機(jī)械制造技術(shù)第二章金屬切削的基本知識(shí)第一節(jié)零件表面的成形與機(jī)械加工運(yùn)動(dòng)

第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度

第三節(jié)刀具材料

第四節(jié)切削層參數(shù)與切削方式

第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律第一節(jié)零件表面的成形與機(jī)械加工運(yùn)動(dòng)一、零件表面的成形

在切削過(guò)程中，安裝在機(jī)床上的刀具和工件按一定的規(guī)律作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)刀具切削刃對(duì)工件毛坯的切削作用，把毛坯上多余的金屬切掉，從而得到所要求的表面形狀。盡管機(jī)械零件的表面形狀千變?nèi)f化、多種多樣，但它們的內(nèi)、外表面輪廓不外乎是由幾種基本的表面元素構(gòu)成的。這些表面元素是平面、圓柱面、圓錐面、螺旋面及各種成形表面等，它們屬于“線性表面”。如圖2?1所示，這些表面都可以看做是一條線沿著另一條線運(yùn)動(dòng)的軌跡，這兩條線稱為該表面的發(fā)生線，前者稱為母線，后者稱為導(dǎo)線。第一節(jié)零件表面的成形與機(jī)械加工運(yùn)動(dòng)圖2-1零件表面的成形

1—母線2—導(dǎo)線第一節(jié)零件表面的成形與機(jī)械加工運(yùn)動(dòng)(1)軌跡法軌跡法是指利用刀具作一定規(guī)律的軌跡運(yùn)動(dòng)來(lái)對(duì)工件進(jìn)行加工的方法。

(2)成形法成形法是指利用成形刀具對(duì)工件進(jìn)行加工的方法。

(3)相切法相切法是指利用刀具邊旋轉(zhuǎn)邊作軌跡法運(yùn)動(dòng)來(lái)對(duì)工件進(jìn)行加工的方法。

(4)展成法展成法是指利用工件和刀具作展成切削運(yùn)動(dòng)的加工方法。圖2-2形成發(fā)生線的方法

1—切削點(diǎn)/線2—發(fā)生線3—軌跡運(yùn)動(dòng)第一節(jié)零件表面的成形與機(jī)械加工運(yùn)動(dòng)二、機(jī)械加工的運(yùn)動(dòng)

在機(jī)床上對(duì)零件進(jìn)行加工時(shí)，為了獲得所需的工件表面形狀，必須使刀具和工件按上述的四種方法之一完成一定的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)稱為表面成形運(yùn)動(dòng)。此外，機(jī)床還有多種輔助運(yùn)動(dòng)。

1.表面成形運(yùn)動(dòng)

(1)簡(jiǎn)單成形運(yùn)動(dòng)它是獨(dú)立的成形運(yùn)動(dòng)，由單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)成。

(2)復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)它是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的單元運(yùn)動(dòng)(旋轉(zhuǎn)或直線)按照某種確定的關(guān)系合成的成形運(yùn)動(dòng)。

(1)主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)是進(jìn)行切削的最主要的運(yùn)動(dòng)。

(2)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是刀具與工件之間附加的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，是使切削工作能夠依次或連續(xù)進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)。第一節(jié)零件表面的成形與機(jī)械加工運(yùn)動(dòng)2.輔助運(yùn)動(dòng)

(1)空行程運(yùn)動(dòng)空行程運(yùn)動(dòng)是指工作進(jìn)給前后的快速運(yùn)動(dòng)和各種調(diào)位運(yùn)動(dòng)。

(2)切入運(yùn)動(dòng)切入運(yùn)動(dòng)是指為保證被加工表面獲得所需要的尺寸，刀具相對(duì)于工件表面的深入運(yùn)動(dòng)。

(3)分度運(yùn)動(dòng)分度運(yùn)動(dòng)是指加工若干個(gè)完全相同的均勻分布的表面時(shí)，為使表面成形運(yùn)動(dòng)得以周期性地繼續(xù)進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)。

(4)操縱及控制運(yùn)動(dòng)操縱及控制運(yùn)動(dòng)包括起動(dòng)、停止、變速、換向、工件的裝夾、轉(zhuǎn)位、自動(dòng)換刀、自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)冗\(yùn)動(dòng)。

三、切削過(guò)程中的工件表面第一節(jié)零件表面的成形與機(jī)械加工運(yùn)動(dòng)在切削過(guò)程中，工件上往往有三個(gè)不斷變化著的表面。如圖2?3所示，它們是：

(1)待加工表面待加工表面是指即將被切削的表面。

(2)已加工表面已加工表面是指經(jīng)刀具切削后形成的表面。

(3)過(guò)渡表面過(guò)渡表面是指切削刃正在切削的表面。圖2-3切削運(yùn)動(dòng)與切削過(guò)程中工件上的表面第一節(jié)零件表面的成形與機(jī)械加工運(yùn)動(dòng)四、切削用量、切削時(shí)間與金屬切除率圖2-4切削用量第一節(jié)零件表面的成形與機(jī)械加工運(yùn)動(dòng)(一)切削用量

1.切削速度vc

2.進(jìn)給量

(1)進(jìn)給量f進(jìn)給量是指在主運(yùn)動(dòng)每一轉(zhuǎn)或每一行程內(nèi)刀具相對(duì)于工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移量，單位是mm/r或mm/行程。

(2)每齒進(jìn)給量fz每齒進(jìn)給量是指多齒刀具每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，刀具相對(duì)于工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移量，單位是mm/z。

(3)進(jìn)給速度vf進(jìn)給速度是指單位時(shí)間內(nèi)刀具相對(duì)于工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移量，單位是mm/min或mm/s。

3.背吃刀量ap

(二)切削時(shí)間第一節(jié)零件表面的成形與機(jī)械加工運(yùn)動(dòng)圖2-5車外圓時(shí)切削時(shí)間計(jì)算圖(三)金屬切除率第一節(jié)零件表面的成形與機(jī)械加工運(yùn)動(dòng)圖2-6合成切削運(yùn)動(dòng)與合成切削運(yùn)動(dòng)速度五、合成切削運(yùn)動(dòng)與合成切削運(yùn)動(dòng)速度第一節(jié)零件表面的成形與機(jī)械加工運(yùn)動(dòng)當(dāng)主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，刀具切削刃上某一點(diǎn)相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)稱為合成切削運(yùn)動(dòng)。其大小與方向用合成切削運(yùn)動(dòng)速度矢量ve表示。如圖所示，合成切削運(yùn)動(dòng)速度矢量等于主運(yùn)動(dòng)速度與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度的矢量和，即第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度一、車刀的組成

