第一章 金属切削的基础知识.ppt

1、1,第一章金属切削的基础知识 ggl,2,1.1 切削运动及切削要素 切削运动 切削用量 切削层几何参数,3,一、切削运动,机器零件的形状虽然很多，但分析起来，主要由下列几种表面组成，即外圆面、内孔面（孔）、平面和成形面。要对这些表面进行加工，刀具与工件必须有一定的相对运动，这就是切削运动。 切削运动包括主运动和进给运动。,4,主运动是切下切屑最基本的运动，它的速度最高，消耗功率最大；进给运动是使金属层不断投入切削，从而加工出完整表面所需的运动。 主运动一般只有一个，进给运动可以有多个。如：车床 。,5,二、切削用量,在一般的切削加工中多或少，切削用量包括切削速度 、进给量和背吃刀量（ 切削深

2、度 ）三要素。 1.切削速度 在单位时间内，工件和刀具沿主运动方向的相对位移。单位：m/s 或m/min。,6,若主运动为旋转运动，切削速度为其最大线速度。则有 式中 d工件或刀具的直径，mm; n工件或刀具的转速，r/s或r/min。 若主运动为往复直线运动（如：刨削、插削等），则常以其平均速度为切削速度。,7,即 式中 L往复行程长度，mm; n主运动每秒或每分钟的往复次数，st/s或st/min。 2.进给量 进给量是在主运动的一个循环内，刀具与工件之间沿进给运动方向的相对位移。,8,在车削中，工件每转一转，刀具所移动的距离，即为（每转）进给量 。单位：mm/r。 在刨床上刨平面时 ，刀

3、具往复一次，工作台移动的距离，即为（每行程）进给量 。单位：mm/st。 在铣削时，由于铣刀是多齿刀具，还规定了每齿进给量 。单位：mm/z。,9,单位时间的进给量称为进给速度 。单位：mm/s或 mm/min。 每齿进给量、进给量和进给速度之间的关系为： 式中 n刀具或工件转速，r/s或 r/min; z刀具的齿数。,10,3.背吃刀量（切削深度） 背吃刀量（切削 深度）是待加工表面 与已加工表面间的垂 直距离。单位：mm。 对于外圆有：,11,三、切削层几何参数,切削层是指工件上正被切削刃切削的一层材料。以车削外圆为例（如图），切削层就是工件每转一转，切削刃所切下的一层材料。为简化计算工作

4、，切削层的几何参数一般在垂直于切削速度的平面内观察和度量，它们包括切削厚度、切削宽度和切削面积。,12,切削厚度 ：两相 邻加工表面间的垂直距 离。单位：mm。 切削宽度 ：沿主 切削刃度量的切削层尺 寸。单位：mm。,13,切削面积 ：切削层在垂直于切削速度截面内的面积。单位： 。,14,1.2 切削刀具,刀具材料 刀具角度 刀具结构,15,切削过程中，直接完成切削工作的是刀具。无论哪种刀具，一般都是由工作部分和夹持部分组成的。夹持部分是用来将刀具夹持在机床上的部分，要求它能保持刀具正确的工作位置，传递所需要的运动和动力。工作部分是刀具上直接参加切削工作的部分，刀具切削性能的优劣，取决于工作

5、部分的材料、角度和结构。,16,一、刀具材料,1.对刀具材料的基本要求 刀具材料一般指工作部分的材料，它在高温下进行切削，还要承受较大的压力、摩擦、冲击和振动等，因此应具备以下基本要求： （1）较高的硬度。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，常温硬度一,17,般在HRC60以上。 （2）足够的强度和韧性，以承受切削力、冲击和振动。 （3）较好的耐磨性，以抵抗切削过程中的磨损，维持一定的切削时间。 （4）较高的耐热性，以便在高温下仍能保持较高硬度，又称为红硬性或热硬性。 （5）较好的工艺性，以便于制造各种刀具。,18,目前尚没有一种刀具材料能全面满足上述要求。因此必须了解常用刀具材料的性能和特

