机械制造基础第7章金属切削加工基础知识ppt课件

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1、机械制造根底机械制造根底第第7 7章章 金属切削加工根底知识金属切削加工根底知识 金属切削加工就是利用工件和刀具之间的相对切金属切削加工就是利用工件和刀具之间的相对切削运动，用刀具上的切削刃切除工件上的多余金属层，削运动，用刀具上的切削刃切除工件上的多余金属层，从而获得具有一定加工质量零件的过程。由此可见，了从而获得具有一定加工质量零件的过程。由此可见，了解零件加工质量的概念；掌握切削运动和金属切削刀具解零件加工质量的概念；掌握切削运动和金属切削刀具的根本知识；认识金属切削过程的根本规律是学习金属的根本知识；认识金属切削过程的根本规律是学习金属切削加工的根本内容。切削加工的根本内容。7.1 7

2、.1 加工质量加工质量 为了保证机电产品的质量，设计时应对为了保证机电产品的质量，设计时应对零件提出加工质量的要求，机械零件的加工零件提出加工质量的要求，机械零件的加工质量包括加工精度和外表质量两方面，它们质量包括加工精度和外表质量两方面，它们的好坏将直接影响产品的运用性能、运用寿的好坏将直接影响产品的运用性能、运用寿命、外观质量、消费率和经济性。命、外观质量、消费率和经济性。7.1.17.1.1加工精度加工精度 经机械加工后，零件的尺寸、外形、位置等参数的实践数值与设计理经机械加工后，零件的尺寸、外形、位置等参数的实践数值与设计理想值的符合程度称为机械加工精度，简称加工精度。想值的符合程度称

3、为机械加工精度，简称加工精度。 实践值与理想值相符合的程度越高，即偏向加工误差越小，加工精实践值与理想值相符合的程度越高，即偏向加工误差越小，加工精度越高。度越高。加工精度包括尺寸精度、外形精度和位置精度。零件图上，对被加工件加工精度包括尺寸精度、外形精度和位置精度。零件图上，对被加工件的加工精度要求常用尺寸公差、外形公差和位置公差来表示。的加工精度要求常用尺寸公差、外形公差和位置公差来表示。 1 1尺寸精度尺寸精度 是指加工外表本身的尺寸是指加工外表本身的尺寸( (如圆柱面的直径如圆柱面的直径) )和外表间的尺寸和外表间的尺寸( (如孔间如孔间间隔等间隔等) )的准确程度。的准确程度。尺寸精

4、度的高低，用尺寸公差的大小来表示。尺寸精度的高低，用尺寸公差的大小来表示。尺寸公差是尺寸允尺寸公差是尺寸允许的的变动量，国家量，国家规范范GB/T1800. 3-1998GB/T1800. 3-1998 中中规定，尺寸公差分定，尺寸公差分2020个等个等级，即，即IT01IT01、IT0IT0、IT1IT1、IT2IT18IT2IT18。ITIT后面的数字代表公差等后面的数字代表公差等级，数字愈大，公差等，数字愈大，公差等级越低，公差越低，公差值越大，越大，尺寸精度越低。尺寸精度越低。在零件在零件图上，通常只上，通常只规定尺寸公差，定尺寸公差，对要求要求较高的零件，除了高的零件，除了规定尺寸定

5、尺寸公差外公差外, ,还要要规定外形和位置公差。定外形和位置公差。 2 2外形精度外形精度 是指零件加工后的外表与理想外表在外形上相接近的程度。是指零件加工后的外表与理想外表在外形上相接近的程度。常用的有直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度和面轮廓度等。常用的有直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度和面轮廓度等。3 3位置精度位置精度 是指零件加工后的外表、轴线或对称平面之间的实践位置与理想位是指零件加工后的外表、轴线或对称平面之间的实践位置与理想位置接近的程度。置接近的程度。常用的有平行度、垂直度、同轴度、对称度等。常用的有平行度、垂直度、同轴度、对称度等。 机械加工精度愈高，加工费用也愈

6、高。每种加工方法在正机械加工精度愈高，加工费用也愈高。每种加工方法在正常条件下所能到达的加工精度范围称为经济精度。常条件下所能到达的加工精度范围称为经济精度。 7.1.2 7.1.2 外表质量外表质量 主要是指零件加工后的外表粗糙度以及外表层材质的变化。主要是指零件加工后的外表粗糙度以及外表层材质的变化。 主要包括：主要包括：外表粗糙度外表粗糙度外表层材质的变化外表层材质的变化1 1外表粗糙度外表粗糙度 外表粗糙度是指在切削加工中，由于刀痕、塑性变形、振动和摩擦外表粗糙度是指在切削加工中，由于刀痕、塑性变形、振动和摩擦等缘由，会使加工外表产生微小的峰谷，这些微小峰谷的高低程度等缘由，会使加工外

7、表产生微小的峰谷，这些微小峰谷的高低程度和间距情况称为外表粗糙度。和间距情况称为外表粗糙度。外表粗糙度对零件的耐磨性、抗腐蚀性和配合性质等有很大影响。它外表粗糙度对零件的耐磨性、抗腐蚀性和配合性质等有很大影响。它直接影响机器的运用性能和寿命。直接影响机器的运用性能和寿命。国家规范国家规范GB/T1031-2021GB/T1031-2021规定了外表粗糙度的评定参数及其数值。常规定了外表粗糙度的评定参数及其数值。常用的评定外表粗糙度的参数是轮廓算术平均偏向用的评定外表粗糙度的参数是轮廓算术平均偏向RaRa值。值。普通来说，零件的外表粗糙度越小，零件的运用性能越好，寿命也越普通来说，零件的外表粗糙

8、度越小，零件的运用性能越好，寿命也越长，但零件的制造本钱也会相应添加。长，但零件的制造本钱也会相应添加。2 2外表层材质的变化外表层材质的变化 是指零件加工后在外表层内出现不同于基体资料的力学、冶金、物理是指零件加工后在外表层内出现不同于基体资料的力学、冶金、物理及化学性能的蜕变层。及化学性能的蜕变层。详细表现为加工硬化、金相组织变化、剩余应力产生、热损伤、疲劳强详细表现为加工硬化、金相组织变化、剩余应力产生、热损伤、疲劳强度变化及耐腐蚀性下降等。度变化及耐腐蚀性下降等。 在满足零件运用性能要求和后续工序要求的前提下，尽能够选在满足零件运用性能要求和后续工序要求的前提下，尽能够选用较低的精度等

9、级和较大的外表粗糙度值。用较低的精度等级和较大的外表粗糙度值。在确定零件加工精度和外表粗糙度时，总的原那么是：在确定零件加工精度和外表粗糙度时，总的原那么是：7.2 7.2 切削运动切削运动7.2.1 7.2.1 切削运动切削运动 切削加工时切削加工时, ,为了获得各种外形的零件为了获得各种外形的零件, ,刀具与工件必需具有一定的刀具与工件必需具有一定的相对运动相对运动, ,我们将这种相对运动为切削运动。我们将这种相对运动为切削运动。 切削运动按其所起的作用可分为：切削运动按其所起的作用可分为：主运动主运动进给运动进给运动 1 1主运动主运动 主运动是使刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具前

10、面接近工件主运动是使刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具前面接近工件实现切削的运动。主运动的特点速度最高，耗费的功率最大。实现切削的运动。主运动的特点速度最高，耗费的功率最大。2 2进给运动进给运动 由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件间产生附加的相对运动，由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件间产生附加的相对运动，进给运动将使被切金属层不断地投入切削，以加工出具有所需几何进给运动将使被切金属层不断地投入切削，以加工出具有所需几何特性的已加工外表。特性的已加工外表。 主运动的运动方式可以是旋转运动，也可以是直线运动；主运动的运动方式可以是旋转运动，也可以是直线运动；主运动可以由工件完成，也

11、可以由刀具完成；主运动可以由工件完成，也可以由刀具完成；主运动和进给运动可以同时进展，也可以间歇进展；主运动和进给运动可以同时进展，也可以间歇进展；主运动通常只需一个，而进给运动的数目可以有一个或几个。主运动通常只需一个，而进给运动的数目可以有一个或几个。3 3主运动和进给运动的合成主运动和进给运动的合成 当主运动和进给运动同当主运动和进给运动同时进展时，切削刃上某一时进展时，切削刃上某一点相对于工件的运动为合点相对于工件的运动为合成运动，常用合成速度向成运动，常用合成速度向量量veve来表示，如下图。来表示，如下图。7.2.2 7.2.2 工件外表工件外表 切削加工过程中，在切削运动的作用下

12、，工件外表切削加工过程中，在切削运动的作用下，工件外表一层金属不断地被切下来变为切屑，从而加工出所需求的一层金属不断地被切下来变为切屑，从而加工出所需求的新的外表，在新外表构成的过程中，工件上有三个依次变新的外表，在新外表构成的过程中，工件上有三个依次变化着的外表，它们分别是：化着的外表，它们分别是： 待加工外表待加工外表 即将被切去金属层的外表；即将被切去金属层的外表；切削外表切削外表 切削刃正在切削而构成的外切削刃正在切削而构成的外表表, , 切削外表又称加工外表切削外表又称加工外表或过渡外表；或过渡外表；已加工外表已加工外表 曾经切去多余金属层而构成曾经切去多余金属层而构成的新外表。的新

13、外表。7.2.3 7.2.3 切削用量切削用量 切削用量是用来表示切削加工中主运动和进给运动参数的数量。切削用量是用来表示切削加工中主运动和进给运动参数的数量。 切削用量包括：切削用量包括：切削速度切削速度进给量进给量背吃刀量三个要素。背吃刀量三个要素。1 1切削速度切削速度vc vc 在切削加工时，切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切在切削加工时，切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度，它表示在单位时间内工件和刀具沿主运动方向相对挪动的削速度，它表示在单位时间内工件和刀具沿主运动方向相对挪动的间隔间隔, ,单位为单位为m/minm/min或或m/sm/s。主运动为旋转运动

14、时主运动为旋转运动时, ,切削速度切削速度vcvc计算公式为计算公式为: :式中式中d d工件直径工件直径mmmm n n工件或刀具每分工件或刀具每分( (秒秒) )钟转数钟转数(r/min(r/min或或r/s)r/s)主运动为往复运动时主运动为往复运动时, ,平均切削速度为：平均切削速度为：式中式中L L一往复运动行程长度一往复运动行程长度(mm)(mm) nr nr一主运动每分钟的往复次数一主运动每分钟的往复次数( (往复次数往复次数/min)/min)。2 2进给量进给量f f 进给量是刀具在进给运动方向上相对工件的位移量，可用刀具或进给量是刀具在进给运动方向上相对工件的位移量，可用刀

15、具或工件每转或每行程的位移量来表述或度量。工件每转或每行程的位移量来表述或度量。 车削时进给量的单位是车削时进给量的单位是mm/rmm/r，即工件每转一圈，即工件每转一圈, ,刀具沿进给运动方向挪刀具沿进给运动方向挪动的间隔。动的间隔。刨削等主运动为往复直线运动刨削等主运动为往复直线运动, ,其间歇进给的进给量为其间歇进给的进给量为mm/mm/双行程，即双行程，即每个往复行程刀具与工件之间的相对横向挪动间隔。每个往复行程刀具与工件之间的相对横向挪动间隔。单位时间的进给量，称为进给速度，车削时的进给速度单位时间的进给量，称为进给速度，车削时的进给速度vf vf 计算公式为计算公式为: :铣削时，