車刀由刀桿和刀頭組成，如圖2?7所示。刀桿是車刀的裝夾部分，刀頭是車刀的切削部分。切削部分由刀面、切削刃和刀尖構(gòu)成。

1.刀面

(1)前刀面Aγ前刀面是指切屑流出時(shí)經(jīng)過(guò)的刀面。

(2)主后刀面Aα主后刀面是指切削時(shí)與工件過(guò)渡表面相對(duì)的刀面。

(3)副后刀面Aα′副后刀面是指切削時(shí)與工件已加工表面相對(duì)的刀面。

2.切削刃

(1)主切削刃S主切削刃是指前刀面與主后刀面的交線。第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度(2)副切削刃S′副切削刃是指前刀面與副后刀面的交線。

3.刀尖

二、刀具的幾何角度圖2-7外圓車刀切削部分的組成第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度圖2-8刀尖的形狀(一)刀具的標(biāo)注參考系及標(biāo)注角度第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度圖2-9刀具標(biāo)注參考系平面1.正交平面參考系及其標(biāo)注角度第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度圖2-10正交平面參考系及其標(biāo)注角度(1)前角γo前角是指過(guò)主切削刃上選定點(diǎn)，第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度在正交平面內(nèi)測(cè)量的前刀面與基面之間的夾角。

(2)后角αo后角是指過(guò)主切削刃上選定點(diǎn)，在正交平面內(nèi)測(cè)量的后刀面與切削平面之間的夾角。

(3)主偏角κr主偏角是指過(guò)主切削刃上選定點(diǎn)，在基面內(nèi)測(cè)量的主切削刃與假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角。

(4)刃傾角λs刃傾角是指過(guò)主切削刃上選定點(diǎn)，在切削平面內(nèi)測(cè)量的主切削刃與基面之間的夾角。

(5)副偏角κr′副偏角是指過(guò)副切削刃上選定點(diǎn)，在基面內(nèi)測(cè)量的副切削刃與假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)反方向之間的夾角。

(6)副后角αo′副后角是指過(guò)副切削刃上選定點(diǎn)，在副正交平面內(nèi)測(cè)量的副后刀面與副切削平面之間的夾角。第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度圖2-11刀具角度的正負(fù)規(guī)定

a)前、后角b)刃傾角第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度2.法平面參考系及其標(biāo)注角度圖2-12法平面參考系及其標(biāo)注角度3.假定工作平面與背平面參考系及其標(biāo)注角度第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度圖2-13假定工作平面與背平面參考系及其標(biāo)注角度(二)刀具的工作參考系及工作角度第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度1.刀具的工作參考系

(1)工作基面pre工作基面是指過(guò)切削刃上某選定點(diǎn)，垂直于合成切削運(yùn)動(dòng)方向的平面。

(2)工作切削平面pse工作切削平面是指過(guò)切削刃上某選定點(diǎn)，與切削刃相切或包含切削刃并垂直于工作基面的平面。

(3)工作正交平面poe工作正交平面是指過(guò)切削刃上某選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于工作基面和工作切削平面的平面。圖2-14橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度(4)工作平面pfe工作平面是指過(guò)主切削刃上選定點(diǎn)，同時(shí)包含主運(yùn)動(dòng)方向和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的平面。

(5)工作背平面ppe工作背平面是指過(guò)主切削刃上選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于工作基面和工作平面的平面。

(6)工作法平面pne工作法平面與法平面pn是同一個(gè)平面。

2.刀具的工作角度

(1)工作主偏角κre工作主偏角是指過(guò)主切削刃上選定點(diǎn)，在工作基面內(nèi)測(cè)量的主切削刃與工作平面之間的夾角。

(2)工作刃傾角λse工作刃傾角是指過(guò)主切削刃上選定點(diǎn)，在工作切削平面內(nèi)測(cè)量的主切削刃與工作基面之間的夾角。

(3)工作前角γoe工作前角是指過(guò)主切削刃上選定點(diǎn)，在工作正交平面內(nèi)測(cè)量的前刀面與工作基面之間的夾角。第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度(4)工作后角αoe工作后角是指過(guò)主切削刃上選定點(diǎn)，在工作正交平面內(nèi)測(cè)量的后刀面與工作切削平面之間的夾角。

(三)刀具工作角度與標(biāo)注角度之間的關(guān)系

1.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響

(1)橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響在車床上車端面或切槽、切斷加工時(shí)，刀具作橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

(2)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響縱向進(jìn)給車削外圓時(shí)，合成切削運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的加工表面為螺旋面，工作基面和工作切削平面在假定工作平面內(nèi)相對(duì)于基面和切削平面偏轉(zhuǎn)了μf角度，從而使工作前角增大，工作后角減小，如圖2-15所示。第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度圖2-15縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響2.刀具安裝對(duì)工作角度的影響第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度(1)刀具安裝高低的影響車削時(shí)，刀具的安裝常會(huì)出現(xiàn)切削刃安裝高于或低于工件中心的情況，工作基面和工作切削平面在背平面內(nèi)相對(duì)于基面和切削平面偏轉(zhuǎn)了θp角度。圖2-16車削外圓切削刃高于工件中心時(shí)對(duì)工作前、后角的影響第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度圖2-17刀桿安裝偏斜對(duì)工作角度的影響(2)刀桿安裝偏斜的影響第三節(jié)刀具材料一、刀具材料的性能

1.高硬度

2.高耐磨性

3.足夠的強(qiáng)度和韌性

4.高耐熱性與高化學(xué)穩(wěn)定性

5.良好的工藝性

二、常用刀具材料第三節(jié)刀具材料目前常用的刀具材料可分為四類：工具鋼（包括碳素工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼）、硬質(zhì)合金、陶瓷和超硬刀具材料。工具鋼中碳素工具鋼、合金工具鋼耐熱性差，但抗彎強(qiáng)度高、價(jià)格便宜，故多用于低速切削刀具。一般機(jī)械加工使用最多的是高速工具鋼和硬質(zhì)合金；推廣使用的新型刀具材料如涂層刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具等，這些材料在現(xiàn)代制造業(yè)中占的比例越來(lái)越大。常用刀具材料的分類與主要性能見(jiàn)表2?1。第三節(jié)刀具材料表2-1常用刀具材料的分類與主要性能第三節(jié)刀具材料(一)高速工具鋼表2-2常用高速工具鋼和高性能高速工具鋼的牌號(hào)與性能1.普通高速工具鋼第三節(jié)刀具材料(1)W18Cr4V(屬鎢系高速工具鋼)其綜合性能好，可制造各種復(fù)雜刀具。

