《材料成型基础》9-1.ppt

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1、第第9 9章章 金属切削加工金属切削加工金属切削加工金属切削加工是指使用金属切削刀具从工件上是指使用金属切削刀具从工件上切除多余（或预留）的金属（使之成为切屑），切除多余（或预留）的金属（使之成为切屑），从而形成已加工表面，使工件达到预定的几何从而形成已加工表面，使工件达到预定的几何形状、尺寸准确度、位置精度、表面质量以及形状、尺寸准确度、位置精度、表面质量以及低加工成本要求的一种零件加工方法。低加工成本要求的一种零件加工方法。常用的金属切削加工方法有车、铣、常用的金属切削加工方法有车、铣、刨、磨、钻、镗、拉、锯、螺纹加工、刨、磨、钻、镗、拉、锯、螺纹加工、齿轮加工等。齿轮加工等。9.19.1

2、 金属切削加工的基本知识金属切削加工的基本知识金属切削过程金属切削过程是指工件上一层多余的金属被是指工件上一层多余的金属被刀具切除的过程和已加工表面的形成的过程。刀具切除的过程和已加工表面的形成的过程。在这个过程中始终存在着刀具与工件（金属在这个过程中始终存在着刀具与工件（金属材料）之间的相对运动。并带来如形成材料）之间的相对运动。并带来如形成切屑、切屑、切削力、切削热切削力、切削热与与切削温度切削温度及及刀具的磨损刀具的磨损等等一系列现象。一系列现象。1 1 切削运动切削运动 为了切除工件上多余的金属，刀具为了切除工件上多余的金属，刀具与工件之间必须作一定的相对运动，即与工件之间必须作一定的

3、相对运动，即切削运动。根据切削运动在切削加工过切削运动。根据切削运动在切削加工过程中的功用分为主运动和进给运动。程中的功用分为主运动和进给运动。9.1.1 9.1.1 切削加工概述切削加工概述a a）车削）车削 b b）钻削）钻削 c c）刨削）刨削 d d）铣削）铣削 e e）磨削）磨削图图9-1 9-1 切削运动切削运动（1 1）主运动）主运动 最基本最主要的运动最基本最主要的运动,它促使刀具和工件之它促使刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具前刀面接近工件，间产生相对运动，从而使刀具前刀面接近工件，从工件上直接切除金属。具有切削速度最高，消从工件上直接切除金属。具有切削速度最高，消耗功率

4、最大的特点。耗功率最大的特点。在切削中必须有一个主运动、且只能有一个在切削中必须有一个主运动、且只能有一个主运动。主运动。主运动可以是旋转运动主运动可以是旋转运动(如车削如车削)，也可以是，也可以是直线运动（如刨削）；可以由工件完成（如车削）直线运动（如刨削）；可以由工件完成（如车削），也可以由刀具完成（如铣削）；，也可以由刀具完成（如铣削）；（2 2）进给运动）进给运动 与主运动配合，使刀具和工件之间产生附与主运动配合，使刀具和工件之间产生附加的相对运动，保证切削能够连续进行。加的相对运动，保证切削能够连续进行。进给运动可以是连续的，如车削外圆时车进给运动可以是连续的，如车削外圆时车刀平行于

5、工件轴线的纵向运动；已可以是步进刀平行于工件轴线的纵向运动；已可以是步进的，如刨削时工件或刀具的横向移动等。的，如刨削时工件或刀具的横向移动等。在切削中可以有一个或多个进给运动。在切削中可以有一个或多个进给运动。2 2 工件上的加工表面工件上的加工表面随切削运动的进行，工件上有三个不断变化的表随切削运动的进行，工件上有三个不断变化的表面。面。待加工表面待加工表面：工件上有待切除的表面；：工件上有待切除的表面；已加工表面已加工表面：工件经刀具切削后产生的表面；：工件经刀具切削后产生的表面；过渡表面过渡表面：工件上由刀具切削刃形成的正在切削：工件上由刀具切削刃形成的正在切削的那一部分表面，它在刀具

6、或工件的下一转里被的那一部分表面，它在刀具或工件的下一转里被切除，或由下一切削刃切除。切除，或由下一切削刃切除。图9-2 车削运动时工件上的表面3 3 切削用量要素切削用量要素 切削加工时选定的不同切削参数称为切削切削加工时选定的不同切削参数称为切削用量要素。用量要素。主要有主要有切削速度切削速度VcVc、进给量进给量f f（或进给速（或进给速度度f f）、）、背吃刀量背吃刀量pp，也称为切削用量。，也称为切削用量。是调整刀具与工件间相对运动速度和相对是调整刀具与工件间相对运动速度和相对位置所需的工艺参数。位置所需的工艺参数。图9-3 切削用量要素（1 1）切削速度）切削速度 刀具切削刃上选定

