1、金属工艺学 华中农业大学工学院金属工艺学金属工艺学 多媒体课件 华中农业大学华中农业大学金属工艺学金属工艺学课程组课程组金属工艺学 华中农业大学工学院主要内容主要内容 5.1.1 切削运动及切削要素切削运动及切削要素1 5.1.2 刀具材料及结构刀具材料及结构2 5.1.3 金属的切削过程金属的切削过程35.1.4切削加工技术经济性简析切削加工技术经济性简析4本章重难点本章重难点1、金属切削过程金属切削过程中的各种物理现象中的各种物理现象2、刀具角度的刀具角度的标注标注5.1 5.1 机械加工基础知识机械加工基础知识金属工艺学 华中农业大学工学院金属切削加工:是用切削工具将坯料或工件上的多余材
2、料切除，以获得所要求的尺寸、形状、位置精度和表面质量的加工方法。金属切金属切削加工削加工钳工钳工机械加工机械加工划线、錾、锯、划线、錾、锯、锉、刮、攻螺丝、锉、刮、攻螺丝、套螺丝、装配等套螺丝、装配等车、钻、铣、刨、车、钻、铣、刨、磨、特种加工等磨、特种加工等金属工艺学 华中农业大学工学院 5.1.1.15.1.1.1零件表面的形成与切削运动零件表面的形成与切削运动主运动主运动：是指在切削加工中，：是指在切削加工中，形成形成机床机床切切削速度削速度或或消耗消耗主要主要动力动力的工的工 作运动。作运动。进给运动进给运动：是指在切削加工中，对工件的多：是指在切削加工中，对工件的多余材料不断被去除的
3、工作运动。余材料不断被去除的工作运动。机床为实现切削加工，刀具与工件间必需具有一定的相对运动，机床为实现切削加工，刀具与工件间必需具有一定的相对运动，包括包括主运动主运动和和进给运动进给运动。切削运动切削运动金属工艺学 华中农业大学工学院1、主运动可以使旋转运动，也可以是往复运动；、主运动可以使旋转运动，也可以是往复运动；2、主运动可以是工件来实现（车外圆）、主运动可以是工件来实现（车外圆）,主运动主运动 也可以是刀具来实现也可以是刀具来实现（切断、刨、铣加工）（切断、刨、铣加工）;3、主运动只有一个，进给运动可以一个以上。、主运动只有一个，进给运动可以一个以上。5.1.1.1 5.1.1.1
4、 零件零件表面的形成与切削运动表面的形成与切削运动金属工艺学 华中农业大学工学院待加工表面：指加工时工件上有待切除的表面；已加工表面：指工件上经刀具切削后产生的表面;过渡表面：指工件上由刀具切削刃形成的表面。工件上形成的表面工件上形成的表面 5.1.1.1 5.1.1.1 零件零件表面的形成与切削运动表面的形成与切削运动金属工艺学 华中农业大学工学院5.1.1.2 5.1.1.2 切削用量切削用量切切削削三三要要素素切削速度切削速度c进给量进给量 f切削深度切削深度 ap（背吃刀量）（背吃刀量）刀具在进给运动方向上相对工件的位刀具在进给运动方向上相对工件的位移量移量。所用刀具和切削运动形式不。
5、所用刀具和切削运动形式不同，进给量的表述和度量方法也不同。同，进给量的表述和度量方法也不同。如铣削如铣削 f=vf/n指在切削刃上选定点相对于工指在切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度件主运动的瞬时速度vc=dn/1000(mmin)待加工表面到已加工表面待加工表面到已加工表面间的垂直距离间的垂直距离a ap p=(dw-dm)=(dw-dm)2 2用来衡量切削运动量的大小用来衡量切削运动量的大小金属工艺学 华中农业大学工学院不同切削工艺的进给量和切削深度不同切削工艺的进给量和切削深度金属工艺学 华中农业大学工学院 5.1.1.3 5.1.1.3 切削层参数切削层参数 .切削层面积切削层面
6、积 AD AD：切削层在垂直于切削速度截面内的面积。切削层在垂直于切削速度截面内的面积。AD=hD.bD=f.ap(mAD=hD.bD=f.ap(m).切削宽度切削宽度 bDbD：沿主切削刃度量的切削层尺寸；沿主切削刃度量的切削层尺寸；bDbD =ap/sin=ap/sinr(mm)r(mm)3.3.切削厚度切削厚度 hDhD：垂直于加工表面度量的切削层尺寸；垂直于加工表面度量的切削层尺寸；hDhD =f.sin=f.sinr(mm)r(mm)(只有在车削加工中，当残留面积很小时才近似认为相等）只有在车削加工中，当残留面积很小时才近似认为相等）当当kr=900金属工艺学 华中农业大学工学院5.
