1、第第7 7章章 切削条件的合理选择切削条件的合理选择 7.1 7.1 工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性17.2 7.2 刀具几何参数的合理选择刀具几何参数的合理选择27.3 7.3 切削液的选择切削液的选择37.4 7.4 切削的控制切削的控制47.5 7.5 切削用量的合理选择切削用量的合理选择57.1 7.1 工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性1.工件材料切工件材料切削加工性的衡削加工性的衡量指标量指标以刀具耐用度衡量以刀具耐用度衡量切削加工性切削加工性以切削速度衡以切削速度衡量切削加工性量切削加工性以切削力和切以切削力和切削温度衡量切削温度衡量切削加工性削加工性以加工表面质
2、量以加工表面质量衡量切削加工性衡量切削加工性以断屑性能衡量以断屑性能衡量切削加工性切削加工性 硬度硬度工件材料硬度工件材料硬度包括常温硬度、包括常温硬度、高温硬度。高温硬度。强度强度工件材料强度工件材料强度包括常温强度包括常温强度和高温强度。和高温强度。塑性与韧性塑性与韧性工件材料的塑性工件材料的塑性以延伸率表示，以延伸率表示，值越大，则塑性值越大，则塑性越大。工件材料越大。工件材料的韧性以冲击韧的韧性以冲击韧度表示，值越大，度表示，值越大，表示工件材料在表示工件材料在破断时吸收的能破断时吸收的能量越多。量越多。导热系数导热系数工件材料的线膨工件材料的线膨胀系数和弹性模胀系数和弹性模量也对切削
3、加工量也对切削加工性有影响。性有影响。2.2.工件材料物理力学性能的影响工件材料物理力学性能的影响 3.3.工件材料化学成分的影响工件材料化学成分的影响 1 1）碳）碳 钢的强度与硬度一般随含碳量的增加而增加，而塑性和韧性随含碳钢的强度与硬度一般随含碳量的增加而增加，而塑性和韧性随含碳量的增加而降低。量的增加而降低。2 2）合金元素）合金元素 为了改善钢的性能，可加入一些合金元属如铬（为了改善钢的性能，可加入一些合金元属如铬（CrCr）、镍（）、镍（NiNi）、）、钒（钒（V V）、钼（）、钼（MoMo）、钨（）、钨（W W）、锰（）、锰（MnMn）、硅（）、硅（SiSi）和铝（）和铝（AlA
4、l）等。）等。其中其中CrCr、NiNi、V V、MoMo、W W、MnMn等元素大都能提高钢的强度和硬度；等元素大都能提高钢的强度和硬度；SiSi和和AlAl等元素容易形成氧化铝和氧化硅等硬质点而使刀具磨损加剧。当这等元素容易形成氧化铝和氧化硅等硬质点而使刀具磨损加剧。当这些元素含量较低时（一般以些元素含量较低时（一般以0.30.3为限），对钢的切削加工性能影响不为限），对钢的切削加工性能影响不大；当这些元素含量超过大；当这些元素含量超过0.30.3时，对钢的切削加工性是不利的。时，对钢的切削加工性是不利的。在钢中加入微量的硫（在钢中加入微量的硫（S S）、硒（）、硒（SeSe）、铅（）、铅
5、（PbPb）、铋（）、铋（BiBi）、钙）、钙（CaCa）等元素会在钢中形成夹杂物，能使钢脆化，或起润滑作用，减轻）等元素会在钢中形成夹杂物，能使钢脆化，或起润滑作用，减轻刀具磨损，改善工件材料的切削加工性。加入磷（刀具磨损，改善工件材料的切削加工性。加入磷（P P）虽然使钢的强度）虽然使钢的强度与硬度有所提高，但可使其韧性与塑性显著下降，因此，有利于断屑。与硬度有所提高，但可使其韧性与塑性显著下降，因此，有利于断屑。1 1）对钢的切削加工）对钢的切削加工性的影响性的影响不同种类金相组织对不同种类金相组织对切削加工性有直接影切削加工性有直接影响。钢中铁素体与珠响。钢中铁素体与珠光体的比例关系影
6、响光体的比例关系影响钢的切削加工性。钢的切削加工性。工件材料金相工件材料金相组织的影响组织的影响2 2）对铸铁切削加）对铸铁切削加工性的影响工性的影响按金相组织的不同，铸按金相组织的不同，铸铁可分为白口铁、马口铁可分为白口铁、马口铁、灰铸铁和球墨铸铁。铁、灰铸铁和球墨铸铁。它们的硬度依次递减，它们的硬度依次递减，塑性依次增高，切削加塑性依次增高，切削加工性依次递增。工性依次递增。4.工件材料金相组织的影响工件材料金相组织的影响7.2 7.2 刀具几何参数的合理选择刀具几何参数的合理选择 7.2.1 7.2.1 前角和前刀面的选择前角和前刀面的选择1.1.前角的选择前角的选择模具加工方法前角的功