7、点相对工件主运动刀具切削刃上选定点相对工件主运动的瞬时线速度称为切削速度，用的瞬时线速度称为切削速度，用VcVc表示，表示，单位为单位为m/sm/s。VcVc=(=(dwdw n)/1 000 n)/1 000 式中dw 工件或刀具的最大直径（mm）；n 工件转速（r/s）。（2 2）进给量：）进给量：工件或刀具每转一周，刀具（或工件）在工件或刀具每转一周，刀具（或工件）在进给方向上相对位移量，用进给方向上相对位移量，用f f表示，单位为表示，单位为mm/rmm/r。单位时间内刀具在进给运动方向上相对工单位时间内刀具在进给运动方向上相对工件的位移量，称为件的位移量，称为进给速度进给速度，用，用

8、VfVf表示，单位表示，单位为为mm/smm/s或或m/minm/min。当主运动为旋转运动时，进给量当主运动为旋转运动时，进给量f f与进给速与进给速度度VfVf之间的关系为：之间的关系为：VfVf fn fn（3 3）背吃刀量（切削深度）背吃刀量（切削深度）工件已加工表面和待加工表面之间的法向距工件已加工表面和待加工表面之间的法向距离，用离，用apap表示，单位为表示，单位为mmmm。车外圆时背吃刀量车外圆时背吃刀量pp为：为：4 4 切削层表面尺寸要素切削层表面尺寸要素 切削层是刀具切削部分切过工件的一个切削层是刀具切削部分切过工件的一个单程所切除的工件材料层。单程所切除的工件材料层。切

9、削层的形状和尺寸将直接影响刀具切切削层的形状和尺寸将直接影响刀具切削部分所承受的负荷和切屑的尺寸大小。削部分所承受的负荷和切屑的尺寸大小。图9-3切削层要素 1待加工表面 过渡表面已加工表面（1 1）切削层厚度）切削层厚度h hD D：是垂直于过渡表面度量：是垂直于过渡表面度量的切削层尺寸。其值反映了切削刃单位长度上的切削层尺寸。其值反映了切削刃单位长度上的工作负荷。的工作负荷。h hD Dfsinrfsinr （2 2）切削层宽度）切削层宽度b bD D：是沿过渡表面度量的切：是沿过渡表面度量的切削层尺寸。其值反映了切削刃参加切削的长度。削层尺寸。其值反映了切削刃参加切削的长度。b bD D

10、p p/sinr/sinr （3 3）切削层公称横截面积）切削层公称横截面积A AD D：指在切削层尺：指在切削层尺寸平面内度量的横截面积。寸平面内度量的横截面积。A AD D h hD Db bD D f fp p 9.1.2 9.1.2 金属切削刀具金属切削刀具刀具通常由切削部分和刀柄两部分组成。刀具通常由切削部分和刀柄两部分组成。刀柄部分起支撑作用，是被夹持和定位的刀柄部分起支撑作用，是被夹持和定位的部位。一般选用优质碳素钢或合金钢制造。部位。一般选用优质碳素钢或合金钢制造。切削部分也称刀头部分，切削时主要靠其切削部分也称刀头部分，切削时主要靠其与工件毛坯接触并完成切削工作。与工件毛坯接

11、触并完成切削工作。刀具切削性能的优劣刀具切削性能的优劣取决于切削部分的材料、取决于切削部分的材料、几何参数以及刀具结构。几何参数以及刀具结构。1 1 刀具材料刀具材料 切削加工过程中，加工生产率和刀具耐用切削加工过程中，加工生产率和刀具耐用度、刀具消耗、加工精度和表面质量的优劣度、刀具消耗、加工精度和表面质量的优劣等，在很大程度上都取决于刀具材料的选择。等，在很大程度上都取决于刀具材料的选择。（1 1）、刀具材料的性能）、刀具材料的性能较高的硬度，常温下较高的硬度，常温下60HRC60HRC以上以上良好的耐磨性良好的耐磨性足够的强度和韧性足够的强度和韧性良好耐热性良好耐热性良好工艺性良好工艺性

