《金属切削工艺》PPT课件.ppt

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1、第十七章第十七章切削工艺知识切削工艺知识切削切削切削切削:利用切削工具从工件上切除多余材料的加工方法利用切削工具从工件上切除多余材料的加工方法利用切削工具从工件上切除多余材料的加工方法利用切削工具从工件上切除多余材料的加工方法。GB486385中又规定：切屑加工（定义同上）；切削加工切削加工切削加工切削加工=钳工钳工钳工钳工+机械加工机械加工机械加工机械加工机械加工机械加工利用机械力对各种工件进行加工的方法。利用机械力对各种工件进行加工的方法。利用机械力对各种工件进行加工的方法。利用机械力对各种工件进行加工的方法。机械加工的方法有许多：车车车车、钻钻钻钻、铣铣铣铣、刨刨刨刨和和和和磨磨磨磨等等

2、多多种种，但但它它们们在在切切削削运运动动、切切削削刀刀具具、切切削削过过程程的的物物理理实实质质等等方方面面都都有有着着共共同同的现象和规律。的现象和规律。1 1 1 1 切削运动与切削要素切削运动与切削要素切削运动与切削要素切削运动与切削要素 一、零件表面的一、零件表面的形成形成二、切削运动二、切削运动零件零件表面表面基本表面：平面、外、内圆面；基本表面：平面、外、内圆面；成形面：沟、槽、螺纹及齿成形面：沟、槽、螺纹及齿面等面等 1.1.在在切切削削加加工工过过程程中中，工工件件上上存存在在三三个个不不断断变变化化的的表表面，即：面，即：已加工表面、待加工表面和过渡表面。已加工表面、待加工

3、表面和过渡表面。已加工表面、待加工表面和过渡表面。已加工表面、待加工表面和过渡表面。（1 1 1 1）待加工表面）待加工表面）待加工表面）待加工表面 工件上即将切去切屑的表面。工件上即将切去切屑的表面。工件上即将切去切屑的表面。工件上即将切去切屑的表面。（2 2 2 2）已加工表面）已加工表面）已加工表面）已加工表面 工件上已切去切屑的表面。工件上已切去切屑的表面。工件上已切去切屑的表面。工件上已切去切屑的表面。（3 3 3 3）过过过过渡渡渡渡表表表表面面面面 工工工工件件件件上上上上由由由由切切切切削削削削刃刃刃刃形形形形成成成成的的的的那那那那部部部部分分分分表表表表面面面面，即已加工表

4、面和待加工表面之间的过渡表面。即已加工表面和待加工表面之间的过渡表面。即已加工表面和待加工表面之间的过渡表面。即已加工表面和待加工表面之间的过渡表面。切削运动：刀具与工件之间的相对运动。切削运动：刀具与工件之间的相对运动。切削运动：刀具与工件之间的相对运动。切削运动：刀具与工件之间的相对运动。切削运动又分主运动和进给运动，其中：切削运动又分主运动和进给运动，其中：切削运动又分主运动和进给运动，其中：切削运动又分主运动和进给运动，其中：1.1.切削速度切削速度c c （以车削为例）（以车削为例）切削速度切削速度c c（m/sm/s）是主运动的线速度。是主运动的线速度。1.1.主主主主运运运运动动

5、动动 由由由由机机机机床床床床或或或或人人人人力力力力提提提提供供供供的的的的主主主主要要要要运运运运动动动动，它它它它促促促促使使使使刀刀刀刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具前面接近工件。具和工件之间产生相对运动，从而使刀具前面接近工件。具和工件之间产生相对运动，从而使刀具前面接近工件。具和工件之间产生相对运动，从而使刀具前面接近工件。2.2.进进进进给给给给运运运运动动动动是是是是使使使使待待待待加加加加工工工工表表表表面面面面不不不不断断断断地地地地或或或或连连连连续续续续地地地地投投投投入入入入切切切切削并得出所需几何特性的已加工表面的运动削并得出所需几何特性的已加工表面的运动削并

6、得出所需几何特性的已加工表面的运动削并得出所需几何特性的已加工表面的运动。切削过程中主运动只有一个；进给运动可以有一个或几个。切削过程中主运动只有一个；进给运动可以有一个或几个。切削运动的形式有：切削运动的形式有：旋转或直线旋转或直线的。的。实际的切削运动是一个实际的切削运动是一个合成切削运动合成切削运动.三、三、三、三、切削用量切削用量切削用量切削用量 一般，切削用量包括：一般，切削用量包括：切削速度、进给量和背吃刀量切削速度、进给量和背吃刀量切削速度、进给量和背吃刀量切削速度、进给量和背吃刀量。常称为常称为切削用量三要素。切削用量三要素。c=m/s生产中为提高效率一般对工件分粗、精加工阶段

