金属切削原理复习重点

1、绪论主要有塑性加工、热压成型加工、机械加工、高能加工、电及化学加工等方法。其中机械加工应用最为广泛金属切削加工是指用切削刀具从工件上切除多余的金属，从而获得在形状、尺寸精度及表面质量等方面都合乎预定要求的加工。1、切削加工的分类a)机械加工（机工）利用机械力对各种工件进行加工。方法：车削、钻削、镗削、铣削、刨削、拉削、磨削、光整加工等。b)钳工加工（钳工）在钳台上以手工工具为主对工件进行加工的各种加工方法。方法：划线、锯削、锉削、刮削、研磨等。其中切削加工和磨削加工应用最为广泛金属切削加工的特点 a) 切削加工的精度和表面粗糙度范围广泛。b) 切削加工零件的材料、形状、尺寸和重量范围较大。c)

2、 切削加工的生产率较高。d) 切削加工存在切削力，刀具和工件均需具有一定刚度和强度，且刀具材料的硬度必须大于工件材料的硬度.e) 缺点：切除大量切屑，造成了材料的浪费刀具材料相继出现了碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、单晶金刚石刀具、各种涂层硬质合金刀具及陶瓷刀具和各种新型磨料（如立方氮化硼）。金属切削原理课程的任务 基本任务: 研究金属切削过程的基本规律，研究新型刀具材料的切削性能，研究如何提高切削效率，保证加工零件的表面质量。 主要内容: 刀具角度和角度换算，金属切削的基本规律，应用部分，磨削等。 主要目标: 通过对金属切削过程一般现象的认识，掌握其内在的基本规律，能按具体条件合理

3、地选择刀具材料、切削部分几何参数和切削用量，计算切削力和功率，了解金属切削实验的基本方法。并能用所学金属切削的科学理论知识对生产中的一些问题进行分析、解释和解决。第一章切削运动切削加工必备三个条件： a、刀具与工件之间要有相对运动（切削运动）； b、刀具具有适当的几何参数，即切削角度； c、刀具材料具有一定的切削性能。切削运动 是切削加工中，工件与刀具之间必须完成一定的相对运动，一般是主运动和进给运动的合成。1、主运动 ：使工件与刀具产生相对运动而进行切削的最主要的运动是切下金属所必须的基本运动。 特点: 运动速度最高，消耗功率最大。一般只有一个。如车削中工件的旋转或铣削中刀具的旋转等。 2、

4、进给运动：在切削运动中不断把切削层投入，使切削工作得以继续下去的运动。 特点：运动速度低，消耗功率小。可以是一个，也可以是多个。可以是连续运动，也可以是间歇运动。 主运动和进给运动可以是工件完成的，也可以是刀具完成的。工件上的加工表面（1） 待加工表面：即将被切去金属层的表面。 （2） 加工（过渡）表面：切削刃正在切削的表面。 （3） 已加工表面：切削后形成的新表面。 切削用量 1切削速度 vc（ m/s ） 切削加工时，切削刃上选定点相对于工件主运动的速度。2进给量f （mm） 刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量称为进给量。进给量是进给运动的单位量。可用刀具每转或每行程的位移量来表述。

5、(mm/r)3背吃刀量ap背吃刀量是垂直于进给运动方向测量的切削层横截面尺寸， 车外圆时：1前刀面A切屑沿其流出的刀面；2主后刀面A与工件加工面相对的刀面；3副后刀面A 与工件已加工面相对的刀面；4主刀刃前刀面与主后刀面的交线，它完成主要切削工作；5副刀刃前刀面与副后刀面的交线，它配合主刀刃最终形成已加工表面； 6刀尖（过渡刃）主刀刃与副刀刃的交点。夹持部分（刀体）切削部分（刀头）前刀面主后刀面副后刀面主刀刃副刀刃刀尖参考平面：基面和切削平面；测量平面：正交平面、法平面、背平面和假定工作平面；1、基面Pr过主切削刃选定点，与该点切削速度方向相垂直的平面。2、切削平面Ps过主切削刃选定

6、点，与该点过渡表面相切，并垂直于基面的平面。3、正交平面（主剖面）Po 过主切削刃选定点，并同时垂直与基面和切削平面的平面。4、法平面Pn通过主切削刃上选定点并垂直于切削刃的平面。5、背平面Pp 通过主切削刃上选定点平行于刀杆轴线并垂直于基面的平面，它与进给方向是垂直的。6、假定工作平面Pf通过主切削刃上选定点，同时垂直于刀杆轴线及基面的平面，它与进给方向平行。正交平面参考系（ Pr、 Ps 、Po ）法平面参考系（ Pr、 Ps 、Pn ）背平面和假定工作平面参考系（Pr、 Pp 、Pf )1、前角（gy0）前刀面和基面之间的夹角，有正负之分，小于90°为正，大于90 °

7、为负， 在主剖面Po内度量。2、后角（aa0）主后刀面和切削平面之间的夹角。在正交平面内度量3、主偏角（kr）在基面上，主切削刃的投影与进给方向的夹角。它总为正值。4、副偏角（kr）在基面上，副切削刃的投影与进给方向的夹角。它总为正值。dwdmnf切削平面正交平面gy0aa0krKr5、刃倾角s：主切削刃与基面之间的夹角。在切削平面s内测量。第二章 刀具材料刀具材料应具备的性能1高的硬度和耐磨性2. 足够的强度与韧性3. 高的耐热性和传热性4. 较好的工艺性和经济性热硬性：材料在高温下仍保持高硬度的能力称为热硬性(亦称高温硬度、红硬性) 高速钢是富含W、Cr、Mo(钼)、V等合金元素的高合金工

