磨損階段急劇磨損階段：磨損后切削溫度升高，磨損量急劇增加。二、刀具磨損過程及磨鈍標準刀具磨損與刀具壽命23-5月-23機械制造基礎282.刀具磨鈍標準磨鈍標準：刀具磨損到一定限度后就不能繼續(xù)使用，這個磨損限度稱為磨鈍標準3.刀具耐用度刀具耐用度是指一把新刃磨的刀具從開始切削起，一直到磨損量達到磨鈍標準為止所經(jīng)過的總切削時間，用符號T表示，單位為min。不包括對刀、測量、快進、回程等非切削時間。刀具磨損與刀具壽命23-5月-23機械制造基礎29vTm=C

式中v

——切削速度(m/min)；

T——刀具壽命(min)；

m——指數(shù)，表示v-T間影響的程度；

C——系數(shù)，與刀具、工件材料和切削條件有關。三、刀具壽命的經(jīng)驗公式刀具磨損與刀具壽命23-5月-23機械制造基礎30第七節(jié)切削用量的選擇及工件材料的加工性23-5月-23機械制造基礎31

1.對加工質量的影響

切削用量三要素中，背吃刀量和進給量增大，都會使切削力增大，工件變形增大，并可能引起振動，從而降低加工精度和增大表面粗糙度Ra值。進給量增大還會使殘留面積的高度顯著增大，表面更加粗糙。切削速度增大時，切削力減小，并可減小或避免積屑瘤，有利于加工質量和表面質量的提高。

2.對基本工藝時間的影響

切削用量三要素對基本工藝時間tm的影響是相同的。一、切削用量的選擇切削用量選擇材料加工性23-5月-23機械制造基礎32

3.對刀具壽命和輔助時間的影響在切削用量中，切削速度對刀具壽命的影響最大，進給量的影響次之，背吃刀量的影響最小。也就是說，當提高切削速度時，刀具壽命下降的速度，比增大同樣倍數(shù)的進給量或背吃刀量時快得多。由于刀具壽命迅速下降，勢必增加磨刀或換刀的次數(shù)，這樣增加了輔助時間，從而影響生產(chǎn)率的提高。綜合切削用量三要素對刀具壽命、生產(chǎn)率和加工質量的影響，選擇切削用量的順序應為:首先選盡可能大的背吃刀量，其次選盡可能大的進給量，最后選盡可能大的切削速度。

切削用量選擇材料加工性23-5月-23機械制造基礎33切削用量的選擇原則：

粗加工時，應在保證必要的刀具使用壽命的前提下，以盡可能提高生產(chǎn)率和降低成本為目的。根據(jù)刀具使用壽命與切削用量的關系式，切削用量↑，T↓，其中速度v對T影響最大，進給量f次之，背吃刀量ap影響最小。

粗加工中選擇切削用量時，應首先選擇盡可能大的背吃刀量ap，其次在工藝條件允許下選擇較大的進給量f，最后根據(jù)合理的刀具使用壽命，用計算法或查表法確定切削速度v。這樣使v、f、ap的乘積最大，以獲得最大的生產(chǎn)率切削用量選擇材料加工性23-5月-23機械制造基礎34切削用量的選擇原則：精加工時，為保證加工質量，首先選擇較小的切削深度（保證加工尺寸精度），其次選擇較小的進給量（保證表面粗糙度要求），最后選擇低速（高速鋼刀具）或高速（硬質合金刀具）切削，以保證刀具壽命。切削用量選擇材料加工性23-5月-23機械制造基礎35二、工件材料的切削加工性

1.工件材料切削加工性的概念工件材料被切削加工的難易程度，稱為材料的切削加工性。衡量材料切削加工性的指標很多，一般地說，良好的切削加工性是指：刀具壽命較長或一定壽命下的切削速度較高；在相同的切削條件下切削力較小，切削溫度較低；容易獲得好的表面質量；切屑形狀容易控制或容易斷屑。但衡量一種材料切削加工性的好壞，還要看具體的加工要求和切削條件。切削用量選擇材料加工性23-5月-23機械制造基礎36

相對加工性一般選取正火狀態(tài)45鋼的ν60作為基準，記作（ν60