16、由于铣刀是多齿刀具，进给量单位除铣削时，由于铣刀是多齿刀具，进给量单位除mm/rmm/r外，还规定了每齿进外，还规定了每齿进给量，用给量，用azaz表示，单位是表示，单位是(mm/z)(mm/z)，vfvf、f f、azaz三者之间的关系为：三者之间的关系为：z z为多齿刀具的齿数为多齿刀具的齿数 3 3背吃刀量切削深度背吃刀量切削深度ap ap 背吃刀量背吃刀量apap是指主刀刃任务长度在基面上的投影沿垂直于进是指主刀刃任务长度在基面上的投影沿垂直于进给运动方向上的投影值。给运动方向上的投影值。 对于外圆车削，背吃刀量对于外圆车削，背吃刀量apap等于工件已加工外表和待加工外表之间等于工件已

17、加工外表和待加工外表之间的垂直间隔的垂直间隔, ,单位为单位为mm mm 。即：。即：式中式中 dw dw待加工外表直径待加工外表直径 dm dm已加工外表直径已加工外表直径7.3 7.3 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度 切削刀具种类很多切削刀具种类很多, ,如如车刀、刨刀、铣刀和钻头车刀、刨刀、铣刀和钻头等。它们几何外形各异等。它们几何外形各异, ,复复杂程度不等，但它们切削杂程度不等，但它们切削部分的构造和几何角度都部分的构造和几何角度都具有许多共同的特征，其具有许多共同的特征，其中车刀是最常用、最简单中车刀是最常用、最简单和最根本的切削工具，因和最根本的切削工具，因此最具有

18、代表性。其他刀此最具有代表性。其他刀具都可以看作是车刀的组具都可以看作是车刀的组合或变形。如下图。合或变形。如下图。7.3.1 7.3.1 车刀的组成车刀的组成 车刀由切削部分、刀柄两车刀由切削部分、刀柄两部分组成。切削部分承当切削部分组成。切削部分承当切削加工义务，刀柄用以装夹在机加工义务，刀柄用以装夹在机床刀架上。切削部分是由一些床刀架上。切削部分是由一些面、切削刃组成。我们常用的面、切削刃组成。我们常用的外圆车刀是由一个刀尖、两条外圆车刀是由一个刀尖、两条切削刃、三个刀面组成的。如切削刃、三个刀面组成的。如下图。下图。1 1刀面刀面前刀面前刀面A A 刀具上切屑流刀具上切屑流过的外的外表

19、；表；后刀面后刀面A A 与工件上切削外表相与工件上切削外表相对的刀面；的刀面；副后刀面副后刀面A A 与已加工外表相与已加工外表相对的的刀面。刀面。2 2切削刃切削刃主切削刃主切削刃S S 前刀面与后刀面的交前刀面与后刀面的交线，承当，承当主要的切削任主要的切削任务；副切削刃副切削刃S S 前刀面与副后刀面的交前刀面与副后刀面的交线，承，承当少量的切削任当少量的切削任务。刀尖刀尖 是主、副切削刃相交的一点，是主、副切削刃相交的一点，实践上践上该点不能点不能够磨得很尖，而磨得很尖，而是由一段折是由一段折线或微小或微小圆弧弧组成，成，微小微小圆弧的半径称弧的半径称为刀尖刀尖圆弧半弧半径径, ,用

20、用rr表示表示, ,如下如下图。7.3.2 7.3.2 刀具几何角度参考系刀具几何角度参考系 为了便于确定车刀上的几何角度，常选择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，经过丈量刀面或切削刃相某一参考系作为基准，经过丈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对于参考系坐标平面的角度值来反映它们的空间方位。方位。 刀具几何角度参考系有两类：刀具几何角度参考系有两类：刀具标注角度参考系刀具标注角度参考系刀具任务角度参考系。刀具任务角度参考系。1 1刀具标注角度参考系刀具标注角度参考系 刀具标注角度参考系是刀具设计时标注、刃刀具标注角度参考系是刀具设计时标注、刃磨和

21、丈量角度的基准，在此基准下定义的刀具角磨和丈量角度的基准，在此基准下定义的刀具角度称刀具标注角度。为了使参考系中的坐标平面度称刀具标注角度。为了使参考系中的坐标平面与刃磨、丈量基准面一致，特别规定了如下假设与刃磨、丈量基准面一致，特别规定了如下假设条件。条件。假设运动条件假设运动条件 用主运动向量用主运动向量vcvc近似地替代相对运动合成速度向近似地替代相对运动合成速度向量量ve(ve(即即vf=0)vf=0)。假设安装条件假设安装条件 规定刀杆中心线与进给运动方向垂直；刀尖与工规定刀杆中心线与进给运动方向垂直；刀尖与工件中心等高。件中心等高。1 1刀具标注角度参考系种类刀具标注角度参考系种类

22、 根据根据ISO3002/1-1997ISO3002/1-1997规范引荐，刀具标注角度参规范引荐，刀具标注角度参考系有：考系有：正交平面参考系正交平面参考系法平面参考系法平面参考系假定任务平面参考系三种。假定任务平面参考系三种。2 2正交平面参考系正交平面参考系正交平面参考系由以下三个平正交平面参考系由以下三个平面组成：面组成： 基面基面 Pr Pr ：经过切削刃选定点与主运动方经过切削刃选定点与主运动方向垂直的平面。基面与刀具底向垂直的平面。基面与刀具底面平行。面平行。切削平面切削平面 Ps Ps：经过切削刃选定点与主切削刃经过切削刃选定点与主切削刃相切且垂直于基面相切且垂直于基面PrPr

23、的平面。的平面。主剖面主剖面 Po Po：经过切削刃选定点垂直于基面经过切削刃选定点垂直于基面PrPr和切削平面和切削平面 Ps Ps的平面。的平面。主切削刃主后刀面前刀面主剖面 PoA切削平面 Ps基面 Pr3 3法平面参考系法平面参考系 如下图，法如下图，法平面参考系由平面参考系由prpr、psps和法平面和法平面pnpn组组成。其中法平面成。其中法平面pnpn是过切削刃某是过切削刃某选定点垂直于切选定点垂直于切削刃的平面。削刃的平面。4 4假定任务平面参考系假定任务平面参考系 如下图，假定任如下图，假定任务平面参考系由务平面参考系由prpr、pfpf和和pppp组成。假定任组成。假定任务

24、平面务平面pfpf是过切削刃是过切削刃某选定点平行于假定某选定点平行于假定进给运动并垂直于基进给运动并垂直于基面的平面。背平面面的平面。背平面pppp是过切削刃某选定点是过切削刃某选定点既垂直于假定进给运既垂直于假定进给运动又垂直于基面的平动又垂直于基面的平面。刀具设计时标注、面。刀具设计时标注、刃磨、丈量角度最常刃磨、丈量角度最常用的是正交平面参考用的是正交平面参考系。系。2 2刀具任务角度参考系刀具任务角度参考系 刀具任务角度参考系是刀具切削任务时角刀具任务角度参考系是刀具切削任务时角度的基准不思索假设条件，在此基准下定义度的基准不思索假设条件，在此基准下定义的刀具角度称刀具任务角度。它同

25、样有正交平面的刀具角度称刀具任务角度。它同样有正交平面参考系、法平面参考系和假定任务平面参考系。参考系、法平面参考系和假定任务平面参考系。7.3.3 7.3.3 刀具标注角度定义刀具标注角度定义1 1在基面内丈量的角度在基面内丈量的角度主偏角主偏角r r 主切削刃与主切削刃与进给运运动方向之方向之间的的夹角。角。副偏角副偏角r r 副切削刃与副切削刃与进给运运动反方向反方向之之间的的夹角。角。 刀尖角刀尖角r r 主切削平面与副切削平面主切削平面与副切削平面间的的夹角。角。 刀尖角与主偏角和副偏角的关系：刀尖角与主偏角和副偏角的关系： 2 2在主切削刃正交平面内在主切削刃正交平面内(O-O)(

26、O-O)丈量的角度丈量的角度 前角前角o o 前刀面与基面间的夹角。当前前刀面与基面间的夹角。当前刀面与基面平行时，前角为零。刀面与基面平行时，前角为零。基面在前刀面以内，前角为负。基面在前刀面以内，前角为负。基面在前刀面以外，前角为正。基面在前刀面以外，前角为正。后角后角o o 后刀面与切削平面间的夹角。后刀面与切削平面间的夹角。楔角楔角o o 前刀面与后刀面间的夹角。前刀面与后刀面间的夹角。楔角与前角楔角与前角o o和后角和后角o o的关的关系如下：系如下： 3 3在切削平面内在切削平面内(S(S向向) )丈量的角度丈量的角度 刃倾角刃倾角s s 主切削刃与基面间的夹角。主切削刃与基面间的

27、夹角。 刃倾角正负的规定如下图。刀尖处于最高点时，刃倾角为正；刀尖处于刃倾角正负的规定如下图。刀尖处于最高点时，刃倾角为正；刀尖处于最低点时，刃倾角为负；切削刃平行于底面时，刃倾角为零。最低点时，刃倾角为负；切削刃平行于底面时，刃倾角为零。 s=0s=0的切削称的切削称为直角切削，此直角切削，此时主切削刃与切削速度方向垂直，切屑沿主切削刃与切削速度方向垂直，切屑沿切削刃法向流出。切削刃法向流出。 s0s0的切削称的切削称为斜角切削，此斜角切削，此时主切削刃与切削速度方向不垂直，切屑主切削刃与切削速度方向不垂直，切屑的流向与切削刃法向的流向与切削刃法向倾斜了一个角度，如以下斜了一个角度，如以下图

28、所示。所示。4 4在副切削刃正交平面内在副切削刃正交平面内O-OO-O丈量的角度丈量的角度 副后角副后角oo：副后刀面与副切削刃切削平面：副后刀面与副切削刃切削平面间的的夹角。角。7.3.4 7.3.4 刀具任务角度刀具任务角度 切削过程中，由于刀具的安装位置、刀具于工件间相对运动情况的切削过程中，由于刀具的安装位置、刀具于工件间相对运动情况的变化，实践起作用的角度与标注角度有所不同，我们称这些角度为变化，实践起作用的角度与标注角度有所不同，我们称这些角度为任务角度。任务角度。 如今仅就刀具安装位置对角度的影响表达如下。如今仅就刀具安装位置对角度的影响表达如下。1 1刀柄中心线与进给方向不垂直

29、时对主、副偏角的影响刀柄中心线与进给方向不垂直时对主、副偏角的影响 当车刀刀柄与进给方向不垂直时，主偏角和副偏角将发生变化，如下图。当车刀刀柄与进给方向不垂直时，主偏角和副偏角将发生变化，如下图。 2 2切削刃安装高于或低于工件中心时，对前角、后角的影响切削刃安装高于或低于工件中心时，对前角、后角的影响 切削刃安装高于或低于工件中心时，按辅助平面定义，经过切削刃作出的切削刃安装高于或低于工件中心时，按辅助平面定义，经过切削刃作出的切削平面、基面将发生变化，所以使刀具角度也随着发生变化，如下图。切削平面、基面将发生变化，所以使刀具角度也随着发生变化，如下图。切削刃安装高于工件中心时：切削刃安装高