12、较好的经济性较好的经济性（2 2）、刀具材料的种类）、刀具材料的种类工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢、高工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢）速钢）硬质合金硬质合金陶瓷陶瓷金刚石（天然和人造）金刚石（天然和人造）立体氮化硼立体氮化硼 碳素工具钢（如碳素工具钢（如Tl0ATl0A、T12AT12A）和合金工）和合金工具钢（具钢（9SiCr9SiCr、CrWMnCrWMn），因其耐热性较差，），因其耐热性较差，仅用于手工工具。仅用于手工工具。陶瓷、金刚石和立方氮化硼则由于性质脆、陶瓷、金刚石和立方氮化硼则由于性质脆、工艺性差及价格昂贵等原因，目前只在较小工艺性差及价格昂贵等原因，目前只在较

13、小的范围内使用。当今，用得最多的刀具材料的范围内使用。当今，用得最多的刀具材料为高速钢和硬质合金。为高速钢和硬质合金。高速钢高速钢 高速钢是含有较多钨、钼、铬、钒等元素的高高速钢是含有较多钨、钼、铬、钒等元素的高合金工具钢。与碳素工具钢和合金工具钢相比，高合金工具钢。与碳素工具钢和合金工具钢相比，高速钢能提高切削速度速钢能提高切削速度1313倍（因此而得名），提高倍（因此而得名），提高刀具耐用度刀具耐用度10401040倍。它可以加工从有色金属到高倍。它可以加工从有色金属到高温合金在内的范围广泛的材料。温合金在内的范围广泛的材料。高速钢刀具制造工艺简单，能锻造，容易磨高速钢刀具制造工艺简单，能

14、锻造，容易磨出锋利的刀刃，因此在复杂刀具（钻头、丝锥、出锋利的刀刃，因此在复杂刀具（钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等）的制造中，高速成形刀具、拉刀、齿轮刀具等）的制造中，高速钢占有重要地位。钢占有重要地位。硬质合金：硬质合金：硬质合金是用粉未冶金法制造的合金材料，硬质硬质合金是用粉未冶金法制造的合金材料，硬质合金的硬度较高，常温下可达合金的硬度较高，常温下可达747481HRC81HRC，它的耐磨，它的耐磨性较好，耐热性较高，能耐性较好，耐热性较高，能耐80080010001000 C C的高温，因的高温，因此能采用比高速钢高几倍甚至十几倍的切削速度；此能采用比高速钢高几倍甚至十几倍的切

15、削速度；它的不足之处是抗弯强度和冲击韧度较高速钢低，它的不足之处是抗弯强度和冲击韧度较高速钢低，刃口不能磨得象高速钢刀具那样锋利，一般制成各种刃口不能磨得象高速钢刀具那样锋利，一般制成各种形状的刀片，焊接或夹固在刀体上。形状的刀片，焊接或夹固在刀体上。铣刀、齿轮刀具铰刀、拉刀手工工具用途小小大热处理变形0.51.08 （1）20%碳素工具钢（0.50.6）0.13（0.20.4）许用切削速度 m/s（速比）600300400200250耐热性 OCHRC6265HRC6165HRC6165硬度W18Cr4VCrWMn、9SiCrT10、T10AT12例高速钢合金工具钢碳素工具钢常用刀具材料的性

16、能及用途硬质合金陶瓷材料人造金刚石例钨钴类（YG）钨钛钴类（YT）YG3、YG6YT5、YT15硬度HRA8991（HRC7478）HRA8696HV10000 (硬质合金为HV13001800)耐热性 OC85010001200700800许用切削速度 m/s（速比）1.75（6）（1214）热处理变形不需要用途各种刀片高硬度钢材精加工不宜加工钢铁材料碳素钢刀具高速钢刀具硬质合金刀块2 2 车刀切削部分的几何参数车刀切削部分的几何参数（1 1）车刀的组成）车刀的组成车刀由切削部分、刀柄两部分组成。车刀由切削部分、刀柄两部分组成。切削部分承担切削加工任务；切削部分承担切削加工任务；刀柄用来将车

17、刀装夹在机床刀架上。刀柄用来将车刀装夹在机床刀架上。我们常用的外圆车刀由我们常用的外圆车刀由三面、两刃、一尖组成。三面、两刃、一尖组成。VcVf前刀面前刀面后刀面后刀面副后副后面面三个刀面：三个刀面：前刀面：刀具上切屑流前刀面：刀具上切屑流过的表面；过的表面；后刀面：与工件上切削后刀面：与工件上切削表面相对的刀面；表面相对的刀面；副后刀面：与已加工表副后刀面：与已加工表面相对的刀面。面相对的刀面。VcVf主切削刃主切削刃副切削刃副切削刃两个刀刃：两个刀刃：主切削刃：前刀面与主切削刃：前刀面与后刀面形成的刀刃。后刀面形成的刀刃。切出过渡表面，承担切出过渡表面，承担主要的切削工作。主要的切削工作。

