1、第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识第二节第二节 金属切削过程金属切削过程第三节第三节 切削力与切削功率切削力与切削功率第四节第四节 切削热与切削温度切削热与切削温度第五节第五节 刀具的磨损及使用寿命刀具的磨损及使用寿命第六节第六节 切削条件的合理选择切削条件的合理选择第第1章章 金属切削加工的基础理论金属切削加工的基础理论第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识一、切削运动一、切削运动切削运动切削运动直线运动直线运动旋转运动旋转运动第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识一、切削运动一、切削运动1.1.主运动：直接切除工件上的切削层，使之变为切屑，以形主运动：直接切除工
2、件上的切削层，使之变为切屑，以形成工件新表面的运动。成工件新表面的运动。通常用切削速度通常用切削速度 vc(m/s)(m/s)表示。表示。2.2.进给运动：不断地把切削层投入切削的运动。通常用进给运动：不断地把切削层投入切削的运动。通常用vf、f或或 fz表示。表示。3.3.合成切削运动：主运动和进给运动合成的运动。用合成切削运动：主运动和进给运动合成的运动。用ve表示表示第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识待加工表面待加工表面过渡表面过渡表面已加工表面已加工表面二、二、切削切削用量用量第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识二、切
3、削用量二、切削用量1.1.切削速度切削速度：(vc)“切削刃选定点相对与工件主运动切削刃选定点相对与工件主运动的瞬时速度的瞬时速度”。通常以最大线速度。通常以最大线速度为准。为准。主运动是旋转运动时：主运动是旋转运动时：主运动是直线运动时：主运动是直线运动时：)/(601000)(smndvwc )/(6010002smnLvrc 第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识二、切削用量二、切削用量2.2.进给量：进给量：(f)“工件或刀具每转一转时，两者沿工件或刀具每转一转时，两者沿进给方向的相对位移进给方向的相对位移”。f(mm/r),vf(mm/s),fz(mm/z)6060nzfnf
4、vzff第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识二、切削用量二、切削用量3.3.背吃刀量：背吃刀量：(ap)“工件上已加工表面和待加工表工件上已加工表面和待加工表面之间的垂直距离面之间的垂直距离”。对于外圆车削：对于外圆车削：)(2mmddamwp 第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识三、刀具切削部分的基本定义三、刀具切削部分的基本定义第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识1.1.车刀的组成车刀的组成刀柄刀柄切削部分切削部分第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识1.1.车刀的组成车刀的组成后刀面后刀面A前刀面前刀面A A副副后后刀刀面面第一节第一节 金属切削基本
5、知识金属切削基本知识1.1.车刀的组成车刀的组成主切削刃主切削刃s副切削刃副切削刃s刀尖刀尖第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识1.1.车刀的组成车刀的组成归结起来：归结起来：“三面两刃一尖三面两刃一尖”前刀面前刀面Ar后刀面后刀面A副后刀面副后刀面A交线交线交线交线主切削刃主切削刃s s副切削刃副切削刃ss刀尖刀尖连接部分连接部分第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识2 2、刀具角度参考系、刀具角度参考系前提条件：前提条件：不考虑进给运动；不考虑进给运动；车刀刀尖与工件中心等高；车刀刀尖与工件中心等高；刀杆中心线与进给方向垂直；刀杆中心线与进给方向垂直；刀具的安装面与基面刀
6、具的安装面与基面PrPr平行；平行；第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识五、刀具标注角度参考系五、刀具标注角度参考系正交平面参考系：正交平面参考系：1.1.基面基面Pr：“通过主切削刃上选定点垂通过主切削刃上选定点垂直于主运动方向的平面直于主运动方向的平面”第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识2 2、刀具角度参考系、刀具角度参考系正交平面参考系：正交平面参考系：2.2.切削切削平面平面Ps：“通过主切削刃上选定点，与通过主切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平切削刃相切并垂直于基面的平面面”。第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识2 2、刀具角度参考系、刀具角