7、用1.影响切削变形影响切削变形2.影响切削刃强度及影响切削刃强度及散热情况。散热情况。3.影响切屑形态和断影响切屑形态和断屑效果。屑效果。4.影响加工表面质量。影响加工表面质量。2 2）前角的选择原则）前角的选择原则 刀具的合理前角主要取决于刀具材料和工件材料的性能。前角的选刀具的合理前角主要取决于刀具材料和工件材料的性能。前角的选择原则包括以下几点：择原则包括以下几点：（1 1）刀具材料的强度及韧性较高时可选择较大的前角。）刀具材料的强度及韧性较高时可选择较大的前角。（2 2）工件材料的强度或硬度较高时，宜选用较小的前角，以保证刃）工件材料的强度或硬度较高时，宜选用较小的前角，以保证刃口强度
8、；反之，宜选用较大的前角。口强度；反之，宜选用较大的前角。（3 3）加工塑性材料时，）加工塑性材料时，应选较大的前角；加应选较大的前角；加工脆性材料（加铸铁、工脆性材料（加铸铁、青铜）时，宜选较小青铜）时，宜选较小的前角，如图所示。的前角，如图所示。用硬质合金刀具加工用硬质合金刀具加工一般钢料时，前角可一般钢料时，前角可选为选为10102020。一般加工灰铸铁时前一般加工灰铸铁时前角可选角可选5 51515。加工不同材料时的合理前角加工不同材料时的合理前角 （4 4）前角的选择，还要考虑其他一些具体加工条件，即：）前角的选择，还要考虑其他一些具体加工条件，即：粗加工时，特别是断续切削时，切削力
9、和冲击较大，为保证刃口粗加工时，特别是断续切削时，切削力和冲击较大，为保证刃口的强度，宜取较小前角；精加工时，为减小切削变形，提高加工质量，的强度，宜取较小前角；精加工时，为减小切削变形，提高加工质量，宜取较大的前角。宜取较大的前角。在工艺系统刚度较差或机床动力不足时，宜取较大的前角。在自在工艺系统刚度较差或机床动力不足时，宜取较大的前角。在自动机床上加工时，考虑到刀具的尺寸、耐用度及工作的稳定性，宜取较动机床上加工时，考虑到刀具的尺寸、耐用度及工作的稳定性，宜取较小的前角。小的前角。硬质合金车刀合理前角参考值见表硬质合金车刀合理前角参考值见表7-17-1。表表7-1 7-1 硬质合金车刀合理
10、前角参考值硬质合金车刀合理前角参考值opt工件材料工件材料合理前角合理前角 粗车粗车精车精车低碳钢低碳钢2020252525253030中碳钢中碳钢1010151515152020合金钢合金钢1010151515152020淬火钢淬火钢15155 5不锈钢（奥氏体）不锈钢（奥氏体）1515202020202525灰铸铁灰铸铁101015155 51010钢及铜合金钢及铜合金101015155 51010铝及铝合金铝及铝合金3030353535354040注：注：1.1.粗加工用的硬质合金车刀，通常都磨有负倒棱及刃倾角。粗加工用的硬质合金车刀，通常都磨有负倒棱及刃倾角。2.2.高速钢车刀的前角，
11、一般可比上表数值大些。高速钢车刀的前角，一般可比上表数值大些。2.2.前刀面的选择前刀面的选择 前面型式与前角的选择是互相联系的。常用的前面形式有正前角平前面型式与前角的选择是互相联系的。常用的前面形式有正前角平面形、正前角平面带倒棱形、正前角曲面带倒棱形、负前角单面形和负面形、正前角平面带倒棱形、正前角曲面带倒棱形、负前角单面形和负前角双面形五种。前角双面形五种。1 1）正前角平面形）正前角平面形 正前角平面形是一种最基本形式，如图（正前角平面形是一种最基本形式，如图（a a）所示。）所示。2 2）正前角平面带倒棱形）正前角平面带倒棱形 正前角平面带倒棱形如图正前角平面带倒棱形如图7-27-
12、2（b b）所示。）所示。3 3）正前角曲面带倒棱形）正前角曲面带倒棱形 正前角曲面带倒棱形如图（正前角曲面带倒棱形如图（c c）所示。）所示。4 4）负前角单面形）负前角单面形 负前角单面形如图（负前角单面形如图（d d）所示。）所示。5 5）负前角双面形）负前角双面形负前角双面形如图（负前角双面形如图（e e）所示。）所示。7.2.2 7.2.2 后角、副后角及主后刀面的选择后角、副后角及主后刀面的选择1.1.后角的选择后角的选择1 1）后角的功用）后角的功用（1 1）增大后角，可减小加工表面上的弹性恢复层与后面的接触长度，从而）增大后角，可减小加工表面上的弹性恢复层与后面的接触长度，从而