8、具钢。在工厂中常称为白钢或锋钢。高速钢的特点 总之，高速钢的切削性能比工具钢好得多，而可加工性能又比硬质合金好得多。 应用：高速钢仍是世界各国制造复杂、精密和成形刀具的基本材料，是应用最广泛的刀具材料之一。常用高速钢材料的分类与性能及应用 分类：普通高速钢、高性能高速钢和粉末冶金高速钢。普通高速钢 特点：工艺性能好，具有较高的硬度、强度、耐磨性和韧性。可用于制造各种刃形复杂的刀具。切削普通钢料时的切削速度通常不高于40m/min60m/min。普通高速钢又分为钨系高速钢和钨钼系高速钢两类 (1) 钨系高速钢。这类高速钢的典型牌号为W18Cr4V(简称W18)2. 、 钨钼系高速钢。 典型牌号是

9、W6Mo5 Cr4V2(简称M2)与W18Cr4V相比，优点是碳化物含量相应减少，而且颗粒细小分布均匀，因此抗弯强度、塑性、韧性和耐磨性都略有提高。其主要缺点是可磨削性略低于W18Cr4V。二、高性能高速钢 高性能高速钢是在普通高速钢成分中再添加一些C、V、Co(钴)、Al(铝)等合金元素，进一步提高耐热性能和耐磨性。这类高速钢刀具的耐用度为普通高速钢的1.53倍。 应用：加工不锈钢、耐热钢、钛合金及高强度钢等难加工材料。(1) 钴高速钢(W2Mo9Cr4VCo8，简称M42)。Co能提高高温硬度，相应地提高了切削速度，因V含量不高，可磨性良好(2) 铝高速钢(W6Mo5Cr4V2Al，简称5

10、01)。是在W6Mo5Cr4V2的基础上增加铝、碳的含量，以提高钢的耐热性和耐磨性，并使其强度和韧性不降低。 三、 粉末冶金高速钢 粉末冶金高速钢：是将熔炼的高速钢液用高压惰性气体雾化成细小粉末，将粉末在高温高压下制成刀坯，或压制成钢坯然后经轧制(或锻造)成材的一种刀具材料。 特点：与熔炼高速钢相比，由于碳化物细小，分布均匀，热处理变形小，因此粉末冶金高速钢耐磨性好和可磨削性均得到显著改善。 应用：适于制造切削难加工材料的刀具，特别适于制造各种精密刀具和形状复杂的刀具。 一. 硬质合金的组成与特点 硬质合金是将一些难熔的、高硬度的合金碳化物微米数量级粉末与金属黏结剂按粉末冶金工艺制成的刀具材料

11、。常用的合金碳化物有WC、TiC、TaC、NbC等，常用的黏结剂有Co以及Mo、Ni等。 硬质合金具有高硬度、高熔点和化学稳定性好等特点，在8001000仍能完成切削加工。缺点是抗弯强度低，冲击韧性差，可加工性差。（1） 钨钴类硬质合金：YG3、YG6X和YG8等。YG代表钨钴类硬质合金，后面数字表示Co的百分含量，X表示细粒，YG类硬质合金抗弯强度和韧性及导热性较高。适用于加工铸铁、有色金属合金等脆性材料。（2） 钨钴钛类硬质合金：YT5、YT15、YT30等。YT代表钨钴类硬质合金，后面数字表示TiC的百分含量，YT类硬质合金的硬度、耐磨性和抗氧化能力较高，但导热性能、抗弯强度和韧性、可磨

12、削性和可焊性却有所降低。适用于加工钢材等塑性材料。（3） 钨钛钽铌类硬质合金：是在YG类、YT类硬质合金的基础上加入适量的合金碳化物TaC、NbC等所形成的硬质合金新品种。如：YW1和YW2。它有更高的硬度、高温硬度、韧性和耐磨性。即可用于加工铸铁，也可用于加工钢材，常用于半精加工和精加工。（4） TiC基硬质合金。TiC基硬质合金是以TiC为主体，Ni与Mo为黏结剂，并加入少量其他碳化物而形成的一种硬质合金。如：YN10和YN05。其具有比WC基硬质合金更高的耐磨性、耐热性和抗氧化能力，但热导率低和韧性较差。涂层刀具有四种：涂层高速钢刀具，涂层硬质合金刀具，以及在陶瓷和超硬材料(金刚石或立方

13、氮化硼)刀片上的涂层刀具。一、陶瓷 陶瓷材料是以氧化铝为主要成分在高温下烧结而成。 优点：有很高的硬度、耐磨性、耐热性，在1200高温下仍能进行切削；很好的化学稳定性、较低的摩擦因数。 缺点：强度低、韧性差，抗弯强度仅为硬质合金的1/31/2；导热系数低，仅为硬质合金的1/51/2二、金刚石 有三种：天然单晶金刚石刀具、人造聚晶金刚石刀具、金刚石复合刀片。 特点：具有极高的硬度及耐磨性、刃口极锋利、可切下极薄的切屑、摩擦系数在所有刀具材料中是最小的、抗黏结能力强、但其耐热性略差，切削温度不得超过700800、强度低、脆性大、与铁的亲合力很强三、立方氮化硼 立方氮化硼（CBN）是由六方氮化硼在高