7、度参考系正交平面参考系：正交平面参考系：3.3.正交平面正交平面(主剖面主剖面)Po：“通过主切削刃上选定点，通过主切削刃上选定点，并同时垂直于基面和切削平并同时垂直于基面和切削平面的平面面的平面”。第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识2 2、刀具角度参考系、刀具角度参考系法平面法平面参考系：参考系：法平面法平面Pn:“通过主切削刃上通过主切削刃上选定点，并垂直于选定点，并垂直于切削刃的平面切削刃的平面”。第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识2 2、刀具角度参考系、刀具角度参考系假定工作平面、背平面参考系：假定工作平面、背平面参考系：假定工作假定工作平面平面(进进给给剖面剖
8、面)Pf：“通过主切削刃上选定点，平通过主切削刃上选定点，平行于进给方向并垂直于基面的行于进给方向并垂直于基面的平面平面”第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识2 2、刀具角度参考系、刀具角度参考系假定工作平面、背平面参考系：假定工作平面、背平面参考系：背背平面平面(切切深深剖面剖面)Pp:“通过主切削刃上选定点，通过主切削刃上选定点，同时垂直于基面和假定工作同时垂直于基面和假定工作平面的平面平面的平面”。第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识3 3、刀具的标注角度、刀具的标注角度fSS在基面平面内测量的角度：在基面平面内测量的角度：第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知
9、识3 3、刀具的标注角度、刀具的标注角度副偏角：副偏角：“副切削刃在基面上的投影副切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角与进给方向的夹角”。主偏角：主偏角：“主切削刃在基面上的投主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角影与进给方向的夹角”。刀尖角：刀尖角：“主切削刃与副切削刃主切削刃与副切削刃之间的夹角之间的夹角”。r=180-(r+r)在基面平面内测量的角度：在基面平面内测量的角度：第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识3 3、刀具的标注角度、刀具的标注角度PrPsArA前角：o“前刀面与基面 之 间 的 夹角”。后角：o“后刀面与切削平面的夹角”楔角在正交平面内测量的角度：在正交平面内
10、测量的角度：第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识3 3、刀具的标注角度、刀具的标注角度PrS刃倾角：刃倾角：S“主切削刃与基面主切削刃与基面之间的夹角之间的夹角”在切削平面内测量的角度：在切削平面内测量的角度：第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识4 4、刀具的工作角度、刀具的工作角度dfndnfvvcfooeoe tan0图示，用切断刀横向进给图示，用切断刀横向进给进行切断工件。进行切断工件。第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识4 4、刀具的工作角度、刀具的工作角度PsPrPrePseDhppppepppe2sin 图示，用镗刀图示，用镗刀加工内孔。刀加工内孔。刀
11、尖高于工件中尖高于工件中心。心。第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识四、切削层参数：四、切削层参数：“刀具沿进给方向移动一个进给量刀具沿进给方向移动一个进给量 f，由一个刀齿，由一个刀齿正在切削着的金属层正在切削着的金属层”。切削层的大小和形状直接影响：切削层的大小和形状直接影响：刀具刀具切削部分承受的载荷大小；切削部分承受的载荷大小；决定决定了切屑的尺寸和形状；了切屑的尺寸和形状；第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识四、切削层参数：四、切削层参数：切削厚度：切削厚度：hD“垂直于过渡表面度量的切削垂直于过渡表面度量的切削层尺寸层尺寸”hD=fsinr (mm)(mm)切削