30、于工件中心时：切削刃安装低于工件中心时：切削刃安装低于工件中心时：7.3.5 7.3.5 切削层参数切削层参数 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资料层。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资料层。切削层参数就是指这个切削层的截面尺寸。切削层参数就是指这个切削层的截面尺寸。 为了简化计算，切削层外形、尺寸规定在刀具的基面中度量，切为了简化计算，切削层外形、尺寸规定在刀具的基面中度量，切削层的外形和尺寸将直接影响刀具切削部分所接受的负荷和切屑的尺削层的外形和尺寸将直接影响刀具切削部分所接受的负荷和切屑的尺寸大小。通常在基面寸大小。通常在基面PrPr内度量。内度量。

31、如所示，如所示，车外外圆时，当主、副切削刃，当主、副切削刃为直直线，且，且 s =0s =0，切削，切削层就是就是车刀由刀由位置位置挪挪动到位置到位置即一个即一个f f间隔，刀具正在切削的那隔，刀具正在切削的那层金属金属层，可，可见，切，切削削层的外形是平行四的外形是平行四边形。形。hDfapbD r切削切削层公称厚度公称厚度hD hD 简称切削厚度，是垂直于切削称切削厚度，是垂直于切削外表度量的切削外表度量的切削层尺寸。尺寸。 hD hD fsinr fsinr切削切削层公称公称宽度度bD bD 简称切削称切削宽度，是沿切削外表度，是沿切削外表度量的切削度量的切削层尺寸。尺寸。 bD bD

32、ap/sinr ap/sinr切削层公称横截面积切削层公称横截面积ADAD7.4 7.4 刀具资料刀具资料 切切削削过程程中中，刀刀具具的的切切削削性性能能取取决决于于刀刀具具的的几几何何外外形形和和刀刀具具切切削削部部分分资料料的的性性能能。切切削削技技术开开展展的的根根底底是是刀刀具具资料料的的开开展展。早早期期运运用用的的碳碳素素工工具具钢，切切削削速速度度只只需需10m/min10m/min左左右右，加加工工一一根根直直径径100mm100mm、长500mm500mm的的碳碳钢轴件件，需需求求100min100min才才干干完完成成；2020世世纪出出现高高速速钢刀刀具具，切切削削速速

33、度度提提高高到到每每分分钟几几十十米米；2020世世纪3030年年代代出出现了了硬硬质合合金金刀刀具具，切切削削速速度度提提高高到到每每分分钟100100到到几几百百米米；陶陶瓷瓷刀刀具具和和超超硬硬资料料刀刀具具的的出出现，使使切切削削速速度度提提高高到到每每分分钟1 1 000m000m以以上上；如如今今加加工工一一根根2105 2105 kWkW的的电机机转子子轴，仅需需求求1min1min，切削效率提高，切削效率提高100100倍。倍。7.4.1 7.4.1 刀具资料该当具备的性能刀具资料该当具备的性能 刀具切削部分的资料应具备以下根本条件：刀具切削部分的资料应具备以下根本条件：高硬度

34、：常温硬度应在高硬度：常温硬度应在HRC60HRC60以上。以上。耐磨性：耐磨性是硬度、组织及化学性能等的综合反映。耐磨性：耐磨性是硬度、组织及化学性能等的综合反映。强度和韧性：为了接受切削力、冲击和振动，刀具资料应具有足够强度和韧性：为了接受切削力、冲击和振动，刀具资料应具有足够的强度和韧性。的强度和韧性。耐热性：高温硬度、强度、耐磨性，抗氧化性、抗分散粘结性等，耐热性：高温硬度、强度、耐磨性，抗氧化性、抗分散粘结性等，是衡量刀具资料综合切削性能的主要目的。是衡量刀具资料综合切削性能的主要目的。工艺性：为了便于刀具制造，包括锻、轧、焊接、切削加工、可磨工艺性：为了便于刀具制造，包括锻、轧、焊

35、接、切削加工、可磨削性和热处置特性等。削性和热处置特性等。2 2常用刀具资料性能特征常用刀具资料性能特征刀具材料刀具材料性能特征性能特征刀具种类刀具种类适用工件材料适用工件材料适用加工条件适用加工条件碳素工具钢碳素工具钢Tl0ATl0A、T12AT12AHRC61-65,HRC61-65,高温强度低、高温强度低、淬火时易裂、变形。淬火时易裂、变形。丝锥、锉刀、锯丝锥、锉刀、锯条、小钻头条、小钻头低强度、软材料、有低强度、软材料、有色金属及塑性材料色金属及塑性材料简单手动工具简单手动工具合金工具钢合金工具钢9SiCr,CrWMn9SiCr,CrWMnHRC 61-65,HRC 61-65,高温强

36、度度高温强度度比碳素钢稍好。比碳素钢稍好。拉刀、绞刀、钻拉刀、绞刀、钻头头同上同上热处理变形小热处理变形小的低速工具的低速工具高速钢高速钢HRC 61-65,HRC 61-65,能耐能耐600C600C高温，热硬性尚好高温，热硬性尚好, ,耐磨耐磨性稍好。性稍好。钻头、铣刀、齿钻头、铣刀、齿轮刀具（低、中轮刀具（低、中速）速）低、中强度和硬度的低、中强度和硬度的材料材料复杂刀具复杂刀具硬质合金硬质合金HRC 74-81,HRC 74-81,能耐能耐1000 1000 CC高温，热硬性好高温，热硬性好, ,耐耐磨性好。磨性好。车、铣、拉、刨车、铣、拉、刨钻头、绞刀（中钻头、绞刀（中高速）高速）

37、中等以上强度和硬度中等以上强度和硬度的材料的材料各种刀具各种刀具陶瓷材料陶瓷材料HRA 91-95 HRA 91-95 ，热硬性好，热硬性好，抗弯性差，易碎。抗弯性差，易碎。车刀（高速）车刀（高速）各种材料各种材料不可断续切削不可断续切削立方氮化硼立方氮化硼HV 73-9000 HV 73-9000 ，热硬性高，热硬性高，可耐可耐1500C1500C，与铁素的，与铁素的亲和力小。亲和力小。车刀、铣刀（中车刀、铣刀（中高速）高速）淬硬合金钢、高速钢、淬硬合金钢、高速钢、淬硬、冷硬铸铁、纯淬硬、冷硬铸铁、纯镍高温合金镍高温合金用于连续切削、用于连续切削、避免冲击振动避免冲击振动人造金刚石人造金刚石

38、1000HV1000HV，热硬性好。，热硬性好。车刀、铣刀、砂车刀、铣刀、砂轮等轮等硬质合金、陶瓷、玻硬质合金、陶瓷、玻璃、有色金属及合金璃、有色金属及合金不易加工的铁族不易加工的铁族金属金属7.4.2 7.4.2 高速钢高速钢 特点：具有特点：具有较高的高的强度、度、韧性和耐磨性性和耐磨性 耐耐热性性为540C540C600C600C 工工艺性能性能较好，容易磨出好，容易磨出锋利的刃口利的刃口 硬度和耐硬度和耐热性不如硬性不如硬质合金，但刀具的刃口合金，但刀具的刃口强度和度和韧性比硬性比硬 质合金高，能接受合金高，能接受较大的冲大的冲击载荷。荷。适用范围：构造复杂的刀具，如成形车刀、铣刀、钻

39、头、铰刀、拉适用范围：构造复杂的刀具，如成形车刀、铣刀、钻头、铰刀、拉刀、齿轮刀具、螺纹刀具等。刀、齿轮刀具、螺纹刀具等。 牌号：通用高速钢：牌号：通用高速钢： 钨系钨系 W18Cr4V W18Cr4V 钼系钼系 W6Mo5Cr4V2 W6Mo5Cr4V2 主要用于普通资料的常规加工，速度不高于主要用于普通资料的常规加工，速度不高于50m/min.50m/min. 高性能高速钢：高性能高速钢： 高钒高速钢高钒高速钢 W12Cr4V4Mo W12Cr4V4Mo 高钴高速钢高钴高速钢 W2Mo9Cr4VCo8 W2Mo9Cr4VCo8 高铝高速钢高铝高速钢 W6Mo5Cr4V2Al W6Mo5Cr

40、4V2Al 主要用于难加工资料的加工，加工普通资料可达主要用于难加工资料的加工，加工普通资料可达90m/min.90m/min.7.4.3 7.4.3 硬质合金硬质合金特点：硬度较高，常温下可达特点：硬度较高，常温下可达747481HRC81HRC，它的耐磨性较好，它的耐磨性较好 耐热性较高，能耐耐热性较高，能耐80080010001000 C C的高温的高温 抗弯强度和冲击韧度比高速钢低抗弯强度和冲击韧度比高速钢低 刃口不能磨得象高速钢刀具那样锋利。刃口不能磨得象高速钢刀具那样锋利。 适用范围：构造简单的刀具，如车刀、铣刀、刨刀等。适用范围：构造简单的刀具，如车刀、铣刀、刨刀等。 YG (K

41、) YG (K) 类类 YT (P) YT (P)类类 YW (M) YW (M)类类 WC+ Co WC+ Co WC+ TiC+ CoWC+ TiC+ CoWC+ TiC+ TaC+ Co WC+ TiC+ TaC+ Co 短切屑黑色金属铸铁有色短切屑黑色金属铸铁有色金属非金属钢材等金属非金属钢材等加工长切屑的黑色金属钢材加工长切屑的黑色金属钢材钢材、铸铁有色金属非金属钢材、铸铁有色金属非金属牌号：牌号：7.5 7.5 金属切削过程金属切削过程 金属切削过程是指工件上一层多余的金属被刀具切除的过程和金属切削过程是指工件上一层多余的金属被刀具切除的过程和已加工外表的构成的过程。已加工外表的构

42、成的过程。 在这个过程中一直存在着刀具与工件金属资料之间切削和抗切在这个过程中一直存在着刀具与工件金属资料之间切削和抗切削的矛盾，并产生一系列重要景象。如构成切屑、切削力、切削热与切削的矛盾，并产生一系列重要景象。如构成切屑、切削力、切削热与切削温度及刀具的磨损等。削温度及刀具的磨损等。 在对金属切削过程进在对金属切削过程进展实验研讨时，常用的切展实验研讨时，常用的切削模型是直角自在切削，削模型是直角自在切削，所谓自在切削就是只需一所谓自在切削就是只需一个直线切削刃参与切削，个直线切削刃参与切削，如下图。如下图。 7.5.1 7.5.1 切屑的构成过程切屑的构成过程 实验研讨阐明，金属切削与非

43、金属切削不同，金属切实验研讨阐明，金属切削与非金属切削不同，金属切削的特点是被切金属层在刀具的挤压、摩擦作用下产削的特点是被切金属层在刀具的挤压、摩擦作用下产生变形以后转变为切屑和构成已加工外表。生变形以后转变为切屑和构成已加工外表。 正正挤压：金金属属资料料受受挤压时，最最大大剪剪应力力方方向向与与作作用力方向用力方向约成成4545偏偏挤挤压压：金金属属资资料料一一部部分分受受挤挤压压时时，金金属属只只能能沿沿OMOM线滑移。线滑移。切切削削：与与偏偏挤压情情况况类似似。弹性性变形形剪剪切切应力力增增大大，到到达达屈屈服服点点产生生塑塑性性变形形，沿沿OMOM线滑滑移移剪剪切切应力力与与滑滑

44、移移量量继续增增大大，到到达达断断裂裂强度度切切屑屑与母体脱离。与母体脱离。FABOM45a a正挤压正挤压FABOM45b b偏挤压偏挤压OMFc c切削切削变形区的划分：变形区的划分： 根据金属切削实验绘制的金属切削过程中的变形滑移线和流线，通常把根据金属切削实验绘制的金属切削过程中的变形滑移线和流线，通常把被切削刃作用的金属层划分为三个变形区：被切削刃作用的金属层划分为三个变形区： 第第I I变形区位于切削刃和前刀面的前变形区位于切削刃和前刀面的前方，面积是三个变形区中最大的，为方，面积是三个变形区中最大的，为主变形区；主变形区；第第IIII变形区是与前刀面相接触的附变形区是与前刀面相接