6、点，以便根据工件材料的性能和切削要求，选择合适的刀具材料。 2.常用刀具材料 常用刀具材料有：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬合金质及陶瓷材料等。,19,碳素工具钢 是含碳量较高的优质钢（含碳量为 0.7-1.2,如 :T10A 等) ,淬火后硬度较高, 60-64HRC,但耐热性较差,一般在小于 200 。在碳素工具钢中加入少量的Cr、W、Mn、Si等元素，形成合金工具钢（ 如：9SiCr 等），可适当减少热处理变形，提高耐热性，耐热温度为250-300，其硬度为60-65HRC。 由于这两种刀具材料的耐热性较低，,20,常用来制造一些 切削速度不高的手工工具，如：锉刀、锯条、铰刀等。目前

7、，生产中应用最广的刀具材料是高速钢和硬合金质。 （1）高速钢（在工厂称白钢或锋钢） 它是含 W、Cr、Mo、V 等合金元素较多的合金工具钢。高速钢淬火后硬度可达 62-70HRC，耐热温度约为550-650，允许切速为40m/min左右。,21,高速钢的强度和韧性好，工艺性不错。主要用于制造各种复杂刀具 ，如：钻头、铰刀、拉刀、铣刀、齿轮刀具及各种成形刀具。 高速钢常用的牌号有： W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2, W9Mo3Cr4V等。 （2）硬质合金 它是以高硬度 、高熔点的金属碳化物（WC、TIC等）作基体，以金属 Co等,22,作粘结剂，用粉末冶金的方法 制成的一种合金。 硬质合金

8、的硬度可达74-82HRC（相当于 89 - 93HRA），耐热温度可高达800 - 1000，允许切速为100-300 m/min。 硬质合金的缺点是抗弯强度低，韧性差，不能承受较大的冲击载荷，且工艺性差。一般制成各种形状的刀片，用焊接或机械夹固在刀杆上使用。,23,根据 GB2075-87，硬质合金可分为P，M，K三个主要类别。 K类硬质合金（红色）：相当于旧牌号YG类（钨钴类）硬质合金。它是由WC 和Co组成。K类硬质合金具有较高的抗弯强度和韧性，但耐磨性和耐热性较低。主要用于切削短切屑的金属（脆性材料）和非金属材料 ，如铸铁 、铜铝合金、塑料等。 常用牌号有：YG3（K01）、YG6,

9、24,（K15）和YG8（K30）。其中数字表示Co含量的百分率。Co的含量少，较脆较耐磨。故YG8（K30）用于粗加工， YG6（K15）用于半精加工，YG3（K01）用于精加工。 P类硬质合金（蓝色）：相当于旧牌号YT类（钨钛钴类）硬质合金。它是由WC、TiC 和 Co组成。P类硬质合金比K类硬质合金的强度高 ，耐磨性好，耐热性好，但韧性下降。故适于加工长切屑的黑色金属（塑性材料），如钢、铸钢等。,25,常用牌号有：YT5（P30）、YT15（P10）、YT30（P01），其中数字表示TiC含量的百分率。 TiC 的含量越多，韧性越小，而耐磨性和耐热性越高。故 YT5（P30）用于粗加工，

10、 YT15（P10）用于半精加工， YT30（P01）用于精加工。 M类硬质合金（黄色）：相当于旧牌号 YW类（ 通用类 ）硬质合金 。它是在钨钛钴类硬质合金中加入适当的碳化钽（TaC）或碳化铌（NbC），使合金的耐热,26,性、耐磨性、抗弯强度和冲击韧性都有所提高，从而获得较好的综合性能。覆盖了K类、P类合金的应用范围。可加工长切屑或短切屑的金属材料，如钢、铸钢、不锈钢、灰口铸铁、有色金属等。 常用牌号有：M10、M20、M30、M40。M30用于粗加工，M20用于半精加工，M10用于精加工。 （3）陶瓷 常用的陶瓷刀具材料主要是由纯,27,Al2O3 或在Al2O3 中添加一定量的金属元素