12、宽度：切削宽度：bD“沿着过渡表面度量的切削沿着过渡表面度量的切削层尺寸层尺寸”bD=ap/sinr (mm)切削面积：切削面积：AD=hDbD (mm2)对于外圆车削：对于外圆车削：AD=fap (mm2)第一节第一节 金属切削基本知识金属切削基本知识残留面积：残留面积：cotcotmaxmaxfRRfAD21第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程一、切屑的形成过程及变形区的划分一、切屑的形成过程及变形区的划分1.1.刀具挤压工件，产生变形刀具挤压工件，产生变形第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程一、切屑的形成过程及变形区的划分一、切屑的形成过程及变形区的划分1.1.刀具挤压工件，
13、产生变形刀具挤压工件，产生变形2.2.滑移滑移第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程一、切屑的形成过程及变形区的划分一、切屑的形成过程及变形区的划分1.1.刀具挤压工件，产生变形刀具挤压工件，产生变形2.2.滑移滑移第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程一、切屑的形成过程及变形区的划分一、切屑的形成过程及变形区的划分1.1.刀具挤压工件，产生变形刀具挤压工件，产生变形2.2.滑移滑移3.3.挤裂挤裂4.4.切离切离第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程一、切屑的形成过程及变形区的划分一、切屑的形成过程及变形区的划分就是工件的被切削层金属在刀具前刀面的推挤就是工件的被切削层金属在刀具
14、前刀面的推挤下，沿剪切面（滑移面）产生剪切变形并转变为切屑的过程。下，沿剪切面（滑移面）产生剪切变形并转变为切屑的过程。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程一、切屑的形成过程及变形区的划分一、切屑的形成过程及变形区的划分第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程一、切屑的形成过程及变形区的划分一、切屑的形成过程及变形区的划分第一变形区：（基本变形区）第一变形区：（基本变形区）OAOMOAOM之间的区域，是切之间的区域，是切削过程中的主要变形区，是削过程中的主要变形区，是切削力和切削热的主要来源。切削力和切削热的主要来源。主要特征：主要特征：剪切剪切面的滑移变形面的滑移变形第二节第二节 金
15、属的切削过程金属的切削过程一、切屑的形成过程及变形区的划分一、切屑的形成过程及变形区的划分第二变形区：第二变形区：切屑底层与前刀面之间的摩擦切屑底层与前刀面之间的摩擦变形区变形区。摩擦阻力阻止切屑流。摩擦阻力阻止切屑流动，使切屑底部的晶粒进一步动，使切屑底部的晶粒进一步纤维化。纤维化。主要主要影响切屑的变形和积屑瘤影响切屑的变形和积屑瘤的产生。的产生。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程二、切削变形区二、切削变形区第三变形区：第三变形区：工件已加工表面与刀具后刀面工件已加工表面与刀具后刀面之间的挤压、摩擦变形区域。之间的挤压、摩擦变形区域。造成工件表面的纤维化与加工造成工件表面的纤维化与
16、加工硬化。硬化。该区域对工件表面的残余应力该区域对工件表面的残余应力以及后刀面的磨损有很大的影以及后刀面的磨损有很大的影响。响。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程二、变形系数二、变形系数Dchhhh 厚度变形系数：厚度变形系数：长度变形系数：长度变形系数：chclll 根据体积不变原理数：根据体积不变原理数：1 lh sin)cos(sin)cos(ooDchOMOMhh 第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程二、变形系数二、变形系数影响切削变形的因素：影响切削变形的因素：工件材料：工件材料：刀具角度刀具角度：切削速度切削速度：工件塑性工件塑性延伸率延伸率 刀具锋利刀具锋利塑性变形
17、塑性变形 vc 第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程三、切屑的类型三、切屑的类型1.1.带状切屑：带状切屑：形状：形状：连绵不断呈带状，切屑连绵不断呈带状，切屑底面很光滑而背面呈毛底面很光滑而背面呈毛茸状。茸状。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程三、切屑的类型三、切屑的类型1.1.带状切屑：带状切屑：产生条件：产生条件：切削塑性材料、切削速切削塑性材料、切削速度高、切削厚度较小、度高、切削厚度较小、前角大。前角大。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程三、切屑的类型三、切屑的类型1.1.带状切屑：带状切屑：形成原因：形成原因：切速高，切削层未及充分变切速高，切削层未及充分变形