45、触的附近区域，切屑沿前刀面流出时，遭到近区域，切屑沿前刀面流出时，遭到前刀面的挤压和摩擦，接近前刀面的前刀面的挤压和摩擦，接近前刀面的切屑底层会进一步发生变形；切屑底层会进一步发生变形；第第IIIIII变形区是已加工外表接近切削变形区是已加工外表接近切削刃处的区域，这一区域金属遭到切削刃处的区域，这一区域金属遭到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压、摩擦与刃钝圆部分和后刀面的挤压、摩擦与回弹，发生变形呵斥加工硬化。回弹，发生变形呵斥加工硬化。7.5.2 7.5.2 第第I I变形区变形区 主要特征：剪切滑移变形主要特征：剪切滑移变形, , 加工硬化、构成切屑加工硬化、构成切屑终剪终剪切面切面始剪始剪切

46、面切面1 1切屑类型切屑类型由于工件资料和切削条件的不同，切屑过程中的变形情况也不同，因此产由于工件资料和切削条件的不同，切屑过程中的变形情况也不同，因此产生的切屑外形也不同，从变形的观念来看，可将切屑的外形分为四种类型。生的切屑外形也不同，从变形的观念来看，可将切屑的外形分为四种类型。节节状状挤挤裂裂切切屑屑：在在加加工工较较硬硬的的塑塑性性金金属属资资料料且且所所用用的的切切削削速速度度较较低低、切切削削厚厚度度较较大大、刀刀具具前前角角较较大大的的情情况况下下产产生生。这这是是由由于于资资料料在在剪剪切切滑滑移移过过程程中中滑滑移移量量较较大大，由由滑滑移移变变形形所所产产生生的的加加工

47、工硬硬化化使使剪剪切切应应力力增增大大，在在部部分分地地方方到到达达了了资资料料的的断断裂裂强强度度所所引引起起的的。因因此此切切削削力力动动摇摇较大，已加工外表粗糙度较大。较大，已加工外表粗糙度较大。带状切屑：通常在加工塑性金属资料、切削厚度较小、切削速度较高、带状切屑：通常在加工塑性金属资料、切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大的情况下获得。构成带状切屑时，资料没有充分变形。因此刀具前角较大的情况下获得。构成带状切屑时，资料没有充分变形。因此切削中产生的力和热均较小，切削平稳，已加工外表粗糙度低。切削中产生的力和热均较小，切削平稳，已加工外表粗糙度低。粒状单元切屑：切屑沿剪切面完全断开

48、，因此呈单元状。当切粒状单元切屑：切屑沿剪切面完全断开，因此呈单元状。当切削塑性较差的资料，在切削速度极低时，会产生这种切屑。削塑性较差的资料，在切削速度极低时，会产生这种切屑。崩碎切屑：在加工铸铁、青铜等脆性资料时，易构成崩碎切屑。产生崩碎切屑：在加工铸铁、青铜等脆性资料时，易构成崩碎切屑。产生崩碎切屑时，切削热和切削力都集中在主切削刃和刀尖附近，刀尖易崩碎切屑时，切削热和切削力都集中在主切削刃和刀尖附近，刀尖易磨损，容易产生振动，影响工件外表质量。工件资料愈硬脆，刀具前磨损，容易产生振动，影响工件外表质量。工件资料愈硬脆，刀具前角愈小，切削厚度愈大，愈易构成这类切屑。角愈小，切削厚度愈大，

49、愈易构成这类切屑。切脆性切脆性资料料不平不平稳, ,外表粗糙外表粗糙带状切屑带状切屑 挤裂切屑挤裂切屑 粒粒( (节节) )状切屑状切屑 崩碎切屑崩碎切屑 加工塑性资料加工塑性资料切塑性资料：切塑性资料： 带状切屑带状切屑 挤裂切屑挤裂切屑 粒状切屑粒状切屑0v hD0 v hD0 v hD0v hD切削不平切削不平稳，力，力动摇大大加工外表粗糙加工外表粗糙切削平切削平稳，力，力动摇小小加工面光加工面光洁，断屑，断屑难 滑移量滑移量较大，部分大，部分剪剪应力达断裂力达断裂强度度2 2变形系数变形系数切削切削过程中，切削程中，切削层经塑性塑性变形后，厚度添加，形后，厚度添加，长度减少，度减少，宽

50、度根本不度根本不变。可用其表示切削可用其表示切削层变的的变形程度。根据体形程度。根据体积不不变原理，原理，变形系数形系数hh可用下可用下式表示：式表示： 式中式中LDLD切削层的长度切削层的长度 LDh LDh切屑的长度切屑的长度 hDh hDh切屑的厚度切屑的厚度 hD hD 切削层的厚度切削层的厚度LDhhDhDhLD切屑与切削层尺寸切屑与切削层尺寸 在一定条件下，在一定条件下，变形系数形系数hh值的大小能直的大小能直观地反映切屑的地反映切屑的变形程度，且形程度，且丈量方便，丈量方便，hh值越大，表示切屑越厚而短，切屑越大，表示切屑越厚而短，切屑变形就越大，否那么反之。形就越大，否那么反之

51、。参照右图，可以推导出变形系数参照右图，可以推导出变形系数的计算公式：的计算公式：由此可由此可见，影响切削，影响切削变形的主形的主要要素是前角要要素是前角oo和剪切角和剪切角。剪切角剪切角减小，切屑就减小，切屑就变厚、厚、变短，短，变形系数形系数hh增大。剪增大。剪切角切角增大，增大，变形系数形系数hh减减小。小。3 3剪切角剪切角 如下如下图，根据，根据纯剪切剪切实际，主，主应力方向与最大剪力方向与最大剪应力方向之力方向之间的的夹角呈角呈4545，且主，且主应力力FaFa与作用合力与作用合力 Fr Fr一致，可得到剪切角的一致，可得到剪切角的计算公式算公式为：当前角增大当前角增大时，随之增大

52、，随之增大，变形减小。可形减小。可见在保在保证切削刃切削刃强度度的前提下增大刀具前角的前提下增大刀具前角对改善切改善切削削过程有利。程有利。当摩擦角当摩擦角添加添加时，随之减小，随之减小，变形增大。所以采用形增大。所以采用优质切削液切削液减小前刀面上的摩擦系数是很重减小前刀面上的摩擦系数是很重要的。要的。 7.5.3 7.5.3 第第IIII变形区变形区 此变形区的变形是呵斥前刀面磨损和产生积屑瘤的主要缘由。此变形区的变形是呵斥前刀面磨损和产生积屑瘤的主要缘由。 被切削层金属经过终滑移线被切削层金属经过终滑移线OMOM构构成切屑沿前刀面流出时，切屑底层仍成切屑沿前刀面流出时，切屑底层仍遭到刀具

53、的挤压和接触面之间剧烈的遭到刀具的挤压和接触面之间剧烈的摩擦，继续以剪切滑移为主的方式变摩擦，继续以剪切滑移为主的方式变形，其切屑底层的变形程度比切屑上形，其切屑底层的变形程度比切屑上层猛烈，从而使切屑底层晶粒弯曲拉层猛烈，从而使切屑底层晶粒弯曲拉长，在摩擦阻力的作用下，这部分切长，在摩擦阻力的作用下，这部分切屑流动速度减慢，称为滞流层。屑流动速度减慢，称为滞流层。积屑瘤积屑瘤 在切削速度不高而又能构成延续性切屑的情况下，加工普通钢料或其它在切削速度不高而又能构成延续性切屑的情况下，加工普通钢料或其它塑性资料时，经常在刀具前刀面切削处粘着一块剖面呈三角状的硬块如下图，塑性资料时，经常在刀具前刀

54、面切削处粘着一块剖面呈三角状的硬块如下图，这块冷焊在前刀面上的金属就称为积屑瘤。这块冷焊在前刀面上的金属就称为积屑瘤。 积屑瘤的硬度很高，通常是工件资料积屑瘤的硬度很高，通常是工件资料的的2 23 3倍，当它处于比较稳定的形状时，倍，当它处于比较稳定的形状时，可以替代切削刃进展切削起到了维护刀可以替代切削刃进展切削起到了维护刀具的作用，而且增大了实践前角，可减具的作用，而且增大了实践前角，可减少切屑变形和切削力，但是会引起过量少切屑变形和切削力，但是会引起过量切削，降低了加工精度，当积屑瘤零落切削，降低了加工精度，当积屑瘤零落时，其残片会粘附在已加工外表上恶化时，其残片会粘附在已加工外表上恶化

55、外表粗糙度，假设残片粘附在切屑底层外表粗糙度，假设残片粘附在切屑底层会划伤刀具外表，因此在粗加工时可以会划伤刀具外表，因此在粗加工时可以利用积屑瘤的有利之处，精加工时应防利用积屑瘤的有利之处，精加工时应防止产生积屑瘤。止产生积屑瘤。hDhDhDhDoeoeHbHb 影响积屑瘤产生的主要要素影响积屑瘤产生的主要要素是工件资料和切削速度。工件资是工件资料和切削速度。工件资料塑性越好，越易生成积屑瘤；料塑性越好，越易生成积屑瘤；实际证明，切削速度很高或很低实际证明，切削速度很高或很低时，很少生成积屑瘤，在某一速时，很少生成积屑瘤，在某一速度范围内，积屑瘤容易生成，右度范围内，积屑瘤容易生成，右图是切

56、削速度与积屑瘤高度图是切削速度与积屑瘤高度HbHb的的关系曲线。此外增大刀具前角、关系曲线。此外增大刀具前角、改善前刀面的外表粗糙度、运用改善前刀面的外表粗糙度、运用适宜的切削液，都可减少或防止适宜的切削液，都可减少或防止积屑瘤生成。积屑瘤生成。切削速度切削速度v v与积屑瘤高度与积屑瘤高度HbHb的关系的关系 7.5.4 7.5.4 第第变变形区形区 第第变形区在刀具后刀面和已加工外表接触的区域上。是形区在刀具后刀面和已加工外表接触的区域上。是挤压摩擦回摩擦回弹区，直接影响已加工外表的区，直接影响已加工外表的质量和刀具的磨量和刀具的磨损。 h hD DhhD D刀刃钝圆半径刀刃钝圆半径rn

57、:rn :前后刀面过渡圆弧半径。前后刀面过渡圆弧半径。后刀面磨损带后刀面磨损带VB :VB :后刀面实践后角为零的棱带。后刀面实践后角为零的棱带。弹性恢复区弹性恢复区CDCD：已加工面遭到后刀面挤压已加工面遭到后刀面挤压与摩擦产生变形，是呵斥与摩擦产生变形，是呵斥已加工面加工硬化和剩余已加工面加工硬化和剩余应力的主要缘由。应力的主要缘由。7.6 7.6 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构成为切屑所需求金属切削时，刀具切入工件使被切金属层发生变构成为切屑所需求的力称为切削力。的力称为切削力。 金属切削时，力来源于两个方面：金属切削时，力来源于两个方面：其一是抑制在切屑构成