13、减小后面的摩擦与磨损。减小后面的摩擦与磨损。（2 2）增大后角，可使楔角减小，使刃口钝圆半径减小，使刃口越锋利。）增大后角，可使楔角减小，使刃口钝圆半径减小，使刃口越锋利。（3 3）当后面磨损量）当后面磨损量VBVB相同时，若后角大的刀具达到磨钝标准，则刀具上磨相同时，若后角大的刀具达到磨钝标准，则刀具上磨去的金属体积较大，从而加大刀具径向磨损量去的金属体积较大，从而加大刀具径向磨损量NBNB，将影响工件尺寸精度，将影响工件尺寸精度，如图如图7-37-3（a a）所示。但当后角太大时，楔角减小显著，将会降低切削刃）所示。但当后角太大时，楔角减小显著，将会降低切削刃的强度和散热能力，使刀具耐用度
14、下降。后角同前角一样，也存在一个的强度和散热能力，使刀具耐用度下降。后角同前角一样，也存在一个使刀具耐用度为最大的后角，称为合理后角。使刀具耐用度为最大的后角，称为合理后角。后角大小对刀具材料磨损体积的影响后角大小对刀具材料磨损体积的影响 2 2）后角的选择原则）后角的选择原则 （1 1）精加工时，切削厚度较小，宜取较大后角；粗加工时，切削厚度较）精加工时，切削厚度较小，宜取较大后角；粗加工时，切削厚度较大，宜取较小后角。大，宜取较小后角。（2 2）加工塑性好、韧性大的工件材料时容易产生加工硬化，为了减少后）加工塑性好、韧性大的工件材料时容易产生加工硬化，为了减少后面磨损，应选用较大后角。面磨
15、损，应选用较大后角。（3 3）当工艺系统刚性差，易出现振动时，应选用较小后角，以增大后面）当工艺系统刚性差，易出现振动时，应选用较小后角，以增大后面与加工表面的接触面积，增强刀具的阻尼作用。与加工表面的接触面积，增强刀具的阻尼作用。（4 4）对尺寸精度要求较高的刀具（如圆孔拉刀、铰刀），宜取较小后角。）对尺寸精度要求较高的刀具（如圆孔拉刀、铰刀），宜取较小后角。因为一方面当刀具径向磨损量因为一方面当刀具径向磨损量NBNB为定值，且后角较小时，所允许磨掉的为定值，且后角较小时，所允许磨掉的金属体积可大些，即可以规定较大的后面磨损量金属体积可大些，即可以规定较大的后面磨损量VBVB，此外，刀具耐用
16、度，此外，刀具耐用度也可以大一些；另一方面由于刀具重磨后的尺寸变小，选取较小后角可也可以大一些；另一方面由于刀具重磨后的尺寸变小，选取较小后角可以增加重磨次数，延长刀具的使用寿命。以增加重磨次数，延长刀具的使用寿命。硬质合金车刀合理后角参考值见表硬质合金车刀合理后角参考值见表7-27-2。表表7-2 7-2 硬质合金车刀合理后角参考值硬质合金车刀合理后角参考值opt工件材料工件材料合理后角合理后角粗车粗车精车精车低碳钢低碳钢8 8101010101212中碳钢中碳钢5 57 76 68 8合金钢合金钢5 57 76 68 8淬火钢淬火钢8 81010不锈钢（奥氏体）不锈钢（奥氏体）6 68 8
17、8 81010灰铸铁灰铸铁4 46 66 68 8钢及铜合金钢及铜合金6 68 86 68 8铝及铝合金铝及铝合金8 8101010101212 2.2.副后角的选择副后角的选择 副后角的作用是减少副后面与加工表面的摩擦。一般情况下，车刀副后角的作用是减少副后面与加工表面的摩擦。一般情况下，车刀的的=。但切断刀和切槽刀的副后角，由于受结构强度的限制和刃磨后尺。但切断刀和切槽刀的副后角，由于受结构强度的限制和刃磨后尺寸变化的影响，只能取得很小，一般取为寸变化的影响，只能取得很小，一般取为1 12 2。3.3.主后刀面的选择主后刀面的选择 常用的主后刀面形式有平面形、曲面形和双面形三种。常用的主后
18、刀面形式有平面形、曲面形和双面形三种。1 1）平面形）平面形 平面形是一种基本形式，如图（平面形是一种基本形式，如图（a a）所示。这种主后刀面形式常用）所示。这种主后刀面形式常用于高速钢单刃刀具，如各种车刀、刨刀等。于高速钢单刃刀具，如各种车刀、刨刀等。2 2）曲面形）曲面形 曲面形如图（曲面形如图（b b）所示。这种主后刀面形式是在后角相同的条件下，）所示。这种主后刀面形式是在后角相同的条件下，刃口强度较平面形好，但刃磨较复杂，一般用于对切削部分有特定要求刃口强度较平面形好，但刃磨较复杂，一般用于对切削部分有特定要求的刀具，如麻花钻、成形铣刀等。的刀具，如麻花钻、成形铣刀等。3 3）双面形
19、）双面形 双面形如图（双面形如图（c c）所示。为了既保证刃口强度，又减少主后刀面的摩）所示。为了既保证刃口强度，又减少主后刀面的摩擦及刃磨量，常在后面上磨出双重后角。擦及刃磨量，常在后面上磨出双重后角。主后刀面形式主后刀面形式 7.2.3 7.2.3 主偏角及副偏角的选择主偏角及副偏角的选择 1.1.主偏角和副偏角的功用主偏角和副偏角的功用 1 1）影响切削加工残留面积高度）影响切削加工残留面积高度 2 2）影响切削层尺寸、刀尖强度及断屑效果）影响切削层尺寸、刀尖强度及断屑效果 3 3）影响各切削分力比值）影响各切削分力比值 2.2.主偏角的选择主偏角的选择 从提高刀具耐用度出发，宜取小些的