(2)W6Mo5Cr4V2(屬鎢鉬系高速工具鋼)與W18Cr4V相比，其抗彎強(qiáng)度提高約30%，沖擊韌度提高約70%，且熱塑性較好，適用于制造受沖擊力較大的刀具和熱軋刀具。

2.高性能高速工具鋼

(1)高碳高速工具鋼高碳高速工具鋼的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0.7％~0.8％提高到。

(2)高釩高速工具鋼高釩高速工具鋼的釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高到3％~5％。

(3)鈷高速工具鋼高速工具鋼中加入鈷可提高鋼的高溫硬度和抗氧化能力。第三節(jié)刀具材料(4)鋁高速工具鋼這是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的新型高速工具鋼。

3.粉末冶金高速工具鋼

(二)硬質(zhì)合金第三節(jié)刀具材料表2-3常用硬質(zhì)合金的牌號(hào)、性能和用途第三節(jié)刀具材料表2-3常用硬質(zhì)合金的牌號(hào)、性能和用途第三節(jié)刀具材料1.鎢鈷類硬質(zhì)合金(代號(hào)YG)

2.鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金(代號(hào)YT)

3.添加稀有金屬碳化物類(代號(hào)YA、YW)

4.碳化鈦基類(代號(hào)YN)

(三)涂層刀具材料

1.TiC涂層

2.TiN涂層

3.Al2O3涂層

4.TiC-TiN復(fù)合涂層

第三節(jié)刀具材料(四)其他刀具材料

1.陶瓷

2.金剛石3.立方氮化硼第四節(jié)切削層參數(shù)與切削方式一、切削層參數(shù)

切削過(guò)程中，刀具的切削刃在一次進(jìn)給中從工件待加工表面上切除的金屬層稱為切削層。切削層參數(shù)是在基面內(nèi)測(cè)量的切削層橫截面尺寸。如圖2?18所示，在外圓縱車時(shí)，工件旋轉(zhuǎn)一周，刀具沿進(jìn)給方向移動(dòng)距離f，切削刃由位置Ⅱ移到位置Ⅰ，在Ⅰ、Ⅱ兩位置之間切下的這層金屬就是切削層。若主、副切削刃為直線，且λs=0°、κr′=0°時(shí)，切削層的橫截面ABCD為平行四邊形。切削層的截面形狀和尺寸直接決定切削負(fù)荷的大小。切削層的參數(shù)有以下幾個(gè)：

1.切削厚度ac(國(guó)標(biāo)GB/T第四節(jié)切削層參數(shù)與切削方式圖2-18切削層參數(shù)2.切削寬度aw(國(guó)標(biāo)GB/T第四節(jié)切削層參數(shù)與切削方式3.切削面積Ac(國(guó)標(biāo)GB/T

二、切削方式

1.自由切削與非自由切削圖2-19切削方式

a)非自由切削b)直角自由切削c)斜角自由切削2.直角切削與斜角切削第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律一、切削變形圖2-20金屬的壓縮與切削

a)壓縮b)切削第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律圖2-21金屬切削過(guò)程流線、滑移線和三個(gè)變形區(qū)示意圖

a)流線、滑移線b)三個(gè)變形區(qū)(一)第一變形區(qū)的變形

1.第一變形區(qū)的變形過(guò)程

2.變形程度的表示方法第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律(1)變形系數(shù)實(shí)踐表明，在金屬切削加工中，刀具切下的切屑厚度(ach)通常都大于工件上切削層的厚度(ac)，而切屑的長(zhǎng)度(lch)卻小于切削層長(zhǎng)度(lc)，如圖2-23所示。圖2-22第一變形區(qū)的金屬滑移第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律圖2-23變形系數(shù)的計(jì)算第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律圖2-24相對(duì)滑移(2)相對(duì)滑移考慮到切削過(guò)程中金屬變形的主要形式是剪切滑移第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律，采用“相對(duì)滑移”ε來(lái)衡量變形程度應(yīng)該是比較合理的。

(二)第二變形區(qū)的變形

1.第二變形區(qū)的變形過(guò)程

2.切屑與前刀面間的摩擦特點(diǎn)圖2-25兩個(gè)摩擦區(qū)域第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律(1)粘結(jié)區(qū)近切削刃長(zhǎng)度lfi內(nèi)，由于高溫(可達(dá)900℃)、高壓(可達(dá)3.5GPa)的作用使切屑底層材料產(chǎn)生軟化，從而粘結(jié)在前刀面上高低不平的凹坑中而形成粘結(jié)區(qū)。

(2)滑動(dòng)區(qū)切屑即將脫離前刀面的長(zhǎng)度lfo內(nèi)，切屑與前刀面之間只是突出的金屬點(diǎn)接觸，實(shí)際接觸面積Aro遠(yuǎn)小于名義接觸面積Aao。

3.積屑瘤

(1)增大前角γo積屑瘤具有30°左右的前角(圖2-26)，使刀具在切削時(shí)實(shí)際前角增大，因而可以減小切削變形，降低切削力。

(2)影響工件的尺寸精度積屑瘤的前端伸出切削刃之外，伸出量為Δac，即切削厚度增大了Δac，因而影響工件的尺寸精度，如圖2-27所示。第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律圖2-26積屑瘤第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律圖2-27積屑瘤的伸出量Δ(3)增大已加工表面的表面粗糙度值積屑瘤形成后，第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律代替刀具切削，相當(dāng)于使用形狀不規(guī)則的切削刃進(jìn)行加工，且它的高度是變化的，因此，會(huì)增大工件表面粗糙度值。

(4)影響刀具壽命積屑瘤粘附在前刀面上，在相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，可代替切削刃切削，從而減少刀具磨損，提高刀具壽命。

(1)工件材料工件材料的塑性越好，刀屑之間的接觸長(zhǎng)度lf越大，摩擦因數(shù)μ越大，切削溫度越高，就越容易產(chǎn)生粘結(jié)，易產(chǎn)生積屑瘤。

