第四章切削基本理论的应用.ppt

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1、第四章 切削基本理论的应用第四章第四章 切削基本理论的应用切削基本理论的应用第一节第一节 切屑控制切屑控制 一、切屑形状的分类一、切屑形状的分类 二、切屑的流向和折断二、切屑的流向和折断 1切屑的流向切屑的流向A点：点：主切削刃切主切削刃切削的终了点削的终了点B点：点：副切削刃切副切削刃切削的终了点削的终了点vch：切屑流速，切屑流速，方向垂直方向垂直A、B点点的连线的连线流屑角流屑角c：vch流向与正交平面夹角流向与正交平面夹角影响流屑方向的主要参数：影响流屑方向的主要参数：刀具刃倾角刀具刃倾角s-s：切屑流向：切屑流向已加工表面已加工表面+s：切屑流向：切屑流向待加工表面待加工表面主偏角主

2、偏角rr=90时时，切屑流向是偏向已加工表面，切屑流向是偏向已加工表面 前角前角o-o切屑易流向加工工件一侧切屑易流向加工工件一侧2切屑的折断切屑的折断有利于断屑的因素：切屑厚度有利于断屑的因素：切屑厚度hch,切屑卷曲半径切屑卷曲半径及及切屑材料的切屑材料的极限应变值极限应变值b 如：断屑槽如：断屑槽宽宽度度LBn ，刀，刀-屑接触屑接触长长度度l和断屑台和断屑台高度高度hBn都可都可 ，并有利断屑，并有利断屑 三、断屑措施三、断屑措施 1作出断屑槽作出断屑槽 1）断屑槽的型式）断屑槽的型式影响断屑效果的主要参数是：槽宽影响断屑效果的主要参数是：槽宽LBn和槽深和槽深hBn 2）断屑槽的位置

3、及刃倾角的作用：）断屑槽的位置及刃倾角的作用：外倾式：外倾式：-s,切屑易折小段，并流向切屑易折小段，并流向已已加工表面加工表面平行式：平行式：s=0,切屑呈较短盘螺旋状，并碰在加工切屑呈较短盘螺旋状，并碰在加工表面上折断表面上折断内斜式：内斜式：+s,使切屑流向刀具后刀面而折断使切屑流向刀具后刀面而折断 2改变切削用量改变切削用量f，使切屑厚度，使切屑厚度hch，在切屑较易折断。，在切屑较易折断。ap对断屑作用不大，只有当同时对断屑作用不大，只有当同时f时，才能有时，才能有效地断屑。效地断屑。切削速度对断屑影响较小切削速度对断屑影响较小 3其它断屑方法其它断屑方法 (1)固定附加断屑挡块固定

4、附加断屑挡块 (2)采用间断切削采用间断切削 (3)切削刃上开分屑槽切削刃上开分屑槽 第二第二节节 工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性工件材料切削加工性工件材料切削加工性:是指在一定的加工条件下工件材是指在一定的加工条件下工件材料被切削的难易程度料被切削的难易程度一、切削加工性指标一、切削加工性指标1加工材料的性能指加工材料的性能指标标 材料加工性能难易程度主要决定于材料结构和材料加工性能难易程度主要决定于材料结构和 金相组织，及具有的物理和力学性能金相组织，及具有的物理和力学性能例例 45钢钢 1Cr18Ni9Ti3刀具寿命指标刀具寿命指标用刀具寿命高低来衡量被加工材料切削的难易用刀具

5、寿命高低来衡量被加工材料切削的难易程度。程度。V60,V20来表示来表示2相对加工性指标相对加工性指标以切削以切削45钢，刀具寿命钢，刀具寿命T=60分钟的切削速度分钟的切削速度 作为标准，将某种材料的作为标准，将某种材料的v60与其相比的比值，与其相比的比值，即即 （4-1）二、常用材料切削加工性简述二、常用材料切削加工性简述（一）（一）铸铁铸铁 白口铸铁白口铸铁硬度高（硬度高（HBS600)HBS600)，难切削；，难切削；灰口铸铁灰口铸铁硬度适中，强度塑性小，切削力硬度适中，强度塑性小，切削力较小，但高硬度碳化物对刀具有擦伤，崩碎切较小，但高硬度碳化物对刀具有擦伤，崩碎切屑，切削力热集中

6、刀刃上且有波动，刀具磨损屑，切削力热集中刀刃上且有波动，刀具磨损率并不低，应采用低于加工钢的切削速度。率并不低，应采用低于加工钢的切削速度。球墨铸铁、可锻铸铁球墨铸铁、可锻铸铁的强度塑性比灰铁高，的强度塑性比灰铁高，但其切削性比灰铸铁要好但其切削性比灰铸铁要好 工件表面若有硬皮应进行退火处理工件表面若有硬皮应进行退火处理（二）碳素（二）碳素结构钢结构钢 碳素结构钢切削加工性取决于含碳量。碳素结构钢切削加工性取决于含碳量。低碳钢低碳钢硬度低，塑韧性高，变形大，断屑难，粘硬度低，塑韧性高，变形大，断屑难，粘屑，加工表面粗糙，加工性较差；屑，加工表面粗糙，加工性较差；高碳钢高碳钢硬度高，塑性低及热导