7、，如生产中为提高效率一般对工件分粗、精加工阶段，如粗加工时的选择原则粗加工时的选择原则粗加工时的选择原则粗加工时的选择原则：式中：式中：D D 为工件待加工表面的直径（为工件待加工表面的直径（mmmm）；）；n n 为转速（为转速（r/minr/min）。）。车削时指工件待加工表面最大直径处的线速度。车削时指工件待加工表面最大直径处的线速度。2.2.进进给给量量f f（mm/rmm/r）指指（车车）刀刀具具相相对对于于工工件件旋旋转转一转，在进给方向的一转，在进给方向的位移量位移量。单位为：单位为：mm/rmm/r或或mm/strmm/str。3 3.背背吃吃力力量量a ap p（mmmm）指

8、指工工件件上上已已加加工工表表面面与与待待加加工工表面之间的垂直距离，单位为：表面之间的垂直距离，单位为：mmmm。aP 式中：式中：d d 为已加工表面的直径（为已加工表面的直径（mmmm）“先定先定a ap,p,次选次选f f,最后定最后定c c”c 四、四、切削层参数切削层参数 1.1.切切削削层层公公称称横横截截面面积积A AD D 在在给给定定瞬瞬间间，切切削削层层在在切切削削层尺寸平面里的实际横截面积，单位为层尺寸平面里的实际横截面积，单位为mmmm2 2。2.2.切削层公称宽度切削层公称宽度b bD D ；3.3.切削层公称厚度切削层公称厚度h hD D且三者间有关系且三者间有关

9、系：AD=bDhD mm2在车削中可近似认为在车削中可近似认为：ADfap mm22 2 刀具材料与刀具构造刀具材料与刀具构造刀具组成切削部分夹持部分刀具组成切削部分夹持部分一、刀具材料（指切削部分）一、刀具材料（指切削部分）1.对刀具材料的基本要求对刀具材料的基本要求切切削削过过程程中中，刀刀具具的的切切削削部部分分要要承承受受很很大大的的压压力力、摩摩擦擦、冲冲击击和和很很高高的的温温度度，刀刀具具切切削削部部分分的的材材料料应应具具备备以下性能：以下性能：（1 1）高的硬度高的硬度 一般刀具材料的硬度应在一般刀具材料的硬度应在60HRC60HRC以上。以上。（2 2）足够的强度和韧性足够

10、的强度和韧性 又又称称坚坚坚坚韧韧韧韧性性性性，以以承承受受切切削削中中的的冲冲击击力力和和振振动动，减减少刀具脆性断裂和崩刃。少刀具脆性断裂和崩刃。（3 3）耐磨性好耐磨性好 即即抵抗磨损抵抗磨损的能力，使刀具使用耐久。的能力，使刀具使用耐久。（4 4）高高的的耐耐热热性性 是是指指刀刀具具在在高高温温下下仍仍能能保保持持硬硬度度、强度、韧性和耐磨性等。强度、韧性和耐磨性等。（5 5）工艺性能要好工艺性能要好 为了便于刀具本身的制造，刀具为了便于刀具本身的制造，刀具材料还应具有一定的工艺性能，如材料还应具有一定的工艺性能，如 切削性能、磨削性能、焊接性能及热处理性能等切削性能、磨削性能、焊接

11、性能及热处理性能等切削性能、磨削性能、焊接性能及热处理性能等切削性能、磨削性能、焊接性能及热处理性能等。2.2.常用刀具材料常用刀具材料 （1 1）碳素工具钢）碳素工具钢 T10 T10钢（钢（WWC C=1%=1%）制作手用钢锯条、简单冷作模）制作手用钢锯条、简单冷作模;T12 T12钢用于制作铰刀、锉刀、量具等钢用于制作铰刀、锉刀、量具等 （2 2）合金工具钢）合金工具钢 常用牌号如常用牌号如9SiCr9SiCr、Cr12Cr12、CrMnCrMn、GCr15GCr15等，等，主要用于制造刃具、模具、量具等工具主要用于制造刃具、模具、量具等工具 （3 3）高速钢）高速钢 高速钢是含高速钢是

12、含WW、C Cr r、V V等合金元素较多的合金工具钢。等合金元素较多的合金工具钢。其常用牌号有：其常用牌号有：W18C W18Cr r4V4V、W6Mo5Cr4V2等，等，广泛用于制造形状复杂的高速切削工具，如：广泛用于制造形状复杂的高速切削工具，如：麻花钻、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具麻花钻、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具。（4）硬质合金 根根据据GB/2075-1998GB/2075-1998规规定定，按按被被被被加加加加工工工工材材材材料料料料分分了了三三个个大大（类）组；（类）组；分分别别用用字字母母P P P P、M MM M、K K K K表表示示（这这些些字字母母完完