20、主偏角；选取小主偏角还可以从提高刀具耐用度出发，宜取小些的主偏角；选取小主偏角还可以减小加工残留面积高度，减小表面粗糙度。但主偏角太小会导致背向力减小加工残留面积高度，减小表面粗糙度。但主偏角太小会导致背向力增大，降低加工精度，甚至会引起振动。因此，它也存在一个使刀具耐增大，降低加工精度，甚至会引起振动。因此，它也存在一个使刀具耐用度为最大的合理主偏角。用度为最大的合理主偏角。如图所示，硬质合金刀具的合理主偏角为如图所示，硬质合金刀具的合理主偏角为6060主偏角对刀具耐用度（切削速度提高）的影响主偏角对刀具耐用度（切削速度提高）的影响 主偏角的选择原则包括以下几点：主偏角的选择原则包括以下几点
21、：（1 1）当工艺系统刚度足够时，宜取较小的主偏角，以提高刀具）当工艺系统刚度足够时，宜取较小的主偏角，以提高刀具耐用度和加工表面质量；当工艺系统刚度较差时，应选用较大的主耐用度和加工表面质量；当工艺系统刚度较差时，应选用较大的主偏角，以减小背向力，避免切削过程中产生振动。偏角，以减小背向力，避免切削过程中产生振动。（2 2）加工很硬的材料（如冷硬铸铁、淬硬铜），宜取较小的主）加工很硬的材料（如冷硬铸铁、淬硬铜），宜取较小的主偏角，以减轻单位长度切削刃上的负荷，改善刀尖散热条件，提高偏角，以减轻单位长度切削刃上的负荷，改善刀尖散热条件，提高刀具耐用度。刀具耐用度。（3 3）考虑工件形状和具体条
22、件。）考虑工件形状和具体条件。硬质合金车刀合理主偏角参考值见表硬质合金车刀合理主偏角参考值见表7-37-3。表表7-3 7-3 硬质合金车刀合理主偏角和副偏角参考值硬质合金车刀合理主偏角和副偏角参考值rr加工情况加工情况偏角数值偏角数值主偏角主偏角副偏角副偏角粗车（无中间切入）粗车（无中间切入）工艺系统刚性好工艺系统刚性好4545、6060、75755 51010工艺系统刚性差工艺系统刚性差6565、7070、909010101515车削细长轴、薄壁件车削细长轴、薄壁件9090、93936 61010精车（无中间切入）精车（无中间切入）工艺系统刚性好工艺系统刚性好45450 05 5工艺系统刚
23、性差工艺系统刚性差6060、75750 05 5车削冷硬铸铁、淬火钢车削冷硬铸铁、淬火钢101030304 41010从工件中间切入从工件中间切入4545606030304545切断刀、切槽刀切断刀、切槽刀606090901 12 2 3.3.副偏角的选择副偏角的选择 其基本选择原则如下：其基本选择原则如下：（1 1）在工艺系统刚性好、不产生振动的条件下，宜取较小的副偏角）在工艺系统刚性好、不产生振动的条件下，宜取较小的副偏角以减少已加工表面粗糙度。以减少已加工表面粗糙度。（2 2）精加工时副偏角应比粗加工时副偏角选得小些。如图所示，是）精加工时副偏角应比粗加工时副偏角选得小些。如图所示，是用
24、来进行大走刀光整加工的车刀和端铣刀。用来进行大走刀光整加工的车刀和端铣刀。带修光刃的刀具带修光刃的刀具 （3 3）加工高强度、高硬度）加工高强度、高硬度材料或断续切削时，为提高刀尖材料或断续切削时，为提高刀尖强度，宜取较小的副偏角。强度，宜取较小的副偏角。（4 4）切断（槽）刀、锯片铣）切断（槽）刀、锯片铣刀、钻头、铰刀等由于受结构强刀、钻头、铰刀等由于受结构强度或加工尺寸精度的限制，只能度或加工尺寸精度的限制，只能取很小的副偏角。如图所示。取很小的副偏角。如图所示。切断刀的副偏角切断刀的副偏角 生产实际中，刀尖强化的方法是生产实际中，刀尖强化的方法是磨过渡刃。常用过渡刃的类型包括直磨过渡刃。
25、常用过渡刃的类型包括直线过渡刃和圆弧过渡刃。线过渡刃和圆弧过渡刃。1.1.直线过渡刃直线过渡刃 如图所示为直线过渡刃的偏角如图所示为直线过渡刃的偏角 直线过渡刃主要用于粗加工、有直线过渡刃主要用于粗加工、有间断冲击的切削和用于车刀、铣刀上间断冲击的切削和用于车刀、铣刀上的强力切削。的强力切削。直线过渡刃直线过渡刃。刃宽度，过渡一般取mm2.50b2/rr7.2.4 7.2.4 过渡刃的选择过渡刃的选择 2.2.圆弧过渡刃圆弧过渡刃 如图所示为圆弧过渡刃。如图所示为圆弧过渡刃。圆弧圆弧过渡刃的半径不宜太大，否则可能过渡刃的半径不宜太大，否则可能会引起振动。圆弧过渡刃的半径可会引起振动。圆弧过渡刃