7、率低，切削力大，硬度高，塑性低及热导率低，切削力大，温度高，刀具耐用度低，加工性差；温度高，刀具耐用度低，加工性差；中碳钢中碳钢性能适中，加工性良好。性能适中，加工性良好。(三三)合金结构钢合金结构钢 在碳素结构钢中加入合金元素，如在碳素结构钢中加入合金元素，如Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti等，提高了结构钢的性能，等，提高了结构钢的性能，其加工性也随着变化。其加工性也随着变化。(四四)难加工材料难加工材料 1高高强强度合金度合金钢钢 高强度合金钢是含合金的结构钢，经过热处理均有高强度合金钢是含合金的结构钢，经过热处理均有较好综合性能较好综合性能金相组织多为马氏体，通常应在退火状态下

8、切削金相组织多为马氏体，通常应在退火状态下切削 切削高强度钢应选用高的耐热性、耐磨性和耐冲击切削高强度钢应选用高的耐热性、耐磨性和耐冲击的刀具材料的刀具材料 2不锈钢不锈钢 切削时的塑性变形大，故切削力大，切削温度高，切削时的塑性变形大，故切削力大，切削温度高，加工硬化程度高，易与刀具中合金元素亲合，产生粘加工硬化程度高，易与刀具中合金元素亲合，产生粘屑并易形成积屑瘤。断屑困难。刀具上温度高、导热屑并易形成积屑瘤。断屑困难。刀具上温度高、导热差，使刀具产生粘结磨损和扩散磨损。差，使刀具产生粘结磨损和扩散磨损。切削不锈钢应选用高的耐热性、强度和耐磨的刀具材料。切削不锈钢应选用高的耐热性、强度和耐

9、磨的刀具材料。3高锰钢高锰钢 高锰钢的锰质量分数高达高锰钢的锰质量分数高达(1114)强度和硬度均较高强度和硬度均较高，在切削时晶格滑移和晶粒扭曲及伸长，在切削时晶格滑移和晶粒扭曲及伸长变形严重，故加工硬化很严重变形严重，故加工硬化很严重韧性和伸长率均很高韧性和伸长率均很高，故切削力大，切屑不易折断，故切削力大，切屑不易折断热导率小，切削温度高热导率小，切削温度高切削高锰钢可选用耐磨性和韧性较高的硬质合金刀具切削高锰钢可选用耐磨性和韧性较高的硬质合金刀具 4钛合金钛合金 具有高的硬度和强度，导热性差；是高度活泼的金属具有高的硬度和强度，导热性差；是高度活泼的金属 塑性变形小塑性变形小,屑与刀面

10、间接触长度短，刀尖处受力大、屑与刀面间接触长度短，刀尖处受力大、温度集中；弹性复原大，后刀面上粘屑严重温度集中；弹性复原大，后刀面上粘屑严重刀具易产生粘结磨损和破损刀具易产生粘结磨损和破损 刀具易产生粘结磨损和扩散磨损，刀尖又易破损刀具易产生粘结磨损和扩散磨损，刀尖又易破损 切削钛合金刀具应选用亲合力小、导热性好、强度高的切削钛合金刀具应选用亲合力小、导热性好、强度高的含钴量多、细晶粒和含稀有金属的硬质合金材料含钴量多、细晶粒和含稀有金属的硬质合金材料 5其它难加工材料加工性特点简介其它难加工材料加工性特点简介 镍基高温合金镍基高温合金-热导率低，切削力大，切削温度高，热导率低，切削力大，切削

11、温度高，加工硬化严重，切削时刀具上粘屑严重。加工硬化严重，切削时刀具上粘屑严重。淬火钢和硬质合金淬火钢和硬质合金-硬度高、塑性低、热导率小，切削时硬度高、塑性低、热导率小，切削时冲击力大，切削温度集中刀尖区域，刀具磨损快、破损严重。冲击力大，切削温度集中刀尖区域，刀具磨损快、破损严重。冷硬铸铁和高硅铝合金冷硬铸铁和高硅铝合金-硬度均很高、性脆，材料中分布硬度均很高、性脆，材料中分布着硬质点，耐磨性高，切屑呈崩碎状，刀刃刀尖处受冲击着硬质点，耐磨性高，切屑呈崩碎状，刀刃刀尖处受冲击力大，刀具产生磨粒磨损和破损。力大，刀具产生磨粒磨损和破损。工程陶瓷工程陶瓷-具有高的硬度具有高的硬度2500300