14、温高压下加入催化剂转变而成的，硬度高达8000HV9000HV，耐热性好，在高于1300时仍可切削，化学惰性大，与铁系材料在12001300高温下也不易起化学作用。 有两种：整体聚晶立方氮化硼刀具、立方氮化硼复合刀片。第3章 金属切削的变形过程第变形区：即剪切变形区，金属剪切滑移，成为切屑。金属切削过程的塑性变形主要集中于此区域。第变形区：靠近前刀面处，切屑排出时受前刀面挤压与摩擦。此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。第变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变形。此区变形是造成已加工面加工硬化和残余应力的主要原因。 第一变形区是金属切削变形过程中最大的变形区，在这个区域内

15、，金属将产生大量的切削热，并消耗大部分功率。此区域较窄，宽度仅0.020.2 从OA线（始滑移线）金属开始发生剪切变形，到OM线（终滑移线）金属晶粒剪切滑移基本结束，AOM区域叫第一变形区。是切屑变形的基本区，其特征是晶粒的剪切滑移，伴随产生加工硬化。第变形区刀刃屑接触区特征是晶粒剪切滑移剧烈呈纤维化，纤维化方向平行前刀面，有时有滞流层。切屑与前刀面的压力很大，切屑底部与刀具前刀面发生粘结现象。第变形区：产生加工硬化和回弹现象。1、剪切角f在相同切削条件下，剪切角越大，剪切面积越小，切屑厚度越小，变形越小。2、 剪应变e三、变形系数 x大于1，值大表示切屑越厚越短，变形越大，变形系数x能直观反

16、映切屑的变形程度，且容易求得，生产中常用。xgoF前刀面的挤压与磨擦及其对切屑变形的影响特征：切屑底层晶粒纤维化，流速减慢甚至会停滞在前刀面上切屑发生弯曲；刀屑接触区温度升高；第二变形区的挤压和摩擦影响切屑的流出，从而影响第一变形区金属的变形，影响剪切角的大小。 特点;高温高压作用下，切屑底层与前刀面发生粘接，切屑与前刀面之间既有外摩擦，也有内摩擦。两个摩擦区粘结区：高温高压使切屑底层软化，粘嵌在前刀面高低不平的凹坑中，形成长度为lfi的粘接区。切屑的粘接层与上层金属之间产生相对滑移，其间的摩擦属于内摩擦粘结区¾内摩擦,晶粒相对剪切滑移，属内摩擦滑动区：切屑在脱离前刀面之前，与前刀面

17、只在一些突出点接触，切屑与前刀面之间的摩擦属于外摩擦。滑动区¾外摩擦前角 go 增大时，f 增大，变形减小。故在保证刀刃强度条件下增大前角可以改善切削过程（降低切削力、温度、提高表面质量等）；摩擦角 b 增大时，f 减小，变形增大。故提高刀具刃磨质量、使用切削液可减小前刀面上的摩擦，对切削过程有利。影响前刀面摩擦系数的主要因素1、工件材料：强度硬度增大， m 减小（v不变时，温度升高）；2、切削厚度：切削厚度增大，正应力增大， m 减小；3、切削速度： 低速，v小， m 越大；高速，v大， m 越小；4、刀具前角：o 增大，正应力减小， m 越大积屑瘤¾由于刀¾屑

18、接触面的摩擦，当切削速度不高又形成连续切屑时，加工钢料和其它塑性材料时，常常在刀刃处粘着剖面呈三角状硬块。硬度为工件硬度的2-3倍，这块金属被称为积屑瘤（或刀瘤）。形成原因： 高温、高压、粘结、冷焊积屑瘤的成因： 当金属切削层从终滑移面流出时，受到刀具前刀面的挤压和摩擦，切屑与刀具前刀面接触面温度升高，挤压力和温度达到一定的程度时，就产生粘结现象，也就是常说的“冷焊”。切屑流过与刀具粘附的底层时，产生内摩擦，这时底层上面金属出现加工硬化，并与底层粘附在一起，逐渐长大，成为积屑瘤，如图所示。 积屑瘤的产生与不但与材料的加工硬化有关，而且也与刀刃前区的温度和压力有关。 积屑瘤对金属切削过程产生的影

19、响 （1）实际刀具前角增大;（2）实际切削厚度增大；（3）加工后表面粗糙度增大；（4）影响切削刀具的耐用度；实际刀具前角也越大，切削更容易。实际切削厚度增大，这个厚度hD的增加并不是固定的，这样可能在加工中产生振动。加工后表面粗糙度增大4、 切削刀具对耐用度的影响，从而使刀具磨损加大三、积屑瘤的作用 有利方面： 1.可增大实际前角，减少变形和切削力； 2.可保护切削刃、降低刀具磨损。 不利方面：1.积屑瘤不稳定时（脱落时），有可能使脆性刀具颗粒剥落，反而加剧刀具磨损；2.产生积屑瘤后使切削厚度增大Dac值，影响工件尺寸精度；当积屑瘤不稳定时，由于积屑瘤产生成长脱落周期动态变化，易引起振动；3.