11、或金属碳化物构成的，采用热压成形和烧结的方法获得。陶瓷刀具有很高的硬度(91-95HRA），耐磨性很好 ，有很高的耐热性，在1200的高温下仍能切削。常用的切削速度为100-400m/min，有的甚至可高达750 m/min ，切削效率比硬质合金提高 1-4倍。它的主要缺点,28,是抗弯强度低，冲击韧性差。陶瓷材料可做成各种刀片，主要用于冷硬铸铁、高硬钢和高强钢等难加工材料的半精加工和精加工。 3.其他新型刀具材料 (1)高速钢的改进 为提高高速钢的硬度和耐热性,可在高速钢中增添新的元素,如我国制成,29,的铝高速钢(W6Mo5Cr4V2Al),即增添了 Al元素,它的硬度达到70HRC,耐热

12、性超过600,属于高性能高速钢。 （2）涂层刀具材料 涂层刀具材料是在硬质合金或高速钢的基体上，涂一层几微米厚的高硬度、高耐磨性的金属化合物（ TiC,TiN,Al2O3 等）而构成的。涂层硬质合金刀具的耐用度比不涂层的,30,至少可提高1-3倍，涂层 高速钢刀具的耐用度比不涂层的可提高 2-10 倍。国内涂层硬质合金刀片牌号有 CN，CA，YB 等系列。 （3）人造金刚石 人造金刚石硬度极高（接近10000 HV，而硬质合金仅达1000-2000HV），耐热性为700-800，耐磨性极好，但韧性和抗弯强度很差。金刚石除可以,31,加工高硬度的硬质合金、陶瓷、玻璃等外，还可以精加工有色金属及其

13、合金。但不宜于加工铁族元素，这是由于铁和碳原子的亲和力较强，易产生粘结作用加快刀具磨损。 （4）立方氮化硼（CBN） 立方氮化硼（ CBN）是一种新型超硬刀具材料，其硬度仅次于金刚石，达7000-8000 HV，耐磨性很好，耐热,32,性比金刚石高得多，达1300-1500 ，但脆性大。不与铁族元素起化学反应，因此可以加工钢铁。立方氮化硼（ CBN）主要用于淬硬钢、耐磨铸铁，高温合金等难加工材料的半精加工和精加工。,33,二、刀具角度,金属切削刀具种类很多，不同的工种使用不同的刀具，各类刀具都有自己的几何形状特征。但无论是哪种刀具，它的切削部分都类似一把外圆车刀。下面从车刀入手，进行分析和研究

14、。 1.车刀切削部分的组成 车刀的切削部分是由三面、二刃、一尖组成。,34,35,（1）前刀面：切屑被切下以 后，从刀具切削部分流出所经过的表面。 （2）主后刀面：在切削过程中，刀具上与工件的加工表面相对的表面。 （3）副后刀面：在切削过程中，刀具上与工件的已加工表面相对的表面。 （4）主切削刃：前刀面与主后刀面的交线。切削时主要的切削工作由它来负担。 （5）副切削刃：前刀面与副后刀面的交线。切削时，它也起一定的切削作用。,36,（6）刀尖：主切削刃和副切削刃相交的地方。刀尖一般为过渡圆弧或直线。 2.车刀切削部分的主要角度 为确定上述刀面和切削刃的空间位置,首先要建立由三个辅助平面组成的坐标

15、参考系。以它为基准，用角度值来反映刀面和切削刃的空间位置。 (1) 辅助平面:包括基面、切削平面、正交平面、假定工作平面。,37,38,1）基面：过切削刃选定 点，垂直于该点假定主运动方向的平面，以 表示。（过主切削刃选定点，与该点切削速度方向垂直的平面。） 2） 切削平面：过切削刃选定点，与切削刃相切，并垂直于基面的平面，以 表示。（过主切削刃选定点，与该点加工表面相切的平面。） 3） 正交平面：过切削刃选定点，并同时垂直于基面和切削平面的平面，,39,以 表示。（过主切削刃选定点，与主切削刃在基面上投影垂直的平面。） 4）假定工作平面：过切削刃选定点，垂直于基面并平行于假定进给运动方向的平