12、0HV、很高耐磨性和、很高耐磨性和耐热性，性脆。耐热性，性脆。三、三、改善材料切削加工性途径改善材料切削加工性途径(一)调剂工件材料中化学元素和进行热处理 1.调整材料的化学成分调整材料的化学成分 钢中加硫、铅等元素；铸铁中加入铝、铜合金元素钢中加硫、铅等元素；铸铁中加入铝、铜合金元素2.2.进行适当的热处理进行适当的热处理 低、中碳钢宜选正火处理，均匀组织，调整硬度塑性；低、中碳钢宜选正火处理，均匀组织，调整硬度塑性；高碳钢宜用球化退火高碳钢宜用球化退火,降低硬度降低硬度,均匀组织均匀组织,改善加工性；改善加工性；中碳以上的合金钢硬度较高，需退火以降低硬度；中碳以上的合金钢硬度较高，需退火以

13、降低硬度；不锈钢常要进行调质处理，降低塑性，以便加工；不锈钢常要进行调质处理，降低塑性，以便加工；铸铁需进行退火处理，降低硬度铸铁需进行退火处理，降低硬度,降低表皮硬度，消除内降低表皮硬度，消除内应力应力(二二)合理选用刀具材料合理选用刀具材料高强度、超高强度钢，高强度、超高强度钢，益益选用耐磨性强的刀具材料选用耐磨性强的刀具材料高锰钢，应选用硬度高、有一定韧性、导热系数较高锰钢，应选用硬度高、有一定韧性、导热系数较大、高温性能好的刀具材料大、高温性能好的刀具材料冷硬铸铁，应选用硬度、强度都好的刀具材料冷硬铸铁，应选用硬度、强度都好的刀具材料纯金属，可以用高速钢刀具，也可以用硬质合金刀具纯金属

14、，可以用高速钢刀具，也可以用硬质合金刀具不锈钢和高温合金，一般宜采用不锈钢和高温合金，一般宜采用YG类硬质合金类硬质合金钛合金，宜采用钛合金，宜采用YG类合金类合金(三三)其它措施其它措施 1合理选择刀具几合理选择刀具几何参数何参数 2保持切削系统的保持切削系统的足够刚性足够刚性 3选用高效切削液选用高效切削液及有效浇注方式及有效浇注方式 4采用新的切削加采用新的切削加工技术工技术第三节第三节 切削液的选用切削液的选用一、切削液作用一、切削液作用1冷却作用冷却作用热的产生；将热量带走。冷却性能的好坏取决于本身热的产生；将热量带走。冷却性能的好坏取决于本身导热系数、比热、汽化热及流量、流速、冷却

15、方式等。导热系数、比热、汽化热及流量、流速、冷却方式等。2润滑作用润滑作用 摩擦摩擦干摩擦干摩擦 流体润流体润滑摩擦滑摩擦 边界润边界润滑摩擦滑摩擦 低温低压边界润滑低温低压边界润滑 高温边界润滑高温边界润滑 高压边界润滑高压边界润滑 高温高压边界润滑即极压润滑高温高压边界润滑即极压润滑 4防锈作用防锈作用 3排屑和洗涤作用排屑和洗涤作用物理吸附膜，化学吸附膜物理吸附膜，化学吸附膜排屑和洗涤性能的好坏，与切削液的渗透性、流动性排屑和洗涤性能的好坏，与切削液的渗透性、流动性和使用的压力有关和使用的压力有关 切削液中加入防锈添加剂，使与金属表面起化学反应切削液中加入防锈添加剂，使与金属表面起化学反

16、应形成保护膜，起到防锈、防蚀作用。形成保护膜，起到防锈、防蚀作用。当金属切削中产生碎屑当金属切削中产生碎屑(如切铸铁如切铸铁)或磨粉或磨粉(如磨削如磨削)时，时，要求切削液具有良好的清洗作用及排屑和洗涤作用要求切削液具有良好的清洗作用及排屑和洗涤作用 二、切削液种类及其应用二、切削液种类及其应用 以以冷却冷却为主的为主的水溶性切削液水溶性切削液和以和以润滑润滑为主的为主的油溶性切削液油溶性切削液(一一)水溶性切削液水溶性切削液 1水溶液水溶液 以软水为主加入，各种添加剂，具有较好的冷却效果。以软水为主加入，各种添加剂，具有较好的冷却效果。常用于粗加工和普通磨削加工中常用于粗加工和普通磨削加工中

17、2乳化液乳化液 是水和乳化油混合后再经搅拌，形成的乳白色液体。是水和乳化油混合后再经搅拌，形成的乳白色液体。根据配制比的不同，可适合于各种加工方式根据配制比的不同，可适合于各种加工方式 3合成切削液合成切削液 是由水、各种表面活性剂和化学添加剂组成，它具有良好是由水、各种表面活性剂和化学添加剂组成，它具有良好的冷却、润滑、清洗和防锈作用，热稳定性好，使用周期的冷却、润滑、清洗和防锈作用，热稳定性好，使用周期长等特点。长等特点。(二二)油溶性切削液油溶性切削液 1切削油切削油 切削油中有矿物油、动植物油和复合油切削油中有矿物油、动植物油和复合油(矿物油和动植油矿物油和动植油的混合油的混合油)2极