7、1.2.1 5.1.2.1 刀具材料刀具材料1、刀具材料应具备的基本性能刀具材料应具备的基本性能一定的强度和韧度一定的强度和韧度;较好的耐磨性较好的耐磨性;较高的耐热性（红硬性或热硬性）较高的耐热性（红硬性或热硬性）;良好的工艺性良好的工艺性2、常用刀具材料的种类与特性常用刀具材料的种类与特性其它刀具材料其它刀具材料硬质合金硬质合金高速钢高速钢碳素工具钢碳素工具钢合金工具钢合金工具钢金属工艺学 华中农业大学工学院(1)高速钢 高速钢常用的牌号是高速钢常用的牌号是18Cr4V18Cr4V，又称，又称“锋钢锋钢”或或“白钢白钢”，其强度、韧性和工艺性均较好，可作形状复杂的刀具，但其耐其强度、韧性和
8、工艺性均较好，可作形状复杂的刀具，但其耐热性大约为热性大约为600600左右；因而左右；因而只能进行中速切削只能进行中速切削。(2)硬质合金 硬质合金是以高硬度、高熔点的金属碳化物（硬质合金是以高硬度、高熔点的金属碳化物（C C、iCiC等）等）微米数量级的粉末为基体，用微米数量级的粉末为基体，用o o、o o、i i等作粘接剂在高压等作粘接剂在高压下成型，并通过高温烧结而成的一种粉末冶金制品的。下成型，并通过高温烧结而成的一种粉末冶金制品的。硬度高，耐磨性好，耐热性大约为硬度高，耐磨性好，耐热性大约为10001000左右，可以高速切削。左右，可以高速切削。硬质合金属于脆性材料，其抗弯强度低，
9、冲击韧性差。硬质合金属于脆性材料，其抗弯强度低，冲击韧性差。硬质合金按基体分为两大类：碳化钨基（硬质合金按基体分为两大类：碳化钨基（C);C);碳化钛基（碳化钛基（iCiC）5.1.2.1 5.1.2.1 刀具材料刀具材料金属工艺学 华中农业大学工学院 1）G（K）类硬质合金 (WC+CO)硬度为HRA,韧性比类硬质合金好,热硬性为，切削韧性材料时耐磨性较差，固适于加工铸铁、青铜等脆性材料。)YT（P）类硬质合金 WC+TiC+CO 硬度为.5HRA,热硬性为9001000，韧性差,脆性大,适于加工塑性材料、如钢料等。3)YW（M）类硬质合金 (WC+TiC+TaC+CO)热硬性为100011
10、00，综合性能好,既可加工铸铁、有色金属,又可加工钢,不锈钢等难加工材料 5.1.2.1 5.1.2.1 刀具材料刀具材料金属工艺学 华中农业大学工学院（3)其它刀具材料 陶瓷：陶瓷：用用L L2 2O O3 3加微量添加剂（如加微量添加剂（如g g）经低压烧结而成。硬度高、耐磨性好、经低压烧结而成。硬度高、耐磨性好、热硬性和化学稳定性好，允许的切削热硬性和化学稳定性好，允许的切削速度高于硬质合金，但抗弯强度和冲速度高于硬质合金，但抗弯强度和冲击韧性很差，切削时易崩刃击韧性很差，切削时易崩刃 。人造金刚石：人造金刚石：金刚石分为天然或人造两种，都是金刚石分为天然或人造两种，都是碳的同素异形体。
11、人造金刚石是在高碳的同素异形体。人造金刚石是在高压高温的条件下，借合金的触媒作用压高温的条件下，借合金的触媒作用由石墨转化而成。其硬度极高，接近由石墨转化而成。其硬度极高，接近于于1000010000。不适于加工铁材料。不适于加工铁材料。氧化锆陶瓷刀具氧化锆陶瓷刀具聚晶（聚晶（PCD）金刚石车刀）金刚石车刀 5.1.2.1 5.1.2.1 刀具材料刀具材料金属工艺学 华中农业大学工学院 5.1.2.2 5.1.2.2 刀具切削部分的几何参数刀具切削部分的几何参数1.1.刀具切削部分的组成要素刀具切削部分的组成要素刀杆：起夹持作用刀杆：起夹持作用刀头：刀头：三面三面前刀面前刀面：切屑流过的表面切
12、屑流过的表面主后刀面主后刀面：刀具上：刀具上与加工表面相对的表面与加工表面相对的表面副后刀面副后刀面：刀具上与已加工表面相对的表面：刀具上与已加工表面相对的表面两刃两刃主切削刃主切削刃：刀具上前刀面与主后刀：刀具上前刀面与主后刀面的交线面的交线副切削刃副切削刃：刀具上前刀面与副后刀面的交线：刀具上前刀面与副后刀面的交线一尖一尖主切削刃与副切削刃的交点主切削刃与副切削刃的交点 金属工艺学 华中农业大学工学院车刀切削角度的坐标平面车刀切削角度的坐标平面基基 面面(Pr)切削平面切削平面(Ps)正交平面正交平面(P0)通过主切削刃上的某一点，与主通过主切削刃上的某一点，与主运动方向相垂直的平面运动方