58、过程中工件资其一是抑制在切屑构成过程中工件资料对弹性变形和塑性变形的变形抗力；料对弹性变形和塑性变形的变形抗力；其二是抑制切屑与前刀面和后刀面的其二是抑制切屑与前刀面和后刀面的摩擦阻力。摩擦阻力。 7.6.1 7.6.1 切削力的来源、合力及其分力切削力的来源、合力及其分力 变形力和摩擦力构成了作用在刀具上的合力变形力和摩擦力构成了作用在刀具上的合力F F。为了便于丈量、计算和反。为了便于丈量、计算和反映实践作用的需求，常将合力映实践作用的需求，常将合力F F分解为相互垂直的分解为相互垂直的FcFc、FfFf和和FpFp三个分力，如三个分力，如下图。下图。 切削力切削力FcFc主切削力主切削力

59、FzFz：在主运动方：在主运动方向上的分力，它切于加工外表向上的分力，它切于加工外表, ,并与基面并与基面垂直。垂直。FcFc用于计算刀具强度，设计机床用于计算刀具强度，设计机床零件零件, ,确定机床功率等。确定机床功率等。进给力进给力FfFf进给抗力进给抗力FxFx：在进给运动：在进给运动方向上的分力，它处于基面内与进给方方向上的分力，它处于基面内与进给方向相反。向相反。FfFf用于设计机床进给机构和确用于设计机床进给机构和确定进给功率等。定进给功率等。背向力背向力FpFp切深抗力切深抗力FyFy：在垂直于任：在垂直于任务平面上分力，它处于基面内并垂直于务平面上分力，它处于基面内并垂直于进给

60、方向。进给方向。FpFp用来计算工艺系统刚度等。用来计算工艺系统刚度等。它也是使工件在切削过程中产生振动的它也是使工件在切削过程中产生振动的力。力。F F、FDFD、FfFf、FpFp之间的关系：之间的关系：rFcFFpFDFfFDFDfv7.6.2 7.6.2 切削力的计算切削力的计算 目前消费实践中采用的计算公式都是经过大量的实验经数据处置后而得目前消费实践中采用的计算公式都是经过大量的实验经数据处置后而得到的阅历公式。如指数方式公式：到的阅历公式。如指数方式公式： 式中式中 CFc , CFp , CFf CFc , CFp , CFf 与工件、刀具与工件、刀具资料有关系数；料有关系数；

61、 xFc , xFp , xFf xFc , xFp , xFf 切削深度切削深度ap ap 对切削力影响指数；切削力影响指数； yFc , yFp , yFf yFc , yFp , yFf 进给量量 f f 对切削力影响指数；切削力影响指数； KFc , KFp , KFf KFc , KFp , KFf 思索切削速度、刀具几何参数、思索切削速度、刀具几何参数、 刀具磨刀具磨损等要素影响的修正系数。等要素影响的修正系数。7.6.3 7.6.3 切削功率的计算切削功率的计算在切削加工过程中，所需的切削功率在切削加工过程中，所需的切削功率PcPc可以按下式计算：可以按下式计算：式中式中 Fc

62、Fc 主切削力主切削力N N； vc vc 主运主运动速度速度m/sm/s根据上式求出切削功率，可按下式计算机床电动机功率根据上式求出切削功率，可按下式计算机床电动机功率PEPE：cc机床机床传动传动效率，普通取效率，普通取c=0.75c=0.750.850.857.6.4 7.6.4 影响切削力的主要要素影响切削力的主要要素1 1工件资料工件资料 工件工件资料的料的强度、硬度越高，剪切屈服度、硬度越高，剪切屈服强度度ss越高，切削越高，切削时产生的切削力生的切削力越大。越大。工件工件资料的塑性、冲料的塑性、冲击韧度越高，切削度越高，切削变形越大，切屑与刀具形越大，切屑与刀具间摩擦添加，摩擦添

63、加，那么切削力越大。那么切削力越大。 加工脆性加工脆性资料料时，因塑性，因塑性变形小，切屑与刀具形小，切屑与刀具间摩擦小，切削力摩擦小，切削力较小。小。 例如：加工例如：加工6060钢的切削力钢的切削力FcFc比比4545钢增大钢增大4%4%，加工，加工3535钢的切削力钢的切削力FcFc比比4545钢钢减小减小13%13%。2 2刀具几何参数刀具几何参数 前角前角。增大，切削。增大，切削变形减小，故形减小，故切削力减小。切削力减小。主偏角主偏角对切削力切削力FcFc的影响的影响较小，而小，而对进给力力FfFf和背向力和背向力FpFp影响影响较大，由大，由右右图可知当主偏角增大可知当主偏角增大

64、时，FfFf增大，增大，FpFp减小。减小。刃刃倾角角ss在很大范在很大范围(-40(-40+40+40) )内内变化化时，对FcFc没有什么影响，没有什么影响，但但ss增大增大时，FfFf增大，增大，FpFp减小。减小。 主偏角对主偏角对FfFf和和FpFp的影响的影响 3 3切削用量切削用量 切削用量对切削力的影响较大，背吃刀量和进给量添加时，使切削面切削用量对切削力的影响较大，背吃刀量和进给量添加时，使切削面积积ADAD成正比添加，变形抗力和摩擦力加大，因此切削力随之增大，当背吃成正比添加，变形抗力和摩擦力加大，因此切削力随之增大，当背吃刀量增大一倍时，切削力近似成正比添加；刀量增大一倍

65、时，切削力近似成正比添加； 切削塑性资料时，切削速度对切削力的影响分为有积屑瘤阶段和无积屑切削塑性资料时，切削速度对切削力的影响分为有积屑瘤阶段和无积屑瘤阶段两种情况：瘤阶段两种情况：在低速范围内，随着切削速度的添加，积屑瘤逐渐长大，刀具实践前角增在低速范围内，随着切削速度的添加，积屑瘤逐渐长大，刀具实践前角增大，使切削力逐渐减小。大，使切削力逐渐减小。在中速范围内，积屑瘤逐渐减小并消逝，使切削力逐渐增至最大。在中速范围内，积屑瘤逐渐减小并消逝，使切削力逐渐增至最大。在高速阶段，由于切削温度升高，摩擦力逐渐减小，使切削力得到稳定的在高速阶段，由于切削温度升高，摩擦力逐渐减小，使切削力得到稳定的

66、降低。降低。 4 4其它要素其它要素 刀具刀具资料与工件料与工件资料之料之间的摩擦系数的摩擦系数会直接影响到切削力的大小。普会直接影响到切削力的大小。普通按立方碳化棚刀具、陶瓷刀具、涂通按立方碳化棚刀具、陶瓷刀具、涂层刀具、硬刀具、硬质合金刀具、高速合金刀具、高速钢刀具刀具的的顺序，切削力依次增大。序，切削力依次增大。切削液有光滑作用，使切削力降低。切削液的光滑作用愈好切削液有光滑作用，使切削力降低。切削液的光滑作用愈好, ,切削力的降切削力的降低愈低愈显著。在著。在较低的切削速度下，切削液的光滑作用更低的切削速度下，切削液的光滑作用更为突出。突出。刀具后刀面磨刀具后刀面磨损带VBVB愈大，摩

67、擦越愈大，摩擦越剧烈，切削力也越大。烈，切削力也越大。VBVB对背向力的背向力的影响最影响最为显著。著。7.7 7.7 切削热和切削温度切削热和切削温度7.7.1 7.7.1 切削热的产生和传出切削热的产生和传出 切削热的产生：切削过程变形和摩擦所耗费功，绝大部分转变为切削热。切削热的产生：切削过程变形和摩擦所耗费功，绝大部分转变为切削热。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，围介质向外传导出去，例如在空气冷却条件下车削时，切削热例如在空气冷却条件下车削时，切削热50%50%86%86%由切屑

68、带走，由切屑带走，40%40%10%10%传人工件，传人工件，9%9%3%3%传人刀具，传人刀具，1%1%左右经过辐射传人空气。左右经过辐射传人空气。7.7.2 7.7.2 切削温度的分布切削温度的分布 在切削过程中，切屑、刀具和工在切削过程中，切屑、刀具和工件上不同部位的切削温度分布是不件上不同部位的切削温度分布是不均匀的，如下图。在前刀面和后刀均匀的，如下图。在前刀面和后刀面上，最高温度点都不在切削刃上，面上，最高温度点都不在切削刃上，而是在离切削刃有一定间隔的地方。而是在离切削刃有一定间隔的地方。这是摩擦热沿前刀面不断添加的缘这是摩擦热沿前刀面不断添加的缘故。在接近前刀面的切屑底层上，故

69、。在接近前刀面的切屑底层上，温度变化很大，阐明前刀面上的摩温度变化很大，阐明前刀面上的摩擦热集中在切屑底层。在已加工外擦热集中在切屑底层。在已加工外表上，较高温度仅存在切削刃附近表上，较高温度仅存在切削刃附近的一个很小的范围，阐明温度的升的一个很小的范围，阐明温度的升降是在极短的时间内完成的。降是在极短的时间内完成的。7.7.3 7.7.3 影响切削温度的主要要素影响切削温度的主要要素 1 1工件资料工件资料 工件资料的强度、硬度越高，切削时耗费的功就越多，产生的切削热工件资料的强度、硬度越高，切削时耗费的功就越多，产生的切削热越多越多, ,切削温度就越高。切削温度就越高。工件资料的热导率愈大

70、，经过切屑和工件传出的热量越多，切削温度工件资料的热导率愈大，经过切屑和工件传出的热量越多，切削温度下降越快。下降越快。2 2刀具几何参数刀具几何参数 前角增大，切削层变形小，产生的热量少，切削温度降低；但过大的前前角增大，切削层变形小，产生的热量少，切削温度降低；但过大的前角会减少散热体积，当前角大于角会减少散热体积，当前角大于2020 2525 时，前角对切削温度的影响减时，前角对切削温度的影响减少。少。主偏角减小，使切削宽度增大，散热面积添加，切削温度下降。主偏角减小，使切削宽度增大，散热面积添加，切削温度下降。3 3切削用量切削用量 对切削温度影响最大的切削用量是切削速度，其次是进给量

71、，而背吃对切削温度影响最大的切削用量是切削速度，其次是进给量，而背吃刀量的影响最小。刀量的影响最小。当切削速度当切削速度vcvc添加时，单位时间内参与变形的金属量添加而使耗费的功率添加时，单位时间内参与变形的金属量添加而使耗费的功率增大，提高了切削温度；增大，提高了切削温度；当当f f添加时，切屑变厚，由切屑带走的热量增多，故切削温度上升不甚明添加时，切屑变厚，由切屑带走的热量增多，故切削温度上升不甚明显；显；当当apap添加时，产生的热量和散热面积同时增大，故对切削温度的影响也小。添加时，产生的热量和散热面积同时增大，故对切削温度的影响也小。 4 4其它要素其它要素 刀具后刀面磨损量增大时，

72、加剧了刀具与工件间的摩擦，使切削温度刀具后刀面磨损量增大时，加剧了刀具与工件间的摩擦，使切削温度升高，切削速度越高，刀具磨损对切削温度的影响就越显著。升高，切削速度越高，刀具磨损对切削温度的影响就越显著。浇注切削液对降低切削温度、减少刀具磨损和提高已加工外表质量有浇注切削液对降低切削温度、减少刀具磨损和提高已加工外表质量有明显的效果。切削液的光滑作用可以减少摩擦，减小切削热的产生。明显的效果。切削液的光滑作用可以减少摩擦，减小切削热的产生。7.8 7.8 刀具磨损和刀具寿命刀具磨损和刀具寿命7.8.1 7.8.1 刀具的磨损方式刀具的磨损方式 刀具的磨损方式有以下三种：刀具的磨损方式有以下三种