18、压切削油极压切削油 是在矿物油中添加氯、硫、磷等极压添加剂配制而成是在矿物油中添加氯、硫、磷等极压添加剂配制而成 氯化切削油氯化切削油 主要含氯化石腊、氯化脂肪酸等；适用于切削合金钢、主要含氯化石腊、氯化脂肪酸等；适用于切削合金钢、高锰钢、不锈钢和高温合金等难加工材料的车、铰、高锰钢、不锈钢和高温合金等难加工材料的车、铰、钻、拉、攻螺纹和齿轮加工。钻、拉、攻螺纹和齿轮加工。是在矿物油中加入含硫添加剂是在矿物油中加入含硫添加剂(硫化鲸鱼油、硫化棉籽油等硫化鲸鱼油、硫化棉籽油等)；能耐高温；能耐高温硫化切削油硫化切削油磷化切削油磷化切削油(三三)固体润滑剂固体润滑剂 二硫化钼二硫化钼(MoS2)用

19、的最多用的最多 第四节第四节 已加工表面质量已加工表面质量标志标志表面粗糙度表面粗糙度表层硬化程度表层硬化程度表层微裂纹表层微裂纹表层残余应力表层残余应力 表层金相组织表层金相组织一、已加工表面层质量简介一、已加工表面层质量简介 1加工硬化加工硬化金属材料在再结晶温度以下塑性变形时，强度金属材料在再结晶温度以下塑性变形时，强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象，称为和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象，称为加工硬化，又称冷作硬化。加工硬化，又称冷作硬化。产生的原因是，金属在塑性变形时，晶粒发生产生的原因是，金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长，破碎和滑移，出现位错的缠结，使

20、晶粒拉长，破碎和纤维化，阻碍金属进一步塑性变形，而使金属纤维化，阻碍金属进一步塑性变形，而使金属强化。强化。2表层残余应力表层残余应力 由于受到工艺过程的影响，在没有外力作用的情况下，由于受到工艺过程的影响，在没有外力作用的情况下，在零件内部所残存的应力叫做残余应力。在零件内部所残存的应力叫做残余应力。残余拉应力残余拉应力产生裂纹，疲劳强度产生裂纹，疲劳强度；残余压应力残余压应力疲劳强度疲劳强度 产生的原因产生的原因:1热塑变形效应热塑变形效应切削后，表层收缩受到里层的阻碍，因而表层存在切削后，表层收缩受到里层的阻碍，因而表层存在拉应力，里层存在压应力。拉应力，里层存在压应力。2里层金属弹性的

21、恢复里层金属弹性的恢复切削后，里层弹性变形便趋向复原，但受到表层金属切削后，里层弹性变形便趋向复原，但受到表层金属的牵制，因而在表层造成应力状态。的牵制，因而在表层造成应力状态。3表层金属在切削热的作用下发生相变表层金属在切削热的作用下发生相变表层出现压应力，而里层存在拉应力表层出现压应力，而里层存在拉应力3表层微裂纹表层微裂纹 切削过程中切削表面在外界摩擦、积屑瘤和鳞刺等因切削过程中切削表面在外界摩擦、积屑瘤和鳞刺等因素作用以及在表面层内受应力集中或拉应力等影响下，素作用以及在表面层内受应力集中或拉应力等影响下，造成已加工表层产生微裂纹造成已加工表层产生微裂纹 4表层金相组织表层金相组织 切

22、削时由于切削参数选用不当或切削液浇注不充分，切削时由于切削参数选用不当或切削液浇注不充分，会造成加工表面层的金相组织变化，影响被加工材会造成加工表面层的金相组织变化，影响被加工材料原有性能。料原有性能。二、表面粗糙度的形成二、表面粗糙度的形成 1理论粗糙度理论粗糙度 当当r=0时，粗糙度值为粗糙度值为 Rmax 当当r0时，粗糙度值为粗糙度值为 Rmax(4-2)(4-3)2实际粗糙度实际粗糙度实际粗糙度是在理论粗糙度上叠加着非正常因素，例如：实际粗糙度是在理论粗糙度上叠加着非正常因素，例如：积屑瘤、鳞刺、刀具磨痕和切削振纹等附着物和痕迹，积屑瘤、鳞刺、刀具磨痕和切削振纹等附着物和痕迹，因此，

23、增大了残留面积的高度值。因此，增大了残留面积的高度值。(1)积屑瘤和鳞刺影响积屑瘤和鳞刺影响 积屑瘤：积屑瘤：鳞刺：鳞刺：在已加工表面上垂直于切削速度方向会在已加工表面上垂直于切削速度方向会产产生突出的生突出的鳞鳞片状毛刺，通常片状毛刺，通常称作称作鳞鳞刺。刺。(2)刀具磨损影响刀具磨损影响缺陷均会复映在已加工表面上形成较均匀沟痕。缺陷均会复映在已加工表面上形成较均匀沟痕。(3)振动影响振动影响 切削时工艺系统的振动，不仅明显加大工件表面粗切削时工艺系统的振动，不仅明显加大工件表面粗糙度，严重时会影响机床精度和损坏刀具。糙度，严重时会影响机床精度和损坏刀具。三、影响表面粗糙度因素三、影响表面粗