26、的半径可根据刀具材料、加工工艺系统刚性根据刀具材料、加工工艺系统刚性或表面粗糙度的要求进行选择。或表面粗糙度的要求进行选择。圆弧过渡刃圆弧过渡刃 7.2.5 7.2.5 刃倾角的选择刃倾角的选择 1.1.刃倾角的功用刃倾角的功用 刃倾角的功用包括以下几点：刃倾角的功用包括以下几点：（1 1）影响切屑的流出方向。刃倾角的大小和正负直接影响流屑角，）影响切屑的流出方向。刃倾角的大小和正负直接影响流屑角，即直接影响切屑的卷曲和流出方向，如图所示。当刃倾角为负值时，切即直接影响切屑的卷曲和流出方向，如图所示。当刃倾角为负值时，切屑流向已加工表面，易划伤已加工表面；当刃倾角为正值时，切屑流向屑流向已加工
27、表面，易划伤已加工表面；当刃倾角为正值时，切屑流向待加工表面。故精加工时，常取正刃倾角。待加工表面。故精加工时，常取正刃倾角。刃倾角对切屑流出方向的影响刃倾角对切屑流出方向的影响 （2 2）影响刀尖强度及断续切削时切削刃上受冲击的位置。如图所示）影响刀尖强度及断续切削时切削刃上受冲击的位置。如图所示为刨削时刃倾角对切削刃受冲击的影响。当为刨削时刃倾角对切削刃受冲击的影响。当s=0s=0时，由于切削刃全时，由于切削刃全长同时接触工件，因而对工件的冲击较大；当长同时接触工件，因而对工件的冲击较大；当ss0 0时，远离刀尖切时，远离刀尖切削刃的其余部分首先接触工件，从而保护了刀尖，由于其切削过程比较
28、削刃的其余部分首先接触工件，从而保护了刀尖，由于其切削过程比较平稳，因而大大降低了冲击和崩刃现象；当平稳，因而大大降低了冲击和崩刃现象；当ss0 0时，刀尖首先接触时，刀尖首先接触工件，容易发生崩刃。工件，容易发生崩刃。刨削时刃倾角对切削刃受冲击的影响刨削时刃倾角对切削刃受冲击的影响 （3 3）影响切削刃锋利程度，具有斜角切削特点。）影响切削刃锋利程度，具有斜角切削特点。（4 4）影响切削分力间的比值。以外圆车削为例，当）影响切削分力间的比值。以外圆车削为例，当ss由由0 0变化到变化到-45-45时，背向力时，背向力F Fp p约增大一倍，约增大一倍，进给力进给力F Ff f下降到其值的下降
29、到其值的1/31/3，切削力，切削力F Fc c基本不变。背向力基本不变。背向力F Fp p的增大，将导致工件变形甚至引起振动，从而影响的增大，将导致工件变形甚至引起振动，从而影响工件的加工精度和表面质量。因此，非自由切削（生产实际中的绝大多工件的加工精度和表面质量。因此，非自由切削（生产实际中的绝大多数切削方式）时不宜选用绝对值过大的负刃倾角。数切削方式）时不宜选用绝对值过大的负刃倾角。（5 5）影响切削刃实际工作长度。刃倾角的绝对值越大，斜角切削时）影响切削刃实际工作长度。刃倾角的绝对值越大，斜角切削时切削刃的工作长度越大，切削刃单位长度上的负荷越小，因此，有利于切削刃的工作长度越大，切削
30、刃单位长度上的负荷越小，因此，有利于提高刀具耐用度。提高刀具耐用度。2.2.刃倾角的选择及其参考值刃倾角的选择及其参考值（1 1）主要根据加工性质来选取。如加工一般钢料或铸铁，为了避免切屑划）主要根据加工性质来选取。如加工一般钢料或铸铁，为了避免切屑划伤已加工表面，精车时常取伤已加工表面，精车时常取s=0s=05 5；粗车时常取；粗车时常取s=-5s=-50 0，以提高刃口强度；有冲击载荷时，为了保护刀尖，常取以提高刃口强度；有冲击载荷时，为了保护刀尖，常取s=-15s=-15-5 5。（2 2）当工艺系统刚性不足时，不宜采用负刃倾角。）当工艺系统刚性不足时，不宜采用负刃倾角。（3 3）对于脆
31、性大的刀具材料，为了保证其切削刃强度，不宜选用正刃倾角。）对于脆性大的刀具材料，为了保证其切削刃强度，不宜选用正刃倾角。如金刚石和如金刚石和CBNCBN车刀，常取车刀，常取s=-5s=-50 0。（4 4）当加工高硬度材料时，宜选用负刃倾角。如车削淬硬钢，常取）当加工高硬度材料时，宜选用负刃倾角。如车削淬硬钢，常取s=-s=-1212-5-5。7.2.6 7.2.6 刀具几何参数选择实例刀具几何参数选择实例 该车刀对几何参数的选择如下：该车刀对几何参数的选择如下：（1 1）选择较大的前角）选择较大的前角o=20o=202525。较大的前角使切削变形减小，并增。较大的前角使切削变形减小，并增加了