18、副切削刃：前刀面与副后刀面相交形成，承副切削刃：前刀面与副后刀面相交形成，承担少量切削工作。担少量切削工作。VcVf前刀面前刀面主切削刃主切削刃副切削刃副切削刃刀尖刀尖一尖：刀尖，主切削刃与副切削刃相交的一点一尖：刀尖，主切削刃与副切削刃相交的一点（2 2）刀具标注角度参考系：）刀具标注角度参考系：为了便于确定车刀上的几何角度，常选择某一为了便于确定车刀上的几何角度，常选择某一参考系作为基准，通过测量刀面或切削刃相对参考系作为基准，通过测量刀面或切削刃相对于参考系坐标平面的角度值来反映它们的空间于参考系坐标平面的角度值来反映它们的空间方位。方位。刀具角度的参考系有两种：静止参考刀具角度的参考系

19、有两种：静止参考系和工作参考系，前者用于刀具的设计和系和工作参考系，前者用于刀具的设计和制造以及刃磨时定义几何角度的参考系，制造以及刃磨时定义几何角度的参考系，后者主要用于规定刀具切削时的几何角度后者主要用于规定刀具切削时的几何角度的度参考系。的度参考系。主要学习车刀的静止参考系中最常用主要学习车刀的静止参考系中最常用的正交平面参考系。的正交平面参考系。正交平面参考系是由基面正交平面参考系是由基面PrPr 、主切削、主切削平面平面PsPs和正交平面和正交平面PoPo构成的空间三面投影构成的空间三面投影体系。（该参考系是刀具标注角度最常用体系。（该参考系是刀具标注角度最常用的参考系）的参考系）基

20、面基面PrPr：通过切削刃上某选定点垂直于假定主运通过切削刃上某选定点垂直于假定主运动方向的平面。动方向的平面。主切削平面主切削平面PsPs：通过切削刃某选定点与主切削刃相切并通过切削刃某选定点与主切削刃相切并垂直于基面的平面。垂直于基面的平面。正交平面正交平面PoPo：通过切削刃某选定点并同时垂直于基面和通过切削刃某选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面。切削平面的平面。（3 3）车刀的标注角度：）车刀的标注角度：外圆车刀在正交平面参考系内外圆车刀在正交平面参考系内标注的角度有如下几个：标注的角度有如下几个：主偏角主偏角krkr副偏角副偏角krkr刃倾角刃倾角ss前角前角0 0后角后角O O

21、在基面在基面PrPr上刀具标注角度有：上刀具标注角度有：主偏角主偏角krkr在过主切削刃选定点的基面内，主切在过主切削刃选定点的基面内，主切削刃与进给方向间的夹角；削刃与进给方向间的夹角；副偏角副偏角krkr在过副切削刃在过副切削刃选定点的基面内，副切削刃选定点的基面内，副切削刃和进给方向间所夹的锐角；和进给方向间所夹的锐角；主偏角主偏角krkr、副偏角副偏角krkr越大，残留面积越大越大，残留面积越大主偏角主偏角krkr、越大，进给抗力、越大，进给抗力越大，切深抗力越小越大，切深抗力越小 在切削平面在切削平面PsPs上刀具标注角度有：上刀具标注角度有：刃倾角刃倾角ss主切削刃与基面间的夹角。

22、主切削刃与基面间的夹角。刃倾角刃倾角ss有正负之分，当刀尖处于切削刃最高点有正负之分，当刀尖处于切削刃最高点时为正，反之为负。时为正，反之为负。刃倾角的作用刃倾角的作用刃倾角对切屑排出方向的影响刃倾角对切屑排出方向的影响在正平面在正平面PoPo上刀具标注角度有：上刀具标注角度有：前角前角前面前面r r与基面与基面PrPr间的夹角。前角间的夹角。前角有正负，前角在基面之下为负，前角在基面这有正负，前角在基面之下为负，前角在基面这上为正；上为正；后角后角O O后面与切后面与切削平面间的夹角。削平面间的夹角。前角的作用前角的作用 前角越大，刀越锋利、切削前角越大，刀越锋利、切削轻快，强度下降、不利散

23、热轻快，强度下降、不利散热后角的作用后角的作用 减小主后刀面与加工减小主后刀面与加工表面的摩擦表面的摩擦3 3 刀具磨损和刀具寿命刀具磨损和刀具寿命 刀具在切削加工过程中与工件之间产生刀具在切削加工过程中与工件之间产生剧烈的挤压、摩擦，自身也会发生磨损。刀剧烈的挤压、摩擦，自身也会发生磨损。刀具的正常磨损是连续的、逐渐的发展过程；具的正常磨损是连续的、逐渐的发展过程；在加工过程中由于冲击、振动、热效应等造在加工过程中由于冲击、振动、热效应等造成刀具崩刃、碎裂而损坏的情况属于非正常成刀具崩刃、碎裂而损坏的情况属于非正常磨损，破损一般是随机的、突发的破坏。这磨损，破损一般是随机的、突发的破坏。这里