24、糙度因素(一一)切削用量影响切削用量影响 1切削速度切削速度vc低速低速，易形成积屑瘤和鳞刺；，易形成积屑瘤和鳞刺；中速中速，积屑瘤最大；，积屑瘤最大；高速高速，可获得较小表面粗糙度，可获得较小表面粗糙度 2进给量进给量f进给量进给量f越小，残留面积高度越小，残留面积高度Rmax越小；进给量太小，硬化越小；进给量太小，硬化严重严重(二二)刀具几何参数影响刀具几何参数影响1前角前角o 前角前角o，表面粗糙度表面粗糙度，但，但o太大，太大，会削弱刀具会削弱刀具强强度和减小散度和减小散热热体体积积，加速刀具磨加速刀具磨损损。应应在刀在刀具具强强度和刀具寿命度和刀具寿命许许可可条件下，尽量条件下，尽量

25、选选用大的用大的前角前角o。2后角后角o o，硬化和鳞刺，硬化和鳞刺，切削刃钝圆半径，切削刃钝圆半径，表面粗表面粗糙度糙度。3 3主偏角主偏角r r、副偏角、副偏角r r和刀尖圆弧半径和刀尖圆弧半径r rr r、r r 和和 r r ，表面粗糙度表面粗糙度。前角，主偏角，副偏角不同组合对表面粗糙度波形的影响前角，主偏角，副偏角不同组合对表面粗糙度波形的影响(三三)刀具材料影响刀具材料影响 刀刀具具材材料料对对加加工工表表面面质质量量的的影影响响，主主要要决决定定于于它它们们与与加加工工材材料料间间摩摩擦擦系系数数、亲亲合合程程度度、材材料料的的耐磨性和可刃磨性。耐磨性和可刃磨性。(四四)切削液

26、影响切削液影响 低速切削低速切削时时影响影响显显著，高速著，高速时时影响影响较较小小第五第五节节 刀具几何参数的合理刀具几何参数的合理选择选择刀具几何参数主要包括：刀具几何参数主要包括：刀具角度刀具角度、前面与后面型前面与后面型式式、切削刃与刃口形状切削刃与刃口形状等。等。一、一、前角的选择前角的选择(一一)前角的作用前角的作用 0 0 变形程度变形程度F F T T振动振动质量质量 刀刃和刀头强度刀刃和刀头强度散热面积容热体积散热面积容热体积断屑困难断屑困难 在一定的条件下，存在一个合理值在一定的条件下，存在一个合理值(二二)前角选择原则前角选择原则 1根据被加工材料选择根据被加工材料选择

27、加工塑性材料、软材料加工塑性材料、软材料时前角大些；加工脆性时前角大些；加工脆性材料、硬材料时前角小材料、硬材料时前角小些。些。2根据加工要求选择根据加工要求选择 精加工的前角较大；粗精加工的前角较大；粗加工和断续切削的前角加工和断续切削的前角较小；加工成形面前角较小；加工成形面前角应小应小 3根据刀具材料选择根据刀具材料选择 高速钢刀具的抗弯强度高速钢刀具的抗弯强度和抗冲击韧性高，可选和抗冲击韧性高，可选取较大前角；硬质合金取较大前角；硬质合金刀具的抗弯强度较低，刀具的抗弯强度较低，前角较小；陶瓷刀具的前角较小；陶瓷刀具的抗弯强度是高速钢的抗弯强度是高速钢的1/21/3，故前角应更小些。，故

28、前角应更小些。二、后角的选择二、后角的选择 1.1.后角的作用后角的作用 0 0r rn n锋利、锋利、l摩擦摩擦F F 质量质量 VB VB 一定，磨损体积一定，磨损体积T T但但NBNB 刀头强度刀头强度散热体积散热体积重磨体积重磨体积 在一定的条件下，存在一个合理值在一定的条件下，存在一个合理值2.合理后角的选择原则合理后角的选择原则在摩擦不严重的情况下，选取较小后在摩擦不严重的情况下，选取较小后角，具体考虑加工条件为：角，具体考虑加工条件为：1）根据加工精度选择）根据加工精度选择 精加工时，后角取较大值；粗加工时，精加工时，后角取较大值；粗加工时，后角取较小值。后角取较小值。2）根据加

29、工材料选择）根据加工材料选择 三、副后角三、副后角o选择选择 副后角选择原则与主后角基本相同副后角选择原则与主后角基本相同 四、主偏角四、主偏角r选择选择 1.1.主偏角的作用主偏角的作用 r rhD bD单位刃长负荷单位刃长负荷 T T 刀尖强度刀尖强度散热体积散热体积，RaRa F Fp p变形变形加工精度加工精度，不易振动，不易振动RaRa，T T 在一定的条件下，存在一个合理值在一定的条件下，存在一个合理值2.合理主偏角的选择原则合理主偏角的选择原则1)根据加工材料选择根据加工材料选择 加工高强度、高硬度、热导率小和表面有硬化层的材料，加工高强度、高硬度、热导率小和表面有硬化层的材料，