32、刃口的锋利性，故切削力减小，切削温度降低。加了刃口的锋利性，故切削力减小，切削温度降低。（2 2）选择较大主偏角）选择较大主偏角r=75r=75。较大的主偏角减小了径向力，因此，不易。较大的主偏角减小了径向力，因此，不易产生振动。产生振动。（3 3）选择负刃倾角）选择负刃倾角s=-6s=-6-4-4。负刃倾角是提高刀具强度的重要措施。负刃倾角是提高刀具强度的重要措施。解决了因大前角、大主偏角而使刀具强度减弱的矛盾。此外，它对改善解决了因大前角、大主偏角而使刀具强度减弱的矛盾。此外，它对改善加工表面质量起良好作用，并且在发生冲击振动时，能保护刀尖。加工表面质量起良好作用，并且在发生冲击振动时，能
33、保护刀尖。（4 4）选择较小的后角）选择较小的后角o=4o=46 6，并磨制双重后面。较小的后角能提高，并磨制双重后面。较小的后角能提高刀具强度。采用双重后面，可提高刀具重磨效率。刀具强度。采用双重后面，可提高刀具重磨效率。7575强力切削车刀强力切削车刀 （5 5）选择过渡刃和负倒棱。过渡刃的偏角）选择过渡刃和负倒棱。过渡刃的偏角r=45r=45，过渡刃宽度，过渡刃宽度b=1b=12 mm2 mm。负倒棱前角。负倒棱前角ol=-25ol=-25-20-20，倒棱宽度，倒棱宽度bl=1.5fbl=1.5f。利用过渡刃和负倒棱，使切削刃和刀尖的强度提高，并增加了散热面积，利用过渡刃和负倒棱，使切
34、削刃和刀尖的强度提高，并增加了散热面积，以降低切削温度。以降低切削温度。（6 6）选择较小副偏角）选择较小副偏角r=15r=15。减小副偏角，能使刀具强度提高，以。减小副偏角，能使刀具强度提高，以减小加工表面粗糙度。减小加工表面粗糙度。（7 7）磨制宽度为）磨制宽度为b=0.5fb=0.5f的修光刃。在采用较大的进给量时，将会使的修光刃。在采用较大的进给量时，将会使工件表面产生较大的残留面积，选用修光刃是切除残留面积的有效措施，工件表面产生较大的残留面积，选用修光刃是切除残留面积的有效措施，它解决了因为大进给量而引起表面粗糙度增大的问题。它解决了因为大进给量而引起表面粗糙度增大的问题。（8 8
35、）磨制断屑槽。在刀具前刀面上磨制外斜式直线圆弧形断屑槽，能获）磨制断屑槽。在刀具前刀面上磨制外斜式直线圆弧形断屑槽，能获得较好的断屑效果。得较好的断屑效果。上述结构的强力切削车刀，通常能在上述结构的强力切削车刀，通常能在vc=50vc=5060 m/min60 m/min，f=0.25f=0.250.4 mm/r0.4 mm/r和和ap=15ap=1520 mm20 mm条件下，发挥良好的切削加工性。条件下，发挥良好的切削加工性。7.3 7.3 切削液的选择切削液的选择7.3.1 7.3.1 切削液的作用机理切削液的作用机理冷却作用冷却作用切削液的冷却作切削液的冷却作用主要靠热传导用主要靠热传
36、导带走大量的切削带走大量的切削热，从而降低切热，从而降低切削温度，提高刀削温度，提高刀具耐用度，减少具耐用度，减少工件热变形，提工件热变形，提高加工精度，降高加工精度，降低断续切削时的低断续切削时的热应力，防止刀热应力，防止刀具热裂破损等。具热裂破损等。润滑作用润滑作用金属切削时切金属切削时切屑、工件与刀屑、工件与刀具之间的摩擦具之间的摩擦可分为干摩擦、可分为干摩擦、流体润滑摩擦流体润滑摩擦和边界润滑摩和边界润滑摩擦三类。擦三类。清洗作用清洗作用切削液具有冲刷切削液具有冲刷切削中产生的碎切削中产生的碎屑或磨粉的作用。屑或磨粉的作用。切削液清洗性能切削液清洗性能的好坏与切削液的好坏与切削液的渗透
37、性、流动的渗透性、流动性和使用的压力性和使用的压力有关。有关。防锈作用防锈作用切削液应具有一定切削液应具有一定的防锈作用，以减的防锈作用，以减少工件、机床、刀少工件、机床、刀具受周围介质（空具受周围介质（空气、水分等）的腐气、水分等）的腐蚀。防锈作用的好蚀。防锈作用的好坏取决于切削液本坏取决于切削液本身的性能和加入的身的性能和加入的防锈添加剂的作用。防锈添加剂的作用。7.3.2 7.3.2 切削液和添加剂的分类切削液和添加剂的分类1.1.切削液的分类切削液的分类常用的切削液可分为水溶液、切削油和乳化液三大类。常用的切削液可分为水溶液、切削油和乳化液三大类。水溶液水溶液水溶液的主要成分是水溶液的