13、全全是是习习惯惯性性，本身无其他含义本身无其他含义）.相应识别颜色为相应识别颜色为蓝、黄、或红蓝、黄、或红蓝、黄、或红蓝、黄、或红。具体应用：。具体应用：1 1）P P类（蓝色）类（蓝色）相当于旧牌号相当于旧牌号YTYT类硬质合金。类硬质合金。适适宜宜加加工工长长切切屑屑的的黑黑色色金金属属，如如钢钢、铸铸钢钢等等。其其代代号号P01P01、P10P10、P20P20、P30P30、P40P40、P50P50等等，数数字字越越大大，耐耐磨性越低而韧性越高。如车削时：磨性越低而韧性越高。如车削时：精车用精车用P01P01，半精车用，半精车用P10P10，P20P20；粗车选用；粗车选用P30P3

14、0。2 2）M M类类（黄色黄色）相当于相当于旧牌号旧牌号YWYW类类硬质合金。硬质合金。适适宜宜加加工工长长切切屑屑或或短短切切屑屑的的金金属属材材料料，如如钢钢、铸铸钢钢、不不锈锈钢钢、灰灰铸铸铁铁、有有色色金金属属等等。其其代代号号有有M10M10、M20M20、M30M30、M40M40等，数字越大，耐磨性低而韧性大。等，数字越大，耐磨性低而韧性大。精车选精车选M10M10；半精车用；半精车用M20M20；粗车时可用；粗车时可用M30M30。3 3）K K类（红色）类（红色）相当于相当于旧牌号旧牌号TGTG类硬质合金。类硬质合金。适适宜宜加加工工短短短短切切切切屑屑屑屑的的的的金金金金

15、属属属属或或或或非非非非金金金金属属属属材材材材料料料料，如如淬淬硬硬钢钢、铸铸铁铁、铜铜铝铝合合金金、塑塑料料等等，其其代代号号有有K01K01、K10K10、K20K20、K30K30、K40K40等，数字大，耐磨性降而韧性大。如车削时：等，数字大，耐磨性降而韧性大。如车削时：精车选精车选K01K01；半精车；半精车K10K10、K20K20；粗车用；粗车用K30K30。3.3.新型新型新型新型刀具材料刀具材料刀具材料刀具材料 （1 1）涂层涂层刀具材料刀具材料 是是是是指指指指通通通通过过过过气气气气相相相相沉沉沉沉积积积积或或或或其其其其他他他他技技技技术术术术方方方方法法法法，在在在

16、在硬硬硬硬质质质质合合合合金金金金或或或或高高高高速速速速钢钢钢钢的的的的基基基基体体体体上上上上涂涂涂涂覆覆覆覆一一一一薄薄薄薄层层层层高高高高硬硬硬硬耐耐耐耐磨磨磨磨的的的的难难难难熔熔熔熔金金金金属属属属或或或或非非非非金金金金属属属属化合物而构成的化合物而构成的化合物而构成的化合物而构成的。如如在在硬硬质质合合金金表表面面上上涂涂厚厚4 49m9m的的涂涂层层时时，表表面面硬硬度度可可达达25002500250025004200HV4200HV4200HV4200HV，是是实实现现刀刀具具要要求求“面面硬硬而而心心韧韧”的有效方法之一的有效方法之一。常用的常用的常用的常用的涂层材料有涂

17、层材料有涂层材料有涂层材料有TiCTiCTiCTiC、TiNTiNTiNTiN、Al AlAl Al2 2 2 2O O O O3 3 3 3等等等等硬硬质质合合金金涂涂层层刀刀具具寿寿命命可可比比原原来来提提高高1 13 3倍倍，高高速速钢钢涂涂层层后后寿寿命命提提高高2 21010倍倍，世世界界各各国国对对涂涂层层刀刀具具运运用用很很广广泛泛。处处于于领领先先地地位位的的瑞瑞典典，在在车车削削中中使使用用涂涂层层硬硬质质合合金刀片已达金刀片已达70%70%80%80%。（2 2）陶瓷陶瓷陶瓷陶瓷刀具材料刀具材料刀具材料刀具材料 按化学成分可按化学成分可分为分为Al Al2 2O O3 3基