30、应选取较小主偏角。应选取较小主偏角。2）根据加工工艺系统刚性选择）根据加工工艺系统刚性选择 在加工工艺系统刚性不足的情况下，为减小背向力在加工工艺系统刚性不足的情况下，为减小背向力Fy，减少振动，应选用较大主偏角，一般取减少振动，应选用较大主偏角，一般取r=6075。3）根据加工表面形状要求选择）根据加工表面形状要求选择 在车细长轴、阶梯轴时，选在车细长轴、阶梯轴时，选r=90；用于车外圆、；用于车外圆、车端面和倒角时，车端面和倒角时，r=45。五、副偏角的选择五、副偏角的选择 1.1.副偏角的作用副偏角的作用 副偏角的主要作用是形成已加工表面。副偏角的主要作用是形成已加工表面。副偏角副偏角

31、RaRa刀尖强度刀尖强度散热体积散热体积 副刃工作长度副刃工作长度 摩擦摩擦F Fp p易振动易振动RaRa，T T 在一定条件下，存在一合理值。系统刚性好，取较小值；在一定条件下，存在一合理值。系统刚性好，取较小值；刚性差，取较大值刚性差，取较大值,参考表参考表4-74-7。2.合理合理副副偏角的选择原则偏角的选择原则(1)一般刀具的副偏角，在不引起振动的情况下，可选取一般刀具的副偏角，在不引起振动的情况下，可选取较小的数值，如车刀、端铣刀、刨刀，均可取较小的数值，如车刀、端铣刀、刨刀，均可取r=510。(2)精加工刀具的副偏角应取得精加工刀具的副偏角应取得更小一些，必要时，可磨出一更小一些

32、，必要时，可磨出一段段r=0的修光刃，修光刃长度的修光刃，修光刃长度b应略大于进给量应略大于进给量(3)加工高强度高硬度材料或断加工高强度高硬度材料或断续切削时，应取较小的副偏角续切削时，应取较小的副偏角(r=46)，以提高刀尖，以提高刀尖强度。强度。(4)切断刀、锯片铣刀和槽铣刀等，为了保证刀头强度和重切断刀、锯片铣刀和槽铣刀等，为了保证刀头强度和重磨后刀头宽度变化较小，只能取很小的副偏角，即磨后刀头宽度变化较小，只能取很小的副偏角，即r=12（六）刃倾角的选择（六）刃倾角的选择 1.1.刃倾角的作用刃倾角的作用 (1)(1)影响切屑流出方向影响切屑流出方向 -s-s切屑流向已加工表面切屑流

33、向已加工表面 ，+s+s切屑流向待加工表面切屑流向待加工表面(2)影响刀尖影响刀尖强强度和刀尖度和刀尖导热导热和容和容热热条件条件 负刃倾角负刃倾角刀头强度刀头强度散热体积散热体积负刃倾角负刃倾角 F Fp p变形变形，易振动，易振动RaRa(3)影响切入切出的平稳性影响切入切出的平稳性 当刃倾角当刃倾角s=0时，切削刃同时切入和切出，时，切削刃同时切入和切出，冲击力大冲击力大(4)影响切削刃的工作长度影响切削刃的工作长度 s的绝对值越大，工作长度值越大，切削刃单的绝对值越大，工作长度值越大，切削刃单位长度上的负荷越小，有利于提高刀具耐用度位长度上的负荷越小，有利于提高刀具耐用度(5)影响切削

34、分力之间的比值影响切削分力之间的比值 2.刃倾角的选择原则刃倾角的选择原则1）根据加工要求选择）根据加工要求选择 精加工、精加工、s s取正值；取正值；粗加工、刀材脆、工材强度硬度高，粗加工、刀材脆、工材强度硬度高，s s取负值；取负值；2）根据加工条件选择）根据加工条件选择 加工断续表面、加工余量不均匀表面，或在其它加工断续表面、加工余量不均匀表面，或在其它产生冲击振动的切削条件下，通常选取产生冲击振动的切削条件下，通常选取-s。七、刀尖修磨形式七、刀尖修磨形式 修圆刀尖、倒角刀尖和倒角带修光刃修圆刀尖、倒角刀尖和倒角带修光刃 1修圆刀尖修圆刀尖 1）作用：）作用：修圆刀尖修圆刀尖r ，Ra