16、面，以 表示。 （2）车刀的主要角度 1）前角 ：在正交平面中测量的前刀面与基面间的夹角。根据前刀面和基面相对位置不同，又分为正前角、零度前角和负前角。,40,41,当取较大的前角时 ，切削刃锋利，切削轻快，切削层材料变形小，切削力也小。但当前角过大时，切削刃和刀头的强度、散热条件和受力状况变差，将使刀具磨损加快，耐用度降低。若取较小的前角，虽切削刃和刀头较强固，散热条件和受力状况也较好，但切削刃变钝，对切削加工也不利。,42,2）后角 ：在正交平面中测量的后刀面与切削平面间的夹角。 后角的主要作用是减少刀具后刀面与工件表面间的摩擦，并配合前角改变切削刃的锋利与强度。后角大，摩擦小，切削刃锋利

17、。但后角过大，将使切削刃变弱，散热条件变差，加速刀具磨损。反之，后角过小 ，虽切削刃强度增加，散热条件变好，但摩擦加剧。,43,3）主偏角 ：在基面中测量的主切削平面与假定工作平面间的夹角。（在基面上，主切削刃的投影与进给方向之夹角。） 4）副偏角 ：在基面中测量的副切削平面与假定工作平面间的夹角。（在基面上，副切削刃的投影与进给反方向之夹角。）,44,当背吃刀量和进给量一定时，主偏角愈小，切削层宽度愈大而厚度愈小，即切下宽而薄的切屑。这时主切削刃单位长度上的负荷较小，散热条件较好，有利于刀具耐用度的提高。,45,当主、副偏角小时，已加工表面残留面积的高度小，表面粗糙度的值也小，并且刀尖强度和

18、散热条件较好，有利于提高刀具耐用度。但是，当主偏角减小时，背向力将增大。若加工刚度较差的工件（如细长轴），则容易引起工件变形，并可能产生振动。 副偏角还有减小副后刀面与已加工表面间摩擦的作用。,46,5）刃倾角 ： 在切削平面中测量的主切削刃与基面间的夹角。与前角类似，刃倾角也有正、负和零值之分。,47,刃倾角主要影响刀头的强度、切削分力和排屑方向。负的刃倾角可起到增强刀头的作用，但会使背向力增大，有可能引起振动，而且还会使切屑排向已加工表面，可能划伤和拉毛已加工表面。因此，粗加工时为了增强刀头，刃倾角常取负值；精加工时为了保护已加工表面，刃倾角常取正值或零度。,48,（3）刀具的工作角度 上

19、述车刀的标注角度，是在不考虑进给运动的影响，车刀刀尖与工件回转轴线等高以及刀杆纵向轴线垂直于进给方向等条件下确定的。实际切削时，上述条件可能被改变 ，辅助平面的位置将发生变化，致使刀具的实际角度 ，不同于标注角度。刀具在切削过程中的实际切削角度，称为工作角度。,49,车外圆时，若刀尖高于工件的回转轴线，则工作前角 ，而工作后角 ；反之，若刀尖低于工件的回转轴线，则 。,50,当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂直时，将会引起主偏角和副偏角的变化。,51,三、刀具结构,车刀的结构形式：整体式、焊接式和机夹可转位式（机夹不重磨机夹）。 整体式车刀对贵重的刀具材料消耗较大。 焊接式车刀的结构简单、紧凑