38、主要成分是水，冷却性能好，若水，冷却性能好，若配成透明状液体，还配成透明状液体，还便于操作者观察。但便于操作者观察。但纯水易使金属生锈、纯水易使金属生锈、润滑性能差，故使用润滑性能差，故使用时常加入适当的添加时常加入适当的添加剂，使其既保持冷却剂，使其既保持冷却性能又有良好的防锈性能又有良好的防锈性能和一定的润滑性性能和一定的润滑性能。能。切削油切削油切削油的主要成分切削油的主要成分是矿物油（如机械是矿物油（如机械油、轻柴油和煤油油、轻柴油和煤油等）、动植物油等）、动植物油（如猪油和豆油等）（如猪油和豆油等）和混合油，这类切和混合油，这类切削液的润滑性能较削液的润滑性能较好。好。乳化液乳化液乳
39、化液是用乳化液是用95%95%98%98%的水将由矿物的水将由矿物油、乳化剂和添加油、乳化剂和添加剂配制的乳化油稀剂配制的乳化油稀释而成的，其外观释而成的，其外观呈乳白色或半透明，呈乳白色或半透明，具有良好的冷却性具有良好的冷却性能。能。2.2.添加剂的分类添加剂的分类 1 1）油性添加剂）油性添加剂 油性添加剂含有极性分子，能与金属表面形成牢固的吸附膜，主要油性添加剂含有极性分子，能与金属表面形成牢固的吸附膜，主要起润滑作用。但这种吸附膜只能在较低温度下起较好的润滑作用，故多起润滑作用。但这种吸附膜只能在较低温度下起较好的润滑作用，故多用于低速精加工的情况。油性添加剂有动植物油（如豆油、菜籽
40、油和猪用于低速精加工的情况。油性添加剂有动植物油（如豆油、菜籽油和猪油等）、脂肪酸、胺类、酸类及脂类。油等）、脂肪酸、胺类、酸类及脂类。2 2）极压添加剂）极压添加剂 常用的极压添加剂是含硫、磷、氯、碘等元素的有机化合物。这些常用的极压添加剂是含硫、磷、氯、碘等元素的有机化合物。这些有机化合物在高温下可与金属表面起化学反应，形成化学润滑膜。因此，有机化合物在高温下可与金属表面起化学反应，形成化学润滑膜。因此，极压添加剂比吸附膜耐高温。极压添加剂比吸附膜耐高温。3 3）表面活性剂）表面活性剂 乳化剂是一种表面活性剂。它是使矿物油和水乳化，形成稳定乳化乳化剂是一种表面活性剂。它是使矿物油和水乳化，
41、形成稳定乳化液的添加剂。油与水本来是互不相溶的，加入表面活性剂后，它能定向液的添加剂。油与水本来是互不相溶的，加入表面活性剂后，它能定向地排列并吸附在油水两极界面上，极性端向水，非极性端向油，把油和地排列并吸附在油水两极界面上，极性端向水，非极性端向油，把油和水连接起来，降低油与水的界面张力，使油以微小的颗粒稳定地分散在水连接起来，降低油与水的界面张力，使油以微小的颗粒稳定地分散在水中，形成稳定的水包油乳化液，如图（水中，形成稳定的水包油乳化液，如图（a a）所示。反之则形成油包水）所示。反之则形成油包水乳化液，如图（乳化液，如图（b b）所示。金属切削时应用的是水包油乳化液。）所示。金属切削
42、时应用的是水包油乳化液。乳化液的工作形式乳化液的工作形式 7.3.3 7.3.3 切削液的选择和使用切削液的选择和使用 1.1.切削液的合理选择切削液的合理选择 切削液的种类很多，性能各异，应根据工件材料、刀具材料、加工切削液的种类很多，性能各异，应根据工件材料、刀具材料、加工方法和加工要求合理选择。实际生产中一般根据加工条件和加工性质选方法和加工要求合理选择。实际生产中一般根据加工条件和加工性质选用合理的切削液。用合理的切削液。1 1）粗加工时切削液的选用）粗加工时切削液的选用 粗加工时切削用量较大，产生大量的切削热，容易导致高速钢刀具粗加工时切削用量较大，产生大量的切削热，容易导致高速钢刀
43、具迅速磨损。这时宜选用以冷却性能为主的切削液（如迅速磨损。这时宜选用以冷却性能为主的切削液（如3%3%5%5%的乳化液），的乳化液），以降低切削温度。以降低切削温度。2 2）精加工时切削液的选用）精加工时切削液的选用 精加工以减小工件表面粗糙度和提高机床的响应速度为目的，因此，精加工以减小工件表面粗糙度和提高机床的响应速度为目的，因此，应选用润滑性能好的切削液。应选用润滑性能好的切削液。3 3）切削难加工材料时切削液的选用）切削难加工材料时切削液的选用 切削高强度钢、高温合金等材料时，由于材料中所含的硬质点多、切削高强度钢、高温合金等材料时，由于材料中所含的硬质点多、导热系数小，加工均处于高温
44、高压的边界润滑状态，因此，宜选用润导热系数小，加工均处于高温高压的边界润滑状态，因此，宜选用润滑和冷却性均好的极压切削油或极压乳化液。滑和冷却性均好的极压切削油或极压乳化液。4 4）磨削加工中切削液的选用）磨削加工中切削液的选用 磨削的速度高、温度高，热应力会使零件变形，甚至产生表面裂磨削的速度高、温度高，热应力会使零件变形，甚至产生表面裂纹，且磨削产生的细碎屑会划伤已加工表面。所以宜选用冷却、清洗纹，且磨削产生的细碎屑会划伤已加工表面。所以宜选用冷却、清洗性能好的水溶液或普通乳化液。性能好的水溶液或普通乳化液。5 5）封闭或半封闭容屑加工时切削液的选用）封闭或半封闭容屑加工时切削液的选用 钻
