高速切削-课件 (15)

1、 第二节第二节 刀具的选择刀具的选择 金属切削过程中的加工质量、加工效率、加工成本，金属切削过程中的加工质量、加工效率、加工成本，在很大程度上取决于刀具材料的合理选择。因此，材料、在很大程度上取决于刀具材料的合理选择。因此，材料、结构和几何形状是构成刀具切削性能评估的三要素。结构和几何形状是构成刀具切削性能评估的三要素。 金属切削过程除了要求刀具具有适当的几何参数外，金属切削过程除了要求刀具具有适当的几何参数外，还要求刀具材料对工件要有良好的切削性能。还要求刀具材料对工件要有良好的切削性能。 刀具切削性能的优劣，不仅取决于刀具切削部分的几刀具切削性能的优劣，不仅取决于刀具切削部分的几何参数，还

2、取决于刀具切削部分所选配的刀具材料。何参数，还取决于刀具切削部分所选配的刀具材料。一、刀具材料的选择一、刀具材料的选择（一）、刀具材料应具备的基本性能（一）、刀具材料应具备的基本性能（1）高的硬度和耐磨性）高的硬度和耐磨性（2）足够的强度和韧性）足够的强度和韧性（3）高的耐热性与化学稳定性）高的耐热性与化学稳定性（4）有锻造、焊接、热处理、磨削加工等良好）有锻造、焊接、热处理、磨削加工等良好的工艺性，便于刀具的制造，资源丰富，价格低的工艺性，便于刀具的制造，资源丰富，价格低廉。廉。（5）导热性好，有利于切削热传导，降低切削）导热性好，有利于切削热传导，降低切削区温度，延长刀具寿命。区温度，延长

3、刀具寿命。（二）常用刀具材料及其选用（二）常用刀具材料及其选用工具钢工具钢 包括碳素工包括碳素工具钢、合金工具具钢、合金工具钢和高速钢。钢和高速钢。硬质合金硬质合金 有钨钴类硬质合有钨钴类硬质合金、钨钛钴类硬质合金、钨钛钴类硬质合金和钨钛钽（铌）类金和钨钛钽（铌）类硬质合金。硬质合金。超硬刀具材料超硬刀具材料 推广使用新型刀推广使用新型刀具材料如涂层刀具、具材料如涂层刀具、陶瓷刀具、立方氮化陶瓷刀具、立方氮化硼等。硼等。 1 1、高速钢、高速钢它是一种加入较多钨、钼、铬、钒等合金元素的高它是一种加入较多钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金钢。合金钢。热处理后硬度可达热处理后硬度可达636370HR

4、C, 70HRC, 抗弯强度和韧性较抗弯强度和韧性较好，有较高的热稳定性好，有较高的热稳定性 、耐磨性、耐磨性 、耐热性。切削、耐热性。切削温度在温度在540540650650C C时仍能进行切削。时仍能进行切削。高速钢工艺性能较好，由于热处理后变形小、能锻高速钢工艺性能较好，由于热处理后变形小、能锻造易磨削，所以特别适合于制造结构和刃型复杂的造易磨削，所以特别适合于制造结构和刃型复杂的刀具，如成形车刀、铣刀、钻头、切齿刀、螺纹刀刀具，如成形车刀、铣刀、钻头、切齿刀、螺纹刀具和拉刀等。具和拉刀等。但高速钢的硬度、耐磨性、耐热性不及硬质合金，但高速钢的硬度、耐磨性、耐热性不及硬质合金，因此只适于

5、制造中、低速切削的各种刀具。因此只适于制造中、低速切削的各种刀具。（1 1）高速钢的分类）高速钢的分类 按用途可分为：通用型高速钢和高性能高速钢。按制造工艺可分为: 熔炼高速钢、粉末冶金高速钢和表面涂层高速钢。按基本化学成份可分为: 钨系和钨钼系。 通用型高速钢通用型高速钢 是切削硬度在是切削硬度在280HBW以下的大部分结构钢以下的大部分结构钢和铸铁的基本刀具材料，应用最为广泛，切削速度一般不高和铸铁的基本刀具材料，应用最为广泛，切削速度一般不高于于60m/min.高性能高速钢高性能高速钢 是指在通用型高速钢中增加碳、钒、钴或铝是指在通用型高速钢中增加碳、钒、钴或铝等合金元素，使其常温硬度可