18、和基和Si Si3 3N N4 4基基两类。两类。陶陶瓷瓷刀刀具具硬硬度度高高而而耐耐磨磨，允允许许切切削削速速度度达达成成12.5m/s12.5m/s，耐耐热热性性度度可可达达1200120014501450o oC C，其其效效率率比比硬硬质质合合金金提提高高了了1 14 4倍，可制成刀片。倍，可制成刀片。用用于于半半精精和和精精加加工工高高硬硬度度、强强度度钢钢及及冷冷硬硬铸铸铁铁等等，缺缺点抗弯强度低，冲击韧性差。点抗弯强度低，冲击韧性差。（3 3）超硬超硬超硬超硬刀具材料刀具材料刀具材料刀具材料 它它包包括括人人人人造造造造聚聚聚聚晶晶晶晶金金金金刚刚刚刚石石石石和和和和立立立立方方

19、方方氮氮氮氮化化化化硼硼硼硼等等等等人人人人造造造造聚聚聚聚晶晶晶晶金金金金刚刚刚刚石石石石刀刀刀刀具具具具，硬硬度度极极高高（5000HV5000HV以以上上），耐耐磨磨性性极极好好，可可切切削削硬硬的的材材料料而而长长时时间间保保持持尺尺寸寸的的稳稳定定（不不宜宜加加工工铁铁族族金金属属，为什么为什么？）。？）。二、刀具角度 刀具寿命比硬质合金高几十至三百倍，宜精细加工。刀具寿命比硬质合金高几十至三百倍，宜精细加工。立立方方氮氮化化硼硼（CBNCBN）的的显显微微硬硬度度达达80008000800080009000HV9000HV9000HV9000HV，仅仅次次于于天天然然金金刚刚石石（

20、10000HV10000HV10000HV10000HV），耐耐磨磨性性很很好好，其其耐耐热热性性达达15001500o oC C，且与，且与铁族材料亲和作用小铁族材料亲和作用小铁族材料亲和作用小铁族材料亲和作用小。适于加工高硬、难切材料。适于加工高硬、难切材料。注注注注意意意意刀刀刀刀具具具具材材材材料料料料的的的的使使使使用用用用性性性性能能能能，工工工工艺艺艺艺性性性性能能能能和和和和价价价价格格格格不不不不同同同同，各各各各种种种种切切切切削削削削加加加加工工工工条条条条件件件件对对对对刀刀刀刀具具具具要要要要求求求求也也也也各各各各异异异异，应应应应综综综综合合合合考考考考虑虑虑虑，

21、合合合合理理理理地地地地选用刀具材料。选用刀具材料。选用刀具材料。选用刀具材料。刀刀具具的的种种类类相相当当繁繁多多，但但其其切切削削部部分分的的结结构构要要素素和和几几何何角度有着许多共同的特征，角度有着许多共同的特征，如图所示如图所示。各种刀具就各种刀具就一个刀齿而言，都相当于一个刀齿而言，都相当于一个刀齿而言，都相当于一个刀齿而言，都相当于车刀的刀头车刀的刀头车刀的刀头车刀的刀头。（一）车刀切削部分的组成（一）车刀切削部分的组成（一）车刀切削部分的组成（一）车刀切削部分的组成 车刀切削车刀切削车刀切削车刀切削部分有部分有部分有部分有：“三面两刃一尖三面两刃一尖三面两刃一尖三面两刃一尖”。

22、（二）刀具角度参考系（二）刀具角度参考系 1.1.前刀面前刀面前刀面前刀面（简称（简称（简称（简称前面前面前面前面）指刀具上切屑流经的表面。指刀具上切屑流经的表面。2.2.主主主主后后后后刀刀刀刀面面面面（简简简简称称称称后后后后面面面面）是是与与工工件件上上过过渡渡表表面面相相对对的表面。的表面。3.3.副副副副后后后后刀刀刀刀面面面面（简简简简称称称称副副副副后后后后面面面面）是是与与工工件件已已加加工工表表面面相相对的表面。对的表面。4.4.主切削刃主切削刃主切削刃主切削刃前刀面与主后刀面的交线。前刀面与主后刀面的交线。5.5.副切削刃副切削刃副切削刃副切削刃前刀面与副后刀面的交线。前刀

23、面与副后刀面的交线。6.6.刀刀刀刀尖尖尖尖指指主主、副副切切削削刃刃汇汇交交的的部部位位，它它可可以以是是圆圆圆圆弧弧弧弧，或是一小段或是一小段直线直线直线直线。刀具角度是确定车刀各部分几何形状的重要参数，用于定定定定义义义义和和和和规规规规定定定定刀刀刀刀具具具具角角角角度度度度的的的的各各各各基基基基准准准准坐坐坐坐标标标标平平平平面面面面称称称称为为为为参参考考系系。参考系有两类：一类称为刀具静止参考系刀具静止参考系刀具静止参考系刀具静止参考系，又称标注参考系标注参考系标注参考系标注参考系，它是刀具设计时标注、刃磨和测量的基准，用此定义的刀具角度称刀具标注角度刀具标注角度刀具标注角度刀