18、即变为切屑，剪切面上的形即变为切屑，剪切面上的应力还未达到破坏值，因此应力还未达到破坏值，因此只有塑性滑移而无断裂；前只有塑性滑移而无断裂；前角大，则刀具锋利；角大，则刀具锋利；h hD D小则小则切削力小。故易得带状切屑。切削力小。故易得带状切屑。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程三、切屑的类型三、切屑的类型1.1.带状切屑：带状切屑：特点：特点：切削过程变形小，切削切削过程变形小，切削力小且稳定；已加工表力小且稳定；已加工表面粗糙度低。对生产安面粗糙度低。对生产安全有危害。全有危害。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程三、切屑的类型三、切屑的类型1.1.带状切屑：带状切屑：第
19、二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程三、切屑的类型三、切屑的类型2.2.挤裂切屑：（节状切屑）挤裂切屑：（节状切屑）形状：形状：宏观上自然连接，宏观上自然连接，但外表面呈锯齿形，但外表面呈锯齿形，如竹节状如竹节状。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程三、切屑的类型三、切屑的类型2.2.挤裂切屑：（节状切屑）挤裂切屑：（节状切屑）产生条件：产生条件：切削塑性材料、切切削塑性材料、切削速度中等、切削削速度中等、切削厚度较厚、前角较厚度较厚、前角较小。小。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程三、切屑的类型三、切屑的类型2.2.挤裂切屑：（节状切屑）挤裂切屑：（节状切屑）形成原因：形成
20、原因：切削层经过充分变切削层经过充分变形全过程，最后被形全过程，最后被挤裂。挤裂。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程三、切屑的类型三、切屑的类型2.2.挤裂切屑：（节状切屑）挤裂切屑：（节状切屑）特点：特点：切屑冷硬度高，脆且易切屑冷硬度高，脆且易断，便于处理；断，便于处理；变形相对较大，切削力变形相对较大，切削力波动较大，易产生振动；波动较大，易产生振动；已加工表面粗糙度较高。已加工表面粗糙度较高。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程三、切屑的类型三、切屑的类型2.2.挤裂切屑：（节状切屑）挤裂切屑：（节状切屑）第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程三、切屑的类型三、切屑的
21、类型3.3.单元切屑：单元切屑：形状：形状：切切屑沿挤裂面屑沿挤裂面完全断开成单元完全断开成单元状。状。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程三、切屑的类型三、切屑的类型3.3.单元切屑：单元切屑：产生条件：产生条件：材料塑性很差、材料塑性很差、切速低、切速低、h hD D大、大、前角小。前角小。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程三、切屑的类型三、切屑的类型3.3.单元切屑：单元切屑：形成原因：形成原因：整个剪切面上剪整个剪切面上剪应力超过材料的应力超过材料的破坏强度极限。破坏强度极限。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程三、切屑的类型三、切屑的类型3.3.单元切屑：单元切屑
22、：特点：特点：切削力波动很大，切削力波动很大，有振动；已加工有振动；已加工表面非常粗糙，表面非常粗糙，且有振纹。且有振纹。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程三、切屑的类型三、切屑的类型3.3.单元切屑：单元切屑：第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程三、切屑的类型三、切屑的类型4.4.蹦碎切屑：蹦碎切屑：形状：形状：切屑呈不规则的切屑呈不规则的碎块状。碎块状。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程三、切屑的类型三、切屑的类型4.4.蹦碎切屑：蹦碎切屑：产生条件：产生条件：切削脆性材料。切削脆性材料。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程三、切屑的类型三、切屑的类型4.4.蹦