6、达等合金元素，使其常温硬度可达6770HRC，耐磨性与热稳，耐磨性与热稳定性进一步提高。可以用于加工不锈钢、高温合金、耐热钢定性进一步提高。可以用于加工不锈钢、高温合金、耐热钢和高强度钢等难加工材料。和高强度钢等难加工材料。粉末冶金高速钢粉末冶金高速钢 是指用高压氩气或纯氮气雾化熔融的高速是指用高压氩气或纯氮气雾化熔融的高速钢钢水而得到细小的高速钢粉末，然后再热压锻轧制成。适钢钢水而得到细小的高速钢粉末，然后再热压锻轧制成。适用于制造精密刀具、大尺寸用于制造精密刀具、大尺寸(滚刀、插齿刀滚刀、插齿刀)刀具、复杂成形刀具、复杂成形刀具、拉刀等。刀具、拉刀等。常用高速钢牌号的性能及应用范围见表常用

7、高速钢牌号的性能及应用范围见表3-1(p48)。（2 2）常用高速钢的牌号与性能）常用高速钢的牌号与性能 2 2、硬质合金、硬质合金硬质合金以其优良的性能被广泛用作刀具材料。硬质合金以其优良的性能被广泛用作刀具材料。大多数车刀、端铣刀等均由硬质合金制造；大多数车刀、端铣刀等均由硬质合金制造；硬质合金是由高硬度和高熔点的金属碳化物硬质合金是由高硬度和高熔点的金属碳化物( (碳化碳化钨钨WCWC、碳化钛、碳化钛TiCTiC、碳化钽、碳化钽TaCTaC、碳化铌、碳化铌NbCNbC等等) )和金和金属粘结剂属粘结剂(Co(Co、MoMo、NiNi等等) )用粉末冶金工艺制成。用粉末冶金工艺制成。硬质合

8、金刀具常温硬度为硬质合金刀具常温硬度为898993HRA93HRA，化学稳定性，化学稳定性好，热稳定性好，耐磨性好，耐热性达好，热稳定性好，耐磨性好，耐热性达80080010001000C C。硬质合金刀具允许的切削速度比高速钢刀具高硬质合金刀具允许的切削速度比高速钢刀具高5 51010倍倍 。 （1 1）硬质合金硬质合金的分类的分类 K类硬质合金（钨钴类类硬质合金（钨钴类）（WC+Co）；P类硬质合金（钨钛钴类类硬质合金（钨钛钴类）（WC+TiC+Co）；M 类 硬 质 合 金 （ 添 加 稀 有 金 属 碳 化 物 类类 硬 质 合 金 （ 添 加 稀 有 金 属 碳 化 物 类 ）（WC

9、+TiC+TaC+（NbC）+Co）；碳化钛基类碳化钛基类（TiC+WC+Ni+Mo）。 2 2硬质合金的牌号和性能硬质合金的牌号和性能钨钴类硬质合金钨钴类硬质合金 代号为代号为YG，属，属K类。类。K类表示短切削加工类表示短切削加工用硬质合金，主要由用硬质合金，主要由WC和和Co组成，有较高的抗弯强度和较组成，有较高的抗弯强度和较好的韧性、磨削性、导热性，适合于加工产生崩碎切屑及有好的韧性、磨削性、导热性，适合于加工产生崩碎切屑及有冲击载荷的脆性金属材料。合金中含钴量愈高，韧性愈好，冲击载荷的脆性金属材料。合金中含钴量愈高，韧性愈好，适合于粗加工，反之用于精加工。适合于粗加工，反之用于精加工

10、。钨钛钴类硬质合金钨钛钴类硬质合金 代号为代号为YT，属，属P类。类。P类表示长切削加工类表示长切削加工用硬质合金，它以用硬质合金，它以WC为基体为基体, 添加添加TiC，用，用Co作粘结剂烧结作粘结剂烧结而成。合金中而成。合金中TiC含量提高，含量提高，Co含量就低，其硬度、耐磨性含量就低，其硬度、耐磨性和耐热性进一步提高，但抗弯强度、导热性、特别是冲击韧和耐热性进一步提高，但抗弯强度、导热性、特别是冲击韧性明显下降，适合于精加工。性明显下降，适合于精加工。钨钛钽（铌）类硬质合金钨钛钽（铌）类硬质合金 代号为代号为YW，属，属M类。类。它在它在YT(P)类硬质合金中加入类硬质合金中加入TaC