20、脱落的积屑瘤碎片影响工件表面粗糙度，也易划伤刀具使耐用度降低。抑制积屑瘤的措施（1）降低切削速度，使温度降低到不易产生粘结现象；（2）采用高速切削，使温度高于积屑瘤消失的极限温度；（3）调整刀具角度，增大刀具前角，减小刀屑接触压力；（4）更换切削液，使用润滑性好的切削液和精研刀具表面，降低磨擦 ；（5）提高工件材料硬度，减小材料硬化指数。1、工件材料方面工件材料强度愈高，切屑变形愈小。原因：工件材料强度愈高，m 减小，f增大,变形系数减小2、刀具方面前角愈大，变形愈小。原因：前角影响切屑流出方向，影响作用角w。go愈大，w愈小，f角愈大，变形愈小。3切削速度，在积屑瘤增长阶段，积屑瘤随着切削速

21、度的增大而增大，随着速度的增加，积屑瘤增大到一定程度又会消退4切削厚度，在无积屑瘤段，进给量f越大，切削厚度 ac 增加，sav 增加，m 减小，f增大，材料的变形系数减小。在无积屑瘤段（高速），材料变形系数是随着切削速度的增加而减小，速度越大，摩擦系数减小，材料变形系数也会减小带状切屑最常见。内侧表面光滑，外侧表面呈毛茸状，用显微镜观察可见到有均匀整齐的剪切裂纹。被切材料在经过终滑移线时剪应力未超过材料的破裂强度通常加工塑性金属材料，切削厚度较小，切削速度较高，刀具前角较大时得到。切削力波动很小，切削过程平稳，已加工表面粗糙度较小。挤裂切屑外侧面呈锯齿状，内侧面有时有裂纹加工塑性金属材料，切

22、削厚度较大，切削速度较低，刀具前角较小时得到。加工硬化较大，在局部剪应力超过破裂强度。切削力波动较大，切削过程产生一定的振动，已加工表面较粗糙。  3、单元切屑在挤裂切屑的基础上切削厚度增大，切削速度、前角减小，挤裂切屑的整个剪切面上的应力都超过了材料的破裂强度。使剪切裂纹进一步扩展而断裂成单元体。生产中很少见到。4崩碎切屑切削脆性金属材料如灰铸铁时得到的。产生原因：材料受到拉应力已超过其抗拉强度。切削力波动甚大，有冲击负荷，已加工表面凹凸不平。改变切削条件，如大前角，大刃倾角，小切削厚度，高切削速度，可得到针状切屑或松散的带状切屑。此时切削过程平稳，已加工表面粗糙度较小。 

23、0;从带状Þ挤裂Þ单元切屑的变化：切削厚度由小到大，切削速度和刀具前角由大到小。表面粗糙度随切屑从单元向挤裂和带状形态的转变而逐步降低。“不可接受”的切屑拉伤工件的已加工表面，使表面粗糙度恶化划伤机床，卡在机床运动副之间造成刀具的早期破损甚至影响操作者的安全衡量切屑可控性的主要标准不妨碍正常的加工不影响操作者的安全易于清理、存放和搬运切屑控制措施前刀面上磨制断屑槽或使用压块式断屑槽可转位刀具利用合适的刀具几何角度（加大主偏角，采用较小的正前角，选用小的负刃倾角）磨出断屑台采用卷屑槽断屑卷屑槽形状：直线圆弧形直线形全圆弧形（紫铜，不锈钢等高塑性材料）被切削材料的影响（脆性愈大

24、，断屑愈容易）切削用量的影响（v大断屑困难，ap增大断屑困难，f增大断屑容易）刀具角度的影响（o增大断屑困难；r增大断屑容易；刀尖圆角半径越大断屑困难。）第四章切削力   切削加工时刀具刀具切入工件，使被加工材料发生变形成为切屑所需的力。  一、切削力来源 3个变形区产生的弹、塑性变形抗力。即工件材料被切过程中所发生的弹性变形和塑性变形的抗力。 切屑、工件与刀具间摩擦力。即切屑对刀具前刀面的摩擦力和刀具后刀面对过渡表面和已加工表面之间的摩擦力。单位切削力 单位切削力p是指切除单位切削层面积所产生的主切削力，单位切削力p与进给量f有关，它随着进给量f增加而减小。单位切削力p不

25、受背吃刀量asp的影响，这是因为背吃刀量改变后，切削力Fz与切削层面积AD以相同的比例随着变化。而进给量f增大，切削层面积AD随之增大，而切削力Fz增大不多。切削功率 切削功率Pm是指车削时在切削区域内消耗的功率，通常计算的是主运动所消耗的功率。单位切削功率单位切削功率Ps是指单位时间内切除金属体积Zw所消耗的功率。 Ps=Pm/Zw kW/（ mm3·s-1） 一、切削力指数公式Fz、Fy、Fx:分别为主切削力、切深抗力、进给抗力； CFz , CFy , CFx :决定于被加工材料和切削条件的有关系数； xFz、yFz、nFz、xFy、yFy、nFy、xFx、 yFx、 nFx:

26、分别为三个分力公式中，背吃刀量ap、进给量f和切削速度vc的指数； KFz , KFy , KFx :考虑切削速度、刀具几何参数、刀具磨损等因素影响的修正系数。 切削力来源于工件材料的弹塑性变形及刀具与切屑、工件表面的摩擦，因此凡是影响切削过程中材料的变形及摩擦的因素都影响切削力。 影响因素主要为：工件材料；切削用量；刀具几何参数；其他因素。被加工材料的抗剪变形、 切削面积愈大， 剪切角、 前角愈小， 则切削力愈大。工件材料强度、硬度愈高，材料的剪切屈服强度s越高大,加工硬化程度越高，切削力越大工件材料的塑性或韧性越高，切屑越不易折断，使切屑与前刀面间摩擦增加，故切削力增大在切削铸铁等脆性材料

27、，由于塑性变形很小， 崩碎切屑与前刀面的摩擦小，故切削力小。背吃刀量与切削力近似成正比；进给量增加，切削力增加，但不成正比；切削速度对切削力影响复杂。ap、f增大，切削宽度aw、切削厚度ac增大，切削面积Ac增大，抗力和摩擦力增加， 则切削力增大ap的指数接近于1；f的指数接近于0.75，在同样切削面积下，采用大的f较采用大的ap省力vc大，切削温度高，减小，增大，则减小，致使切削力减小。 加工铸铁时，vc对切削力影响不大前角o 前角0 增大，切削力减小加工钢料时，由式可知，o增大，减小，则切削力减小；加工铸铁等脆性材料时，因变形和加工硬化小，o对力的影响不显著。 负倒棱为沿主切削刃磨出负前角

28、和宽度为br1 的窄棱面，即第一前面。 前刀面上的负倒棱 (如图所示)有利于增强刀刃强度，但也增加了切屑变形程度，所以使切削力增大。负倒棱是通过其宽度对进给量之比来影响切削力的。br1/f增大时，切削力增大。到一定值后趋于稳定，临界值取决于刀屑接触长度。当大于接触长度时，前刀面上的正前角不起作用。r对Fz的影响规律：在ap、f相同的情况下，r增大，ac增大，变形减小，Fz减小；但当r增至60°75°之间时，曲线上出现了转折， Fz逐渐增大Fx随r增大而增大，Fy随r增大而减小。Fx随r增大而增大，Fy随r增大而减小。 当ap、 f、r不变时， r增大，将使曲线部分各点的ac

29、、r减小。 r增大对Fx、Fy要比对Fz的影响大。所以当工艺系统的刚性较差时， 宜用小r。刃倾角s 实验证明，s对Fz的影响不大，但对Fx、 Fy的影响较大。s增大，背吃刀力Fy方向的前角p增大，Fy减小；而进给抗力Fx方向的前角f减小，则Fx增大。 前角0 ，切削力 负倒棱br1 ，切削力主偏角r 对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（ r Fy，Fx） 与主偏角相似，刃倾角s对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（ s Fy，Fx） 刀尖圆弧半径 r 对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（ r Fy，Fx） ；刀具材料：刀具材料与被加工材料间的摩擦系数影响

30、切削力的变化。 切削液：有润滑作用，可减小摩擦，使切削力降低 后刀面磨损：刀具的磨损量加大时， 使切削力增大，对吃刀抗力Fp的影响最为显著第五章 切削过程变形和摩擦所消耗功，绝大部分转变为切削热三个发热区与三个变形区相对应： 1、 剪切面 2、切屑与前刀面接触区3、后刀面与过渡表面接触区切削热由切屑、工件、刀具和周围介质（切削液、空气)等传散出去三个变形区就是三个发热区，即切削热来自工件材料的弹、 塑性变形和前、后刀面的摩擦。 式中:实验测出的切屑接触区的平均温度()； C:切削温度系数； vc:切削速度(mmin)； f:进给量(mmr)； ap:背吃刀量(mm); z、y、x: 切削速度、

31、进给量、背吃刀量的指数。 实验得出，用高速钢或硬质合金刀具切削中碳钢时， 、 z、y、x值见下表。 vc、f、ap增大时，变形和摩擦加剧，切削功耗增大，切削温度升高。但程度不一，vc最为显著， f次之，ap最小。这是因为：vc增加，增大，变形小，虽切削力略下降，但切屑与前刀面的接触长度减短， 散热条件差； f增加，ap增大，变形减小，压力中心较远离刀尖，散热条件有所改善；ap增加，参加工作的刀刃长度按比例增大，散热条件同时得到改善。 由此可见，在金属切除率相同的条件下，为降低切削温度， 防止刀具迅速磨损，提高刀具耐用度，增加ap或f远比增加vc更为有利。 o增大，变形、摩擦减小，产生的热量少，

32、则温度下降；但o增到18°20°后，因楔角o减小，散热条件差，会对温度的影响程度减小。r减小，使ac减小，aw增大，刀具散热条件得到改善，故温度下降。负倒棱br1、r。它们既使变形增大，同时又改善散热条件，因此对温度的影响不大。 工件材料的影响主要通过本身的强度、硬度、导热系数等对切削温度产生影响。工件的材料、速度对切削温度的影响（ ）。强度、硬度增大时产生的切削热增多，切削温度升高切削脆性材料时，塑性变形小，形成崩碎切屑，摩擦小，切削温度低。 刀具磨损量增大， 切削温度增高切削液有冷却、润滑、清洗、防锈的作用。分为3类：（1）水溶液 成分：主要成分是水，并加入防锈剂。 颜