20、、刚性好，但焊接式车刀的硬质合金刀片经过高温焊接和刃磨后，产生内应力和裂纹，使切削性能下降，对提高生产效率不利。,52,机夹可转位式车刀是将压制有一定几何参数的多边形刀片用机械夹固的方法，装夹在标准的刀体上。使用时，刀片上一个切削刃用钝后，只需将夹紧机构松开，将刀片转位换成另一个新的切削刃，便可继续切削。,53,机夹可转位式车刀的主要优点： 避免焊接缺陷，刀具切削性能提高。 卷屑、断屑稳定可靠。 刀片转位换成另一个新的切削刃时，不会改变切削刃与工件的相对位置，从而保证加工尺寸，减少调刀时间。 刀片一般不需重磨，利于涂层、陶瓷等新型材料刀片的推广使用。 刀体使用寿命长，可节约刀体材料及其制造费用

21、。刀片和刀体可标准化。,54,1.3 金属切削过程,切削过程及切屑种类 积屑瘤 切削力和切削功率 切削热和切削温度 刀具磨损和刀具耐用度,55,一、切削过程及切屑种类,1.切削过程 塑性金属材料受到刀具的挤压会发生弹性变形和塑性变形。金属材料在OA线以左发生弹性变形，在OA线上材料的切应力到屈服强度 ，开始塑 性变形，产生滑移现象（OA线 叫做始滑移线）。随着刀具的 连续移动，原来处于滑移线上,56,的金属不断向刀具靠拢，应力和变形逐渐加大，达到OM线（OM叫终滑移线）时，应力和变形达到最大值。越过OM线切削层金属将沿前刀面流出形成切屑，完成切离阶段。OA线与OM线之间是切削层的塑性变形区。,

22、57,经过塑性变形的金属，其晶粒沿大致相同的方向伸长，使得切屑厚度 大于切削层厚度 ，而切屑长度 小于切削层长度 ，这种现象称为切屑收缩。 切屑的变形程度可用 变形系数表示。切削层长 度 与切屑长度 之比， 称为变形系数 ，即 在一般情况下， 。,58,变形系数愈大，切削力愈大，切削温度愈高，表面愈粗糙。 2.切削变形区 切削塑性金属时有三个变形区：,59,变形系数愈大，切削力 愈大，切削温度愈高， 表面愈粗糙。 2.切削变形区 切削塑性金属时有三个变形区： AOM 为第变形区，又称基本变形区。该区域是切削层金属产生剪切滑移和大量塑性变形的区域。切削过程中的切削力、切削热主要来自这个区域，机床

23、提供的大部分能量也主要消耗在这个区域。,60,OE区域为第变形 区，是切屑与前刀面间 的摩擦变形区。该区域 的状况对积屑瘤的形成 和刀具前刀面磨损有直接影响。 OF区域为第变形区，是工件已加工表面与刀具后刀面间的摩擦变形区。该区域的状况对工件表面的变形强化和残余应力以及刀具后刀面的磨损有很大影响。,61,3.切屑的种类 由于工件材料的塑性不同，刀具的前角不同或采用不同的切削用量等，会形成不同类型的切屑，并对切削加工产生不同的影响。常见的切屑有： (1)带状切屑 当用大前角的刀具，较高的切削速度和较小的进给量切削塑性材料时，则容易得到带状切屑。形成带状切屑,62,时，切削力较平稳，加工表面较光洁

24、，但切屑连续不断，不安全或可能刮伤已加工表面，因此要采用断屑措施。,63,(2)节状切屑 当用较小前角的刀具，采用较低的切削速度和较大的进给量粗加工中等硬度的钢材时，容易得到节状切屑。形成这种切屑时，金属材料经过弹性变形、塑性变形、挤裂和切离等阶段，是典型的切削过程。由于切削力波动较大，工件表面较粗糙。,64,(3) 崩碎切屑 在切削铸铁和黄铜等脆性材料时，切削层金属发生弹性变形以后，一般不经过塑性变形就突然崩落，形成不规则的碎块状屑片，即为崩碎切屑。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，刀尖容易磨损，并容易产生振动，影响表面质量。,65,切屑的形状可以随切削条件的不同而改