11、或或NbC，这样可提高抗弯强度、疲劳，这样可提高抗弯强度、疲劳强度、冲击韧性、抗氧化能力、耐磨性和高温硬度等。它既强度、冲击韧性、抗氧化能力、耐磨性和高温硬度等。它既适用于加工脆性材料，又适用于加工塑性材料。适用于加工脆性材料，又适用于加工塑性材料。常用硬质合金的牌号与性能见表常用硬质合金的牌号与性能见表2-2（p18)。3 3、涂层刀具材料、涂层刀具材料（1 1）TiCTiC涂层涂层 （2 2）TiNTiN涂层涂层 在韧性较好的刀在韧性较好的刀具基体上，涂覆一层具基体上，涂覆一层耐磨性好的难熔金属耐磨性好的难熔金属化合物，使合金既有化合物，使合金既有高硬度和高耐磨的表高硬度和高耐磨的表面，又

12、不降低其韧性。面，又不降低其韧性。常用的涂层材料有常用的涂层材料有TiC、TiN、AlAl2 2O O3 3及其复合材及其复合材料等。料等。 硬度高、耐磨性好、硬度高、耐磨性好、抗氧化性好，切削时能抗氧化性好，切削时能产生氧化钛膜，减小摩产生氧化钛膜，减小摩擦及刀具磨损。擦及刀具磨损。 在高温时能产生氧在高温时能产生氧化膜，与铁基材料摩擦化膜，与铁基材料摩擦系数较小，抗粘结性能系数较小，抗粘结性能好，并能有效降低切削好，并能有效降低切削温度。温度。 （3 3）TiCTiNTiCTiN复合涂层复合涂层（4 4）TiC-AlTiC-Al2 20 03 3复合涂层复合涂层 目前单涂层刀片已很少应用，

13、大多采用目前单涂层刀片已很少应用，大多采用TiC-TiNTiC-TiN复复合涂层或合涂层或TiC-AlTiC-Al2 2O O3 3-TiN-TiN三复合涂层。三复合涂层。 第一层涂第一层涂TiC，与刀具基体粘牢不与刀具基体粘牢不易脱落。第二层涂易脱落。第二层涂TiN,减少表面层与减少表面层与工件间的摩擦。工件间的摩擦。 第一层涂第一层涂TiC, 与刀具与刀具基体粘牢不易脱落。第二基体粘牢不易脱落。第二层涂层涂AlAl2 2O O3 3可使刀具表面具可使刀具表面具有良好的化学稳定性和抗有良好的化学稳定性和抗氧化性能。氧化性能。 4、陶瓷刀具材料、陶瓷刀具材料 以氧化铝（以氧化铝（Al2O3）或

14、以氮化硅）或以氮化硅(Si3N4)为基体再添加少量金为基体再添加少量金属，在高温下烧结而成的一种刀具材料。属，在高温下烧结而成的一种刀具材料。 其优点是硬度高，耐磨性、耐高温性能好，有良好的化学其优点是硬度高，耐磨性、耐高温性能好，有良好的化学稳定性和抗氧化性，与金属的亲合力小、抗粘结和抗扩散能力稳定性和抗氧化性，与金属的亲合力小、抗粘结和抗扩散能力强，不易产生积屑瘤，加工表面光滑，广泛用于高速切削加工。强，不易产生积屑瘤，加工表面光滑，广泛用于高速切削加工。 其缺点是脆性大、抗弯强度低，冲击韧性差，易崩刃，所其缺点是脆性大、抗弯强度低，冲击韧性差，易崩刃，所以主要用于半精加工和精加工高硬度、

15、高强度、和冷硬铸铁等以主要用于半精加工和精加工高硬度、高强度、和冷硬铸铁等材料。材料。 可用于钢、铸铁类零件的车削、铣削加工。可用于钢、铸铁类零件的车削、铣削加工。 我国的陶瓷刀片牌号有：我国的陶瓷刀片牌号有：AM、AMF、AT76、SG4、LT35、LT55等。等。5、金刚石刀具材料、金刚石刀具材料 碳的同素异形体，在高温、高压下由石墨转化而成，是目碳的同素异形体，在高温、高压下由石墨转化而成，是目前人工制造出的最坚硬物质。前人工制造出的最坚硬物质。 由于硬度极高，耐磨性好，切削刃口锋利，刃部表面摩擦由于硬度极高，耐磨性好，切削刃口锋利，刃部表面摩擦系数较小，不易产生粘结或积屑瘤，可用于加工