35、，刀头强度，刀头强度和和改善散热条件。改善散热条件。r过大，过大，FZ,影响断屑影响断屑2）选用原则：）选用原则：半精加工和精加工时，半精加工和精加工时，r约取约取f 的的23倍；在加工工艺系统刚性足够条件下切削难倍；在加工工艺系统刚性足够条件下切削难加工材料和断续切削时，可适当加大加工材料和断续切削时，可适当加大r值。值。2倒角刀尖倒角刀尖 倒倒角角刀刀尖尖主主要要适适用用于于车车刀刀、可可转转位位面面铣铣刀刀和和钻钻头头的粗加工、半精加工和有的粗加工、半精加工和有间间断的切削中断的切削中 3倒角带修光刃倒角带修光刃用用它它在在切切削削时时修修光光残残留留面面积积。磨磨制制出出的的修修光光刃

36、刃应应平平直直锋锋利利，且且装装刀刀平平行行于于进进给给方方向向。倒倒角角修修光光刃刃主主要要适适用用在在工工艺艺系系统统刚刚性性足足够够的的车车刀刀、刨刨刀刀和和面面铣刀的较大进给量半精加工中。铣刀的较大进给量半精加工中。八、刃口修磨形式八、刃口修磨形式 锋刃锋刃,刃口修圆刃口修圆,刃口负倒棱刃口负倒棱,刃口平棱刃口平棱,负后角倒棱负后角倒棱锋刃能得很高的加工表面质量，其余的都可提高锋刃能得很高的加工表面质量，其余的都可提高刃口强度、抗冲击能力和改善散热条件，负后角刃口强度、抗冲击能力和改善散热条件，负后角倒棱在切削时增加阻尼作用，起到抑制振动效果倒棱在切削时增加阻尼作用，起到抑制振动效果第

37、六节第六节 切削用量的合理选择切削用量的合理选择生产率公式生产率公式:刀具寿命公式：刀具寿命公式：ap三倍，三倍，f不变，则不变，则vc须须15。Q只只2.6倍。倍。f 三倍，三倍，ap不变，则不变，则vc须须32。Q只只2倍。倍。vc 三倍，三倍，ap不变，则不变，则f须须。Q为原来的为原来的13%。1.1.切削用量的选择原则切削用量的选择原则 粗加工粗加工中选择切削用量时，应首先选择尽可能大的背中选择切削用量时，应首先选择尽可能大的背吃刀量吃刀量ap，其次要根据机床动力和刚性限制条件或已，其次要根据机床动力和刚性限制条件或已加工表面粗糙度的规定等，选取尽可能大的加工表面粗糙度的规定等，选取

38、尽可能大的f，最后，最后根据合理的刀具使用寿命，用计算法或查表法确定切根据合理的刀具使用寿命，用计算法或查表法确定切削速度削速度v c。这样使。这样使vc、f、ap 的乘积最大，以获得最大的乘积最大，以获得最大的生产率的生产率精加工精加工时则主要按表面粗糙度和加工精度要求确定切时则主要按表面粗糙度和加工精度要求确定切削用量。削用量。2.2.切削用量制订的步骤切削用量制订的步骤（以车削为例）（以车削为例）（1 1）背吃刀量）背吃刀量ap的选择的选择粗粗加加工工时时，ap由由加加工工余余量量和和工工艺艺系系统统的的刚刚度度决决定定，尽可能一次走刀切除全部加工余量。尽可能一次走刀切除全部加工余量。半

39、精加工时，半精加工时，ap可取可取0.50.52 2 mm mm。精加工时，精加工时，ap取为取为0.10.10.40.4 mm mm。在在加加工工余余量量过过大大或或系系统统刚刚性性不不足足情情况况下下，粗粗加加工工可可分分几几次次走走刀刀。若若分分两两次次走走刀刀，第第一一次次走走刀刀的的ap取取大大些些，可可占占全全部部余余量量的的2/32/33/43/4，而而第第二二次次走走刀刀的的ap取取小小些些，以使精加工工序具有较高的刀具寿命和加工质量。以使精加工工序具有较高的刀具寿命和加工质量。切削有硬皮的铸、锻件或不锈钢等加工硬化严重的材料时，切削有硬皮的铸、锻件或不锈钢等加工硬化严重的材料

40、时，应尽量使应尽量使ap超过硬皮或冷硬层厚度，以避免刀尖过早磨损。超过硬皮或冷硬层厚度，以避免刀尖过早磨损。（2 2）进给量）进给量f 的选择的选择 粗加工时，粗加工时，f 的大小主要受机床进给机构强度、刀具的强度的大小主要受机床进给机构强度、刀具的强度与刚性、工件的装夹刚度等因素的限制。与刚性、工件的装夹刚度等因素的限制。精加工时，精加工时，f 的大小主要受加工精度和表面粗糙度的限制。的大小主要受加工精度和表面粗糙度的限制。生生产实际产实际中常根据中常根据经验经验或或查查表法确定表法确定f。粗加工粗加工时时根据工件材料、根据工件材料、车车刀刀杆尺寸、工件直径及以确定刀刀杆尺寸、工件直径及以确