25、变。在生产中根据具体情况采取不同的措施来得到需要的切屑。如：增大前角，提高切削速度或减小进给量可将节状切屑转变成带状切屑，使加工的表面较为光洁。,66,二、积屑瘤,在一定范围的切速下切削塑性金属时，常发现在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附着一小块很硬的金属，这就是积屑瘤。,67,1.积屑瘤的形成 当切屑沿刀具的前 刀面流出时, 在一定的 温度与压力作用下, 与 前刀面接触的切屑底层受到很大的摩擦阻力,致使这一层金属的流出速度减慢,形成一层很薄的“ 滞流层”。当前刀面对滞流层的摩擦阻力超过切屑材料的内部结合力时 ，就会有一部分金属粘附在切削刃附近 ，形成积屑瘤。,68,积屑瘤形成后，不断长大，达到

26、一定高度又会破裂，而被切屑带走或嵌附在工件表面上。上述过程是反复进行的。 2.积屑瘤对切削加工的影响 积屑瘤在形成过程中，金属材料因塑性变形而被强化。因此，积屑瘤的硬度是工件材料硬度的2-3.5倍,能代替切削刃进行切削 ,起到保护切削刃的作用。同时，积屑瘤的存在，增大了刀具实际,69,工作前角，使切削轻快。 所以粗加工时希望产生 一定的积屑瘤。 但是，积屑瘤的顶端伸出切削刃之外，而且在不断的产生和脱落，使切削厚度不断变化，影响尺寸精度。并会导致切削力的变化，引起振动，还会有一些积屑瘤碎片粘附在工件已加工表面上，使表面变得粗糙。因此，精加工时应尽量避免积屑瘤产生。,70,3.积屑瘤的控制 影响积

27、屑瘤形成的主要因素有：工件材料的性能、切削速度和冷却润滑条件。 在工件材料的性能中，影响积屑瘤形成的主要是塑性。塑性越大，越容易形成积屑瘤。因此可将工件材料进行正火或调质处理，以提高其强度和硬度，降低塑性。 切削速度是影响积屑瘤的主要因素。,71,切削速度是通过切削温度和摩擦来影响积屑瘤的 。例如加工中碳钢工件，当切削速度很低（小于5m/min ）时，切削温度较低,切屑内部结合力较大，前刀面与切屑间的摩擦小，积屑瘤不易形成;当切削速度增大（5-50m/min）时，切削温度升高，摩擦加大，则易于形成积屑瘤。若切削速度很高（大于 100m/min）时，切削温度较高，摩擦较小，则无积屑瘤形成。,72

28、,因此，一般精车、精铣采用高速切削，而拉削、铰削和宽刀精刨则采用低速切削，以避免形成积屑瘤。 选用适当的切削液，可有效地降低切削温度，减少摩擦，也是减少或避免积屑瘤的重要措施之一。,73,三、切削力和切削功率,1.切削力的构成与分解 刀具切削工件时，必须克服材料的变形抗力，克服刀具与工件及刀具与切屑之间的摩擦力，才能切下切屑，这些力的合力就是作用在刀具上的切削力。 切削力是一个空间力，为便于测量和计算，以适应设计和工艺分析的需要，常将切削力分解为三个互相垂直的切削,74,分力。现以外圆车削为 例，分析切削力的三 个分力的作用和特点。 （）主切削力 是在切削速度方向 上的分力，它比其它两 个分力

29、要大得多，消耗 功率也最多，约占车削 总功率的以上。 它是计算机床动力和主转动系统零件,75,（如床头箱内的轴和齿轮）强度和刚度的主要依据。作用在刀具上的主切削力过大时，可能使刀具崩刃。其反作用力作用在工件上，使机床发生“闷车”现象（即胶带打滑工件停转）。,76,（）进给力 其方向与进给方 向平行，又称轴向力。 一般只消耗总功率的 - ，是设计和 校核进给系统零件强 度和刚度的依据。 （）背向力 其方向与吃刀方 向一致。车削外圆时，是在水平面内工件的直径方向，又称径向力。,77,因为切削时，在此方向上的运动速度为零，所以不做功。但它一般作用在工件刚度较弱的方向上，容易使工件变形，可能产生振动，