33、色：呈透明状 性能及用途：冷却性能好，润滑性能差，常在磨削时使用。（2）乳化液 成分：将乳化油用水稀释而成，为使油和水均匀混合，常加 入乳化剂（如油酸钠皂）。 颜色：呈乳白色。性能及用途：具有良好的冷却性能和清洗性能，并具有一定的润滑性能，常用于粗加工及磨削。（3）切削油成分：主要是矿物油，特殊情况下也采用动、植物油或复合油。性能及用途：润滑性能好，但冷却性能差，常用于精加工工序（1）水溶液 成分：主要成分是水，并加入防锈剂。 颜色：呈透明状 性能及用途：冷却性能好，润滑性能差，常在磨削时使用。（2）乳化液 成分：将乳化油用水稀释而成，为使油和水均匀混合，常加 入乳化剂（如油酸钠皂）。 颜色：

34、呈乳白色。性能及用途：具有良好的冷却性能和清洗性能，并具有一定的润滑性能，常用于粗加工及磨削。（3）切削油成分：主要是矿物油，特殊情况下也采用动、植物油或复合油。性能及用途：润滑性能好，但冷却性能差，常用于精加工工序 切削塑性材料 前刀面靠近刀尖处温度最高。 切削脆性材料 后刀面靠近刀尖处温度最高。(1） 剪切面上各点温度几乎相等。可见剪切面上的应力应变基本上是相等的；该处的温度是变形功所造成，在变形后才升高的。 (2） 前、后刀面的最高温度都不在刀刃上，而是在离刀刃有一定的距离处。所以形成这样的分布，是由于前刀面靠近刀刃的部分，因内摩擦所造成的摩擦热沿刀面不断增加，而在后边一段，内摩擦转化为

35、外摩擦，摩擦热逐渐减少，热量又在不断传出，所以温度逐渐下降。 （3） 在切屑厚度方向上切削温度梯度很大，靠近前刀面的一层（即底层）上温度很高，而离前刀面0.10.2 mm处，温度就可能下降一半， 这说明前刀面上的摩擦热集中在切屑的底层。因此摩擦热对切屑底层金属的剪切强度及其与前刀面的摩擦系数有很大的影响，而切屑上层金属强度则不会有显著的改变。 （4）（4） 在剪切区中，垂直剪切面方向上的温度梯度也很大，这是因为当切削速度增高时，热量来不及传出所致。（5） 后刀面与工件的接触长度较小，温度的升、降是在极短时间内完成的，因此加工表面受到的只是一次热冲击。 （6）工件材料塑性愈大，前刀面上的接触长度

36、愈大，切削温度的分布也就愈均匀；反之工件材料的脆性愈大，则最高温度所在的点离刀刃愈近。 （7） 工件材料的导热系数愈小，刀具前、后刀面的温度愈高， 这是一些高温合金和钛合金切削加工性差的主要原因之一。 切削温度的分布刀具前刀面温度较高其次是切屑底层工件表面温度最低各点处温度不等最高温度在前刀面上离切削刃一定距离处切削温度高是刀具磨损的主要原因，它将限制生产率的提高；切削温度还会使加工精度降低，使已加工表面产生残余应力以及其它缺陷。对工件材料：切削时的温度虽然很高，但是切削温度对工件材料硬度及强度的影响并不很大；切削温度对剪切区域的应力影响不很明显。对切削力：切削温度对剪切区域内工件材料强度影响

37、不大。目前加热切削是切削难加工材料的一种较好的方法。对工件材料：在最佳切削温度范围内，刀具的寿命最高，工件材料的切削加工性和符合要求。对加工精度：在精加工和超精加上时，切削温度对加上精度的影响特别突出，所以必须注意降低切削温度利用切削温度自动控制切削速度或进给量，可利用切削温度来控制机床的转速或进给量，保持切削温度在最佳范围内，以提高生产率及工件表面质量。5.利用切削温度与切削力控制刀具磨损第六章刀具失效形式：磨损 （正常工作时逐渐产生的损耗） 破损 （突发的破坏，随机的）（一）前刀面磨损 切塑性材料，v 和ac较大时， 在前刀面上形成月牙洼磨损，以最大深度KT 表示二）后刀面磨损 切铸铁和以

38、较小v 和ac切削塑性材料时，主要发生这种磨损。（三）边界磨损 切钢料时，主刃、副刃与工件待加工表面或已加工表面接 触处磨出沟纹，称为边界磨损。边界处的加工硬化层、硬 质点、较大的应力梯度和温度梯度所造成。 刀具磨损的原因（一）硬质点磨损 切屑或工件表面上的硬质点（碳化物、氧化物等）对 刀具表面刻划作用造成的机械磨损。低速切削时，硬质点磨损是刀具磨损的主要原因(HSS刀)（二）粘结磨损 刀具与切屑、工件间存在高温高压和强烈摩擦，达到原 子间结合而产生粘结现象，又称为冷焊。相对运动使粘 接点破裂而被工件材料带走，造成粘结磨损。 中速切削形成不稳定积屑瘤时，磨损严重；刀工材料硬 度比小亲合力大时磨