13、向相垂直的平面通过主切削刃上的某一点，于加通过主切削刃上的某一点，于加工表面相切并垂直于基面的平面工表面相切并垂直于基面的平面通过主切削刃上的某一点，并同时垂直通过主切削刃上的某一点，并同时垂直于基面和切削平面的平面于基面和切削平面的平面 5.1.2.2 5.1.2.2 刀具切削部分的几何参数刀具切削部分的几何参数金属工艺学 华中农业大学工学院 3.3.刀具的标注角度刀具的标注角度 在正交平面在正交平面 (P(P0 0)：前角前角0 0前刀面与基面间的夹角前刀面与基面间的夹角前角大，刃口锋利，切屑变小，切前角大，刃口锋利，切屑变小，切削力小，切削轻快削力小，切削轻快。但易产生崩刃。但易产生崩刃
14、。应根据刀具和工程材料及加工性质应根据刀具和工程材料及加工性质选择。加工塑性材料，取较大的前选择。加工塑性材料，取较大的前角，角，10 20。粗加工或灰铸铁。粗加工或灰铸铁取较小的前角，取较小的前角，515。5.1.2.2 5.1.2.2 刀具切削部分的几何参数刀具切削部分的几何参数金属工艺学 华中农业大学工学院后角后角0 0主后刀面与切削平主后刀面与切削平面间的夹角面间的夹角 增大后角可减少摩擦，提高增大后角可减少摩擦，提高工件加工质量和刀具耐用度，工件加工质量和刀具耐用度，并使切削刃锋利。并使切削刃锋利。在保证加工质量和刀具耐用度在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，一般粗加工、强力的前提下
15、，一般粗加工、强力车削，材料较硬时取小值车削，材料较硬时取小值,6,68 8。反之取。反之取812812 5.1.2.2 5.1.2.2 刀具切削部分的几何参数刀具切削部分的几何参数金属工艺学 华中农业大学工学院 在 基 面 (Pr)(Pr)：主偏角rr主切削刃与进给方向间的夹角 影响切削层的形状，切削刃的工作长度和单位切削刃上的负荷。减少r r，主切削刃单位长度上的负荷减少，刀具磨损小，耐用。4545、6060、7575、9090。副偏角r r副切削刃与进给方向间的夹角 影响已加工表面的粗糙度和刀尖强度，减少r r，减少表面的粗糙度的数值，还可提高刀具强度。过小，会使副切削刃与已加工面的摩擦
16、增加，引起震动，降低表面质量。515515。粗加工取较大值。副偏角对残留面积的影响副偏角对残留面积的影响 5.1.2.2 5.1.2.2 刀具切削部分的几何参数刀具切削部分的几何参数金属工艺学 华中农业大学工学院PoPrPso0 r已加工面加工面待加工面rfnPsPrPo0 r已加工面 r车外圆车外圆车端面车端面注意：注意：车外圆车外圆与车端面主、与车端面主、副偏角的变化副偏角的变化 5.1.2.2 5.1.2.2 刀具切削部分的几何参数刀具切削部分的几何参数金属工艺学 华中农业大学工学院在切削平面在切削平面 (Ps)(Ps)：刃倾角刃倾角s s主切削刃与基面间主切削刃与基面间的夹角的夹角 影
17、响切屑流出方向，刀尖强度、影响切屑流出方向，刀尖强度、切入切出平稳性、切削分力和切削的切入切出平稳性、切削分力和切削的工作长度；工作长度；-5+5-5+5度。保证加工质量度。保证加工质量的前提下。尽量取较大的负值（小的前提下。尽量取较大的负值（小值），提高刀具耐冲击力。值），提高刀具耐冲击力。刃倾角有正、负刃倾角有正、负粗加工取负值粗加工取负值精加工取正值精加工取正值 5.1.2.2 5.1.2.2 刀具切削部分的几何参数刀具切削部分的几何参数金属工艺学 华中农业大学工学院 刀具的工作角度刀具的工作角度车外圆时车刀安车外圆时车刀安装的装的高低高低，对前，对前角、后角有影响角、后角有影响车外圆时