23、碎切屑：蹦碎切屑：形成原因：形成原因：材料塑性差，抗材料塑性差，抗拉强度低，受前拉强度低，受前刀面挤压时几乎刀面挤压时几乎没有塑性变形便没有塑性变形便脆断成不规则的脆断成不规则的碎块。碎块。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程三、切屑的类型三、切屑的类型4.4.蹦碎切屑：蹦碎切屑：特点：特点：切削过程不平切削过程不平稳，切削力波稳，切削力波动大，有冲击，动大，有冲击，振动大，已加振动大，已加工表面粗糙。工表面粗糙。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程三、切屑的类型三、切屑的类型4.4.蹦碎切屑：蹦碎切屑：第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程四、积屑瘤四、积屑瘤“在一定的温度和
24、压力下在一定的温度和压力下,切削塑性金属时切削塑性金属时,切屑底层切屑底层与前刀面嵌入式结合发生冷与前刀面嵌入式结合发生冷焊现象焊现象,使一部分切屑粘结使一部分切屑粘结在前刀面上在前刀面上,形成积屑瘤形成积屑瘤”。1.1.特点：特点：硬度是工件材料的硬度是工件材料的23.523.5倍，可以代替刀倍，可以代替刀具切削。具切削。周而复始的生长、脱落。周而复始的生长、脱落。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程四、积屑瘤四、积屑瘤“在一定的温度和压力下在一定的温度和压力下,切削塑性金属时切削塑性金属时,切屑底层切屑底层与前刀面嵌入式结合发生冷与前刀面嵌入式结合发生冷焊现象焊现象,使一部分切屑粘结
25、使一部分切屑粘结在前刀面上在前刀面上,形成积屑瘤形成积屑瘤”。2.2.产生条件：产生条件：切削塑性材料。切削塑性材料。切削区的温度、压力和界面切削区的温度、压力和界面状况符合在刀面上发生冷焊状况符合在刀面上发生冷焊的条件。的条件。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程四、积屑瘤四、积屑瘤“在一定的温度和压力下在一定的温度和压力下,切削塑性金属时切削塑性金属时,切屑底层切屑底层与前刀面嵌入式结合发生冷与前刀面嵌入式结合发生冷焊现象焊现象,使一部分切屑粘结使一部分切屑粘结在前刀面上在前刀面上,形成积屑瘤形成积屑瘤”。3.3.对切削过程的影响：对切削过程的影响：积屑瘤代替刀刃进行切削，保护了刀刃
26、，积屑瘤代替刀刃进行切削，保护了刀刃，增大了前角。增大了前角。积屑瘤形状不规则，频繁生长脱落，影积屑瘤形状不规则，频繁生长脱落，影响尺寸精度和表面质量。响尺寸精度和表面质量。故：故：粗加工时可人为控制积屑瘤的生长，使积粗加工时可人为控制积屑瘤的生长，使积屑瘤能稳定存在。屑瘤能稳定存在。精加工时应抑制积屑瘤的产生。精加工时应抑制积屑瘤的产生。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程四、积屑瘤四、积屑瘤4.4.控制措施：控制措施：提高前刀面的光滑程度；提高前刀面的光滑程度；提高工件的硬度，降低塑性；提高工件的硬度，降低塑性；采用合适的切削液；采用合适的切削液；避开积屑瘤产生的速度范围。避开积屑瘤
27、产生的速度范围。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程四、积屑瘤四、积屑瘤4.4.控制措施：控制措施：提高前刀面的光滑程度；提高前刀面的光滑程度；提高工件的硬度，降低塑性；提高工件的硬度，降低塑性；采用合适的切削液；采用合适的切削液；避开积屑瘤产生的速度范围。避开积屑瘤产生的速度范围。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程四、积屑瘤四、积屑瘤4.4.控制措施：控制措施：提高前刀面的光滑程度；提高前刀面的光滑程度；提高工件的硬度，降低塑性；提高工件的硬度，降低塑性；采用合适的切削液；采用合适的切削液；避开积屑瘤产生的速度范围。避开积屑瘤产生的速度范围。第二节第二节 金属的切削过程金属的切
28、削过程四、积屑瘤四、积屑瘤4.4.控制措施：控制措施：提高前刀面的光滑程度；提高前刀面的光滑程度；提高工件的硬度，降低塑性；提高工件的硬度，降低塑性；采用合适的切削液；采用合适的切削液；避开积屑瘤产生的速度范围。避开积屑瘤产生的速度范围。第二节第二节 金属的切削过程金属的切削过程四、积屑瘤四、积屑瘤4.4.控制措施：控制措施：提高前刀面的光滑程度；提高前刀面的光滑程度；提高工件的硬度，降低塑性；提高工件的硬度，降低塑性；采用合适的切削液；采用合适的切削液；避开积屑瘤产生的速度范围。避开积屑瘤产生的速度范围。第三节第三节 切削力与切削功率切削力与切削功率一、切削力的来源、合理及其分力一、切削力的
29、来源、合理及其分力1.1.工件、切屑的变形抗力工件、切屑的变形抗力2.2.刀具与切屑、工件与刀具与切屑、工件与刀具之间的摩擦阻力刀具之间的摩擦阻力第三节第三节 切削力与切削功率切削力与切削功率一、切削力的来源、合理及其分力一、切削力的来源、合理及其分力 cossin222 DpDfpfcFFFFFFFF1.主切削力：主切削力：FC 在主运动方向的分力。在主运动方向的分力。FC与切与切削速度方向一致，又称切向抗力。削速度方向一致，又称切向抗力。是计算机床切削功率的主要依据。是计算机床切削功率的主要依据。2.背向力：背向力：FP 总切削力在切深方向的分总切削力在切深方向的分力。力。FP在基面内，与