24、具标注角度；另一类是另一类是另一类是另一类是刀具工作参考系刀具工作参考系刀具工作参考系刀具工作参考系，又称为动态参考系。，又称为动态参考系。，又称为动态参考系。，又称为动态参考系。组成刀具静止参考系的平面，组成刀具静止参考系的平面，如图如图，由，由三平面三平面三平面三平面组成：组成：1.1.基面基面 Pr Pr 过切削刃选定点并垂直于假定主运动方向的平面过切削刃选定点并垂直于假定主运动方向的平面过切削刃选定点并垂直于假定主运动方向的平面过切削刃选定点并垂直于假定主运动方向的平面。车刀的基面可理解为平行于刀具底面的水平面。车刀的基面可理解为平行于刀具底面的水平面。2.2.切削平面切削平面 Ps

25、Ps 过过过过切切切切削削削削刃刃刃刃上上上上选选选选定定定定点点点点与与与与切切切切削削削削刃刃刃刃相相相相切切切切并并并并垂垂垂垂直直直直于于于于基基基基面面面面的的的的平平平平面面面面（主切削平面以主切削平面以PsPs表示，表示，副切削平面以副切削平面以PsPs，表示）。表示）。3 3.正正交交平平面面 Po Po 过过切切削削刃刃上上选选定定点点，并并同同时时垂垂直直于于基面和切削平面的平面。基面和切削平面的平面。（三）车刀的几何角度及其作用（三）车刀的几何角度及其作用 4.假定工作平面假定工作平面假定工作平面假定工作平面 P P P Pf f f f 过过过过切切切切削削削削刃刃刃刃

26、选选选选定定定定点点点点，垂垂垂垂直直直直于于于于基基基基面面面面并并并并平平平平行行行行与与与与假假假假定定定定进进进进给给给给运运运运动动动动方向的平面。方向的平面。方向的平面。方向的平面。由由于于刀刀具具的的参参考考系系在在切切削削刃刃上上各各点点是是变变化化的的，因因此此角角角角度度度度的的的的定定定定义义义义也也也也应应应应指指指指明明明明选选选选定定定定点点点点。在在未未指指明明时时，一一般般指指切切削削刃刃的的基点或刀尖。基点或刀尖。在在正交平面内测量正交平面内测量的标注角度的标注角度见图见图 1.1.前角前角r r。前刀面与基面间的夹角前刀面与基面间的夹角前刀面与基面间的夹角前

27、刀面与基面间的夹角。根据前刀面与基面间的相对位置又分别规定为根据前刀面与基面间的相对位置又分别规定为:正前角、零度前角和正前角、零度前角和正前角、零度前角和正前角、零度前角和负前角负前角负前角负前角作作作作用用用用：影影影影响响响响切切切切削削削削刃刃刃刃锋锋锋锋利利利利程程程程度度度度及及及及强强强强度度度度，增增增增加加加加前前前前角角角角可可可可使使使使刀刀刀刀刃刃刃刃锋锋锋锋利利利利，切切切切削削削削力力力力减减减减少少少少。切切切切削削削削温温温温度度度度降降降降低低低低，但但但但过过过过大大大大的的的的前前前前角角角角会会会会使使使使刃刃刃刃口口口口强强强强度度度度降降降降低低低低

28、，容容容容易造成刃口损坏。易造成刃口损坏。易造成刃口损坏。易造成刃口损坏。选选择择原原则则：前前角角的的数数值值大大小小与与刀刀具具切切削削部部分分的的材材料料，被加工材料、工作条件等都有关系。被加工材料、工作条件等都有关系。(1)(1)切削材料性脆、强度低时前角应取小值；切削材料性脆、强度低时前角应取小值；(2)(2)工件材料强度和硬度低时，取较大前角；工件材料强度和硬度低时，取较大前角；(3)(3)有有冲冲击击的的工工作作条条件件时时，前前角角应应取取较较小小值值，甚甚至至取取负负值。值。在保证刀具刃口强度的条件下，尽量用大前角。在保证刀具刃口强度的条件下，尽量用大前角。2.2.后角后角o

29、 o 指主后刀面与切削平面之间的指主后刀面与切削平面之间的指主后刀面与切削平面之间的指主后刀面与切削平面之间的夹角夹角夹角夹角。作作用用：减减小小后后面面与与工工件件之之间间的的摩摩擦擦，和和前前角角一一样样影影响响刃口的强度和锋利程度。刃口的强度和锋利程度。选择原则选择原则：与前角相似，一般后角值为与前角相似，一般后角值为与前角相似，一般后角值为与前角相似，一般后角值为6 6 6 6o o o o8 8 8 8o o o o。在基面内测量在基面内测量在基面内测量在基面内测量的角度有的角度有的角度有的角度有3.3.3.3.主偏角主偏角主偏角主偏角 指主切削平面与假定工作平面间指主切削平面与假定