18、车刀安车外圆时车刀安装的装的偏斜偏斜，对主，对主偏角、副偏角有偏角、副偏角有影响影响 5.1.2.2 5.1.2.2 刀具切削部分的几何参数刀具切削部分的几何参数金属工艺学 华中农业大学工学院 5.1.2.3刀具结构刀具的刀具的结构形式结构形式整体式整体式焊接式焊接式机夹可机夹可转位式转位式多为高速钢车刀，多为高速钢车刀，其结构简单，制造、其结构简单，制造、使用都方便使用都方便不需焊接和刃磨，不需焊接和刃磨，避免了焊接和刃磨避免了焊接和刃磨引起的缺陷，保持引起的缺陷，保持了硬质合金的原有了硬质合金的原有性能，提高了刀具性能，提高了刀具的耐用度的耐用度结构简单、紧凑、刚结构简单、紧凑、刚性好，可
19、磨出各种所性好，可磨出各种所需角度，应用广泛需角度，应用广泛金属工艺学 华中农业大学工学院常见刀具的结构形式常见刀具的结构形式 5.1.2.3刀具结构金属工艺学 华中农业大学工学院车刀的结构形式车刀的结构形式 5.1.2.3刀具结构金属工艺学 华中农业大学工学院 金属在切削过程中，会出现一系列物理现象，如金属变形、切金属在切削过程中，会出现一系列物理现象，如金属变形、切削力、切削热、刀具磨损等，这些都是以切屑形成过程为基础而生削力、切削热、刀具磨损等，这些都是以切屑形成过程为基础而生产中出现的许多问题，如积屑瘤、振动、卷屑、断屑等，都与切削产中出现的许多问题，如积屑瘤、振动、卷屑、断屑等，都与
20、切削过程密切相关。过程密切相关。金属工艺学 华中农业大学工学院1.切屑形成过程切屑形成过程切削层切削层的金属的金属弹性变形弹性变形塑性变形塑性变形挤裂挤裂切离切离切切屑屑切削层的金属受到切削层的金属受到刀具前刀面的推挤刀具前刀面的推挤后产生弹性变形后产生弹性变形随着切应力、切应变逐渐增大，随着切应力、切应变逐渐增大，达到其屈服强度时，产生塑性达到其屈服强度时，产生塑性变形而滑移变形而滑移刀具继续切入时，材料内部刀具继续切入时，材料内部的应力、应变继续增大，当的应力、应变继续增大，当切应力达到其断裂强度时，切应力达到其断裂强度时，金属材料被挤裂金属材料被挤裂沿刀具前沿刀具前刀面流出刀面流出5.1
21、.3.1 切屑形成过程及切屑种类切屑形成过程及切屑种类金属工艺学 华中农业大学工学院 2.切屑的种类a)带状切屑带状切屑b)节状切屑节状切屑c)崩碎切屑崩碎切屑用大前角的刀具，较高的切削用大前角的刀具，较高的切削速度和小的进给量切削速度和小的进给量切削塑性材塑性材料料时，易得到带状切屑时，易得到带状切屑带状带状切屑切屑切削过程平稳，切削力变切削过程平稳，切削力变化小，工件表面光洁化小，工件表面光洁;必须必须采取断屑措施采取断屑措施节状节状切屑切屑低的切削速度和较大的进给量低的切削速度和较大的进给量加工加工中等硬度中等硬度的钢材时产生的钢材时产生由于切削力波动较大，工由于切削力波动较大，工件表面
22、粗糙件表面粗糙崩碎崩碎切屑切屑切削层金属发生弹性变形后，切削层金属发生弹性变形后，一般不经过塑性变形就突然崩一般不经过塑性变形就突然崩裂。工件材料裂。工件材料脆性越大脆性越大，刀具，刀具前角越小，切削深度和进给量前角越小，切削深度和进给量越大，越易产生此类切屑越大，越易产生此类切屑刀尖容易磨损，容易产生刀尖容易磨损，容易产生振动，影响表面质量振动，影响表面质量5.1.3.1 切屑形成过程及切屑种类切屑形成过程及切屑种类金属工艺学 华中农业大学工学院(1)切屑的形态可随切削条件不同而改变切屑的形态可随切削条件不同而改变(2)可控制切削条件，使切屑形态向有利于生产的方面转化，保证切削可控制切削条件
23、，使切屑形态向有利于生产的方面转化，保证切削加工的顺利进行和工件的加工质量加工的顺利进行和工件的加工质量增大前角增大前角提高切削速提高切削速度度减小进给量减小进给量有利于有利于使粒状切屑、节状使粒状切屑、节状切屑向带状切屑转切屑向带状切屑转化化使切削过程平稳使切削过程平稳降低加工表面粗造降低加工表面粗造度数值度数值结论：结论：5.1.3.1 切屑形成过程及切屑种类切屑形成过程及切屑种类金属工艺学 华中农业大学工学院原因：原因：由于金属的挤压和强烈摩由于金属的挤压和强烈摩擦，使切屑与前刀面之间产生很大擦，使切屑与前刀面之间产生很大的应力和很高的切削温度。的应力和很高的切削温度。条件：条件：当应力