16、硬质合金、陶系数较小，不易产生粘结或积屑瘤，可用于加工硬质合金、陶瓷等硬度达瓷等硬度达6570HRC的材料。也可用于加工高硬度的非金属的材料。也可用于加工高硬度的非金属材料，如石材、压缩木材、玻璃等，还可加工有色金属，如铝材料，如石材、压缩木材、玻璃等，还可加工有色金属，如铝硅合金材料以及复合难加工材料的精加工或超精加工。硅合金材料以及复合难加工材料的精加工或超精加工。 缺点是热稳定性差，强度低、脆性大，对振动敏感，只宜缺点是热稳定性差，强度低、脆性大，对振动敏感，只宜微量切削，与铁有强烈的化学亲合力，不能用于加工钢材。微量切削，与铁有强烈的化学亲合力，不能用于加工钢材。6、立方氮化硼、立方氮

17、化硼 立方氮化硼（立方氮化硼（CBN）是一种人工合成的新型刀具材料，它）是一种人工合成的新型刀具材料，它由六方氮化硼在高温、高压下加入催化剂转化而成。由六方氮化硼在高温、高压下加入催化剂转化而成。 它有很高的硬度及耐磨性，热稳定性好，化学惰性大，与它有很高的硬度及耐磨性，热稳定性好，化学惰性大，与铁系金属在铁系金属在1300时不易起化学反应，导热性好，抗粘结能力时不易起化学反应，导热性好，抗粘结能力强，与钢的摩擦系数小。因此，它的切削性能好，不但适于非强，与钢的摩擦系数小。因此，它的切削性能好，不但适于非铁族难加工材料的加工，还适于铁族材料的加工。但在高温下铁族难加工材料的加工，还适于铁族材料

18、的加工。但在高温下与水易发生化学反应，故一般用于钢和铸铁的干切削。与水易发生化学反应，故一般用于钢和铸铁的干切削。 立方氮化硼（立方氮化硼（CBN）和金刚石刀具脆性大，故使用时机床）和金刚石刀具脆性大，故使用时机床刚性要好，尽量避免冲击和振动，它主要用于连续加工。刚性要好，尽量避免冲击和振动，它主要用于连续加工。 二、刀具角度的选择二、刀具角度的选择（一）前角的选择（一）前角的选择1、前角的作用、前角的作用 刀具前角对切削的难易程度影响很大，其大小决定着切削刀具前角对切削的难易程度影响很大，其大小决定着切削刃的锋利程度。刃的锋利程度。0 切削刃锋利切削刃锋利变形程度变形程度F Q T振动振动质

19、量质量但但0 过大过大 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、断屑困难、刀具磨损加快，寿命降低，甚至崩刃损坏。困难、刀具磨损加快，寿命降低，甚至崩刃损坏。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 刀具角度对切削时金属的变形、切削力、切削刀具角度对切削时金属的变形、切削力、切削温度、刀具磨损都有显著的影响，因此需要合理选温度、刀具磨损都有显著的影响，因此需要合理选择刀具角度。择刀具角度。o1Pro2 如图所示，对于不同的刀具材料和工件材料，如图所示，对于不同的刀具材料和工件材料，T T 随随0 0 的的变化趋势为驼峰形。即前角大小的选择总的原

20、则是：变化趋势为驼峰形。即前角大小的选择总的原则是：在保证刀在保证刀具寿命要求的条件下，尽量取较大值。具寿命要求的条件下，尽量取较大值。刀具合理前角的大小主刀具合理前角的大小主要取决于工件材料、刀具材料以及工件的加工要求。要取决于工件材料、刀具材料以及工件的加工要求。 如图中，高速钢的合理前角比硬质合金的大。加工塑性材如图中，高速钢的合理前角比硬质合金的大。加工塑性材料的合理前角比脆材的大。料的合理前角比脆材的大。2 2、合理前角的选择原则、合理前角的选择原则加工塑性材料（如钢）时，为减少切削变形和切削力，加工塑性材料（如钢）时，为减少切削变形和切削力，选较选较大的前角；加工脆性材料（如铸铁）

21、时，为增加刃口强度，应大的前角；加工脆性材料（如铸铁）时，为增加刃口强度，应选择较小的前角。选择较小的前角。粗加工、断续切削时、切削力和冲击较大，为提高切削刃强粗加工、断续切削时、切削力和冲击较大，为提高切削刃强度，选较小的前角；精加工时，为保证表面加工质量，使切削度，选较小的前角；精加工时，为保证表面加工质量，使切削刃锋利，刃锋利，选较大的前角。选较大的前角。刀具材料强度、韧性好，前角可选得大些；强度、韧性较低，刀具材料强度、韧性好，前角可选得大些；强度、韧性较低，脆性较大的刀具材料，选择较小的前角。脆性较大的刀具材料，选择较小的前角。工艺工艺系统刚性较差，易振动或机床功率不足时，选较大的前