39、损严重；刀具刃磨质量差磨损严重。三）扩散磨损 刀具与切屑、工件接触处由于高温作用，双方化学元素 在固态下互相扩散，使刀材成分、结构改变造成磨损。 切削温度越高扩散越快；刀工材料亲合力越大扩散越快； 高速切削时扩散磨损是刀具磨损的主要原因。四）化学磨损（氧化磨损） 一定温度下，刀材与空气中的氧、切削液中的硫、氯起 化学作用，生成较软的化合物，造成刀具磨损。化学磨损是边界磨损原因之一；主要发生在较高速切削 条件下。五）热电磨损 切削区高温，在刀工间产生热电势加快扩散加剧刀具磨损。刀具磨损耐用度直线的方程为： logv= -mlogT+logC0 故 vTm=C0 式中 v切削速度(mmin)； T

40、刀具耐用度(min)； m指数，表示vT之间影响的程度： C0系数，与刀具、工件材料和切削条件有关进给量和切削深度与刀具耐用度的关系用作v一T曲线相同的方法，可以在固定其它切削条件，只变化进给量f和切削深度ap，分别得到与v一T类似的关系；即  综合式速度、进给量、切削深度，可以得到切削用量与耐用度的一般关系式： 式中 CT耐用度系数，与刀具、工件材料和切削条件有关；x、y、z指数，分别表示各切削用量对刀具耐用度影响的程度。 刀具的破损形式分为脆性破损和塑性破损。（1）崩刃 切削刃产生小的缺口。在继续切削中，缺口会不断扩大，导致更大的破损。用陶瓷刀具切削及用硬质合金刀具作断续切削时，

41、常发生这种破损。（2） 碎断 切削刃发生小块碎裂或大块断裂，不能继续进行切削。用硬质合金刀具和陶瓷刀具作断续切削时，常发生这种破损。（3） （3）剥落 在刀具的前、后刀面上出现剥落碎片，经常与切削刃一起剥落，有时也在离切削刃一小段距离处剥落陶瓷刀具端铣时常发生这种破损。 （4）裂纹破损 长时间进行断续切削后，因疲劳而引起裂纹的一种破损。热冲击和机械冲击均会引发裂纹，裂纹不断扩展合并就会引起切削刃的碎裂或断裂。第七章切削加工性的衡量指标 1、以加工质量衡量切削加工性：在一定条件下， 以是否易达到所要求的表面质量的各项指标来衡量。 2、以考虑生产率和刀具耐用度衡量切削加工性: 在保证生产率的条件下

42、，以刀具耐用度的高低来衡量。 在保证耐用度的条件下，以允许切削速度的高低来衡量。 在同样条件下， 以达到VB规定值所能切除的金属体积来衡量。 3、以单位切削力衡量切削加工性；4、以考虑工作的稳定性和安全生产衡量切削加工性： 在自动化生产中， 以是否易断屑来衡量。 在重型机床上以考虑人身和设备安全，在相同切削条件下，以切削力的大小来衡量。 由此可知，同一材料很难在各项指标中同时获得良好的评价。但总的来说：某材料被切削时，刀具的耐用度高，所允许的切削速度高，质量易保证，易断屑，切削力小，则加工性好，反之加工性差。三、常用衡量加工性的标志（相对加工性）V是最常用的切削加工性标志，它的含义是：当刀具耐

43、用度为T(min或s)时，切削某种材料所允许的切削速度。V愈高，加工性愈好。一般情况下，可取T60 min，V写作V60。 常以b0.637GPa(60 kgfmin)的45钢的V60作为基准，写作(V60)j，其它被切材料的V60与之相比，则得相对加工性kv为 当Kv>1时，表明该材料比45钢易切削； 当Kv<1时，表明该材料比45钢难切削。 各种材料的相对加工性Kv乘以45钢的切削速度，即可得出切削各种材料的可用切削速度。 影响工件材料切削加工性的因素1、工件材料的物理力学性能和化学性质 硬度：硬度越高，切削加工性越低；硬质点越多，形状越尖锐，分布越广，加工性越低；加工硬化指标

44、越高，切削加工性越低。强度：强度越高，切削加工性越低；塑性、韧性、热导率、化学亲和性 。化学成分的影响钢中加入Cr、Ni、Mn、V、Mo等可提高强度和硬度；而加入Al、Si等易形成硬质点，加剧刀具磨损 易切钢 铸铁（化学元素对碳的石墨化作用，促进石墨化作用（Al、Si、Ni、Cu、Ti）时切削加工性提高，反之降低。金属组织低碳钢（铁素体组织多，强度、硬度低，延伸率高，易塑性变形） 中碳钢（珠光体铁素体，中等强度、硬度和塑性） 淬火钢（以马氏体为主，强度、硬度均高，刀具磨损剧烈）而加入Al、Si等易形成硬质点，加剧刀具磨损。 铸铁（灰铸铁、冷硬铸铁） 各相的分布、形状和大小。珠光体（片状、球状）

45、调整化学成分，发展易切钢。易切钢：切削力小，容易断屑刀具耐用度高加工表面质量好。 如钢中加入少量的硫、硒、 铅、铋、磷等。虽略降低钢的强度，但也同时降低钢的塑性，对加工性有利。硫能引起钢的红脆性，但若适当提高锰的含量，则可避免；硫与锰形成的硫化锰，与铁形成的硫化铁等，质地很软，可成为切削时塑性变形区中的应力集中源，能降低切削力，使切屑易折断，减小积屑瘤的形成， 减少刀具磨损；硒、铅、铋也有类似作用； 磷能降低铁素体的塑性，使切屑易于折断。 对工件进行相应的热处理，使材料尽可能在最适宜的组织状态下进行切削。 同样成分的材料，金相组织不同，加工性也不同。低碳钢通过正火处理后，细化晶粒，硬度提高，塑