(2)前角前角γo越大，刀具和切屑之間的接觸長(zhǎng)度lf就越小，摩擦越小，所以不易產(chǎn)生積屑瘤。

(3)切削速度由圖2-28可以看出：在低速切削(vc≤3m／min)中碳鋼時(shí)，切削溫度較低；在高速切削(vc≥60m／min)時(shí)，切削溫度較高。第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律圖2-28切削速度對(duì)積屑瘤的影響

注：工件材料：45鋼；切削用量：=4.5mm，f=0.67mm/r。(4)進(jìn)給量進(jìn)給量減小，ac減小，切屑與前刀面接觸長(zhǎng)度lf減小，摩擦因數(shù)減小，切削溫度降低，不易產(chǎn)生積屑瘤。第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律4.抑制積屑瘤產(chǎn)生的措施

(三)第三變形區(qū)的變形

(四)影響切削變形的因素

1.前角γo

2.切削速度vc圖2-29切削速度對(duì)變形系數(shù)的影響

注：工件材料：45鋼;刀具材料:W18Cr4V；

=5°，f=0.23mm/r，直角自由切削。第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律3.進(jìn)給量圖2-30進(jìn)給量對(duì)變形系數(shù)的影響

注：工件材料：45鋼；刀具材料：W18Cr4V；

=5°，直角自由切削。第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律4.工件材料

二、切削力

切削過(guò)程中作用在刀具與工件上的力稱為總切削力。

(一)總切削力的來(lái)源、合力及其分力

(1)切削力Fc切削力是指主運(yùn)動(dòng)切削速度方向的分力。

(2)背向力Fp背向力是指吃刀方向的分力。

(3)進(jìn)給力Ff進(jìn)給力是指進(jìn)給方向的分力。圖2-31合力及其分力

a)直角自由切削b)、c)直角非自由切削第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律(二)計(jì)算切削力、背向力、進(jìn)給力的經(jīng)驗(yàn)公式

1.計(jì)算切削力、背向力、進(jìn)給力的指數(shù)公式表2-4車削時(shí)切削力、背向力、進(jìn)給力的計(jì)算公式中的系數(shù)及指數(shù)、和值第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律表2-4車削時(shí)切削力、背向力、進(jìn)給力的計(jì)算公式中的系數(shù)及指數(shù)、和值2.單位切削力第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律表2-5硬質(zhì)合金外圓車刀切削常用金屬時(shí)，單位切削力和單位切削功率(f=0.3mm/r)(三)切削功率與單位切削功率

1.切削功率第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律2.單位切削功率

(四)影響切削力的因素

1.工件材料

2.切削用量

(1)背吃刀量ap背吃刀量ap增加一倍，切削寬度aw、切削面積Ac也都增加一倍，使變形抗力和摩擦力也成倍增加，故切削力Fc也成倍增大。

(2)進(jìn)給量f進(jìn)給量f增加一倍，切削面積Ac增加一倍，雖然ac也成倍增大，但由于切削變形減小，故使切削力Fc增大不到一倍(約增大70％～90％)。第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律圖2-32切削速度對(duì)切削分力、、的影響

注：工件材料：45鋼；刀具材料：YT15；

切削用量：=4mm，f=0.3mm/r。第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律(3)切削速度vc加工塑性金屬時(shí)，切削速度vc對(duì)切削力Fc、背向力Fp、進(jìn)給力Ff的影響規(guī)律與對(duì)變形系數(shù)ξ的影響規(guī)律相似，它們都是由積屑瘤和摩擦的作用造成的。圖2-33前角對(duì)切削分力的影響

注：工件材料：正火45鋼；刀具材料：YT15；

刀具幾何參數(shù)：=75°，′=10°～12°，

=6°～8°，′=4°～6°，=0°，=0，

=0.2mm；切削用量：=4mm，

f=0.25mm／r，=96.5～105m／min。第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律3.刀具幾何參數(shù)

(1)前角γo前角γo增大，被切金屬的塑性變形減小，沿前刀面的摩擦力也減小，因此,總切削力也減小。

(2)主偏角κr如圖2-34所示，當(dāng)主偏角κr增大時(shí)，切削厚度ac增加，切削變形減小，故切削力Fc減小；但κr增大后，刀尖圓弧在切削刃上占的比例增大，使切削變形和擠壓摩擦加劇，從而切削力Fc又增大。圖2-34主偏角對(duì)切削層形狀的影響

a)=30°b)=75°第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律(3)刃傾角λs實(shí)驗(yàn)證明，刃傾角λs在很大范圍(-45°～+10°)內(nèi)變化均對(duì)切削力Fc沒(méi)有什么影響。圖2-35主偏角對(duì)切削分力的影響

注：工件材料：正火45鋼；刀具材料：YT15；

刀具幾何參數(shù)：=15°，=6°～8°，

′=10°～15°，=0°，=0.2mm；

切削用量：=3mm，f=0.3mm/r，=100m/min。第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律圖2-36刃傾角對(duì)切削分力的影響

注：工件材料：正火45鋼；刀具材料：YT15；

刀具幾何參數(shù)：=18°，=6°，′=4°～6°，

=75°，′=10°～12°，=0.2mm；

切削用量：=3mm，f=0.35mm/r，=100m/min。第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律(4)刀尖圓弧半徑rε刀尖圓弧半徑rε增大，圓弧刃參加工作的比例增多，變形和摩擦增大，總切削力增大。

4.其他因素

(1)刀具材料刀具材料不同，切屑與刀具間的摩擦狀態(tài)不同，從而對(duì)總切削力的影響不同。

(2)切削液與刀具磨損使用適宜的切削液，可減小摩擦，減小變形，從而降低總切削力。

三、切削熱與切削溫度

切削熱和由此產(chǎn)生的切削溫度是切削過(guò)程中產(chǎn)生的又一重要的物理現(xiàn)象。它們直接影響著刀具的磨損和壽命，并影響工件的加工精度和表面質(zhì)量。

(一)切削熱第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律圖2-37切削熱的產(chǎn)生與傳出(二)切削溫度第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律1.計(jì)算切削溫度的實(shí)驗(yàn)公式表2-6切削溫度的系數(shù)和指數(shù)2.前刀面接觸區(qū)的溫度分布第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律圖2-38前刀面(正交平面內(nèi))的切削溫度分布

注：工件材料：45鋼；切削用量：f=0.21mm／r，

=115m／min；刀具材料：YT5。第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律(三)影響切削溫度的因素