30、工作平面间指主切削平面与假定工作平面间指主切削平面与假定工作平面间夹角夹角夹角夹角。作作用用：影影响响切切削削刃刃工工作作长长度度、背背向向力力、刀刀尖尖强强度度和和散散热条件热条件；主偏差越小，背向力越大，切削刃工作长度；主偏差越小，背向力越大，切削刃工作长度越大，散热条件越好。越大，散热条件越好。选选择择原原则则：工工件件粗粗大大，刚刚性性好好时时取取较较小小值值，车车细细长长轴轴时时为为减减少少背背向向力力，以以免免工工件件弯弯曲曲，加加工工出出腰腰鼓鼓形形，宜宜选选取取较大的值，常用为较大的值，常用为45454545o o o o75757575o o o o间间。4.副偏角副偏角副切

31、削平面与假定工作平面间的副切削平面与假定工作平面间的副切削平面与假定工作平面间的副切削平面与假定工作平面间的夹角夹角夹角夹角。作作用用：影影响响已已加加工工表表面面的的粗粗糙糙度度，减减少少副副偏偏角角可可使使被加工表面粗糙值降低。被加工表面粗糙值降低。选选择择原原则则：精精加加工工时时为为提提高高加加工工表表面面的的质质量量，选选取取较小值，一般为较小值，一般为5 5o o1010o o在切削平面内侧量在切削平面内侧量的角度有：的角度有：5.5.刃刃倾倾角角 s s 指指指指主主主主切切切切削削削削刃刃刃刃与与与与基基基基面面面面间间间间的的的的夹夹夹夹角角角角，反反反反映映映映主主主主切切

32、切切削刃对基面的倾斜程度。削刃对基面的倾斜程度。削刃对基面的倾斜程度。削刃对基面的倾斜程度。作用作用：影响切屑流动方向和刀尖的强度。：影响切屑流动方向和刀尖的强度。(1)(1)当当s s 为正值时，刀尖在主切削刃上的最高点，切为正值时，刀尖在主切削刃上的最高点，切屑流向待加工表面；屑流向待加工表面；三、刀具结构三、刀具结构(2)(2)当当s s 为负值时，刀尖在主切削刃上为最低点，为负值时，刀尖在主切削刃上为最低点，切屑流向已加工表面；切屑流向已加工表面；(3)(3)刃倾角为刃倾角为0 0o o时，切屑垂直于过渡表面时，切屑垂直于过渡表面方向流出方向流出。在在s s 时，切屑的压力使刀头及刃口

33、易损坏，刀时，切屑的压力使刀头及刃口易损坏，刀头强度表现差；反之，则刀头强度较好。头强度表现差；反之，则刀头强度较好。选选择择原原则则：精精加加工工时时取取正正值值，粗粗加加工工时时或或有有冲冲击击时时取负值，一般情况下为取负值，一般情况下为0 0o o5 5o o。18”18”）刀具结构种类很多，以车刀为例介绍常见分类：刀具结构种类很多，以车刀为例介绍常见分类：1.1.整体车刀整体车刀 切削部分与刀杆为同一种材料，如切削部分与刀杆为同一种材料，如高速高速钢车刀（白钢刀）钢车刀（白钢刀），在有色金属加工中应用较多。，在有色金属加工中应用较多。2.2.焊接车刀焊接车刀 切削部分与刀杆不同材料，刀

34、杆为中碳切削部分与刀杆不同材料，刀杆为中碳钢锻造，而切削部分为硬质合金类刀片，运用硬钎焊连钢锻造，而切削部分为硬质合金类刀片，运用硬钎焊连 3 3 金属切削过程金属切削过程 （2020）接而成，方便灵活，尤其小刀具运用多。接而成，方便灵活，尤其小刀具运用多。3.3.机械夹固式车刀机械夹固式车刀 按是否重磨又分按是否重磨又分机夹不重磨式和机夹重磨式机夹不重磨式和机夹重磨式两种，两种，其中机夹其中机夹不重磨不重磨时，一刀刃用钝后不需重磨。图所示，时，一刀刃用钝后不需重磨。图所示，只须将夹紧螺钉稍松，将刀片再转过一刃即可使用。只须将夹紧螺钉稍松，将刀片再转过一刃即可使用。而机夹重磨式，类似焊接车刀，