24、和温度条件适当时，当应力和温度条件适当时，切屑底层与前刀面之间的摩擦力很切屑底层与前刀面之间的摩擦力很大，使得切屑底层流出速度变得缓大，使得切屑底层流出速度变得缓慢，形成一层很薄的慢，形成一层很薄的“滞流层滞流层”。1.积屑瘤的形成积屑瘤的形成5.1.3.2 积屑瘤积屑瘤形成：形成：当滞流层与前刀面的摩擦当滞流层与前刀面的摩擦阻力超过切屑内部的结合力时，阻力超过切屑内部的结合力时，滞流层的金属与切屑分离而粘附滞流层的金属与切屑分离而粘附在切削刃附近形成在切削刃附近形成积屑瘤积屑瘤.金属工艺学 华中农业大学工学院 积屑瘤对切削加工的影响有利方面有利方面保护刀具保护刀具增加工增加工作前角作前角积屑
25、瘤硬积屑瘤硬度很高度很高可代替切削刃可代替切削刃进行切屑，减进行切屑，减少刀具的磨损少刀具的磨损积屑瘤的存在，积屑瘤的存在，使刀具的实际工使刀具的实际工作前角增大作前角增大可减小切削变形可减小切削变形和切削力，使切和切削力，使切削轻快削轻快5.1.3.2 积屑瘤积屑瘤金属工艺学 华中农业大学工学院不利方面不利方面影响工件影响工件尺寸精度尺寸精度影响工件表影响工件表面粗造度面粗造度积屑瘤破裂后会划伤表面，加快积屑瘤破裂后会划伤表面，加快刀具磨损刀具磨损会形成硬点和毛刺，使工件表面粗造会形成硬点和毛刺，使工件表面粗造度值增大度值增大时大时小，时有时无，使切削力产时大时小，时有时无，使切削力产生波动
26、而引起振动生波动而引起振动积屑瘤的顶端突出于切削刃之外，积屑瘤的顶端突出于切削刃之外，使实际的切削深度不断变化使实际的切削深度不断变化 积屑瘤对切削加工的影响5.1.3.2 积屑瘤积屑瘤金属工艺学 华中农业大学工学院 3.积屑瘤的控制影响积屑影响积屑瘤的因素瘤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切削液等切削液等控制措施控制措施要避免在中温、中速加工塑性材料，对材要避免在中温、中速加工塑性材料，对材料进行正火或调质料进行正火或调质增大前角可减小切削变形，降低切削温度，增大前角可减小切削变形，降低切削温度，减小积屑瘤的高度减小积屑瘤的高度采用润滑性能优良的切削液可采用润滑性能优良
27、的切削液可减少甚至消除积屑瘤减少甚至消除积屑瘤粗加工时对已加工表面质量粗加工时对已加工表面质量要求不高，可利用积屑瘤减要求不高，可利用积屑瘤减小切削力，保户刀具；小切削力，保户刀具；而精加工时，要保证工件而精加工时，要保证工件加工质量，必须避免产生加工质量，必须避免产生积屑瘤。积屑瘤。5.1.3.2 积屑瘤积屑瘤金属工艺学 华中农业大学工学院 切削合力的构成与分解切削合力的构成与分解切削合力切削合力:前刀面受到切屑的压力和摩擦力前刀面受到切屑的压力和摩擦力后刀面受到工件表面的压力和摩擦力后刀面受到工件表面的压力和摩擦力切屑的变形抗力切屑的变形抗力5.1.3.3 切削力及切削功率切削力及切削功率
28、金属工艺学 华中农业大学工学院主切削力主切削力:(切向力切向力Fc)切削合力在切削速度方向上的分力，垂切削合力在切削速度方向上的分力，垂直于基面，其大小约占总的切削合力的直于基面，其大小约占总的切削合力的。是计算机床动力的主要依据是计算机床动力的主要依据背向力背向力:(径向力径向力Fp)切削合力在切削深度方向上的分力切削合力在切削深度方向上的分力;它在基面内它在基面内.使工件弯曲变形或引起振动，产生形状和尺寸误差。使工件弯曲变形或引起振动，产生形状和尺寸误差。进给力：进给力：(轴向力轴向力Ff)切削合力在进给方向上的分力切削合力在进给方向上的分力;它在基面内它在基面内.是设计和校验机床进给机构