22、系统刚性较差，易振动或机床功率不足时，选较大的前角；角；成形刀具为了减少刃形误差、自动线刀具，取小前角；成形刀具为了减少刃形误差、自动线刀具，取小前角；硬质合金车刀的前角值见表硬质合金车刀的前角值见表3-33-3（P52P52）负倒棱车刀负倒棱车刀（二）后角的选择（二）后角的选择 1 1、后角的作用、后角的作用 后角的主要作用是减小刀具后面与工件表面之间的摩后角的主要作用是减小刀具后面与工件表面之间的摩擦，并配合前角调整切削刃的锋利与强固，其大小对刀具擦，并配合前角调整切削刃的锋利与强固，其大小对刀具寿命和加工表面质量有很大影响。寿命和加工表面质量有很大影响。 0 0切削刃锋利、切削刃锋利、

23、后刀面与过渡表面之间的摩擦力后刀面与过渡表面之间的摩擦力F F 使刀具磨损使刀具磨损、寿命、寿命、加工表面、加工表面质量质量 但后角过大但后角过大刀头强度刀头强度、散热体积、散热体积、加速刀具磨、加速刀具磨损损 如图：在相同如图：在相同VB 条件下，增大后角（条件下，增大后角（2 21 1），刀具），刀具材料的磨损体积材料的磨损体积有利于提高刀具的寿命有利于提高刀具的寿命T。但径向磨损量。但径向磨损量NB（NB2NB1） ,使零件的尺寸精度使零件的尺寸精度。 增大后角（增大后角（2 21 1），使刀具重磨时的磨削量增大，大），使刀具重磨时的磨削量增大，大大增加了刀具材料的费用和刃磨费用。大增加

24、了刀具材料的费用和刃磨费用。 在一定的条件下，后角存在一个合理值在一定的条件下，后角存在一个合理值2 2、合理后角的选择原则、合理后角的选择原则 合理后角的大小主要取决于切削厚度（进给量），同合理后角的大小主要取决于切削厚度（进给量），同时也与工件材料、工艺系统的刚性有关。时也与工件材料、工艺系统的刚性有关。粗加工、断续切削、强力切削及承受冲击载荷的刀具，粗加工、断续切削、强力切削及承受冲击载荷的刀具，要求切削刃有足够强度，选较小后角（要求切削刃有足够强度，选较小后角（3 36 6）。）。当以尺寸要求为主的当以尺寸要求为主的精加工时，宜减小后角，以提高径精加工时，宜减小后角，以提高径向磨损；如

25、以加工表面质量要求为主时，宜向磨损；如以加工表面质量要求为主时，宜选较大后角，选较大后角，以减轻刀具与工件间的摩擦。以减轻刀具与工件间的摩擦。工件材料硬度、强度较高时，为保证切削刃有足够强度；工件材料硬度、强度较高时，为保证切削刃有足够强度；或加工脆性材料时，切削力集中在刃区附近，宜选较小后或加工脆性材料时，切削力集中在刃区附近，宜选较小后角；工件材料较软、塑性较大或易加工硬化时，应适当加角；工件材料较软、塑性较大或易加工硬化时，应适当加大后角；大后角；成形、复杂、尺寸刀具取小后角；成形、复杂、尺寸刀具取小后角；系统刚性差，易振动，取较小后角；系统刚性差，易振动，取较小后角； r r切削厚度切

26、削厚度（如图如图）、）、切削宽度切削宽度切削刃单位切削刃单位长度负荷长度负荷、 刀尖强度刀尖强度、散热体积、散热体积， T、RaRa。 但是主偏角较小时，但是主偏角较小时，F Fp p容易使工件或刀杆变形容易使工件或刀杆变形、工艺系统工艺系统易振动易振动Ra、加工精度加工精度。如图。如图 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（三）主偏角的选择（三）主偏角的选择 1 1、主偏角的作用、主偏角的作用 主要影响刀具寿命、加工表面的粗糙度和切削力（各切主要影响刀具寿命、加工表面的粗糙度和切削力（各切削分力的大小和比例）。削分力的大小和比例）。车削时的切削层尺寸车削时的切削层尺寸

27、kr1Krkr2FpFf2 2、合理主偏角的选择原则、合理主偏角的选择原则主要看系统刚性。若刚性好，不易变形和振动，主要看系统刚性。若刚性好，不易变形和振动，r r取较取较 小值，小值，r= 30 45 ；若刚性差（如车细长轴）或强；若刚性差（如车细长轴）或强力切削时，力切削时，r取较大值，取较大值，r= 60 75 ，甚至可取甚至可取r r= =9090；考虑工件形状、切屑控制、减小冲击等。考虑工件形状、切屑控制、减小冲击等。 a、车削台阶轴时，取、车削台阶轴时，取 r=90 ； b、镗盲孔时，、镗盲孔时，r90 ； c、r= 45 的弯头车刀可先后完成端面、外圆和倒角的加的弯头车刀可先后完