73、：前刀面磨损前刀面磨损 切削塑性资料时，假设切削速度和切削厚度较大，刀具前刀面上会构成月切削塑性资料时，假设切削速度和切削厚度较大，刀具前刀面上会构成月牙洼磨损。牙洼磨损。 后刀面磨损后刀面磨损在切铸铁和以较小的切削厚度切削塑性资料时，主要也是发生这种磨损。在切铸铁和以较小的切削厚度切削塑性资料时，主要也是发生这种磨损。 前后刀面同时磨损前后刀面同时磨损在常规条件下，加工塑性金属经常出现前后刀面同时的磨损情况。在常规条件下，加工塑性金属经常出现前后刀面同时的磨损情况。 7.8.2 7.8.2 刀具磨损的缘由刀具磨损的缘由刀具磨损不同于普通的机械零件的磨损，刀具磨损存在着机械的、热的和刀具磨损不

74、同于普通的机械零件的磨损，刀具磨损存在着机械的、热的和化学的作用，既有工件资料硬质的刻划作用而引起的磨损，也有粘接、分化学的作用，既有工件资料硬质的刻划作用而引起的磨损，也有粘接、分散、腐蚀等引起的磨损。主要有：散、腐蚀等引起的磨损。主要有：磨料磨磨料磨损：磨料磨：磨料磨损是刀具磨是刀具磨损的主要的主要缘由。由。 粘粘结磨磨损：是硬：是硬质合金刀具在中等偏低切削速度合金刀具在中等偏低切削速度时磨磨损的主要的主要缘由。由。分散磨分散磨损：是硬：是硬质合金刀具在高温合金刀具在高温80080010001000下切削下切削产生磨生磨损的主要的主要缘由之一。由之一。 氧化磨氧化磨损：当切削温度：当切削温

75、度700700800800时，空气中的氧与硬，空气中的氧与硬质合金中的合金中的钴、碳化、碳化钨、碳化、碳化钛等等发生氧化作用生成疏松脆弱的氧化物。加速了刀具磨生氧化作用生成疏松脆弱的氧化物。加速了刀具磨损。 相相变磨磨损：用高速：用高速钢刀具切削刀具切削时，当切削温度超越其相，当切削温度超越其相变温度温度500500600600时，刀具，刀具资料的料的紧相相组织会会发生生变化，使刀具化，使刀具资料硬度降低，磨料硬度降低，磨损加快。加快。 7.8.3 7.8.3 刀具的磨损过程及磨钝规范刀具的磨损过程及磨钝规范1 1刀具的磨损过程刀具的磨损过程刀具的磨损过程可分为三个阶段：刀具的磨损过程可分为三

76、个阶段：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刀具的磨钝规范刀具的磨钝规范 刀具磨损到一定限制后就不能继续运用。这个磨损限制称为磨钝规范。刀具磨损到一定限制后就不能继续运用。这个磨损限制称为磨钝规范。 在国家规范在国家规范GB/T16461-1996GB/T16461-1996中规定高速钢刀具、硬质合金刀具的磨钝中规定高速钢刀具、硬质合金刀具的磨钝规范见下表：规范见下表：工件材料工件材料加工性质加工性质磨钝标准磨钝标准V VB B（mmmm）高速钢高速钢硬质合金硬质合金碳钢、合金钢碳钢、合金钢粗车粗车1.5-2.01.5-2.01.0-1.41.0

77、-1.4精车精车1. 01. 00.4-0.60.4-0.6灰铸铁、可断铸铁灰铸铁、可断铸铁粗车粗车2.0-3.02.0-3.00.8-1.00.8-1.0半精车半精车1.5-2.01.5-2.00.6-0.80.6-0.8耐热钢、不锈钢耐热钢、不锈钢粗车、精车粗车、精车1.01.01.01.07.8.4 7.8.4 刀具寿命刀具寿命 在消费实践中，为了更加方便、快速、准确地判别刀具的磨损情况，在消费实践中，为了更加方便、快速、准确地判别刀具的磨损情况，普通以刀具寿命来间接地反映刀具的磨钝规范。普通以刀具寿命来间接地反映刀具的磨钝规范。 刀具寿命刀具寿命T T的定义为：刀具由刃磨后开场切削，不

78、断到磨损量到达的定义为：刀具由刃磨后开场切削，不断到磨损量到达刀具的磨钝规范所经过的总切削时间单位刀具的磨钝规范所经过的总切削时间单位minmin。刀具寿命反映了刀具磨损的快慢程度。刀具寿命反映了刀具磨损的快慢程度。 刀具寿命是一个具有多种用途的重要参数，如用来确定换刀时间；衡刀具寿命是一个具有多种用途的重要参数，如用来确定换刀时间；衡量工件资料切削加工性和刀具资料切削性能优劣；断定刀具几何参数及量工件资料切削加工性和刀具资料切削性能优劣；断定刀具几何参数及切削用量的选择能否合理等，都可用它来表示和阐明。切削用量的选择能否合理等，都可用它来表示和阐明。7.9 工件资料的切削加工性工件资料的切削

79、加工性 工件资料的切削加工性是指将其加工成合格零件的难易程度。工件资料的切削加工性是指将其加工成合格零件的难易程度。 某种资料切削加工的难易，不仅取决于资料本身，还取决于详某种资料切削加工的难易，不仅取决于资料本身，还取决于详细的加工要求及切削条件。细的加工要求及切削条件。1 1、工件资料的切削加工性的评定、工件资料的切削加工性的评定1 1刀具寿命目的刀具寿命目的在一在一样的切削条件下，使刀具寿命高的工件的切削条件下，使刀具寿命高的工件资料，其切削加工性好。或者在料，其切削加工性好。或者在一定刀具寿命一定刀具寿命T T下，所允下，所允许的最大切削速度的最大切削速度VTVT高的工件高的工件资料，

80、其切料，其切削加工性就好。由于削加工性就好。由于资料的切削加工性概念具有相料的切削加工性概念具有相对性，所以我性，所以我们经常以抗常以抗拉拉强度度b=0.637Mpab=0.637Mpa的的4545钢的的V60V60作作为基准，写作基准，写作V60)jV60)j，而把其他被切削，而把其他被切削资料的料的V60V60与之相比，可得到与之相比，可得到该资料的相料的相对切削加工性切削加工性KrKr，即：，即：凡是凡是Kr1Kr1的资料，比的资料，比4545钢容易切削；钢容易切削；凡是凡是Kr1Kr1的资料，比的资料，比4545钢难切削。钢难切削。 工件资料的相对切削加工性及分级工件资料的相对切削加工

81、性及分级加工性加工性 等级等级资料相对加工性等级资料相对加工性等级资料称号及种类资料称号及种类相对相对加工性加工性KrKr代代 表表 性性 材材 料料1 1很易切削很易切削资料资料普通有色普通有色金属金属3.03.0铜铝合金，铝铜合金，铝镁合金铜铝合金，铝铜合金，铝镁合金2 2容易切削容易切削资料资料易切削钢易切削钢2.52.53 3退火退火l5Crl5Cr，bb0.3730.373o.441GPao.441GPa自自动机机钢，bb0.3930.3930.491GPa0.491GPa3 3较易较易切削钢切削钢1.61.62.52.5正火正火3030钢，bb0.4410.4410.549GPa0

82、.549GPa4 4普通资料普通资料普通钢、铸普通钢、铸铁铁1.01.01.61.64545钢，灰铸铁钢，灰铸铁5 5稍难切削稍难切削资料资料0.650.651.01.02Crl32Crl3，调质调质bb0.834GPa0.834GPa8585，钢钢bb0.883GPa0.883GPa6 6难加工资料难加工资料较难切削较难切削资料资料0.50.50.650.6545Cr45Cr，调质调质bb1.03GPa1.03GPa65Mn65Mn，调质调质bb0.9320.9320.9810.9817 7难切削难切削资料资料0.150.150.50.550CrV, 50CrV, 调质；调质；1Crl8Ni

83、9Ti, 1Crl8Ni9Ti, 钛合金钛合金8 8很难切削很难切削资料资料0.150.15某些钛合金，铸造镍基高温合金某些钛合金，铸造镍基高温合金2 2已加工外表质量目的已加工外表质量目的 以常用资料能否容易保证得到所要求的已加工外表质量，作为评定资料以常用资料能否容易保证得到所要求的已加工外表质量，作为评定资料切削加工性的目的。切削加工性的目的。普通精加工的零件可用外表粗糙度值来评定资料的切削加工性工性的目普通精加工的零件可用外表粗糙度值来评定资料的切削加工性工性的目的。的。对某些有特殊要求的零件，在评定资料切削加工性时，不仅用外表粗糙对某些有特殊要求的零件，在评定资料切削加工性时，不仅用

84、外表粗糙度值目的还要用外表层材质的变化目的来全面评定。度值目的还要用外表层材质的变化目的来全面评定。3 3切削力或切削温度目的切削力或切削温度目的 在一样的切削条件下，凡使切削力加大、切削温度增高的工件资料，其在一样的切削条件下，凡使切削力加大、切削温度增高的工件资料，其切削加工性就差；切削加工性就差；反之，其切削加工性就好，在粗加工或机床动力缺乏时，常以此目的来反之，其切削加工性就好，在粗加工或机床动力缺乏时，常以此目的来评定资料的切削加工性。评定资料的切削加工性。4 4切屑控制性能目的切屑控制性能目的 在自动机床或自动消费线上，常用切屑控制的难易程度来评定资料的切削在自动机床或自动消费线上

85、，常用切屑控制的难易程度来评定资料的切削加工性。凡切屑容易被控制或折断的资料，其切削加工性就好，反之加工性。凡切屑容易被控制或折断的资料，其切削加工性就好，反之, ,那那么差。么差。一种工件资料很难在各方面都能获得较好的切削加工性目的，一种工件资料很难在各方面都能获得较好的切削加工性目的，只能根据需求选择一项或几项作为衡量其切削加工性的目的。只能根据需求选择一项或几项作为衡量其切削加工性的目的。在普通的消费中，常以保证一定的刀具寿命所允许的切削速在普通的消费中，常以保证一定的刀具寿命所允许的切削速度作为评定资料切削加工性的目的。度作为评定资料切削加工性的目的。2 2、影晌资料切削加工性的主要要

86、素、影晌资料切削加工性的主要要素 工件资料的切削加工性能与其本身的物理力学性能有很大关系。主要影响工件资料的切削加工性能与其本身的物理力学性能有很大关系。主要影响要素有以下几点：要素有以下几点：资料的强度和硬度资料的强度和硬度 资料的塑性资料的塑性 资料的韧性资料的韧性 资料的导热性资料的导热性 综上所述，我们可以经过资料的强度、硬度、伸长率、冲击韧度、综上所述，我们可以经过资料的强度、硬度、伸长率、冲击韧度、热导率等来分析所加工工件资料的切削加工性。热导率等来分析所加工工件资料的切削加工性。3 3、常用资料的切削加工性、常用资料的切削加工性1 1构造钢构造钢低碳钢低碳钢wc0.25%wc20