45、削、攻丝、铰孔和拉削等加工的排屑方式为封闭或半封闭状态，钻削、攻丝、铰孔和拉削等加工的排屑方式为封闭或半封闭状态，刀具导向与校正部分与已加工表面摩擦严重，宜选用乳化液、极压乳刀具导向与校正部分与已加工表面摩擦严重，宜选用乳化液、极压乳化液和极压切削油，以降低切削温度和切削力。化液和极压切削油，以降低切削温度和切削力。2.2.切削液的使用切削液的使用方法方法 常见的切削液常见的切削液使用方法有浇注法、使用方法有浇注法、高压冷却法和喷雾高压冷却法和喷雾冷却法。冷却法。浇注切削液的几种方法浇注切削液的几种方法喷雾冷却装置原理图喷雾冷却装置原理图7.4 7.4 切屑的控制切屑的控制 7.4.1 7.4
46、.1 切屑的分类切屑的分类 这里指的切屑的分类，不是指从切屑形成机理出发的分类这里指的切屑的分类，不是指从切屑形成机理出发的分类（第三章中（第三章中“切屑的形态切屑的形态”），而是从切屑处理的角度出发，），而是从切屑处理的角度出发，将切屑按其流出、卷曲与折断后所形成的不同形状进行的分类。将切屑按其流出、卷曲与折断后所形成的不同形状进行的分类。常见切屑的形状分为常见切屑的形状分为8 8类类1818种，见教材表种，见教材表7-47-4。7.4.2 7.4.2 切屑卷曲切屑卷曲 影响切屑卷曲形状的主要因素有切屑流出的方向与切屑卷曲的基本影响切屑卷曲形状的主要因素有切屑流出的方向与切屑卷曲的基本方式。
47、切屑卷曲的基本方式有向上卷曲和侧向卷曲。切屑流出方向与切方式。切屑卷曲的基本方式有向上卷曲和侧向卷曲。切屑流出方向与切屑卷曲方式的不同组合，就形成了不同卷曲形状的切屑。屑卷曲方式的不同组合，就形成了不同卷曲形状的切屑。切屑卷曲形式在塑性金属切削加工过程中，由于切屑向上卷曲和横切屑卷曲形式在塑性金属切削加工过程中，由于切屑向上卷曲和横向卷曲的程度不同，所产生的切屑形态也各不相同。为了便于分析切屑向卷曲的程度不同，所产生的切屑形态也各不相同。为了便于分析切屑卷曲的形式，可将切屑分为向上卷曲型、复合卷曲型和横向卷曲型三大卷曲的形式，可将切屑分为向上卷曲型、复合卷曲型和横向卷曲型三大类。类。7.4.3
48、 7.4.3 断屑机理断屑机理 金属切削加工不断向高效率、自动化方向发展。为了使加工顺利金属切削加工不断向高效率、自动化方向发展。为了使加工顺利进行和便于切屑的运输处理，断屑已成为普遍重视的问题。切屑是否进行和便于切屑的运输处理，断屑已成为普遍重视的问题。切屑是否容易折断，取决于工件材料的性能和切屑的变形情况。容易折断，取决于工件材料的性能和切屑的变形情况。切屑变形由以下两部分组成：切屑变形由以下两部分组成：（1 1）第一部分称为基本变形。基本变形是在切削时切屑形成过程）第一部分称为基本变形。基本变形是在切削时切屑形成过程中产生的。由切屑变形的基本规律可知，前角越小，倒棱越宽，切削中产生的。由
49、切屑变形的基本规律可知，前角越小，倒棱越宽，切削速度越低，切屑变形越大，越有利于断屑。但从提高切削效率的角度速度越低，切屑变形越大，越有利于断屑。但从提高切削效率的角度来说，采取这些措施是不合理的，况且这些措施只能作为断屑的一种来说，采取这些措施是不合理的，况且这些措施只能作为断屑的一种辅助手段。辅助手段。（2 2）第二部分称为附加变形。附加变形是切屑在流动和卷曲过程）第二部分称为附加变形。附加变形是切屑在流动和卷曲过程中所经受的变形。在大多数情况下，切屑仅有基本变形常常还不能折中所经受的变形。在大多数情况下，切屑仅有基本变形常常还不能折断，还必须增加一次附加变形，使切屑进一步降低它的塑性和冲
50、击韧断，还必须增加一次附加变形，使切屑进一步降低它的塑性和冲击韧度，增加其硬度和脆性，这样当切屑碰到工件表面或刀具主后刀面上度，增加其硬度和脆性，这样当切屑碰到工件表面或刀具主后刀面上时，很容易被折断。时，很容易被折断。1 1工件材料力学性能的影工件材料力学性能的影响。工件材料力学性能响。工件材料力学性能对断屑效果有较大的影对断屑效果有较大的影响，工件材料的强度越响，工件材料的强度越高，延伸率越大，冲击高，延伸率越大，冲击韧度越好，越不易断屑。韧度越好，越不易断屑。当然，原工件材料的力当然，原工件材料的力学性能固然对断屑有较学性能固然对断屑有较大的影响，但经切削后大的影响，但经切削后切屑的力学