24、仅分析刀具的正常磨损。里仅分析刀具的正常磨损。（1 1）刀具的磨损形式：）刀具的磨损形式：刀具常见的磨损形式有以下三种，刀具常见的磨损形式有以下三种，前刀面磨损前刀面磨损后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 前刀面磨损：切削塑性材料时，如果切削速度前刀面磨损：切削塑性材料时，如果切削速度和切削厚度较大，刀具前刀面上会形成月牙洼磨和切削厚度较大，刀具前刀面上会形成月牙洼磨损。随磨损的加剧，月牙洼逐渐加深、加宽，当损。随磨损的加剧，月牙洼逐渐加深、加宽，当接近切削刃口时，切削刃强度降低，容易导致切接近切削刃口时，切削刃强度降低，容易导致切削刃破损。前刀面月牙洼磨损值以其最大深度削刃

25、破损。前刀面月牙洼磨损值以其最大深度KTKT表示。表示。后刀面磨损：后刀面与工件表面实际上接触面积后刀面磨损：后刀面与工件表面实际上接触面积很小，所以接触压力很大，存在着弹性和塑性变形，很小，所以接触压力很大，存在着弹性和塑性变形，磨损就发生在这个接触面上。在切铸铁和以较小的磨损就发生在这个接触面上。在切铸铁和以较小的切削厚度切削塑性材料时，主要发生这种磨损。后切削厚度切削塑性材料时，主要发生这种磨损。后刀面磨损带宽度往往是不均匀的，通常以其平均的刀面磨损带宽度往往是不均匀的，通常以其平均的磨损量磨损量VBVB表示。表示。前后刀面同时磨损前后刀面同时磨损在常规条件下，加工塑性金属，若切削厚度在

26、常规条件下，加工塑性金属，若切削厚度适中，常常出现前后刀面同时的磨损情况。适中，常常出现前后刀面同时的磨损情况。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（2 2）刀具的磨损过程及磨钝标准：）刀具的磨损过程及磨钝标准：刀具的磨钝标准刀具的磨钝标准 ：刀具磨损到一定限度后就不能继续使用。这个磨损刀具磨损到一定限度后就不能继续使用。这个磨损限度称为磨钝标准。限度称为磨钝标准。由于由于VBVB值值比较容易测量和控制，因此常用比较容易测量和控制，因此常用VBVB值来研值来研究磨损过程，作为衡量刀具的磨钝标准。究磨损过程，作为衡量刀具的磨钝标准。

27、ISOISO标准统一规定以标准统一规定以1/21/2背吃刀量处的后刀面上测定背吃刀量处的后刀面上测定的磨损带宽度的磨损带宽度VBVB作为刀具的磨钝标准。作为刀具的磨钝标准。精加工刀具常以沿工件径向的刀具磨损尺寸作为刀精加工刀具常以沿工件径向的刀具磨损尺寸作为刀具的磨钝标准，称为径向磨损量具的磨钝标准，称为径向磨损量NBNB。（3 3）刀具寿命：）刀具寿命：刀具寿命刀具寿命T T指刀具由刃磨后开始切削，一直到磨损量指刀具由刃磨后开始切削，一直到磨损量达到刀具的磨钝标准所经过的总切削时间（达到刀具的磨钝标准所经过的总切削时间（minmin）。）。刀具寿命反映了刀具磨损的快慢程度。影响刀具寿命刀具寿

28、命反映了刀具磨损的快慢程度。影响刀具寿命的因素有很多，工件材料、刀具材料、刀具几何角度、的因素有很多，工件材料、刀具材料、刀具几何角度、切削用量、切削液的使用等对其都会产生影响。切削用量、切削液的使用等对其都会产生影响。其中其中切削用量切削用量对刀具寿命的影响较为明显，切削速度对刀具寿命的影响较为明显，切削速度对刀具寿命影响最大，进给量次之，背吃刀量最小。对刀具寿命影响最大，进给量次之，背吃刀量最小。9.1.3 9.1.3 金属切削刀具金属切削刀具 金属切削过程从实质讲，就是产生切屑和形金属切削过程从实质讲，就是产生切屑和形成已加工表面的过程。在切削过程中产生切削成已加工表面的过程。在切削过程