35、而机夹重磨式，类似焊接车刀，用钝后用钝后可可重磨重磨。一、切屑形成及种类一、切屑形成及种类 1.1.切屑形成切屑形成 塑性材料的切屑过程是一个：塑性材料的切屑过程是一个：挤压变形切离过程挤压变形切离过程；经历了：；经历了：二、积屑瘤二、积屑瘤弹性变形、弹性变形、弹性变形、弹性变形、塑性变形塑性变形塑性变形塑性变形、挤裂和切离、挤裂和切离、挤裂和切离、挤裂和切离四个阶段。四个阶段。2.2.切屑的种类切屑的种类 带状切屑、带状切屑、节状切屑、节状切屑、崩碎切屑崩碎切屑 1.1.产生（见录像片）产生（见录像片）2.2.对切削过程的影响对切削过程的影响不足：时积时流使工不足：时积时流使工件表面粗糙；精

36、加工件表面粗糙；精加工时，予以限制。时，予以限制。优点：优点：优点：优点：硬化刀刃保护刀具；硬化刀刃保护刀具；硬化刀刃保护刀具；硬化刀刃保护刀具；增大前角增大前角增大前角增大前角利切削；利切削；利切削；利切削；粗加工时利用之。粗加工时利用之。粗加工时利用之。粗加工时利用之。三、切削力三、切削力三、切削力三、切削力 以车外圆时为例：以车外圆时为例：总切削力（总切削力（F F）分解为相互垂直的）分解为相互垂直的三个分力三个分力：四、切削热与切削温度四、切削热与切削温度1.1.1.1.切削力切削力切削力切削力F F F Fc c c c F F F F在主运动方向上的分力在主运动方向上的分力在主运动

37、方向上的分力在主运动方向上的分力；2 2 2 2.进给力进给力进给力进给力F F F Ff f f f F F F F在进给方向上的分力；在进给方向上的分力；在进给方向上的分力；在进给方向上的分力；3.3.3.3.背向力背向力背向力背向力F F F Fp p p p F F F F在垂直于工作平面方向上在垂直于工作平面方向上在垂直于工作平面方向上在垂直于工作平面方向上的分力的分力的分力的分力。三个分力与总切削力有关系：三个分力与总切削力有关系：三个分力与总切削力有关系：三个分力与总切削力有关系：F=FF=Fc c2 2+F+Ff f2 2+F+F2 2p p1.1.切削热的产生、传出及对加工的

38、影响切削热的产生、传出及对加工的影响切削热的产生、传出及对加工的影响切削热的产生、传出及对加工的影响（见录像片）（见录像片）2.2.切削温度及其影响切削温度及其影响切削温度及其影响切削温度及其影响 影响切削温度的主要因素：影响切削温度的主要因素：工件材料工件材料 强而硬的材料生热多；强而硬的材料生热多；切削用量切削用量 影响程度依次排序为影响程度依次排序为：切削功率内容详见教材切削功率内容详见教材五、五、刀具磨损和刀具耐用度刀具磨损和刀具耐用度 切削速度、进给量、背吃刀量切削速度、进给量、背吃刀量切削速度、进给量、背吃刀量切削速度、进给量、背吃刀量。刀具角度刀具角度刀具角度刀具角度 前角大、主

39、偏角小些都可使生热减少前角大、主偏角小些都可使生热减少前角大、主偏角小些都可使生热减少前角大、主偏角小些都可使生热减少。3.3.切削液及其选用切削液及其选用 降降低低切切削削热热的的一一个个有有效效途途径径是是喷喷注注切切削削液液，可可以以降降温温。切削液的功能可以归纳为：切削液的功能可以归纳为：冷却作用、润滑、清洗和防锈作用冷却作用、润滑、清洗和防锈作用。生产中常用的切削液可分为三类：生产中常用的切削液可分为三类：1 1）水溶液水溶液 水为主，加有防锈液等添加剂。作用：冷却为主。水为主，加有防锈液等添加剂。作用：冷却为主。2 2）乳化液乳化液 将乳化油加水稀释。将乳化油加水稀释。不仅冷却而且

40、兼有润滑作用。不仅冷却而且兼有润滑作用。不仅冷却而且兼有润滑作用。不仅冷却而且兼有润滑作用。3 3）切切削削油油 矿矿物物油油为为主主。少少数数采采用用动动、植植物物油油等等，润润滑为主。滑为主。（三）刀具耐用度（三）刀具耐用度 刀刀具具在在使使用用一一段段时时间间后后，其其切切削削刃刃变变钝钝，以以致致无无法法使使用。为此要讨论刀具磨损与耐用度。用。为此要讨论刀具磨损与耐用度。（一）刀具磨损形态（一）刀具磨损形态（一）刀具磨损形态（一）刀具磨损形态 1.1.后刀面磨损后刀面磨损 磨损以后刀面上的磨损磨损以后刀面上的磨损宽度值宽度值VBVB表示表示。2.2.前刀面磨损前刀面磨损 在在高高切切削