29、强度和刚度的主要依据。是设计和校验机床进给机构强度和刚度的主要依据。切切削削合合力力5.1.3.3 切削力及切削功率切削力及切削功率金属工艺学 华中农业大学工学院 2.2.影响切削合力的因素影响切削合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强度、硬度高、塑性、韧性大，合力大强度、硬度高、塑性、韧性大，合力大切削深度切削深度 ap(大大)、进给量、进给量 f(中中)、切削速度、切削速度(小小)前角越大，切屑变形越小，切削合力越小前角越大，切屑变形越小，切削合力越小3.切削功率切削功率 切削功率是各切削分力消耗功率的总和切削功率是各切削分力消耗功率的总和Pz=Fz10-3(kw)F
30、z 主切削力（主切削力（N)切削速度（切削速度（m/s)5.1.3.3 切削力及切削功率切削力及切削功率金属工艺学 华中农业大学工学院5.1.3.4 切削热和切削温度1.切削热的产生、传出及影响切削热的产生、传出及影响切削热的来源切削热的来源切屑层的金属发生弹性变形、塑性变形而产生大量的热切屑层的金属发生弹性变形、塑性变形而产生大量的热切屑与刀具前刀面产生的摩擦切屑与刀具前刀面产生的摩擦工件与刀具后刀面产生的摩擦工件与刀具后刀面产生的摩擦金属工艺学 华中农业大学工学院切削热的传导切削热的传导传入切屑传入切屑，约占总热量的，约占总热量的，对切削加工无不利影响，对切削加工无不利影响传入工件传入工件
31、，约占总热量的，约占总热量的，会使工件膨胀或伸长，产，会使工件膨胀或伸长，产生尺寸和形状误差，影响加工精度生尺寸和形状误差，影响加工精度传入刀具传入刀具，约占总热量的，约占总热量的，使刀具温度升高，硬度下，使刀具温度升高，硬度下降，磨损加快，耐用度降降，磨损加快，耐用度降传入周围介质传入周围介质，约占总热量的，约占总热量的，对切削加工无不利影响，对切削加工无不利影响5.1.3.4 切削热和切削温度1.切削热的产生、传出及影响切削热的产生、传出及影响金属工艺学 华中农业大学工学院 2.切削温度及其影响因素 切削温度：切削温度：是指刀具、切屑、工件接触面上的平均温度。是指刀具、切屑、工件接触面上的
32、平均温度。(1)选择合理的几何角度和切削用量选择合理的几何角度和切削用量(2)使用切削液使用切削液其高低取决于切削时产生热量的多少和传导条件的好坏，切削用其高低取决于切削时产生热量的多少和传导条件的好坏，切削用量、工件材料、刀具材料及角度等对切削温度均有影响。量、工件材料、刀具材料及角度等对切削温度均有影响。3.降低切削温度的措施降低切削温度的措施切削速度切削速度切削热切削热；进给量和切削深度；进给量和切削深度，切削力大，切削力大，摩擦力摩擦力，切削热，切削热；工件强度和硬度工件强度和硬度，消耗的功，消耗的功，切削热，切削热；主偏角主偏角，参与切削的刃长度，参与切削的刃长度，切削温度，切削温度
33、；前角；前角，切，切削热削热，切削温度，切削温度。5.1.3.4 切削热和切削温度金属工艺学 华中农业大学工学院刀具的磨损形式及过程刀具的磨损形式刀具的磨损形式:前刀面磨损；后刀面磨损；前刀面磨损；后刀面磨损；前、后刀面同时磨损前、后刀面同时磨损.5.1.3.5 刀具磨损及刀具耐用度金属工艺学 华中农业大学工学院刀具耐用度 刀具允许的磨损限度通常用后刀面的磨损高度表示。但这种磨损标准很难掌握,而引入刀具耐用度的概念。指刀具刃磨后从开始切削直到磨损量达到磨损标准为止的切削时间用表示。刀具的磨损过程刀具的磨损过程:初期磨损阶段初期磨损阶段正常磨损阶段正常磨损阶段急剧磨损阶段急剧磨损阶段刃磨后的刀具
34、开始前、后刀面上的高低不平，刃磨后的刀具开始前、后刀面上的高低不平，受到切屑的冲击和摩擦时，将受到切屑的冲击和摩擦时，将“凸峰凸峰”很快很快磨去，时间很短磨去，时间很短刀具上的高低不平已被磨去，磨损量增加刀具上的高低不平已被磨去，磨损量增加缓慢且比较稳定缓慢且比较稳定切削刃变钝，刀具与工件之间的摩擦变大，切削刃变钝，刀具与工件之间的摩擦变大，切削力增大，切削温度上升，磨损加剧，切削力增大，切削温度上升，磨损加剧，刀具失去正常的切削能力刀具失去正常的切削能力 5.1.3.5 刀具磨损及刀具耐用度金属工艺学 华中农业大学工学院5.1.4.1 切削加工主要技术经济指标 全面地分析指标体系是一个较为复