29、中产生切削变形、切削力、切削温度和刀具磨损等基本物变形、切削力、切削温度和刀具磨损等基本物理现象。理现象。1 1 切屑形成及其物理现象切屑形成及其物理现象（1 1）切屑形成：）切屑形成：金属切削的特点是金属切削的特点是被切金属层在刀具的挤被切金属层在刀具的挤压、摩擦作用下产生变压、摩擦作用下产生变形以后转变为切屑和形形以后转变为切屑和形成已加工表面。成已加工表面。切削层金属被切离并沿刀具前刀面流出而形成切屑。切削层金属被切离并沿刀具前刀面流出而形成切屑。切屑的种类崩碎切屑带状切屑节状切屑粒状切屑切屑的种类切屑的种类带状切屑粒状切屑崩碎切屑第一变形区：第一变形区：第二变形区：第二变形区：第三变形

30、区：第三变形区：（2 2）变形区域：）变形区域：在某一定切削速度范围内，切削塑性金属时在某一定切削速度范围内，切削塑性金属时切削刃附近的前刀面上会出现一小块很硬的金属切削刃附近的前刀面上会出现一小块很硬的金属堆积物，代替切削刃工作，称为积屑瘤。堆积物，代替切削刃工作，称为积屑瘤。2 2 积屑瘤积屑瘤 （1 1）积屑瘤的形成）积屑瘤的形成 积屑瘤是由于切屑与前刀面剧烈的摩擦、粘结积屑瘤是由于切屑与前刀面剧烈的摩擦、粘结而形成的。积屑瘤与前刀面粘结牢固，消失或脱落而形成的。积屑瘤与前刀面粘结牢固，消失或脱落具有一定的临界切削温度；不稳定，成长、脱落反具有一定的临界切削温度；不稳定，成长、脱落反复进

31、行。根据实验，积屑瘤的化学性质与工件材料复进行。根据实验，积屑瘤的化学性质与工件材料相同；硬度增加约为母体材料的相同；硬度增加约为母体材料的2 24 4倍；倍；影响积屑瘤产生的主要因素是工件材料和切削速度。影响积屑瘤产生的主要因素是工件材料和切削速度。工件材料塑性越好，越易生成积屑瘤；实践证明，工件材料塑性越好，越易生成积屑瘤；实践证明，切削速度很高或很低时，很少生成积屑瘤，切削速度很高或很低时，很少生成积屑瘤，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，

32、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可减小切削变形和切削力，形和切削力，使切削轻快使切削轻快（2 2）对加工的影响）对加工的影响不利方面不利方面影响工件尺影响工件尺寸精度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，加积屑瘤破裂后会划伤表面，加快刀具磨损快刀具磨损会形成硬点和毛刺，使工件表面粗会形成硬点和毛刺，使工件表面粗造度值增大造度值增大时大时小，时有时无，使切削时大时小，时有时无，使切削力产生波动而引起振动力产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（3）积屑瘤

33、的控制积屑瘤的控制影响积屑瘤影响积屑瘤的因素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、中速加工塑性材料要避免在中温、中速加工塑性材料增大前角可减小切削变形，降低切削增大前角可减小切削变形，降低切削温度，减小积屑瘤的高度温度，减小积屑瘤的高度采用润滑性能优良的切削液可减少采用润滑性能优良的切削液可减少甚至消除积屑瘤甚至消除积屑瘤3 3 切削力切削力金属切削时，刀具切入工件使被切金属层发生变金属切削时，刀具切入工件使被切金属层发生变形成为切屑所需要的力称为切削力。切削力是设形成为切屑所需要的力称为切削力。切削力是设计刀具、机床、夹具的重要依

34、据。计刀具、机床、夹具的重要依据。（1 1）切削力的来源、分力及合力）切削力的来源、分力及合力主切削力主切削力FcFc进给力进给力FfFf背向力背向力FpFp三个分力与合力之间的关系：三个分力与合力之间的关系：总切削力：总切削力：F F主切削力主切削力FcFc进给力进给力FfFf背向力背向力FpFp（2 2）影响切削力的主要因素）影响切削力的主要因素工件材料：材料强硬度越高，切削力越大。材料工件材料：材料强硬度越高，切削力越大。材料的塑性、冲击韧度越高，切削力越大。的塑性、冲击韧度越高，切削力越大。刀具几何参数：前角刀具几何参数：前角增大，切削力减小。主偏增大，切削力减小。主偏角对进给力角对进