1.切削用量

(1)背吃刀量背吃刀量ap增加，切削力Fc按比例增加，產(chǎn)生的熱量也按比例增加；同時(shí)，切削寬度aw、刀具的傳熱面積也按比例增加。

(2)進(jìn)給量進(jìn)給量f增加，切削力Fc增加，產(chǎn)生的熱量增加。

(3)切削速度切削速度vc增加，產(chǎn)生的熱量增加較多，而刀具的散熱能力無(wú)任何改變，因此，切削速度對(duì)切削溫度的影響較大。

2.刀具幾何參數(shù)

(1)前角前角γo增大，變形和摩擦減小，因此產(chǎn)生的熱量少，切削溫度下降。

(2)主偏角主偏角κr增大，切削厚度ac增大，產(chǎn)生的熱量減少。第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律圖2-39前角對(duì)切削溫度θ的影響

注：工件材料：45鋼；刀具材料W18Cr4V；切削用量：

=1.5mm，f=0.2mm／r，=20m／min；

刀具角度：=75°，=6°～8°，=0°。第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律圖2-40主偏角對(duì)切削溫度θ的影響

注：=2mm，=2mm。第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律(3)刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑rε增大，刀具切削刃的平均主偏角κrc減小，切削寬度aw增大，刀具散熱能力增強(qiáng)，切削溫度降低。

3.工件材料

4.其他因素

(1)刀具磨損刀具磨損后，切削刃變鈍，刃區(qū)前方的擠壓增大，塑性變形增加；同時(shí)，后刀面磨損處后角為0°，摩擦增大。

(2)切削液采用冷卻性能良好的切削液能有效地降低切削溫度。

(3)刀具材料刀具材料的熱導(dǎo)率高，則切削熱易從刀具傳出，也能降低切削區(qū)的溫度。

四、刀具磨損與刀具壽命第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律在切削過(guò)程中，刀具與切屑、工件之間產(chǎn)生劇烈的擠壓、摩擦，從而產(chǎn)生磨損。刀具磨損后，會(huì)縮短刀具的使用時(shí)間，降低表面質(zhì)量，增加刀具材料的損耗。因此，刀具磨損是影響生產(chǎn)率、加工質(zhì)量和成本的一個(gè)重要因素。

(一)刀具磨損形式

1.正常磨損

(1)前刀面磨損在切削速度較高、切削厚度較大的情況下切削塑性材料時(shí)，切屑在前刀面上經(jīng)常會(huì)磨出一個(gè)月牙洼。圖2-41車刀正常磨損形式示意圖

a)前刀面月牙洼磨損斷面形狀b)前刀面月牙洼磨損形狀c)后刀面磨損區(qū)的形狀第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律(2)后刀面磨損由于過(guò)渡表面和刀具后刀面間存在著強(qiáng)烈的擠壓、摩擦，在后刀面上與切削刃相鄰的地方很快被磨出后角為0°的小棱面(圖2-41c)，這就是后刀面磨損。

(3)前、后刀面同時(shí)磨損這種磨損形式是指切削之后，刀具上同時(shí)出現(xiàn)前刀面磨損和后刀面磨損。

2.非正常磨損(破損)

(1)脆性破損脆性破損是指在切削刃或刀面上產(chǎn)生的裂紋、崩刃、碎裂和剝落。

(2)塑性破損切削時(shí)，由于高溫和高壓的作用，有時(shí)在切削刃或刀面上產(chǎn)生塌陷或隆起的塑性變形現(xiàn)象稱為塑性破損，如卷刃等。

(二)刀具磨損原因第五節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律1.磨粒磨損

2.粘結(jié)磨損

3.擴(kuò)散磨損4.相變磨損

5.氧化磨損

6.刀具非正常磨損

(三)刀具磨損過(guò)程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)

(四)刀具壽命

(五)影響刀具壽命的因素

第六節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律的應(yīng)用

2.1工件表面的成形方法有哪幾種？各有何特點(diǎn)？

2.2何為簡(jiǎn)單成形運(yùn)動(dòng)？何為復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)？其本質(zhì)區(qū)別是什么？2.3何為主運(yùn)動(dòng)？何為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)？各有何特點(diǎn)？

2.4標(biāo)注下列車刀的標(biāo)注角度(未給出角度自定)。

2.5車外圓時(shí)，如果刀尖安裝高于工件中心，工作前、后角將如何變化？

2.6車削外徑為36mm、內(nèi)徑為29mm、螺距為6mm的梯形螺紋時(shí)，若使用刀具的前角為0°、左刃后角為12°、右刃后角為6°，試問(wèn)左、右刃的工作前、后角各是多少？

2.7刀具切削部分材料應(yīng)具備哪些性能？常用的刀具材料有哪幾種？分別適用于什么場(chǎng)合？2.8高速工具鋼和硬質(zhì)合金常用的牌號(hào)各有哪些？應(yīng)如何選擇？

2.9試述前角、切削速度的改變對(duì)切削變形的影響規(guī)律。

2.10為什么背吃刀量對(duì)切削力Fc的影響指數(shù)≈1，而進(jìn)給量對(duì)Fc的影響指數(shù)＜1？

2.11分別說(shuō)明刀具前角、主偏角、切削速度、進(jìn)給量及背吃刀量改變對(duì)切削溫度的影響。

2.12刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)與刀具壽命之間有何關(guān)系？確定刀具壽命有哪幾種方法？要提高刀具壽命，前角和主偏角應(yīng)如何改變？2.13車削直徑為80mm，長(zhǎng)為200mm的棒料外圓，若選用ap=4mm，f=0.5mm／r、n=140r／min，試問(wèn)切削速度vc、切削時(shí)間tm各為多少？若使用刀具主偏角κr=75°，試問(wèn)其切削厚度、切削寬度、切削面積各為多少？