28、成端面、外圆和倒角的加工。工。 d、切削冷硬铸铁和淬硬钢时，、切削冷硬铸铁和淬硬钢时， r=15 。 e、r r比较小时，容易形成长而连续的螺旋屑，不利于断比较小时，容易形成长而连续的螺旋屑，不利于断屑，故自动化加工时，取较大的主偏角。屑，故自动化加工时，取较大的主偏角。 （四）副偏角的选择（四）副偏角的选择 副偏角的主要作用是形成已加工表面。其大小主要根据副偏角的主要作用是形成已加工表面。其大小主要根据表面粗糙度的要求选取。表面粗糙度的要求选取。 为了降低工件表面粗糙度，通常取较小的副偏角，一般为了降低工件表面粗糙度，通常取较小的副偏角，一般取取510，粗加工时取大值，精加工时取小值。系统刚

29、性，粗加工时取大值，精加工时取小值。系统刚性好，取较小值；刚性差，取较大值。好，取较小值；刚性差，取较大值。 车刀主、副偏角参考值见表车刀主、副偏角参考值见表3-4（P54）（五）刃倾角的作用及选择（五）刃倾角的作用及选择 1 1、刃倾角的作用、刃倾角的作用 1 1）影响刀头强度和散热条件）影响刀头强度和散热条件 负的刃倾角可以增强刀尖强度。因为切入时是从切削刃负的刃倾角可以增强刀尖强度。因为切入时是从切削刃开始的，而不是从刀尖开始的，进而改善了散热条件，有利开始的，而不是从刀尖开始的，进而改善了散热条件，有利于提高刀具寿命。刃倾角于提高刀具寿命。刃倾角=0时，切削刃同时切入切出，冲时，切削刃

30、同时切入切出，冲击力大；当刃倾角击力大；当刃倾角00时，切削刃逐渐切入工件，冲击小，时，切削刃逐渐切入工件，冲击小，而且而且刃倾角越大，切削刃工作长度越长，切削过程越平稳。刃倾角越大，切削刃工作长度越长，切削过程越平稳。2 2）影响切屑流出方向）影响切屑流出方向 正正s s切屑流向待加工表面，负切屑流向待加工表面，负s s切屑流向已加工表面，切屑流向已加工表面， s s =0 =0，切屑沿垂直主切削刃的方向流出。因此精加工时，切屑沿垂直主切削刃的方向流出。因此精加工时，刃倾角应取正值，防止缠绕和刺伤已加工表面。刃倾角应取正值，防止缠绕和刺伤已加工表面。3 3）影响切削刃的锋利性）影响切削刃的锋

31、利性 s0e 、rn 锋利性锋利性 所以，大刃倾角可增加刀具的切薄能力，降低切削力。所以，大刃倾角可增加刀具的切薄能力，降低切削力。生产中常通过采用大刃倾角的方法来增大实际前角，以达到生产中常通过采用大刃倾角的方法来增大实际前角，以达到提高刀具锐利性的目的。提高刀具锐利性的目的。4 4）影响切削力的大小和方向）影响切削力的大小和方向 一般，刃倾角为正时，切削力降低；刃倾角为负时，切一般，刃倾角为正时，切削力降低；刃倾角为负时，切削力增大，当负刃倾角绝对值增大时削力增大，当负刃倾角绝对值增大时 Fp工件变形工件变形，工，工艺系统易振动艺系统易振动Ra2 2、刃倾角的选择原则、刃倾角的选择原则粗加

32、工、有冲击、刀具材料脆、工材强度硬度高，粗加工、有冲击、刀具材料脆、工材强度硬度高，s s取负值；取负值；精加工、系统刚性差（细长轴），精加工、系统刚性差（细长轴），s s取正值；取正值；微量极薄切削，取大正微量极薄切削，取大正刃倾角。刃倾角。刃倾角的选择参照表刃倾角的选择参照表3-5（P56）一、选择切削用量时应考虑的因素一、选择切削用量时应考虑的因素 加工质量、切削加工生产率、刀具寿命加工质量、切削加工生产率、刀具寿命二、切削用量的选择原则二、切削用量的选择原则 选择切削用量就是要选择切削用量三要素的最佳组合，选择切削用量就是要选择切削用量三要素的最佳组合，即在保证刀具使用寿命的前提下，使