35、给力F Ff f和背向力和背向力FpFp影响较大。影响较大。切削用量：背吃刀量和进给量增加时，使切削面切削用量：背吃刀量和进给量增加时，使切削面积积A AD D成正比增加，变形抗力和摩擦力加大，因而切成正比增加，变形抗力和摩擦力加大，因而切削力随之增大削力随之增大。其它因素：刀具材料与工件材料之间的摩擦系数其它因素：刀具材料与工件材料之间的摩擦系数、切削液、后刀面磨损带、切削液、后刀面磨损带V VB B等等。等等。4 4 切削热和切削温度切削热和切削温度切削热和切削温度是切削过程的重要物理现象切削热和切削温度是切削过程的重要物理现象之一。切削温度影响工件材料的性能、前刀面之一。切削温度影响工件

36、材料的性能、前刀面上的摩擦系数和切削力的大小；影响刀具磨损上的摩擦系数和切削力的大小；影响刀具磨损和刀具寿命；影响积屑瘤的产生和加工表面质和刀具寿命；影响积屑瘤的产生和加工表面质量；也影响工艺系统的热变形和加工精度。量；也影响工艺系统的热变形和加工精度。切屑层的金属发生弹性变形、切屑层的金属发生弹性变形、塑性变形而产生大量的热塑性变形而产生大量的热切屑与刀具前刀面产切屑与刀具前刀面产生的摩擦生的摩擦工件与刀具后刀面产工件与刀具后刀面产生的摩擦生的摩擦产生：三个变形区产生：三个变形区（1 1）切削热的产生和传出）切削热的产生和传出传出：切削过程中所消耗的能量有传出：切削过程中所消耗的能量有98%

37、98%99%99%转换为转换为热能，切削区域产生的切削热，在切削过程中分别由热能，切削区域产生的切削热，在切削过程中分别由切屑、工件、刀具和周围介质向外传导出去。切屑、工件、刀具和周围介质向外传导出去。50%50%86%86%由切屑带走，由切屑带走，40%40%10%10%传入工件，传入工件，9%9%3%3%传入刀具，传入刀具，1%1%左右通过辐射传入空气左右通过辐射传入空气 。（2 2）影响切削温度的主要因素）影响切削温度的主要因素 切削温度是指前刀面与切屑接触区内的平均温切削温度是指前刀面与切屑接触区内的平均温度，它是由切削热的产生与传出的平衡条件所决定的。度，它是由切削热的产生与传出的平

38、衡条件所决定的。产生的切削热愈多，传出的愈慢，切削温度愈高。凡产生的切削热愈多，传出的愈慢，切削温度愈高。凡是增大切削力和切削功率的因素都会使切削温度上升，是增大切削力和切削功率的因素都会使切削温度上升，而有利于切削热传出的因素都会降低切削温度。而有利于切削热传出的因素都会降低切削温度。工件材料工件材料刀具几何参数刀具几何参数切削用量切削用量其它因素其它因素5 5 工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性 工件材料的切削加工性是指将其加工成合格零工件材料的切削加工性是指将其加工成合格零件的难易程度。某种材料切削加工的难易，不仅件的难易程度。某种材料切削加工的难易，不仅取决于材料本身，还取决于具

39、体的加工要求及切取决于材料本身，还取决于具体的加工要求及切削条件。加工要求和生产条件不同，评定材料切削条件。加工要求和生产条件不同，评定材料切削加工性的指标也不相同。削加工性的指标也不相同。材料切削加工性常用评定指标：材料切削加工性常用评定指标：（1 1）刀具寿命指标：在相同的切削条件下，使）刀具寿命指标：在相同的切削条件下，使刀具寿命高的工件材料，其切削加工性好。刀具寿命高的工件材料，其切削加工性好。（2 2）已加工表面质量指标：以常用材料是否容）已加工表面质量指标：以常用材料是否容易保证得到所要求的已加工表面质量，作为评定材易保证得到所要求的已加工表面质量，作为评定材料切削加工性的指标。一

40、般精加工的零件可用表面料切削加工性的指标。一般精加工的零件可用表面粗糙度值来评定材料的切削加工性工性的指标。一粗糙度值来评定材料的切削加工性工性的指标。一般精加工的零件可用表面粗糙度值来评定材料的切般精加工的零件可用表面粗糙度值来评定材料的切削加工性。削加工性。（3 3）切削力或切削温度指标：在相同的切削条件下，）切削力或切削温度指标：在相同的切削条件下，凡使切削力加大、切削温度增高的工件材料，其切削凡使切削力加大、切削温度增高的工件材料，其切削加工性就差；反之，其切削加工性就好。加工性就差；反之，其切削加工性就好。（4 4）切屑控制性能指标：凡切屑容易被控制或折断）切屑控制性能指标：凡切屑容