2.14常用的斷屑槽有哪幾種形式？各有何特點(diǎn)？

2.15如何通過(guò)改變進(jìn)給量f及主偏角κr來(lái)控制斷屑？

2.16何為材料的切削加工性和相對(duì)加工性？衡量材料切削加工性的指標(biāo)有哪些？

2.17試比較10鋼、40Cr、40Mn2、1Cr18Ni9Ti的切削加工性。2.18可采取什么措施來(lái)改善1Cr18Ni9Ti的切削加工性？

2.19何為邊界潤(rùn)滑？

2.20粗磨外圓、鉆孔、精鉸孔、精刨鑄鐵件、拉孔、滾削齒輪可分別采用什么切削液？為什么？

2.21試述前角γo、后角αo、主偏角κr和刃傾角λs功用和選擇原則。

2.22分別說(shuō)明加工下述不同材料時(shí)，如何確定前角γo、主偏角κr、后角αo、刃傾角λs大小的規(guī)律。

2.23在下述加工情況下，如何確定前角γo、主偏角κr、后角αo、刀尖圓弧半徑rε、負(fù)倒棱br1×γo1的大?。?.24為什么選擇切削用量的次序是先選ap，再選f，最后選vc？切削用量選擇的原則是什么？粗車、半精車、精車時(shí)切削用量應(yīng)如何選擇？

圖2-42擴(kuò)散磨損

a)元素分布b)WC+Co擴(kuò)散c)Ti+Ta+WC+Co擴(kuò)散5.氧化磨損圖2-43切削溫度對(duì)磨損的影響

1—粘結(jié)磨損2—磨粒磨損3—擴(kuò)散磨損

4—相變磨損5—氧化磨損4.相變磨損6.刀具非正常磨損(三)刀具磨損過(guò)程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)1.刀具磨損過(guò)程

2.刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)1.刀具磨損過(guò)程圖2-44刀具磨損曲線(1)初期磨損階段(I段)在開(kāi)始切削的短時(shí)間內(nèi)，磨損較快。1.刀具磨損過(guò)程(2)正常磨損階段(Ⅱ段)經(jīng)過(guò)初期磨損，后刀面上被磨出一條狹窄的棱面，壓強(qiáng)減小，故磨損量的增加也變緩慢，并且比較穩(wěn)定。

(3)急劇磨損階段(Ⅲ段)磨損量達(dá)到一定值后，切削刃變鈍，切削力增大，切削溫度升高，刀具強(qiáng)度、硬度降低，磨損急劇加速。(四)刀具壽命(1)最高生產(chǎn)率壽命根據(jù)單件工序工時(shí)最短的原則確定的刀具壽命稱為最高生產(chǎn)率壽命，用Tp表示。

(2)最低生產(chǎn)成本壽命根據(jù)單件工序成本最低的原則確定的刀具壽命稱為最低生產(chǎn)成本壽命，又稱為經(jīng)濟(jì)壽命，用Tc表示。2.刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)(1)最高生產(chǎn)率壽命根據(jù)單件工序工時(shí)最短的原則確定的刀具壽命稱為最高生產(chǎn)率壽命，用Tp表示。(2)最低生產(chǎn)成本壽命根據(jù)單件工序成本最低的原則確定的刀具壽命稱為最低生產(chǎn)成本壽命，又稱為經(jīng)濟(jì)壽命，用Tc表示。(五)影響刀具壽命的因素(1)切削用量從式(2-34)中可以看出：vc、f、ap增大，刀具壽命T減小，且vc影響最大，f次之，ap最小。

(2)刀具幾何參數(shù)

(3)工件材料工件材料的強(qiáng)度、硬度越高，產(chǎn)生的切削溫度越高，故刀具壽命越低。

(4)刀具材料刀具材料的高溫硬度越高，耐磨性越好，刀具壽命也越高。(2)刀具幾何參數(shù)1)前角。

2)主、副偏角，刀尖圓弧半徑。(1)切削用量從式(2-34)中可以看出：vc、f、ap增大，刀具壽命T減小，且vc影響最大，f次之，ap最小。(3)工件材料工件材料的強(qiáng)度、硬度越高，產(chǎn)生的切削溫度越高，故刀具壽命越低。(4)刀具材料刀具材料的高溫硬度越高，耐磨性越好，刀具壽命也越高。第六節(jié)金屬切削過(guò)程基本規(guī)律的應(yīng)用一、切屑的控制

二、工件材料的切削加工性

三、切削液

四、刀具幾何參數(shù)的合理選擇

五、切削用量的合理選擇一、切屑的控制(一)切屑的類型及變化圖2-45切屑類型

a)帶狀切屑b)節(jié)狀切屑c)粒狀切屑d)崩碎切屑1.帶狀切屑

2.節(jié)狀切屑(擠裂切屑)

3.粒狀切屑(單元切屑)

4.崩碎切屑一、切屑的控制表2-7切屑形狀的分類(二)切屑的流向、卷曲和折斷

1.切屑的流向一、切屑的控制圖2-46流屑方向

a)直角自由切削b)直角非自由切削c)斜角切削一、切屑的控制圖2-47刃傾角對(duì)切屑流向的影響

a)=0°b)＜0°c)＞0°2.切屑的卷曲一、切屑的控制圖2-48切屑卷曲3.切屑的折斷一、切屑的控制(三)影響斷屑的因素

1.斷屑器尺寸參數(shù)圖2-49斷屑槽的形式

a)折線型b)直線圓弧型c)全圓弧型一、切屑的控制圖2-50斷屑槽斜角

a)外斜式b)平行式c)內(nèi)斜式2.刀具角度

(1)前角刀具前角越小，切屑變形越大，越容易折斷;反之，前角越大，切屑越不易折斷。一、切屑的控制(2)主偏角在進(jìn)給量f與背吃刀量ap已選定的條件下，主偏角κr越大，切削厚度ac越大，切屑在卷曲時(shí)卷曲半徑越小，彎曲應(yīng)力越大，切屑越易折斷。

(3)刃傾角刃傾角λs是控制切屑流向的重要參數(shù)。

3.切削用量

4.工件材料二、工件材料的切削加工性(一)評(píng)定材料切削加工性的主要指標(biāo)

1.刀具壽命或一定壽命下允許的切削速度指標(biāo)表2-8材料相對(duì)加工性等級(jí)2.加工表面質(zhì)量指標(biāo)

3.切削力、切削溫度和切削功率指標(biāo)

4.切屑控制難易程度指標(biāo)

(二)常用材料切削加工性及其改善措施二、工件材料的切削加工性1.普通金屬材料

(1)硬度低、韌性好的材料例如低碳鋼、鋁合金等材料，其硬度低、韌性好，切削時(shí)斷屑困難，易產(chǎn)生積屑瘤，影響加工表面質(zhì)量。

(2)硬度高、韌性差的材料例如高碳鋼、碳素工具鋼及灰鑄鐵等材料，其硬度高、韌性差，切削時(shí)產(chǎn)生的總切削力大，消耗功率多，刀具易磨損。

2.難加工金屬材料

(1)高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度鋼高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度鋼的半精加工、精加工和部分粗加工常在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下進(jìn)行。