35、杂的问题，需要时可查阅“技术经济分析”有关资料，下面仅简要介绍切削加工的几个主要技术经济指标，即产品质量、生产率和经济性。1.产品质量（1）精度）精度 是指零件在加工之后，其尺寸、形状和各部位间是指零件在加工之后，其尺寸、形状和各部位间相互位置等参数的相互位置等参数的实际值与理想数值相符合的程度实际值与理想数值相符合的程度。符合程度越高，。符合程度越高，加工无错就越小，加工精度就越高。加工无错就越小，加工精度就越高。a尺寸精度尺寸精度 指表面本身和表面间的尺寸精度。指表面本身和表面间的尺寸精度。b形状精度形状精度 指零件表面与理想表面之间在形状上接近的程度。指零件表面与理想表面之间在形状上接近
36、的程度。c位置精度位置精度 指表面、轴线或对称平面之间的实际位置与理想位置指表面、轴线或对称平面之间的实际位置与理想位置 接近的程度接近的程度。金属工艺学 华中农业大学工学院表面表面质量质量表面粗造度表面粗造度加工硬化加工硬化残余应力残余应力加工表面的微观几何误差，一般是由于切削加工表面的微观几何误差，一般是由于切削过程中，刀具相当于零件的运动轨迹、刀具过程中，刀具相当于零件的运动轨迹、刀具和零件表面的摩擦、切削层金属的撕裂以及和零件表面的摩擦、切削层金属的撕裂以及工业系统的振动等原因所致工业系统的振动等原因所致工件表层金属在形成已加工表面的过程中经工件表层金属在形成已加工表面的过程中经过强烈
37、的塑性变形，使其晶粒伸长、扭曲和过强烈的塑性变形，使其晶粒伸长、扭曲和破碎而被强化的现象破碎而被强化的现象在没有外力作用的情况下，零件内部残存的在没有外力作用的情况下，零件内部残存的应力应力,可分为残余拉应力和残余压应力可分为残余拉应力和残余压应力;前者前者降低零件的疲劳强度，后者可提高零件的疲降低零件的疲劳强度，后者可提高零件的疲劳强度劳强度（2）表面质量）表面质量金属工艺学 华中农业大学工学院a.用单位用单位时间时间内所生产内所生产零件数零件数来表示生产率。来表示生产率。b.在机床上加工一个零件所用的时间包括三部分：在机床上加工一个零件所用的时间包括三部分：基本工艺时间：基本工艺时间：即加
38、工一个零件所需的总切削时间；即加工一个零件所需的总切削时间；辅助时间：辅助时间：与切削加工直接有关的时间；与切削加工直接有关的时间；其它时间：其它时间：与切削加工无直接关系的时间。与切削加工无直接关系的时间。金属工艺学 华中农业大学工学院(1)在可能的条件下，采用先进的毛坯制造工艺和方法，减小加工余量。(2).合理地选择切削用量，粗加工时可采用强力切削(f和ap较大)，精加工时可采用高速切削。(3)在可能的条件下，采用先进的和自动化程度较高的工、夹、量具。(4)在可能的条件下，采用先进的机床设备及自动化控制系统。c.提高生产率的主要途径如下：提高生产率的主要途径如下：金属工艺学 华中农业大学工
39、学院 产品的制造成本是指费用消耗的总和。若将毛坯成本除外，每个零件切削加工的费用可用下式计算：tmocmtmwwCTtMtttCTtMtC)(式中：式中：Cw每个零件切削加工的费用；每个零件切削加工的费用；M单位时间分担的全厂开支，包括工人工资、设备和工单位时间分担的全厂开支，包括工人工资、设备和工具的折旧及管理费用等；具的折旧及管理费用等；T刀具耐用度；刀具耐用度；Ct刀具刃磨一次的费用。刀具刃磨一次的费用。金属工艺学 华中农业大学工学院 5.1.4.2 5.1.4.2 切削用量的合理选择切削用量的合理选择1、切削用量同加工生产率的关系、切削用量同加工生产率的关系切削用量三要素同加工生产率均
40、保持线形关系，即切削用量三要素同加工生产率均保持线形关系，即提高切削速度、增提高切削速度、增大进给量和背吃刀量，都可以大进给量和背吃刀量，都可以“同样地同样地”提高劳动生产率。提高劳动生产率。2、切削用量的选用原则、切削用量的选用原则1)切削用量对切削用量对加工质量的加工质量的影响影响当切削速度增大时，当切削速度增大时，切削力减小，切削力减小，可减小或避免积可减小或避免积屑瘤，有利于提屑瘤，有利于提高加工质量高加工质量进给量增大使工件进给量增大使工件残留面积的高度显残留面积的高度显著增大著增大表面更粗糙表面更粗糙切削深度增大时，切削深度增大时，切削力和工件变形切削力和工件变形增大增大可能引起振