87、)20)和高的切削速度，所用刀具和高的切削速度，所用刀具应锋利、光利、光滑，以减少滑，以减少积屑瘤和加工硬化屑瘤和加工硬化对外表外表质量的影响。量的影响。铜及及铜合金的硬度和合金的硬度和强度都度都较低，低，导热性能也好，属于易切削性能也好，属于易切削资料。料。纯铜和普通黄和普通黄铜由于塑性和由于塑性和韧性性较大，断屑性差，易粘屑，切削大，断屑性差，易粘屑，切削时应采用大的采用大的前角和可靠的断屑措施。前角和可靠的断屑措施。铅黄黄铜和和锡青青铜的的强度和硬度度和硬度较高，但由于高，但由于铅的的存在，使其脆性添加，伸存在，使其脆性添加，伸长率降低，故切削率降低，故切削变形小，构成崩碎切屑，切削形小

88、，构成崩碎切屑，切削时可可选用用较高的切削速度，加工后能高的切削速度，加工后能获得得较低的外表粗糙度低的外表粗糙度值。4 4难加工金属资料难加工金属资料 随着科学技术的开展，诸如高猛钢、高强度钢、不锈钢、高温合金、随着科学技术的开展，诸如高猛钢、高强度钢、不锈钢、高温合金、钛合金、难熔金属及其合金等难加工金属资料的运用越来越多。由于这些钛合金、难熔金属及其合金等难加工金属资料的运用越来越多。由于这些资料中含有一系列合金元素，在其中构成了各种合金渗碳体、合金碳化物、资料中含有一系列合金元素，在其中构成了各种合金渗碳体、合金碳化物、奥氏体、马氏体及带有剩余奥氏体的马氏体等，不同程度地提高了硬度、奥

89、氏体、马氏体及带有剩余奥氏体的马氏体等，不同程度地提高了硬度、强度、韧度、耐磨性乃至高温强度和硬度。在切削加工这些资料时，常表强度、韧度、耐磨性乃至高温强度和硬度。在切削加工这些资料时，常表现出切削力大，切削温度高，刀具磨损猛烈。呵斥严重的加工硬化和较大现出切削力大，切削温度高，刀具磨损猛烈。呵斥严重的加工硬化和较大的剩余拉应力，使加工精度降低，切削加工性很差。的剩余拉应力，使加工精度降低，切削加工性很差。4 4、改善工件资料切削加工性的途径、改善工件资料切削加工性的途径消费中改善金属工件资料最常用的方法之一是经过适当的热处置工艺，改消费中改善金属工件资料最常用的方法之一是经过适当的热处置工艺

90、，改动资料的金相组织，使资料的切削加工性得到改善。动资料的金相组织，使资料的切削加工性得到改善。 在满足工件运用要求的前提下，应尽能够选择切削加工性能较好的工件资在满足工件运用要求的前提下，应尽能够选择切削加工性能较好的工件资料，同时还应留意合理选择资料的供应形状。料，同时还应留意合理选择资料的供应形状。 选用适宜的刀具资料，确定合理的刀具角度和切削用量，安排适当的加工选用适宜的刀具资料，确定合理的刀具角度和切削用量，安排适当的加工方法和加工顺序，也可以改善资料的切削加工性能。方法和加工顺序，也可以改善资料的切削加工性能。7.10 金属切削条件的选择金属切削条件的选择 7.10.1 刀具几何参

91、数的选择刀具几何参数的选择 刀具的几何参数，对切削过程中的金属切削变形、切削力、切削温度、刀具的几何参数，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著的影响。选择合理的刀具几何参工件的加工质量及刀具的磨损都有显著的影响。选择合理的刀具几何参数，可使刀具潜在的切削才干得到充分发扬，降低消费本钱，提高切削数，可使刀具潜在的切削才干得到充分发扬，降低消费本钱，提高切削效率。刀具几何参数包含切削刃的外形、切削区的剖面方式、刀面方式效率。刀具几何参数包含切削刃的外形、切削区的剖面方式、刀面方式和刀具几何角度四个方面，这里我们主要讨论刀具几何角度的合理选择。和刀具几何角

92、度四个方面，这里我们主要讨论刀具几何角度的合理选择。 1 1前角的选择前角的选择 前角的大小将影响切削过程中的切削变形和切削力，同时也影响工件外表粗前角的大小将影响切削过程中的切削变形和切削力，同时也影响工件外表粗糙度和刀具的强度与寿命。增大刀具前角糙度和刀具的强度与寿命。增大刀具前角, ,可以减小前刀面挤压被切削层的塑可以减小前刀面挤压被切削层的塑性变形，减小了切削力和外表粗糙度，但刀具前角增大，会降低切削刃和刀性变形，减小了切削力和外表粗糙度，但刀具前角增大，会降低切削刃和刀头的强度，刀头散热条件变差，切削时刀头容易崩刃，因此合理前角的选择头的强度，刀头散热条件变差，切削时刀头容易崩刃，因

93、此合理前角的选择既要切削刃锐利，又要有一定的强度和一定的散热体积。既要切削刃锐利，又要有一定的强度和一定的散热体积。 对不同资料的工件，在切削时用的前角不同，切削钢的合理前角比切削铸对不同资料的工件，在切削时用的前角不同，切削钢的合理前角比切削铸铁大，切削中硬钢的合理前角比切削软钢小。铁大，切削中硬钢的合理前角比切削软钢小。对于不同的刀具资料，由于硬质合金的抗弯强度较低，抗冲击韧度差，所对于不同的刀具资料，由于硬质合金的抗弯强度较低，抗冲击韧度差，所以合理前角也就小于高速钢刀具的合理前角。以合理前角也就小于高速钢刀具的合理前角。粗加工、断续切削或切削特硬资料时，为保证切削刃强度，应取较小的前粗

94、加工、断续切削或切削特硬资料时，为保证切削刃强度，应取较小的前角，甚至负前角。角，甚至负前角。 硬质合金车刀合理前角参考值硬质合金车刀合理前角参考值 工件材料种类工件材料种类合理前角参考范围（单位：度）合理前角参考范围（单位：度）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-15 -15 -5-5不锈钢不锈钢1515202020202525灰铸铁灰铸铁101015155 51010铜或铜合金铜或铜合金101015155 51010铝或铝合金铝或铝合金303035353535404

95、0钛合金钛合金5 51010高速高速钢车刀的前角普通比表中大刀的前角普通比表中大5- 105- 10。 2 2后角、副后角的选择后角、副后角的选择 后角的大小将影响刀具后刀面与已加工外表之间的摩擦。后角增大可减小后角的大小将影响刀具后刀面与已加工外表之间的摩擦。后角增大可减小后刀面与加工外表之间的摩擦，后角越大，切削刃越锋利，但是切削刃和后刀面与加工外表之间的摩擦，后角越大，切削刃越锋利，但是切削刃和刀头的强度减弱，散热体积减小。刀头的强度减弱，散热体积减小。粗加工、强力切削及接受冲击载荷的刀具，为添加刀具强度，后角应取粗加工、强力切削及接受冲击载荷的刀具，为添加刀具强度，后角应取小些；精加工

96、时，增大后角可提高刀具寿命和加工外表的质量。小些；精加工时，增大后角可提高刀具寿命和加工外表的质量。工件资料的硬度与强度高，取较小的后角，以保证刀头强度；工件资料工件资料的硬度与强度高，取较小的后角，以保证刀头强度；工件资料的硬度与强度低，后角应适当加大。加工脆性资料时，宜取较小的后角。的硬度与强度低，后角应适当加大。加工脆性资料时，宜取较小的后角。假设采用负前角时，应取较大的后角，以保证切削刃锋利。假设采用负前角时，应取较大的后角，以保证切削刃锋利。尺寸刀具精度高，取较小的后角，以防止重磨后刀具尺寸的变化。尺寸刀具精度高，取较小的后角，以防止重磨后刀具尺寸的变化。为了制造、刃磨的方便，普通刀

97、具的副后角等于后角。但切断刀、车槽为了制造、刃磨的方便，普通刀具的副后角等于后角。但切断刀、车槽刀、锯片铣刀的副后角，受刀头强度的限制，只能取很小的数值，通常取刀、锯片铣刀的副后角，受刀头强度的限制，只能取很小的数值，通常取1 1 3030左右。左右。硬质合金车刀合理后角的参考值硬质合金车刀合理后角的参考值 工件材料种类工件材料种类合理后角参考范围（单位：度）合理后角参考范围（单位：度）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不锈钢不锈钢6 68 88 81010灰铸铁灰铸铁4

98、46 66 68 8铜或铜合金铜或铜合金6 68 86 68 8铝或铝合金铝或铝合金8 8101010101212钛合金钛合金101015153 3主偏角、副偏角的选择主偏角、副偏角的选择 主偏角和副偏角越小，刀头的强度高，散热面积大，刀具寿命长。主偏角和副偏角越小，刀头的强度高，散热面积大，刀具寿命长。主偏角和副偏角小时，工件加工后的外表粗糙度小；主偏角和副偏角小时，工件加工后的外表粗糙度小；但主偏角和副偏角减小时，会加大切削过程中的背向力，容易引起工艺系但主偏角和副偏角减小时，会加大切削过程中的背向力，容易引起工艺系统的弹性变形和振动。统的弹性变形和振动。主偏角的选择原那么与参考值主偏角的

99、选择原那么与参考值: :工工艺系系统的的刚度度较好好时，主偏角可取小，主偏角可取小值, ,如，如，r=30r=304545，在加工高在加工高强度、高硬度的工件度、高硬度的工件资料料时，可取，可取r=10r=103030，以添加刀，以添加刀头的的强度。度。当工当工艺系系统的的刚度度较差或差或强力切削力切削时，普通取，普通取r=60r=607575。车削削细长轴时，为减小背向力，取减小背向力，取r=90r=909393。在在选择主偏角主偏角时，还要要视工件外形及加工条件而定，如工件外形及加工条件而定，如车削削阶梯梯轴时，可取可取r=90r=90，用一把，用一把车刀刀车削外削外圆、端面和倒角、端面和

100、倒角时，可取，可取r=45r=456060。副偏角的选择原那么与参考值副偏角的选择原那么与参考值: :主要根据工件已加工外表的粗糙度要求和刀具主要根据工件已加工外表的粗糙度要求和刀具强度来度来选择，在不引起振，在不引起振动的情况下，尽量取小的情况下，尽量取小值。精加工精加工时，取，取r=5-10r=5-10；粗加工；粗加工时, ,取取r=10r=101515。当工当工艺系系统刚度度较差或从工件中差或从工件中间切人切人时，可取，可取r=30r=304545。在精在精车时，可在副切削刃上磨出一段，可在副切削刃上磨出一段r=0r=0，长度度为(1.2(1.21.5)f1.5)f的修的修光刃，以减小己

101、加工外表的粗糙度光刃，以减小己加工外表的粗糙度值。切断刀，切断刀，锯片片铣刀和槽刀和槽铣刀等，刀等，为了了坚持刀具持刀具强度和重磨后度和重磨后宽度度变化化较小，小，副偏角宜取副偏角宜取1 13030。4 4刃倾角的选择刃倾角的选择 刃倾角的正负要影响切屑的排出方刃倾角的正负要影响切屑的排出方向。如右图所示向。如右图所示精车和半精车时刃倾角宜选用正值，精车和半精车时刃倾角宜选用正值，使切屑流向待加工外表，防止划伤使切屑流向待加工外表，防止划伤已加工外表。已加工外表。加工钢和铸铁，粗车时取负刃倾角加工钢和铸铁，粗车时取负刃倾角0 0 -5-5 ；车削淬硬钢时，取车削淬硬钢时，取-5-5 -15-1