(2)高錳鋼常用的高錳鋼有水韌處理的高錳鋼Mn13，無(wú)磁高錳鋼40Mn18Cr3、50Mn18Cr4WN等。二、工件材料的切削加工性(3)不銹鋼不銹鋼有鉻不銹鋼(如1Cr13、2Cr13、3Cr13)和鎳不銹鋼(如1Cr18Ni9Ti)。

(4)高溫合金高溫合金主要分為鐵基合金、鎳基合金、鐵鎳基合金、鈷基合金。

(5)鈦合金常用的鈦合金有α鈦合金(TA)和α+β鈦合金(TC)。

(6)冷硬鑄鐵冷硬鑄鐵的表面硬度很高，可達(dá)60HRC。

(7)純金屬常用的純金屬如純銅、純鋁、純鐵等，其硬度、強(qiáng)度都較低，熱導(dǎo)率大，對(duì)切削加工有利；但其塑性很高，切屑變形大，刀、屑接觸長(zhǎng)度大，并容易發(fā)生冷焊，生成積屑瘤，因此切削力較大，不易獲得好的加工表面質(zhì)量，斷屑困難。三、切削液(一)切削液的作用

1.冷卻作用

2.潤(rùn)滑作用

3.清洗作用

4.緩蝕作用

(二)切削液中的添加劑

1.油性添加劑

2.極壓添加劑

3.乳化劑(表面活性劑)

4.緩蝕添加劑

5.防霉添加劑

(三)切削液的種類及選用三、切削液1.水溶性切削液

(1)水溶液在水中加入緩蝕劑、清洗劑、油性添加劑(聚乙二醇、油酸等)以增加切削液的潤(rùn)滑性。

(2)乳化液乳化液是由礦物油、乳化劑及其他添加劑配制的乳化油加水稀釋而成的乳白色切削液。

(3)化學(xué)合成液化學(xué)合成液是一種高性能切削液。

(4)離子型切削液離子型切削液是由陰離子型、非離子型表面活性劑和無(wú)機(jī)鹽配制而成的母液加水稀釋而成的。

2.非水溶性切削液

(1)切削油切削油有礦物油(全損耗系統(tǒng)用油、輕柴油、煤油)、動(dòng)植物油(豆油、菜油、蓖麻油、棉籽油、豬油、鯨油)、動(dòng)植物混合油。三、切削液(2)極壓切削油極壓切削油是在切削油中加入硫、氯和磷極壓添加劑而形成的，具有較好的潤(rùn)滑和冷卻作用，特別是在精加工、關(guān)鍵工序和難加工材料切削時(shí)效果更為顯著。

(3)固體潤(rùn)滑劑用二硫化鉬、硬脂酸和石蠟做成蠟棒，涂在刀具表面，切削時(shí)可減小摩擦，起潤(rùn)滑作用，可用于攻螺紋等加工。

(四)切削液的使用方法

1.直接澆注法

2.噴霧冷卻法

3.高壓內(nèi)冷卻法四、刀具幾何參數(shù)的合理選擇(1)刀具幾何角度刀具幾何角度包括前角γo、后角αo、主偏角κr、副偏角κ′r、刃傾角λs和副后角α′o等。

(2)切削刃形狀及參數(shù)刀具切削刃的形狀包括直線刃、折線刃、圓弧刃、月牙弧形刃、波浪形刃等。

(3)刃口形式及參數(shù)刃口形式主要包括鋒刃、倒棱、消振棱、刃帶、倒圓刃等。

(4)刀面形式及參數(shù)刀面形式是指前刀面與后刀面的形式。

(1)工件材料、刀具材料及刀具結(jié)構(gòu)這是指主要考慮工件材料的化學(xué)成分、制造方法、熱處理狀態(tài)、力學(xué)性能、毛坯表層情況、工件的加工精度和表面質(zhì)量要求。四、刀具幾何參數(shù)的合理選擇(2)具體加工條件這是指要考慮加工所用機(jī)床和夾具的類型、工藝系統(tǒng)剛度及機(jī)床功率的大小、切削用量和切削液性能、連續(xù)或斷續(xù)切削等。

(3)刀具各幾何參數(shù)之間的相互聯(lián)系

(4)要考慮刀具鋒利性與強(qiáng)度的關(guān)系

(一)刀具幾何角度的選擇

1.前角的選擇圖2-51刀具前角對(duì)刀具

壽命影響示意曲線四、刀具幾何參數(shù)的合理選擇(1)工件材料性質(zhì)加工塑性材料時(shí)，因變形和摩擦較大，從減小變形和摩擦角度考慮，應(yīng)選較大的前角。表2-9硬質(zhì)合金車刀加工不同材料時(shí)合理前角的參考值四、刀具幾何參數(shù)的合理選擇表2-9硬質(zhì)合金車刀加工不同材料時(shí)合理前角的參考值(2)刀具材料刀具材料強(qiáng)度和韌性高，則切削刃強(qiáng)度高，承載能力強(qiáng)，允許使用較大前角。四、刀具幾何參數(shù)的合理選擇表2-10不同刀具材料加工鋼時(shí)合理前角參考值(3)加工性質(zhì)粗加工、斷續(xù)切削、承受沖擊性載荷或?qū)τ杏财さ蔫T鍛件粗切時(shí)，為保證切削刃具有足夠的強(qiáng)度，應(yīng)選用較小前角；精加工時(shí)，為使刃口鋒利，保證加工質(zhì)量，宜選用較大前角。

(4)具體加工條件工藝系統(tǒng)剛性差和機(jī)床功率不足時(shí)，應(yīng)選取較大的前角。

2.后角的選擇四、刀具幾何參數(shù)的合理選擇圖2-52刀具后角對(duì)刀具壽命

影響的示意曲線四、刀具幾何參數(shù)的合理選擇(1)加工性質(zhì)精加工時(shí)，切削厚度較小，磨損主要發(fā)生在刀具后刀面，為減小后刀面磨損，同時(shí)使切削刃更鋒利，提高工件表面質(zhì)量，宜取較大后角；粗加工時(shí)，切削厚度較大，前刀面的負(fù)荷大，前刀面的月牙洼磨損比后刀面磨損顯著，宜取較小后角，以增強(qiáng)刃口強(qiáng)度及改善散熱條件。