33、即在保证刀具使用寿命的前提下，使ap、 f 、vc三者的乘积最三者的乘积最大，以获得最高的生产率。大，以获得最高的生产率。 采用尽可能大的背吃刀量，在能满足已加工表面粗糙度采用尽可能大的背吃刀量，在能满足已加工表面粗糙度要求的情况下，尽可能采用大的进给量，再根据所确定的刀要求的情况下，尽可能采用大的进给量，再根据所确定的刀具寿命值，按切削用量与刀具寿命的关系公式计算切削速度。具寿命值，按切削用量与刀具寿命的关系公式计算切削速度。 第三节第三节 切削用量的选择切削用量的选择 不同的加工性质，对切削加工的要求是不一样的，因此不同的加工性质，对切削加工的要求是不一样的，因此在选择切削用量时，考虑的侧

34、重点也有所不同。在选择切削用量时，考虑的侧重点也有所不同。 粗加工粗加工中选择切削用量时，应尽可能保证较高的生产率和中选择切削用量时，应尽可能保证较高的生产率和必要的刀具寿命。首先选择较大的背吃刀量必要的刀具寿命。首先选择较大的背吃刀量ap，其次在工艺条，其次在工艺条件允许下选择较大的进给量件允许下选择较大的进给量 f ，切削速度，切削速度vc并不要求很高。并不要求很高。 半精加工、精加工半精加工、精加工时首先要保证加工精度和表面质量，同时首先要保证加工精度和表面质量，同时应兼顾必要的刀具寿命和生产效率，因而常采用较小的时应兼顾必要的刀具寿命和生产效率，因而常采用较小的背吃背吃刀量刀量ap和进

35、给量和进给量 f ，而尽可能地选用较高的切削速度而尽可能地选用较高的切削速度vc 。 三、三、切削用量参数值的确定切削用量参数值的确定（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 背吃刀量背吃刀量ap 应尽可能取得大些。应尽可能取得大些。ap由加工余量和工艺系由加工余量和工艺系统的刚度决定，不论粗加工还是精加工尽可能一次走刀切除统的刚度决定，不论粗加工还是精加工尽可能一次走刀切除全部加工余量。全部加工余量。粗加工时，粗加工时， ap可取可取810 mm。半精加工时，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.

36、10.40.4 mm mm。 在加工余量过大或系统刚性不足情况下，粗加工可分几在加工余量过大或系统刚性不足情况下，粗加工可分几次走刀。若分两次走刀，第一次走刀的次走刀。若分两次走刀，第一次走刀的ap取大些，可占全部取大些，可占全部余量的余量的2/32/33/43/4，而第二次走刀的，而第二次走刀的ap取小些，以使精加工取小些，以使精加工工序具有较高的刀具寿命和加工质量。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

37、刀尖过早磨损。 2 2、进给量、进给量f 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。强度与刚性、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的大小主要受加工精度和表面粗糙度的限制。制。 生产实际中常根据经验或查表法确定生产实际中常根据经验或查表法确定f 。 粗加工时根据工件材料、车刀刀杆尺寸、工件直径及以粗加工时根据工件材料、车刀刀杆尺寸、工件直径及以确定的背吃刀量按表确定的背吃刀量按表3-63-6来选择来选择f 。 在半精加工和精加工时

38、，则按加工表面粗糙度要求，根在半精加工和精加工时，则按加工表面粗糙度要求，根据工件材料、刀尖圆弧半径、切削速度按表据工件材料、刀尖圆弧半径、切削速度按表3-73-7来选择来选择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vc可按下式计算求得可按下式计算求得 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查表3-93-9来选定。来选定。vc = Cv T m apxv f yv Kv生产中选择切削速度的一般原则是：生产中

39、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vc ； 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vc , ,应应尽量避免积屑瘤和鳞刺产生的区域；尽量避免积屑瘤和鳞刺产生的区域；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vc ； 反之，选较高的切削速度反之，选较高的切削速度vc 。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vc选得越高。选得越高。4）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

40、冲击和热应力，宜适当降低vc ；5）在易发生振动的情况下，）在易发生振动的情况下，vc应避开自激振动的临界速应避开自激振动的临界速 度；度； 6）加工大件、细长件和薄壁件或加工带外皮的工件时，）加工大件、细长件和薄壁件或加工带外皮的工件时， 应适当较低应适当较低vc 。 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。 第四节第四节 切削液的选用切削液的选用一、切削液的作用机理一、切削液的作用机理 切削液的冷却作用主要切削液的冷却作用主要靠热传导带走大量的切削热，靠热传导带走大量的切削热，从而降低切削温度，提高刀从而降低切削温度，提高刀具寿命；减少工件、刀具