30、影响工件的加工精度和表面光洁度。因此应设法减少和消除 的影响。 如车削细长轴时，常采用主偏角的车刀，就是为了减少背向力。 三个切削分力与总切削力的关系为：,78,.切削力的估算 切削力的大小是由很多因素决定的。如工件材料、切削用量、刀具角度、切削液和刀具材料等。在一般情况下，对切削力影响较大的是工件材料和切削用量。 切削力的大小可用经验公式来计算。如车削外圆时，计算的经验公式如下：,79,式中 与工件材料、刀具材 料及切削条件等有关 的系数； 背吃刀量，mm； 进给量，mm/r； 指数； 切削条件不同时的修 正系数。,80,经验公式中的系数和指数，可从有关资料，如切削用量手册中查出。 例如用

31、的硬质合金车刀车削结构钢件外圆时， 指数 比 大，说明背吃刀量对 的影响比进给量对 的影响大。 3.切削功率 切削功率应是三个切削分力消耗功率的总和。,81,在车削外圆时，背向力消耗的功率为零，进给力消耗的功率很小，一般可忽略不计。因此，切削功率可用下式计算： 式中 切削力，N； 切削速度，m/s。 机床电动机的功率为： 式中 机床传动效率，一般取 0.750.85。,82,四、切削热和切削温度,1.切削热的产生、传出及对加工的影响 在切削过程中，由于绝大部分的切削功都转变成热，所以有大量的热产生，这些热称为切削热。 切削热的主要来源有三： （）切屑变形所产生的热，是切削热的主要来源；,83,

32、（）切屑与刀具前刀面之间摩擦所产生的热； （）工件与刀具后刀面之间的摩擦所产生的热。 切削热产生以后，由切屑、工件、刀具及周围的介质（如空气）传出。车削时，切削热主要由切屑传出。 用高速钢车刀切削钢件时，切削热传出的比例为：切屑传出的热约为5086%；工件传出的热约为4010%；刀具,84,传出的热约为93 %；周围介质传出的热约为1%。 传入切屑及介质中的热量越多，对加工越有利。 传入刀具的热量虽少，但由于刀具切削部分体积很小，因此，刀具在切削过程中，温度可达很高（高速切削时达1000）。温度升高以后，会加速刀具的磨损。 传入工件的热量，可使工件变形，,85,从而产生形状和尺寸误差。因此在切

33、削加工中，应设法减少切削热的产生，改善散热条件。 2.切削温度及其影响因素 切削温度一般指切削区的平均温度。切削温度的高低除了用仪器测定外，还可以通过观测切屑的颜色，大致估计出来。 切削温度的高低取决于切削热的,86,产生和传出情况，它受切削用量、工件材料、刀具材料及几何形状等因素的影响。 （1）工件材料 工件材料的强度、硬度愈高，切削时消耗的功率就愈多，切削温度就愈高。材料的导热性好，可使切削温度低些。,87,（）切削用量 加大切削用量，单位时间内的金属切除量增多，产生的切削热也相应增多，致使切削温度上升。但切削速度、进给量和背吃刀量的影响程度是不同的，实验表明，切削速度增大一倍时，切削温度

34、大约增加20-30%；进给量增大一倍时，切削温度约增大10；背吃刀量增加一倍时，切削温度大约升高3。,88,（）刀具角度前角的大小直接影响切削过程中的变形和摩擦，增大前角，可减少切削变形，产生的切削热少，切削温度低。但当前角过大时，会使刀具的散热条件变差，反而不利于切削温度的降低。减小主偏角，主切削刃参加切削的长度增加，散热条件变好，可降低切削温度。 （）切削液 使用切削液可使切削温度明显降低。,89,五、刀具磨损和刀具耐用度,1刀具磨损的形式 刀具正常磨损时，按其发生的部位不同有后刀面磨损、前刀面磨损、前后刀面同时磨损三种形式。,90,2刀具磨损的过程 刀具磨损的过程可分为三个阶段。 （）初