(2)工件材料性質(zhì)切削強(qiáng)度、硬度較高的工件材料時(shí)，從強(qiáng)固切削刃角度出發(fā)，宜選用較小的后角。表2-11硬質(zhì)合金車刀加工不同材料時(shí)合理后角的參考值(3)刀具材料和刀具結(jié)構(gòu)高速工具鋼的合理前角比硬質(zhì)合金大，四、刀具幾何參數(shù)的合理選擇故合理后角應(yīng)小一些。

(4)具體加工條件工藝系統(tǒng)剛度差、易產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，應(yīng)選用較小后角，以增大后刀面與加工表面的接觸面積，增強(qiáng)刀具的阻尼作用。

(5)刀具角度之間的相互聯(lián)系及相互影響例如，改變刀具前角時(shí)，將使刀具的合理后角值發(fā)生相應(yīng)的變化。

3.副后角的選擇

4.主偏角、副偏角的選擇

1)粗加工和半精加工時(shí)，硬質(zhì)合金車刀一般選用較大的主偏角，以利于減少振動(dòng)、提高刀具壽命和斷屑。四、刀具幾何參數(shù)的合理選擇2)切削強(qiáng)度大、硬度高的材料，如冷硬鑄鐵和淬火鋼時(shí)，為減輕單位切削刃上的負(fù)荷、改善刀頭散熱條件、提高刀具壽命，宜選取較小的主偏角。

3)當(dāng)工藝系統(tǒng)剛度足夠時(shí)，應(yīng)選用較小主偏角，以提高刀具壽命和加工表面質(zhì)量；工藝系統(tǒng)剛性不足時(shí)，要加大主偏角。

4)還應(yīng)考慮工件形狀和具體條件。

1)在工藝系統(tǒng)剛度好、不引起振動(dòng)的情況下，一般刀具的副偏角可選取較小的數(shù)值，如車刀、端銑刀、刨刀均可取κ′r=5°～10°，以減小已加工表面的表面粗糙度值。

2)精加工的副偏角比粗加工選得小些，以減小殘留面積，提高加工表面質(zhì)量。四、刀具幾何參數(shù)的合理選擇3)加工高強(qiáng)度、高硬度材料或斷續(xù)切削時(shí)，取較小的副偏角(κ′r=4°～6°)，以提高刀尖強(qiáng)度。

4)切斷刀、鋸片刀和槽銑刀等，為了保證刀頭強(qiáng)度和重磨后刀頭寬度變化較小，只能取很小的副偏角，即κ′r=1°～2°。表2-12硬質(zhì)合金車刀合理主、副偏角參考值5.刃傾角的選擇四、刀具幾何參數(shù)的合理選擇圖2-53刃傾角的合理值(1)加工性質(zhì)精車時(shí)常取較大的正刃傾角，使切削刃更鋒利，四、刀具幾何參數(shù)的合理選擇而且切屑流向工件待加工表面，以保證加工質(zhì)量；粗車時(shí)取0°或絕對(duì)值較小的負(fù)刃傾角，以提高刀具切削刃強(qiáng)度；斷續(xù)切削、有沖擊載荷時(shí)，為了提高刀頭強(qiáng)度，保護(hù)刀尖，常取絕對(duì)值較大的負(fù)刃傾角。

(2)刀具材料和工件材料脆性大的刀具材料為保證切削刃強(qiáng)度，不宜選用正刃傾角。

(3)具體加工條件工藝系統(tǒng)剛度不足時(shí)，如車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，不宜采用負(fù)刃傾角。表2-13刃傾角的參考值(二)過(guò)渡刃形式及參數(shù)的選擇四、刀具幾何參數(shù)的合理選擇圖2-54過(guò)渡刃的形式

a)直線過(guò)渡刃b)圓弧過(guò)渡刃c)修光刃d)大圓弧刃(三)刃口形式及參數(shù)的選擇四、刀具幾何參數(shù)的合理選擇圖2-55典型的刀具刃口形式

a)鋒刃b)倒棱c)消振棱d)倒圓刃e)刃帶1.鋒刃

2.倒棱

3.消振棱

4.倒圓刃四、刀具幾何參數(shù)的合理選擇5.刃帶

(四)刀面形式及參數(shù)的選擇

1.前刀面的形式及參數(shù)選擇

(1)正前角平面型如圖2-56a所示，這種前刀面形式形狀簡(jiǎn)單、制造容易、切削刃鋒利，但強(qiáng)度較低、散熱較差，常用于單刃、多刃精加工刀具和復(fù)雜刀具，如車刀、成形車刀、銑刀、螺紋車刀和切齒刀具等。

(2)正前角平面帶倒棱型如圖2-56b所示，在切削刃上磨制出倒棱寬度為bγ1、倒棱前角為γo1的倒棱，以增強(qiáng)切削刃的強(qiáng)度，減小刀具破損的可能性，改善散熱條件。

(3)正前角曲面帶倒棱型如圖2-56c所示，磨出曲面型前刀面或前刀面上磨出斷屑槽是為了滿足排屑、卷屑和斷屑的需要。四、刀具幾何參數(shù)的合理選擇(4)負(fù)前角型負(fù)前角型可分為單面型和雙面型兩種，如圖2-56d、e所示。圖2-56前刀面的形式

a)正前角平面型b)正前角平面帶倒棱型c)正前角曲面帶倒棱型d)負(fù)前角單面型e)負(fù)前角雙面型2.后刀面的形式及參數(shù)選擇四、刀具幾何參數(shù)的合理選擇圖2-57后刀面的形式

a)雙重后刀面b)帶負(fù)倒棱的后刀面(五)刀具幾何參數(shù)選擇舉例四、刀具幾何參數(shù)的合理選擇圖2-58細(xì)長(zhǎng)軸車刀五、切削用量的合理選擇(一)切削用量選擇原則

(1)生產(chǎn)率切削用量ap、f和vc增大，會(huì)使切削時(shí)間tm減小。

(2)機(jī)床功率切削用量對(duì)機(jī)床功率的影響是由切削力與切削速度變化造成的。

(3)刀具壽命在切削用量參數(shù)中，對(duì)刀具壽命影響最大的是切削速度vc，其次是進(jìn)給量f，影響最小的是背吃刀量ap。