41、定的背吃刀量按表的背吃刀量按表4-8,4-94-8,4-9来来选择选择f。在半精加工和精加工在半精加工和精加工时时，则则按加工表面粗糙度要求，根据工按加工表面粗糙度要求，根据工件材料、刀尖件材料、刀尖圆圆弧半径、切削速度按表弧半径、切削速度按表4-104-10来来选择选择f。（3 3）切削速度的确定）切削速度的确定 根据已经选定的背吃刀量根据已经选定的背吃刀量ap 、进给量、进给量f及刀具使用寿命及刀具使用寿命T，切削速度切削速度vT可按下式计算求得可按下式计算求得 (3-13)(3-13)式中各系数和指数可查阅切削用量手册。式中各系数和指数可查阅切削用量手册。切削速度值也可查表切削速度值也可

42、查表4-114-11来选定。来选定。生产中选择切削速度的一般原则是：生产中选择切削速度的一般原则是：1 1）粗车时，）粗车时，ap和和f 均较大，故选择较低的切削速度均较大，故选择较低的切削速度v；精车时，精车时，ap和和f 均较小，故选择较高的切削速度均较小，故选择较高的切削速度v。2 2）工件材料强度、硬度高时，应选较低的切削速度）工件材料强度、硬度高时，应选较低的切削速度v；反之，选较高的切削速度反之，选较高的切削速度v。3 3）刀具材料性能越好，切削速度）刀具材料性能越好，切削速度v选选得越高。得越高。4 4）精加工时应尽量避免积屑瘤和鳞刺产生的速度区域；）精加工时应尽量避免积屑瘤和鳞

43、刺产生的速度区域；5 5）断续切削时为减小冲击和热应力，宜适当降低断续切削时为减小冲击和热应力，宜适当降低v ；6 6）在易发生振动的情况下，在易发生振动的情况下，v应避开自激振动的临界速度；应避开自激振动的临界速度；7 7）加工大件、细长件和薄壁件或加工带外皮的工件时，应加工大件、细长件和薄壁件或加工带外皮的工件时，应 适当较低适当较低v 。切削用量三要素选定之后，还应校核机床功率。切削用量三要素选定之后，还应校核机床功率。录象录象(4)机床功率检验机床功率检验 若选用的切削用量值过高或机床动力较小，需检验机床若选用的切削用量值过高或机床动力较小，需检验机床 功率是否允许，检验的方法应使功率

44、是否允许，检验的方法应使 PcPE (4-4)式中式中Pc切削功率，按式切削功率，按式(3-9)、式、式(3-10)计算；计算；PE机床主电动机功率机床主电动机功率(单位为单位为kW)；机械效率，根据机床使用效率不同，机械效率，根据机床使用效率不同，在在 0.90.75间选取。间选取。第七节第七节 现代切削新技术简介现代切削新技术简介一、超高速切削一、超高速切削 1超高速切削速度超高速切削速度 超高速切削速度为常用切削速度的超高速切削速度为常用切削速度的10倍倍左右左右2超高速切削过程的主要特点超高速切削过程的主要特点 切削变形小、切削力切削变形小、切削力Fc较小、留在工件中及传较小、留在工件

45、中及传 给机床的热量相对较少、刀具寿命高给机床的热量相对较少、刀具寿命高3超高速切削条件超高速切削条件 高性能的刀具、机床高性能的刀具、机床二、精密和超精密加工二、精密和超精密加工 加工精度高于加工精度高于0.1m、加工表面粗糙度小于、加工表面粗糙度小于 Ra0.01m1精密、超精密切削的刀具及对切削过程影响精密、超精密切削的刀具及对切削过程影响 超精密切削是用天然金刚石刀具进行的超精密切削是用天然金刚石刀具进行的 刀具参数中最重要的是刀尖圆弧半径刀具参数中最重要的是刀尖圆弧半径r 和刃口钝圆半径和刃口钝圆半径rn2超精密机床的结构特点超精密机床的结构特点 主轴轴承：采用液体静压轴承、空气静压

46、轴承主轴轴承：采用液体静压轴承、空气静压轴承 床身和导轨：采用花岗石材料床身和导轨：采用花岗石材料 进给：采用滚柱丝杠传动、摩擦轮驱动进给：采用滚柱丝杠传动、摩擦轮驱动 机床移动量：利用激光在线检测机床移动量：利用激光在线检测 整机：采取隔振、抗振及消振措施整机：采取隔振、抗振及消振措施 采用恒温系统采用恒温系统三、干切削三、干切削 1干切削的主要条件干切削的主要条件(1)选用高性能硬质合金刀具及新型涂层刀具选用高性能硬质合金刀具及新型涂层刀具(2)合理选择刀具几何参数以适用于干切削合理选择刀具几何参数以适用于干切削(3)采用采用“绿色冷却绿色冷却”2干切削主要效果干切削主要效果四、硬切削四、硬切削硬切削是指用超硬刀具对硬度高于硬切削是指用超硬刀具对硬度高于50HRC的高硬的高硬 度钢和高硬度铸铁的精密加工方法。度钢和高硬度铸铁的精密加工方法。