35、期磨损阶段刀具刃磨后，刀面有许多微观凹凸，因而接触面积小，压强大，磨损较快。经研磨过的刀具，初期磨损量较小。 （）正常磨损阶段经过初期磨损后的刀具，表面微观凹凸已磨平，表面光滑，接触面积大而压强小，所以磨损较慢。磨损量的增长与切削时间基本成正比。,91,（）急剧磨损阶段正常磨损后期，刀具磨损钝化，切削状态逐渐恶化，磨损量急剧加大，切削刃很快变钝，以致丧失切削能力。,92,3影响刀具磨损的因素,影响刀具磨损的原因有两个： 一是机械摩擦（低速时）；二是热效应引起的磨损（高速时）。 4刀具耐用度 在实际生产中不可能经常停车测量VB值是否已经达到磨钝标准，而常是按照刀具进行切削的时间来判断。,93,刃

36、磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准所经历的实际切削时间称为刀具耐用度，用(min)表示。 刀具耐用度与刀具寿命是两个完全不同的概念。刀具寿命是指一把新刀从开始切削到完全报废，实际切削时间的总和。 刀具寿命应为刀具耐用度与刃磨次数（包括新开刀刃）的乘积。,94,1.4 切削加工技术经济简析,生产率 切削用量的合理选择 切削液的选用 工件材料的切削加工性,95,一、生产率,在金属切削加工中，生产率是指单位时间内生产合格零件的数量，即 式中 Ro 生产率（件/ min）； tw 加工一个合格零件所需要的 时间（min/件）。,96,加工单个零件所需要的总时间 tw=tm+tc+ to,tm基

37、本工艺时间，它是直接改变工件尺寸、形状和表面质量所消耗的时间。对于切削加工来说，则为切去切削层所消耗的时间（包括刀具的切入和切出时间在内），也称为机动时间；,tc辅助时间，是指在每个工序中为了完成基本工艺工作而需要做的辅助动作所耗费的时间。它包括：装卸工件、操作机床、装卸刀具、试切和测量工作等辅助动作所需时间；,to其它时间，包括照顾工人休息和自然需要时间、清扫切屑、收拾工具等时间。,97,生产率又可表示为 提高切削加工生产率的基本途径是设法减少零件加工的基本工艺时间、辅助时间和其他时间。,98,车削外圆时基本工艺时间为：切削用量三要素对基本工艺时间的影响是相同的。,99,提高生产率的途径：

38、(1）采用先进的毛坯制造工艺和方法，减少加工余量。 （2）粗加工可采用强力切削（f和ap较大），精加工时采用高速切削（ ）。 （3）采用先进的工装，自动化程度高。 （4）采用先进的机床设备，如在大批大量生产中采用自动机床，多品种、小批量生产中采用数控机床、加工中心等。 （5）采用多刀多刃加工、多件加工、多工位加工等也能大大减少基本时间，提高生产率。,100,二、切削用量的合理选择,粗加工时，从提高生产率的角度出发，应当在单位时间内切除尽量多的加工余量，因而应当加大切削面积，在保证刀具耐用度的前提下，首先选尽可能大的背吃刀量，其次选尽可能大的进给量，最后选尽可能大的切削速度。 精加工时，应当保证零件的加工精度和表面粗糙度。这时加工余量较小，一般选取较小的进给量和背吃刀量，以减少切削力，降低表面粗糙度，并选取较高的切削速度或较低的切削速度。,101,三、切削液的选用,1切削液的作用 切削液主要通过冷却和润滑作用来改善切削过程，它一方面吸收并带走大量切削热，起到冷却作用；另一方面它能渗入到刀具与工件和切屑的接触面，形成润滑膜，有效地减小摩擦。切削液还可以起清洗和防锈的