41、的具寿命；减少工件、刀具的热变形，提高加工精度；降热变形，提高加工精度；降低断续切削时的热应力，防低断续切削时的热应力，防止刀具热裂破损等。止刀具热裂破损等。1.切削液的冷却作用切削液的冷却作用2.切削液的润滑作用切削液的润滑作用 使用切削液后，切屑、工件与使用切削液后，切屑、工件与刀面之间形成完全的润滑油膜，成刀面之间形成完全的润滑油膜，成为流体润滑摩擦，此时摩擦系数很为流体润滑摩擦，此时摩擦系数很小；实际情况是属于边界润滑摩擦，小；实际情况是属于边界润滑摩擦，其摩擦系数大于流体润滑，但小于其摩擦系数大于流体润滑，但小于干摩擦。干摩擦。二、切削液的添加剂二、切削液的添加剂 用以改善在较用以改

42、善在较低温度下切削液的低温度下切削液的润滑性能。润滑性能。（3）切削液的清洗作用）切削液的清洗作用 1.油性添加剂油性添加剂 2.极压添加剂极压添加剂 比油性添加剂比油性添加剂能耐较高的温度。能耐较高的温度。 为改善切削液为改善切削液性能所加入的化学性能所加入的化学物质，称为添加剂。物质，称为添加剂。二）切削液的分类二）切削液的分类水溶液水溶液乳化液乳化液水溶性切削液有良好的水溶性切削液有良好的冷却作用和清洗作用冷却作用和清洗作用。（1）水溶性切削液）水溶性切削液 切削油切削油 固体润滑剂固体润滑剂非溶性切削液主要起润非溶性切削液主要起润滑作用。滑作用。（2）非水溶性切削液）非水溶性切削液 3

43、.表面活性剂表面活性剂 由于表面活性剂分子的极性基由于表面活性剂分子的极性基团和非极性基团可分别溶于水和油，团和非极性基团可分别溶于水和油，从而把水和油连接起来，即起到乳从而把水和油连接起来，即起到乳化作用；此外还能吸附在金属表面化作用；此外还能吸附在金属表面上形成润滑膜起润滑作用。上形成润滑膜起润滑作用。三）切削液的选用三）切削液的选用按工件材料选用按工件材料选用 加工钢等塑性材料时，需要切削液；加工加工钢等塑性材料时，需要切削液；加工铸铁等脆性材料时，不用切削液。加工高强度刚、高温合金铸铁等脆性材料时，不用切削液。加工高强度刚、高温合金等，应选用极压切削油或极压乳化液；对于铜、铝合金，为等

44、，应选用极压切削油或极压乳化液；对于铜、铝合金，为了得到较好的表面质量和精度，可采用了得到较好的表面质量和精度，可采用10%20%乳化液、乳化液、煤油或煤油和矿物油的混合液；切削铜时不宜用含硫的切削煤油或煤油和矿物油的混合液；切削铜时不宜用含硫的切削液，因硫会腐蚀铜。液，因硫会腐蚀铜。按刀具材料选用按刀具材料选用 高速钢刀具耐热性差，粗加工时应选用以高速钢刀具耐热性差，粗加工时应选用以冷却作用为主的切削液，以降低切削温度；在精加工时应使冷却作用为主的切削液，以降低切削温度；在精加工时应使用润滑性能好的极压切削油或高浓度的极压乳化液，以提高用润滑性能好的极压切削油或高浓度的极压乳化液，以提高加工

45、表面质量。硬质合金刀具由于耐热性好，一般不用切削加工表面质量。硬质合金刀具由于耐热性好，一般不用切削液；液；按加工方法选用按加工方法选用 钻孔、铰孔、攻螺纹和拉削等，排屑方式钻孔、铰孔、攻螺纹和拉削等，排屑方式为半封闭、封闭状态，选用极压乳化液或极压切削油，以对为半封闭、封闭状态，选用极压乳化液或极压切削油，以对切削区进行冷却、润滑和对切屑冲洗；磨削加工时，由于磨切削区进行冷却、润滑和对切屑冲洗；磨削加工时，由于磨削区温度很高，磨屑会破坏已磨削表面质量削区温度很高，磨屑会破坏已磨削表面质量,要求切削液具有要求切削液具有良好的冷却、清洗、排屑和防锈性能，一般选用乳化液；成良好的冷却、清洗、排屑和防锈性能，一般选用乳化液；成形刀具、齿轮