30、进给方向在基面内，与进给方向垂直。垂直。3.进给抗力：进给抗力：Ff 在进给方向的分力。是计在进给方向的分力。是计算或校核机床进给机构强度的算或校核机床进给机构强度的依据。依据。第三节第三节 切削力与切削功率切削力与切削功率二、切削功率二、切削功率)(1000kwvFPccc 机床总功率：机床总功率：85.075.0 cEPP单位切削功率：单位切削功率：“单位时间内切下单位体积金属所需的功率单位时间内切下单位体积金属所需的功率”)/()/(313smmvfaQsmmkwQPPcpzzcs第三节第三节 切削力与切削功率切削力与切削功率三、单位切削力三、单位切削力“单位面积上的主切削力单位面积上的
31、主切削力”：)/(2mmNafFAFKpcDcC 估算切削力：估算切削力：pCDCcafKAKF 第三节第三节 切削力与切削功率切削力与切削功率三、切削力测量与经验公式三、切削力测量与经验公式)()()(NKfaCFNKfaCFNKfaCFffFfFfppFpFpccFcFcFyxpFfFyxpFpFyxpFc 1.1.切削力的经验公式：切削力的经验公式：注意：注意：计算公式由实验测得，式中的各项应按照实验时的单计算公式由实验测得，式中的各项应按照实验时的单位计算。即：位计算。即：aP：mm，f：mm/r手册中的数据为特定切削条件下测得的数据，当实际手册中的数据为特定切削条件下测得的数据，当实
32、际的条件与实验公式条件不符时，应加修正系数。的条件与实验公式条件不符时，应加修正系数。cccccccccVBFrFFFbrFFvFfFFKKKKKKKKK 第三节第三节 切削力与切削功率切削力与切削功率2.2.测力仪原理测力仪原理三、切削力测量与经验公式三、切削力测量与经验公式第三节第三节 切削力与切削功率切削力与切削功率五、影响切削力的因素五、影响切削力的因素工件材料：工件材料：切削用量切削用量：刀具角度刀具角度：工件强度、硬度工件强度、硬度屈服极限屈服极限s 变形抗力变形抗力f、ap FC vc FC FC 、s 主要影响主要影响 Ff、FP 第四节第四节 切削热与切削温度切削热与切削温度
33、一、切削热的产生与传出一、切削热的产生与传出 切削层的弹性及塑性变形。切削层的弹性及塑性变形。切屑与前刀面，工件与后切屑与前刀面，工件与后刀面的摩擦。刀面的摩擦。第一变形区：第一变形区：60%60%的热量的热量第二变形区：第二变形区：30%30%的热量的热量第三变形区：第三变形区：10%10%的热量的热量二、切削热的传递：二、切削热的传递：Q=QQ=Q屑屑+Q+Q刀刀+Q+Q工工+Q+Q介介车削时在车削时在不使用冷却液的情况下：不使用冷却液的情况下：Q Q屑屑QQ刀刀QQ工工QQ介介第四节第四节 切削热与切削温度切削热与切削温度一、切削热的产生与传出一、切削热的产生与传出1.1.切削温度分布：
34、切削温度分布：切削脆性材料时切削脆性材料时最高温度区域最高温度区域切削塑性材料时最切削塑性材料时最高温度区域高温度区域2.2.切削温度：切削温度：第四节第四节 切削热与切削温度切削热与切削温度一、切削热的产生与传出一、切削热的产生与传出1.1.切削温度分布：切削温度分布：2.2.切削温度：切削温度：“指切削区（切指切削区（切屑与前刀面接触屑与前刀面接触区）的平均温度区）的平均温度第四节第四节 切削热与切削温度切削热与切削温度二、切削温度的测量方法二、切削温度的测量方法第四节第四节 切削热与切削温度切削热与切削温度三、影响切削温度的主要因素三、影响切削温度的主要因素1.1.工件材料工件材料:HB
35、HB、b b切削抗力切削抗力功耗功耗热处理HBb正火18760100%调质22975125%淬火44HRC148145%45#45#钢为例：钢为例：第四节第四节 切削热与切削温度切削热与切削温度三、影响切削温度的主要因素三、影响切削温度的主要因素2.2.切削用量对切削温度的影响切削用量对切削温度的影响:vc、f、ap zpyxcafvC 用用YT15YT15刀具，切削刀具，切削45#45#钢时钢时(b b=75kg/cm=75kg/cm2 2)04.014.04.0314pcafv 第四节第四节 切削热与切削温度切削热与切削温度三、影响切削温度的主要因素三、影响切削温度的主要因素3.3.刀具几
36、何参数对切削温度的影响刀具几何参数对切削温度的影响:第五节第五节 刀具的磨损及使用寿命刀具的磨损及使用寿命一、刀具的磨损形式：一、刀具的磨损形式：第五节第五节 刀具的磨损及使用寿命刀具的磨损及使用寿命一、刀具磨损方式一、刀具磨损方式第五节第五节 刀具的磨损及使用寿命刀具的磨损及使用寿命一、刀具磨损方式一、刀具磨损方式第五节第五节 刀具的磨损及使用寿命刀具的磨损及使用寿命二、刀具磨损原因二、刀具磨损原因1.1.磨料磨损磨料磨损 工件和切屑中的硬质点（如炭化物）以及不断脱落的积屑瘤工件和切屑中的硬质点（如炭化物）以及不断脱落的积屑瘤碎片划擦刀面产生磨损。碎片划擦刀面产生磨损。2.2.冷焊磨损冷焊磨