102、5 ，使刀，使刀头强固，切削时刀尖可防止遭到冲头强固，切削时刀尖可防止遭到冲击，散热条件好，提高了刀具寿命。击，散热条件好，提高了刀具寿命。 增大刃倾角的绝对值，使切削刃变得锋利，可以切下很薄的金属层。大刃倾增大刃倾角的绝对值，使切削刃变得锋利，可以切下很薄的金属层。大刃倾角刀具，使切削刃加长，切削平稳，排屑顺利，消费效率高，加工外表质量角刀具，使切削刃加长，切削平稳，排屑顺利，消费效率高，加工外表质量好。但工艺系统刚性差，切削时不宜选用负刃倾角。好。但工艺系统刚性差，切削时不宜选用负刃倾角。7.10.2 7.10.2 刀具寿命的选择刀具寿命的选择 刀具寿命对切削加工的消费率和消费本钱有较大的

103、影响。应根据详细刀具寿命对切削加工的消费率和消费本钱有较大的影响。应根据详细的消费条件制定出合理的刀具寿命。的消费条件制定出合理的刀具寿命。 确定合理的刀具寿命的方法有三种：确定合理的刀具寿命的方法有三种：根据单件平均消费时间最短的目的计算出来的最大消费率刀具寿命；根据单件平均消费时间最短的目的计算出来的最大消费率刀具寿命；根据单件平均加工本钱最低的目的计算出来的最低本钱刀具寿命；根据单件平均加工本钱最低的目的计算出来的最低本钱刀具寿命；根据平均利润率最大的目的计算出来的最大利润刀具寿命。根据平均利润率最大的目的计算出来的最大利润刀具寿命。7.10.3 7.10.3 切削用量的选择切削用量的选

104、择 合理的选择切削用量，可以保证工件加工质量，提高切削效率，延伸合理的选择切削用量，可以保证工件加工质量，提高切削效率，延伸刀具运用寿命和降低加工本钱。根据不同加工性质对切削加工的要求，切刀具运用寿命和降低加工本钱。根据不同加工性质对切削加工的要求，切削用量会选得不一样。削用量会选得不一样。粗加工时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具寿命，普通优先选粗加工时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具寿命，普通优先选择大的背吃刀量，其次选择较大的进给量，最后根据刀具寿命，确定适宜择大的背吃刀量，其次选择较大的进给量，最后根据刀具寿命，确定适宜的切削速度。的切削速度。精加工时，应保证工件的加工质

105、量，普通选用较小的进给量和背吃刀量，精加工时，应保证工件的加工质量，普通选用较小的进给量和背吃刀量，尽能够选用较高的切削速度。尽能够选用较高的切削速度。1 1背吃刀量的选择背吃刀量的选择 粗加工的背吃刀量应根据工件的加工余量确定，应尽量用一次走刀就粗加工的背吃刀量应根据工件的加工余量确定，应尽量用一次走刀就切除全部加工余量。当加工余量过大、机床功率缺乏、工艺系统刚度较切除全部加工余量。当加工余量过大、机床功率缺乏、工艺系统刚度较低、刀具强度不够以及断续切削或冲击振动较大时，可分几次走刀。对低、刀具强度不够以及断续切削或冲击振动较大时，可分几次走刀。对切削外表层有硬皮的铸、锻件，应尽量使背吃刀量

106、大于硬皮层的厚度，切削外表层有硬皮的铸、锻件，应尽量使背吃刀量大于硬皮层的厚度，以维护刀尖。以维护刀尖。半精加工和精加工的加工余量普通较小，可一次切除。有时为了保证半精加工和精加工的加工余量普通较小，可一次切除。有时为了保证工件的加工质量，也可二次走刀。多次走刀时，第一次走刀的背吃刀量工件的加工质量，也可二次走刀。多次走刀时，第一次走刀的背吃刀量获得比较大，普通为总加工余量的获得比较大，普通为总加工余量的2/32/33/43/4。2 2进给量的选择进给量的选择 粗加工时，进给量的选择主要受切削力的限制。在工艺系统的刚度和粗加工时，进给量的选择主要受切削力的限制。在工艺系统的刚度和强度良好的情况

107、下，可选用较大的进给量值。强度良好的情况下，可选用较大的进给量值。半精加工和精加工时，由于进给量对工件的已加工外表粗糙度值影响很大，半精加工和精加工时，由于进给量对工件的已加工外表粗糙度值影响很大，进给量普通获得较小。通常按照工件加工外表粗糙度值的要求，根据工件进给量普通获得较小。通常按照工件加工外表粗糙度值的要求，根据工件资料、刀尖圆弧半径、切削速度等条件来选择合理的进给量。资料、刀尖圆弧半径、切削速度等条件来选择合理的进给量。当切削速度提高，刀尖圆弧半径增大，或刀具磨有修光刃时，可以选择较当切削速度提高，刀尖圆弧半径增大，或刀具磨有修光刃时，可以选择较大的进给量，以提高消费率。大的进给量，

108、以提高消费率。粗车时进给量的参考值和精车时进给量的参考值都可以在切削用量手册中粗车时进给量的参考值和精车时进给量的参考值都可以在切削用量手册中查到。查到。3 3切削速度的选择切削速度的选择 在背吃刀量和进给量选定以后在背吃刀量和进给量选定以后, ,可在保证刀具合理寿命的条件下，确定可在保证刀具合理寿命的条件下，确定适宜的切削速度。适宜的切削速度。粗加工时，背吃刀量和进给量都较大，切削速度受刀具寿命和机床功率的粗加工时，背吃刀量和进给量都较大，切削速度受刀具寿命和机床功率的限制，普通较低。限制，普通较低。精加工时，背吃刀量和进给量都获得较小，切削速度主要受工件加工质量精加工时，背吃刀量和进给量都

109、获得较小，切削速度主要受工件加工质量和刀具寿命的限制，普通获得较高。和刀具寿命的限制，普通获得较高。选择切削速度时，还应思索工件资料的切削加工性等要素。例如，加工合选择切削速度时，还应思索工件资料的切削加工性等要素。例如，加工合金钢、高锰钢、不锈钢、铸铁等的切削速度应比加工普通中碳钢的切削速金钢、高锰钢、不锈钢、铸铁等的切削速度应比加工普通中碳钢的切削速度低度低20%20%30%30%，加工有色金属时，那么应提高，加工有色金属时，那么应提高1 13 3倍。在断续切削和加工倍。在断续切削和加工大件、细长件、薄壁件时，应选用较低的切削速度。大件、细长件、薄壁件时，应选用较低的切削速度。切削速度的参

110、考值可以在切削用量手册中查到。切削速度的参考值可以在切削用量手册中查到。7.10.4 7.10.4 切削液的选择切削液的选择 1 1切削液的作用切削液的作用 切削液的主要作用如下：切削液的主要作用如下：冷却作用：切削液能从切削区域带走大量切削热，从而降低切削温度。冷却作用：切削液能从切削区域带走大量切削热，从而降低切削温度。光滑作用：切削液能渗入到刀具与切屑和加工外表之间，构成一层光滑膜或光滑作用：切削液能渗入到刀具与切屑和加工外表之间，构成一层光滑膜或化学吸附膜，以减小它们之间的摩擦。化学吸附膜，以减小它们之间的摩擦。清洗作用：切削液大量的流动，可以冲走切削区域和机床上的细碎切屑和零清洗作用

111、：切削液大量的流动，可以冲走切削区域和机床上的细碎切屑和零落的磨粒。落的磨粒。防锈作用：在切削液中参与防锈剂，可在金属外表构成一层维护膜，对工件、防锈作用：在切削液中参与防锈剂，可在金属外表构成一层维护膜，对工件、机床、刀具和夹具等都能起到防锈作用。机床、刀具和夹具等都能起到防锈作用。2 2切削液添加剂切削液添加剂 为改善切削液的各种性能常在其中参与添加剂。常用的添加剂有以下几种：为改善切削液的各种性能常在其中参与添加剂。常用的添加剂有以下几种： 油性添加剂：它含有极性分子，能在金属外表构成结实的吸附膜，在较油性添加剂：它含有极性分子，能在金属外表构成结实的吸附膜，在较低的切削速度下起到较好的

112、光滑作用。常用的油性添加剂有动物油、植物低的切削速度下起到较好的光滑作用。常用的油性添加剂有动物油、植物油、脂肪酸、胶类、醇类和脂类等。油、脂肪酸、胶类、醇类和脂类等。极压添加剂：它是含有硫、磷、氯、腆等元素的有机化合物，在高温下极压添加剂：它是含有硫、磷、氯、腆等元素的有机化合物，在高温下与金属外表起化学反响，构成耐较高温度和压力的化学吸附膜，能防止金与金属外表起化学反响，构成耐较高温度和压力的化学吸附膜，能防止金属界面直接接触，从而减小摩擦。属界面直接接触，从而减小摩擦。外表活性剂：它是使矿物油和水乳化，构成稳定乳化液的添加剂。外表外表活性剂：它是使矿物油和水乳化，构成稳定乳化液的添加剂。

113、外表活性剂还能吸附在金属外表上，构成光滑膜，起油性添加剂的光滑作用。活性剂还能吸附在金属外表上，构成光滑膜，起油性添加剂的光滑作用。常用的外表活性剂有石油磺酸钠、油酸钠皂等。常用的外表活性剂有石油磺酸钠、油酸钠皂等。防锈添加剂：它是一种极性很强的化合物，与金属外表有很强的附着力，防锈添加剂：它是一种极性很强的化合物，与金属外表有很强的附着力，吸附在金属外表上构成维护膜，或与金属外表化合构成钝化膜，起到防锈吸附在金属外表上构成维护膜，或与金属外表化合构成钝化膜，起到防锈作用。常用的防锈添加剂有碳酸钠、三乙醇胺、石油磺酸钡等。作用。常用的防锈添加剂有碳酸钠、三乙醇胺、石油磺酸钡等。 3 3常用切削

114、液的种类与选用常用切削液的种类与选用水溶液：它的主要成分是水，其中参与了少量的有防锈和光滑作用的添加水溶液：它的主要成分是水，其中参与了少量的有防锈和光滑作用的添加剂。水溶液的冷却效果良好，多用于普通磨削和其它精加工。剂。水溶液的冷却效果良好，多用于普通磨削和其它精加工。乳化液：它是将乳化油乳化液：它是将乳化油( (由矿物油、外表活性剂和其它添加剂配成由矿物油、外表活性剂和其它添加剂配成) )用水稀用水稀释而成，用途广泛。低浓度的乳化液冷却效果较好，主要用于磨削、粗车、释而成，用途广泛。低浓度的乳化液冷却效果较好，主要用于磨削、粗车、钻孔加工等。高浓度的乳化液光滑效果较好，主要用于精车、攻丝、

115、饺孔、钻孔加工等。高浓度的乳化液光滑效果较好，主要用于精车、攻丝、饺孔、插齿加工等。插齿加工等。切削油：它主要是矿物油切削油：它主要是矿物油( (如机械油、轻柴油、煤油等如机械油、轻柴油、煤油等) )，少数采用动植物，少数采用动植物油或复合油。普通车削、攻丝时，可选用机油。精加工有色金属或铸铁时，油或复合油。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，可选用植物油。在矿物油中参与一定量的油性可选用煤油。加工螺纹时，可选用植物油。在矿物油中参与一定量的油性添加剂和极压添加剂，能提高其高温、高压下的光滑性能，可用于精铣、添加剂和极压添加剂，能提高其高温、高压下的光滑性能，可用于精铣、铰孔、攻丝及齿轮加工。铰孔、攻丝及齿轮加工。