46、性降低，有利于减小刀具的粘结磨损，减小积屑瘤，改善工件表面粗糙度; 高碳钢和工具钢球化退火后，硬度下降，可减小刀具磨损； 不锈钢以调质到HRC28为宜，硬度过低，塑性大，工件表面粗糙度差，硬度高则刀具易磨损； 白口铸铁可在9501000长时间退火而成可锻铸铁， 切削就较容易。 3、选择合适的刀具材料。4、选择合理的刀具几何参数，合理地制订切削用量。5、恰当地选用切削液等。6、对排屑、卷屑、断屑和容屑给予足够的重视。7、提高工艺系统的刚性，增大机床的功率。 8、研磨刀具各刀面，使其达到很低的表面粗糙度，以减小粘结，减少因冲击造成的微崩刃某些难加工材料的切削加工性一、高锰钢的切削加工性 加工硬化严

47、重，导热性低；二、高强度钢的切削加工性 1、避免振动，系统刚性； 2、刀具材料的选择； 3刀具几何参数的选择；（小前角或负前角以增强刀刃，圆弧刀尖 ） 4、切削速度、进给量的确定； 5、冷却情况。3、 不锈钢的切削加工性不锈钢（铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、析出硬化不锈钢） 加工时应考虑的问题： 1、刀具材料选强度高导热性好的硬质合金； 2、刀具几何参数（大前角、小主偏角使切削轻快。 ） 3、前后刀面研磨，高速或低速切削，避免粘结现象； 4、切削速度、进给量的确定； 5、提高工艺系统的刚性。 四、高温合金的切削加工性 铁基高温合金（易切削，价格低）、镍基高温合金（导热性低加工硬化严

48、重，切削性差）和钴基高温合金。 加工时考虑问题：1、刀刃保持锋利，前角为正值，后角稍大；2、切削用量方面（低速、中等偏小进给量、大背吃刀量）3、选择合适的切削液；4、系统刚性要高，机床功率要大五、钛合金的切削加工性 比强度和比刚度较高，在温度550度以下耐蚀性很高。 导热性低；高温易于气体发生化学作用；塑性低；弹性模量低，弹性变形大。 加工时考虑问题：1、使用硬质合金刀具。2、较小的前角，后角稍大，刀尖圆弧过渡,光滑的刀刃。3、低V、较大的ap、适当的f。4、充分冷却。5、足够的系统刚度和机床。 提高难切削材料切削加工性的途径有： 1、选择合适的刀具材料； 2、对工件进行相应的热处理； 3、提

49、高机床夹具刀具工件这一工艺系统的刚性，提高机床的功率； 4、刀具表面研磨，减小粗糙度； 5、合理选择刀具几何参数和切削用量； 6、对断屑、卷屑、排屑和容屑给予足够的重视； 7、使用切削液，以提高刀具耐用度。第八章润滑性能取决于切削液的渗透性、吸附薄膜形成能力与强度等。水的冷却性能最好，油类最差，乳化液介于两者之间。切削液的作用：润滑、冷却、清洗和防锈金属切削时，切屑、工件与刀具之间的摩擦可分为：干摩擦、流体润滑摩擦和边界润滑摩擦。切削液中加入添加剂， 对改善它的冷却润滑作用和性能有很大的影响。 1、 油性添加剂 油性添加剂有动、植物油(如豆油、菜籽油、猪油等)， 脂肪酸、胺类、 醇类、脂类等。

50、 2、 极压添加剂极压添加剂是含硫、磷、氯、碘等的有机化合物3、表面活性剂 表面活性剂(即乳化剂)是将矿物油和水乳化形成稳定乳化液的添加剂。4、 防锈添加剂 防锈添加剂是一种极性很强的化合物，切削液的使用效果除取决于切削液的性能外，还与刀具材料、加工要求、工件材料、加工方法等因素有关，应综合考虑，合理选用。 1、依据刀具材料、加工要求 高速钢刀具耐热性差， 粗加工时，切削用量大，切削热多，容易导致刀具磨损，应选用以冷却为主的切削液， 如3%5%的乳化液或水溶液；精加工时，主要是获得较好的表面质量，可选用润滑性好的极压切削油或高浓度极压乳化液。 硬质合金刀具耐热性好，一般不用切削液，如必要，也可用低浓度乳化液或水溶液，但应连续、充分地浇注，以免高温下刀片冷热不均， 产生热应力而导致裂纹、损坏等。2、依据工件材料 加工钢等塑性材料时，需用切削液；而加工铸铁等脆性材料时，一般则不用 高强度钢、高温合金等， 加工时均处于极压润滑摩擦状态，应选用极压切削油或极压乳化液； 铜、 铝及铝合金，可采用10%20%的乳化液、煤油或煤油与矿物油的混合液；切削铜时不宜用含硫的切削液，因为硫会腐蚀铜； 有的切削液与金属能形成超过金属本身强度的化合物，这将给切削带来相反的效果。如铝的强度低，切铝时就不宜用硫