37、损 切屑与刀具在压力和摩擦条件下冷焊粘结，然后相互被拉开，切屑与刀具在压力和摩擦条件下冷焊粘结，然后相互被拉开，产生表面破坏伤痕。产生表面破坏伤痕。第五节第五节 刀具的磨损及使用寿命刀具的磨损及使用寿命二、刀具磨损原因二、刀具磨损原因3.3.扩散磨损扩散磨损工件材料和刀具在高温下（工件材料和刀具在高温下（90010009001000）相互扩散造）相互扩散造成的磨损。成的磨损。第五节第五节 刀具的磨损及使用寿命刀具的磨损及使用寿命二、刀具磨损原因二、刀具磨损原因4.4.氧化磨损氧化磨损刀具上的表面膜被切屑或工件表面划擦掉后，在高温下刀具上的表面膜被切屑或工件表面划擦掉后，在高温下（7008007
38、00800）与空气中的氧作用产生松脆氧化物，造）与空气中的氧作用产生松脆氧化物，造成刀具磨损。成刀具磨损。第五节第五节 刀具的磨损及使用寿命刀具的磨损及使用寿命综上所述综上所述：切削速度（温度）对刀具磨损有决定性的影响：切削速度（温度）对刀具磨损有决定性的影响：高速（温）时扩散磨损和氧化磨损强度较高；高速（温）时扩散磨损和氧化磨损强度较高；中低速（温）时冷焊磨损占主导地位；中低速（温）时冷焊磨损占主导地位；磨料磨损在不同速度（温）下都存在。磨料磨损在不同速度（温）下都存在。第五节第五节 刀具的磨损及使用寿命刀具的磨损及使用寿命三、刀具的磨损过程及磨钝标准三、刀具的磨损过程及磨钝标准第五节第五节
39、 刀具的磨损及使用寿命刀具的磨损及使用寿命三、刀具的磨损过程及磨钝标准三、刀具的磨损过程及磨钝标准“指后刀面磨损带中间部分平均磨损量允许达到的最大磨损尺寸指后刀面磨损带中间部分平均磨损量允许达到的最大磨损尺寸”。以以VBVB表示表示考虑因素：考虑因素：1.1.工艺系统刚性：工艺系统刚性差，工艺系统刚性：工艺系统刚性差，VB VB应取小值。应取小值。2.2.工件材料：难加工材料（如：高温合金、不锈钢、钛合金等），工件材料：难加工材料（如：高温合金、不锈钢、钛合金等），一般应取较小的一般应取较小的VBVB值，一般性材料，值，一般性材料，VBVB可取大些。可取大些。3.3.加工精度和表面质量：加工精
40、度和表面质量要求高时，加工精度和表面质量：加工精度和表面质量要求高时，VBVB应取应取小值。小值。4.4.工件尺寸：大型工件，为避免频繁换刀，工件尺寸：大型工件，为避免频繁换刀，VBVB应取大值。应取大值。第五节第五节 刀具的磨损及使用寿命刀具的磨损及使用寿命四、刀具使用寿命的经验公式四、刀具使用寿命的经验公式“刀具从开始切削一直到磨损量达到磨钝标准为止的总的切削刀具从开始切削一直到磨损量达到磨钝标准为止的总的切削时间时间”。记为：。记为：T T切削用量与刀具使用寿命的关系：切削用量与刀具使用寿命的关系：第五节第五节 刀具的磨损及使用寿命刀具的磨损及使用寿命四、刀具使用寿命的经验公式四、刀具使
41、用寿命的经验公式“刀具从开始切削一直到磨损量达到磨钝标准为止的总的切削刀具从开始切削一直到磨损量达到磨钝标准为止的总的切削时间时间”。记为：。记为：T T切削用量与刀具使用寿命的关系：切削用量与刀具使用寿命的关系：ppnmcTafvCT11175.025.25pcTafvCT第五节第五节 刀具的磨损及使用寿命刀具的磨损及使用寿命四、刀具使用寿命的经验公式四、刀具使用寿命的经验公式“刀具从开始切削一直到磨损量达到磨钝标准为止的总的切削刀具从开始切削一直到磨损量达到磨钝标准为止的总的切削时间时间”。记为：。记为：T T切削用量与刀具使用寿命的关系：切削用量与刀具使用寿命的关系：可见：可见：vc对对
42、T的影响最大，的影响最大，f次之，次之，aP最小。在优选切削用量以提最小。在优选切削用量以提高生产率时，首先应尽量选大的高生产率时，首先应尽量选大的aP，然后根据加工条件和要求然后根据加工条件和要求选允许最大的选允许最大的f，最后根据，最后根据T T选取合理的选取合理的vc。75.025.25pcTafvCT第五节第五节 刀具的磨损及使用寿命刀具的磨损及使用寿命不同刀具材料使用寿命比较不同刀具材料使用寿命比较硬质合金硬质合金（VB=0.4mm）陶瓷刀具陶瓷刀具（VB=0.4mm）高速钢高速钢刀具使用寿命刀具使用寿命T（min）1 2 3 5 6 8 10 20 30 40 6080060050
43、0400300200100806050切削速度切削速度v（m/min）第五节第五节 刀具的磨损及使用寿命刀具的磨损及使用寿命四、刀具使用寿命的经验公式四、刀具使用寿命的经验公式优化刀具使用寿命！优化刀具使用寿命！T T太短太短换刀频繁换刀频繁T T太长太长切削速度切削速度上不去上不去生产率下降生产率下降成本上升成本上升第五节第五节 刀具的磨损及使用寿命刀具的磨损及使用寿命四、刀具使用寿命的经验公式四、刀具使用寿命的经验公式1.1.最大生产率使用寿命：最大生产率使用寿命：T TP P“根据单件工序工时最短的原则来确定根据单件工序工时最短的原则来确定T”T”。ctptmmT)1(式中：式中：m：指