41、动，使可能引起振动，使零件的加工精度和零件的加工精度和表面质量下降表面质量下降金属工艺学 华中农业大学工学院2)切削用量对刀具耐用度的影响切削用量对刀具耐用度的影响在切削用量中，切削速度对刀具耐用度的影响最大，进在切削用量中，切削速度对刀具耐用度的影响最大，进给量次之，切削深度影响最小给量次之，切削深度影响最小3)选择切削用量的原则选择切削用量的原则粗加工粗加工较大的切削深度和进给量，取尽可能大的较大的切削深度和进给量，取尽可能大的切削切削速度切削切削速度精加工精加工一般取较大的切削速度，较小的切削深度一般取较大的切削速度，较小的切削深度和进给量以保证加工质量和进给量以保证加工质量 5.1.4
42、.2 5.1.4.2 切削用量的合理选择切削用量的合理选择金属工艺学 华中农业大学工学院3.切削用量的选定切削用量的选定切削深度的选择切削深度的选择进给量进给量的选择的选择切削速度的选择切削速度的选择粗加工时尽可能一次去除加工余粗加工时尽可能一次去除加工余量；精加工时应一次切除精加工量；精加工时应一次切除精加工工序余量工序余量粗加工时的进给量应粗加工时的进给量应根据机床系统的强度根据机床系统的强度和刀具强度选择和刀具强度选择精加工时，一般切削深精加工时，一般切削深度不大，切削力较小度不大，切削力较小粗加工时切削速度受机床功粗加工时切削速度受机床功率限制；而精加工时，主要率限制；而精加工时，主要
43、受刀具耐用度的限制受刀具耐用度的限制 5.1.4.2 5.1.4.2 切削用量的合理选择切削用量的合理选择金属工艺学 华中农业大学工学院 5.1.4.3 5.1.4.3 切削液的选用切削液的选用1、切削液的作用和种类、切削液的作用和种类a.切削液主要通过冷却和润滑作用来改善切削过程。它一方面切削液主要通过冷却和润滑作用来改善切削过程。它一方面吸收并带走大量切削热，起到冷却作用；另一方面它能渗入到吸收并带走大量切削热，起到冷却作用；另一方面它能渗入到刀具与工件和切屑的接触表面，形成润滑膜，有效地减小摩擦。刀具与工件和切屑的接触表面，形成润滑膜，有效地减小摩擦。b.常用的切削液有以下两大类：常用的
44、切削液有以下两大类：(1)水基切削液水基切削液(2)油基切削液油基切削液 2、切削液的选择和使用、切削液的选择和使用通常应根据加工性质、工通常应根据加工性质、工件材料和刀具材料等来选件材料和刀具材料等来选择合适的切削液。择合适的切削液。切削液的使用，目前以浇注法最切削液的使用，目前以浇注法最为普遍，为了提高其使用效果，为普遍，为了提高其使用效果，可以采用喷雾冷却法或内冷却法。可以采用喷雾冷却法或内冷却法。金属工艺学 华中农业大学工学院5.1.4.4 材料切削加工性的改善材料切削加工性的改善 1材料切削加工性的概念和衡量指标材料切削加工性的概念和衡量指标 a.切削加工性是指材料被切削加工的难易程
45、度。切削加工性是指材料被切削加工的难易程度。b.常用的指标主要有如下几个：常用的指标主要有如下几个：(1)一定刀具耐用度下的切削速度一定刀具耐用度下的切削速度vT(2)相对加工性相对加工性Kr(3)已加工表面质量已加工表面质量(4)切屑控制或断屑的难易切屑控制或断屑的难易(5)切削力切削力2改善材料切削加工性的主要途径改善材料切削加工性的主要途径 (1)(1)通过适当的热处理，可以改变材料通过适当的热处理，可以改变材料的力学性能，从而达到改善其切削加工的力学性能，从而达到改善其切削加工性的目的。性的目的。(2)(2)改变材料的力学性能，还可以用其改变材料的力学性能，还可以用其他辅助性的加工。他辅助性的加工。(3)(3)还可以通过适当调整材料的化学成还可以通过适当调整材料的化学成分来改善其切削加工性。分来改善其切削加工性。