41、易被控制或折断的材料，其切削加工性就好，反之，则差。在自动机的材料，其切削加工性就好，反之，则差。在自动机床或自动生产线上，常用切屑控制的难易程度来评定床或自动生产线上，常用切屑控制的难易程度来评定材料的切削加工性。材料的切削加工性。一种工件材料很难在各方面都能获得较好的切削加工一种工件材料很难在各方面都能获得较好的切削加工性指标，在一般的生产中，常以保证一定的刀具寿命性指标，在一般的生产中，常以保证一定的刀具寿命所允许的切削速度作为评定材料切削加工性的指标。所允许的切削速度作为评定材料切削加工性的指标。6 6 金属切削条件的选择金属切削条件的选择 金属切削加工过程的效率、质量和经济性等问题，

42、金属切削加工过程的效率、质量和经济性等问题，除了与机床设备的工作能力、操作者技术水平、工除了与机床设备的工作能力、操作者技术水平、工件的形状、生产批量、刀具的材料及工件材料的切件的形状、生产批量、刀具的材料及工件材料的切削加工性有关，还受到切削条件的影响和制约。这削加工性有关，还受到切削条件的影响和制约。这些切削条件包括和刀具的角度、切削用量及切削过些切削条件包括和刀具的角度、切削用量及切削过程的冷却润滑等。程的冷却润滑等。（1 1）刀具角度的选择）刀具角度的选择 刀具的角度对切削过程中的金属切削变形、切削刀具的角度对切削过程中的金属切削变形、切削力、切削温度、工件的加工质量及刀具的磨损都有显

43、力、切削温度、工件的加工质量及刀具的磨损都有显著的影响。选择合理的刀具角度，可使刀具潜在的切著的影响。选择合理的刀具角度，可使刀具潜在的切削能力得到充分发挥，降低生产成本，提高切削效率。削能力得到充分发挥，降低生产成本，提高切削效率。前角的选择前角的选择后角的选择后角的选择主偏角、副偏角的选择主偏角、副偏角的选择刃倾角的选择：刃倾角的选择：（2 2）切削用量的选择）切削用量的选择 合理的选择切削用量，能够保证工件加工质量，合理的选择切削用量，能够保证工件加工质量，提高切削效率，延长刀具使用寿命和降低加工成本。提高切削效率，延长刀具使用寿命和降低加工成本。背吃刀量的选择背吃刀量的选择进给量的选择

44、进给量的选择切削速度的选择切削速度的选择 （3 3）切削液的）切削液的选择选择 金属切削液金属切削液在金属切削、磨在金属切削、磨削加工过程中具削加工过程中具有相当重要的作有相当重要的作用。用。切削液的作用切削液的作用能从切削区域带走大量切削热，降低切削温度。能从切削区域带走大量切削热，降低切削温度。渗入到刀具与加工表面之间形成一层润滑膜，渗入到刀具与加工表面之间形成一层润滑膜，减小摩擦。减小摩擦。可冲走切削区域和机床上的细碎切屑和脱落的可冲走切削区域和机床上的细碎切屑和脱落的磨粒。磨粒。加入防锈剂，可形成一层保护膜起到防锈作用。加入防锈剂，可形成一层保护膜起到防锈作用。因此应合理选择切削液的种

45、类。因此应合理选择切削液的种类。常用的切削液有以下几种：常用的切削液有以下几种：水溶液：冷却效果良好，多用于普通磨削和其水溶液：冷却效果良好，多用于普通磨削和其它精加工。它精加工。乳化液：低浓度乳化液冷却效果较好，主要用乳化液：低浓度乳化液冷却效果较好，主要用于磨削、粗车、钻孔加工等。高浓度乳化液润滑效于磨削、粗车、钻孔加工等。高浓度乳化液润滑效果较好，主要用于精车、攻丝、饺孔、插齿加工等。果较好，主要用于精车、攻丝、饺孔、插齿加工等。切削油：普通车削、攻丝时，可选用机油。精切削油：普通车削、攻丝时，可选用机油。精加工有色金属或铸铁时，可选用煤油。加工螺纹时，加工有色金属或铸铁时，可选用煤油。加工螺纹时，可选用植物油。在矿物油中加入一定量的油性添加可选用植物油。在矿物油中加入一定量的油性添加剂和极压添加剂，能提高其高温、高压下的润滑性剂和极压添加剂，能提高其高温、高压下的润滑性能，可用于精铣、铰孔、攻丝及齿轮加工。能，可用于精铣、铰孔、攻丝及齿轮加工。