44、数。：指数。对于高速钢：对于高速钢：m=0.10.125，硬质合金：硬质合金：m=0.10.4，陶瓷刀具：陶瓷刀具：m=0.20.4 tct：换刀一次所需时间；换刀一次所需时间；第五节第五节 刀具的磨损及使用寿命刀具的磨损及使用寿命四、刀具使用寿命的经验公式四、刀具使用寿命的经验公式1.1.经济使用寿命：经济使用寿命：Tc“根据单件工序成本最低的原则来确定根据单件工序成本最低的原则来确定T T”。式中：式中：m：指数。：指数。对于高速钢对于高速钢：m=0.10.125，硬质合金：硬质合金：m=0.10.4，陶瓷刀具：陶瓷刀具：m=0.20.4 tct：换刀一次所需时间；：换刀一次所需时间；Ct
45、：刀具成本；：刀具成本；M：该工序单位时间内机床折旧费及所分担的全厂开支。：该工序单位时间内机床折旧费及所分担的全厂开支。)(1MCtmmTtctc 第六节第六节 切削条件的合理选择切削条件的合理选择一、常用刀具材料一、常用刀具材料 一、常用刀具材料一、常用刀具材料 刀具材料应具备的基本性能：刀具材料应具备的基本性能：1.1.高的硬度；必须高于工件硬度，通常应高的硬度；必须高于工件硬度，通常应60HRC60HRC以上。以上。2.2.足够的强度和韧性；足够的强度和韧性；3.3.较高的耐磨性；较高的耐磨性；4.4.较高的耐热性；较高的耐热性；5.5.良好的导热性和工艺良好的导热性和工艺性性。硬度的
46、表示方式？硬度的表示方式？布氏硬度：布氏硬度：HBSHBS、HBWHBW洛氏硬度：洛氏硬度：HRAHRA、HRBHRB、HRCHRC、HRDHRD维氏硬度：维氏硬度：HVHV 在在中等硬度情况下，中等硬度情况下，HRCHRC与与HBSHBS之间关系约为之间关系约为1 1:1010，如，如40HRC40HRC相当于相当于400HBS400HBS。一、常用刀具材料一、常用刀具材料 属于属于高碳、高合金型的工具钢，其碳元素含量一般在高碳、高合金型的工具钢，其碳元素含量一般在0.7%1.6%，W、o、Cr、V、Co等合金元素的重量等合金元素的重量百分比之和在百分比之和在10%40%之间，其中之间，其中
47、Cr元素的含量固定元素的含量固定在在4%左右。左右。基本性能：基本性能：硬度：硬度：6265HRC 耐热性：耐热性：500600 切削切削速度速度：vc1200)；切削切削速度较硬质合金提高速度较硬质合金提高310倍。倍。常用速度常用速度vc=250650 m/min，最高达最高达1500m/min。抗弯强度、冲击韧性较差。抗弯强度、冲击韧性较差。主要用于冷硬铸铁、高硬钢等精加工和半精加工。主要用于冷硬铸铁、高硬钢等精加工和半精加工。一、常用刀具材料一、常用刀具材料 4.4.人造聚晶金刚石（人造聚晶金刚石（PCDPCD）“高温高压高温高压(1400、6GPa)下借助合金触媒的作用，由石下借助合
48、金触媒的作用，由石墨转化而成墨转化而成”。特点：特点：硬度高硬度高(10000HV)、耐磨性极好、耐磨性极好;耐热性：耐热性：700800，不能在高温下切削；，不能在高温下切削；冲击韧性、抗弯强度低。只有硬质合金的冲击韧性、抗弯强度低。只有硬质合金的1/4;摩擦系数低，约为硬质合金得摩擦系数低，约为硬质合金得1/2左右左右;刀具的切削刃钝圆半径很小，可进行超精密微量切削，刀具的切削刃钝圆半径很小，可进行超精密微量切削，尺寸精度可达尺寸精度可达1mm，表面粗糙度值可达到，表面粗糙度值可达到Ra0.020.06m;m;与与Fe的亲和力强，不能加工铁族材料；适用于硬质合金、的亲和力强，不能加工铁族材
49、料；适用于硬质合金、玻璃等高硬材料的精加工。玻璃等高硬材料的精加工。一、常用刀具材料一、常用刀具材料 5.5.聚晶立方氮化硼（聚晶立方氮化硼（PCBNPCBN）用六方氮化硼（俗称白石墨）为原料，利用超高温高压技术，用六方氮化硼（俗称白石墨）为原料，利用超高温高压技术，人工合成的无机超硬材料。人工合成的无机超硬材料。与金刚石相比：与金刚石相比：硬度：硬度：80009000HV。耐热性：耐热性：13001500 与与FeFe的亲和力小，能加工铁族材料。的亲和力小，能加工铁族材料。主要适用于淬硬钢、耐磨铸铁、高温合金等高硬铁族材主要适用于淬硬钢、耐磨铸铁、高温合金等高硬铁族材料的精加工或半精加工。料
50、的精加工或半精加工。不适合加工塑性大的金属和镍基合金、铝合金、铜合金。不适合加工塑性大的金属和镍基合金、铝合金、铜合金。第六节第六节 切削条件的合理选择切削条件的合理选择二、切削液二、切削液1.1.切削液的作用：切削液的作用：冷却作用：冷却作用：降低切削温度，提高刀具使用寿命和加工质量。水溶液降低切削温度，提高刀具使用寿命和加工质量。水溶液冷却效果最好，乳化液次之，油类最差。冷却效果最好，乳化液次之，油类最差。润滑作用：润滑作用：切削液能在切削、工件与刀具界面之间形成边界润滑，切削液能在切削、工件与刀具界面之间形成边界润滑，从而降低磨擦系数，提高刀具使用寿命，改善加工表面质量。从而降低磨擦系数