41、削速速度度，背背吃吃刀刀量量较较大大且且不不用用切切削削液液情情况况下下，切切塑塑性性材材时时，前前刀刀面面上上出出现现月月牙牙洼洼，前前刀刀面面的的磨磨损损量量以以最大深度值最大深度值KTKT表示。表示。3.3.前后刀面同时磨损前后刀面同时磨损 （二）刀具磨损过程（二）刀具磨损过程（二）刀具磨损过程（二）刀具磨损过程 刀具磨损过程有三阶段，刀具磨损过程有三阶段，如图所示如图所示。刀具耐用度是指刀具从刃磨开始使用，到刀具磨损量刀具耐用度是指刀具从刃磨开始使用，到刀具磨损量4材料的切削性材料的切削性一、概述一、概述一、概述一、概述材料的切削性：材料的切削性：材料的切削性：材料的切削性：是指材料用

42、刀具进行切削的难易程度是指材料用刀具进行切削的难易程度是指材料用刀具进行切削的难易程度是指材料用刀具进行切削的难易程度。（具体值见表具体值见表具体值见表具体值见表）二、常用材料的切削性二、常用材料的切削性二、常用材料的切削性二、常用材料的切削性（一）结构钢（一）结构钢（一）结构钢（一）结构钢 达到磨损限度的总切削时间（达到磨损限度的总切削时间（min）,以符号以符号T表示表示 刀刀刀刀具具具具寿寿寿寿命命命命刃刃刃刃磨磨磨磨后后后后的的的的刀刀刀刀具具具具自自自自开开开开始始始始切切切切削削削削直直直直到到到到磨磨磨磨损损损损量量量量达达达达到到到到磨磨磨磨钝钝钝钝标准所经历的实际切削时间。标

43、准所经历的实际切削时间。标准所经历的实际切削时间。标准所经历的实际切削时间。一般而言：高速钢钻头的耐用度外80120min;硬质合金焊接车刀耐用度约为60min；硬质合金端铣刀的耐用度约为120180min。1 1.低低低低碳碳碳碳钢钢钢钢 性性软软而而韧韧，易易生生鳞鳞刺刺，经经正正火火处处理理后后，可可使切削性得以改善。使切削性得以改善。2.2.中碳钢中碳钢中碳钢中碳钢 有较好综合力学性能，切削性好。有较好综合力学性能，切削性好。3.3.高高高高碳碳碳碳钢钢钢钢 由由于于组组织织中中多多为为珠珠光光体体加加网网状状渗渗碳碳体体，经经球化退火可改善切削性。球化退火可改善切削性。（二）普通灰口

44、铸铁（二）普通灰口铸铁（二）普通灰口铸铁（二）普通灰口铸铁 易切削！（易切削！（为什么？为什么？）（三）不锈钢（三）不锈钢（三）不锈钢（三）不锈钢 1.1.1.1.铬不锈钢铬不锈钢铬不锈钢铬不锈钢：马氏体型不锈钢，其牌号有马氏体型不锈钢，其牌号有：1Cr131Cr13、2Cr132Cr13、3Cr133Cr13、4Cr134Cr13 2.2.2.2.铬镍不锈钢铬镍不锈钢铬镍不锈钢铬镍不锈钢：奥氏体型不锈钢，其牌号奥氏体型不锈钢，其牌号：1Cr18Ni91Cr18Ni9（Ti Ti）、0Cr18Ni90Cr18Ni9 3.3.3.3.铁素体不锈钢铁素体不锈钢铁素体不锈钢铁素体不锈钢：1Cr171

45、Cr17容器，日用品容器，日用品。由于由于：(1)(1)不锈钢的塑性高，不锈钢的塑性高，切削抗力大；切削抗力大；(2)(2)切削温度高，刀切削温度高，刀具易磨损；具易磨损；（四）铝、镁合金（四）铝、镁合金（四）铝、镁合金（四）铝、镁合金铝、镁合金由于硬度低、导热性好，易切削。铝、镁合金由于硬度低、导热性好，易切削。（五）工程塑料（五）工程塑料（五）工程塑料（五）工程塑料一般易切削；但要注意其力学性能比金属差些；有的一般易切削；但要注意其力学性能比金属差些；有的脆性大，易开裂。脆性大，易开裂。（六）工程陶瓷（六）工程陶瓷（六）工程陶瓷（六）工程陶瓷陶瓷多硬度高、耐磨和耐热等特点，传统用金刚石砂陶瓷多硬度高、耐磨和耐热等特点，传统用金刚石砂轮磨削。轮磨削。(3)(3)易生积屑瘤；易生积屑瘤；(4)(4)切屑不易卷曲和折断等切屑不易卷曲和折断等原因不锈钢切削性较差原因不锈钢切削性较差.