第8章 切削加工基础知识

第8章切削加工基础知识工程材料与机械制造基础本章目录CONTENTS01切削运动与切削要素本章将详细解析切削加工中的主运动与进给运动，并深入讲解切削用量三要素的定义与选择方法。02刀具材料与刀具角度介绍刀具材料的基本性能要求与常用种类，重点掌握刀具几何角度的标注规则及其对切削性能的影响。03金属切削过程分析深入探讨切屑的形成机理与积屑瘤现象，分析切削过程中切削力与切削热的产生规律及变化影响因素。8.1切削运动与切削要素▌切削运动：加工的核心动力主运动(Main)速度最高、功率最大。如车削时工件的旋转运动。进给运动(Feed)使新金属层投入切削。如车削时车刀的纵向移动。▌切削用量三要素：加工的关键参数切削速度v主运动的瞬时线速度，决定切削效率。进给量f每转刀具的进给位移，影响表面粗糙度。背吃刀量ap已加工与待加工表面的垂直距离。8.2刀具材料与刀具角度：刀具材料核心性能要求高硬度硬度需高于工件材料高耐磨性抵抗切削磨损的能力强度与韧性承受冲击力与切削力高耐热性高温下保持硬度与耐磨主流刀具材料分类高速钢：强度韧性高，制复杂刀硬质合金：硬度高热硬好，切削快陶瓷材料：极高硬度，适合高速精车超硬材料：金刚石/CBN，加工特硬料典型刀具材料：硬质合金硬质合金刀片是目前应用最广泛的刀具材料，它兼顾了硬度与强度，能适应绝大多数金属切削加工场景。8.2刀具材料与刀具角度：刀具角度前角|切削轻快性的关键增大前角可显著减小切削力，使切削更轻快，但过大的前角会导致刀具楔角减小，强度下降。后角|摩擦控制的核心主要作用是减小刀具后刀面与工件加工表面之间的摩擦，减少刀具磨损，提高加工表面质量。主偏角|切削力分配与寿命主要影响切削力在径向和轴向的分配比例，同时也显著影响刀具的散热条件和使用寿命。副偏角|表面粗糙度控制直接影响工件已加工表面的残留面积高度，从而决定了表面粗糙度，同时也影响刀尖强度。刃倾角|切屑流向与刀尖保护主要控制切屑的流出方向，正值使切屑流向待加工表面；负值则增强了刀尖强度，适合粗加工。8.3金属切削过程：切屑形成与积屑瘤切屑的形成切削过程本质上是切削层金属在刀具作用下，经历弹性变形、塑性变形，最终沿剪切面滑移、断裂，被刀具剪切下来形成切屑的过程。核心机制：

塑性变形与剪切滑移切屑的类型带状切屑：加工塑性金属，表面光滑连绵挤裂切屑：剪切面上有裂纹，呈节状单元切屑：变形大，断裂为分离的单元崩碎切屑：加工脆性金属，崩裂成碎粒积屑瘤(BUE)在中等切削速度加工塑性金属时，切屑底层与刀具前刀面因剧烈摩擦和高温而黏结，形成的硬度极高的金属硬块。正面影响：代替切削刃切削，有效保护刀具。负面影响：导致切削深度变化，恶化表面质量。

对策：精加工时应避免产生。8.3金属切削过程：切削力与切削热切削力(CuttingForce)•定义：切削加工中，刀具作用于被切削工件上的作用力。•分解：主切削力(Fc)、背向力(Fp)、进给力(Ff)。•核心：主切削力(Fc)最大，是设计机床、夹具及刀具的核心依据。切削热(CuttingHeat)•来源：切削能量的99%转化为热，源自剪切变形功与前后刀面摩