工学学习情景课件

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1、工学学习情景燕尾导轨铣削加工2.2 切削变形切削变形 切削力与切削温度切削力与切削温度2.1 切削运动和切削用量切削运动和切削用量 *2.3 刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命 2.4 材料的切削加工性和切削液材料的切削加工性和切削液制作人:万苏文工学学习情景2.1 切削运动与切削用量切削运动与切削用量金属切削加工的目的：金属切削加工的目的： 使被加工零件的尺寸精度、形状和位置精度、使被加工零件的尺寸精度、形状和位置精度、表面质量达到设计与使用要求表面质量达到设计与使用要求。 金属切削加工要切除工件上多余的金属，形成已加工表面，必须具备两个基本条件：切削运动(造型运动)和刀具(几何形态)。造

2、型运动的复杂程度将影响机床的结构。刀具的复杂程度将影响刀具刃磨制造的难易程度，同时也会促进刀具材料、刀具制造工艺的发展。1、切削运动、切削运动工学学习情景一、金属切削加工的基本概念一、金属切削加工的基本概念 1. 切削运动切削运动工学学习情景 (1)主运动主运动由机床或人力提供的刀具与工件之间主要的相对运动, 它使刀具切削刃及其邻近的刀具表面切入工件材料，使被切削层转变为切屑, 从而形成工件的新表面。在切削运动中，主运动速度最高、耗功最大，是切下切屑所必须的基本运动。主运动方向主运动方向切削刃上选定点相对于工件的瞬时主运动方向。切削速度切削速度vc切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。工

3、学学习情景 刀具与工件之间附加的相对运动, 它配合主运动依次地或连续不断地切除切屑, 从而形成具有所需几何特性的已加工表面。 进给运动可由刀具完成(如车削)，也可由工件完成(如铣削)，可以是间歇的（如刨削）, 也可以是连续的（如车削）。（2）进给运动）进给运动进给运动方向进给运动方向切削刃上选定点相对于工件的瞬时进给方向。进给速度进给速度vf 切削刃上选定点相对于工件的进给运动的瞬时速度。主运动和进给运动合成的运动称为合成切削运动。（3）合成切削运动）合成切削运动工学学习情景图图2.2各种切削加工的切削运动各种切削加工的切削运动工学学习情景不同的切削切削刃相对于工件的不同的切削切削刃相对于工件

4、的运动过程运动过程, , 就是表面形成过程。就是表面形成过程。在这个过程中在这个过程中, , 切削刃相对于工切削刃相对于工件的运动轨迹面就是工件上的加工表件的运动轨迹面就是工件上的加工表面和已加工表面。面和已加工表面。有两个要素，一是切削刃有两个要素，一是切削刃, , 二是二是切削运动。切削运动。运动的组合运动的组合, ,即可形成各种工件表即可形成各种工件表面。面。2、切削加工过程中的工件表面工学学习情景 车削加工是一种最常见的、典型的切削加工方法。车削加工过程中工件上有三个不断变化着的表面（图2.1） 。（1）待加工表面待加工表面工件上待切除的表面。（2）已）已加工表面加工表面工件上经刀具切

5、削后产生的新表面。（3）过渡表面）过渡表面工件上切削刃正在切削的表面。它是待加工表面和已加工表面之间的过渡表面。工学学习情景3、切削要素、切削要素切削要素主要指控制切削过程的切削用量要素和在切削过程中由余量变成切屑的切削层参数。（1）切削用量要素）切削用量要素切削速度切削速度对切削运动定量描述的重要指标之一。外圆车削的切削速度为vc =dwn/1000进给量进给量是指刀具在进给运动方向上相对工件的位移量 当主运动是回转运动时，进给量指工件或刀具每回转一周，两者沿进给方向的相对位移量，单位为mm/r； 当主运动是直线运动时，进给量指刀具或工件每往复直线运动一次，两者沿进给方向的相对位移量，单位为

6、mm/str或mm/单行程；工学学习情景 对于多齿的旋转刀具对于多齿的旋转刀具( (如铣刀、切齿刀如铣刀、切齿刀) )，常用每齿进给量常用每齿进给量 f fz z，单位为单位为mm/zmm/z或或mm/mm/齿。齿。它与进给量它与进给量f f的关系为的关系为 f f=z=zf fz z 车削时进给速度车削时进给速度vfvf可由下式计算可由下式计算 vf=fnvf=fn铣削时进给速度为铣削时进给速度为 v vf f= =f fn=zn=zf fz zn n合成切削速度合成切削速度v ve e可表达为可表达为 v vc c=v=vc c+v+vf f工学学习情景 背吃刀量背吃刀量a ap p在基面

7、上垂直于进给运动方向测量的切削层最大尺寸,外圆车削: ap(dw-dm)/2 v vc c、f f、a ap p 构成了普通外圆车削的构成了普通外圆车削的切削用切削用量三要素量三要素。材料切除率，用材料切除率，用Z Zw w表示表示三要素的乘积作为衡量指标，单位为mm3/min， Zw=1000vcfap工学学习情景（2 2）切削层参数切削层参数 切削层是指在切削过程中，由刀具在切削部分的一个单一动作（或指切削部分切过工件的一个单程，或指只产生一圈过渡表面的动作）所切除的工件材料层（图2.3）。切削层公称厚度切削层公称厚度h hD D 垂直于正在加工的表面（过渡表面）度量的切削层参数。hDfs

8、inKr切削层公称宽度切削层公称宽度b bD D平行于正在加工的表面（过渡表面）度量的切削层参数。bDapsinKr工学学习情景图图2.3 车削时的切削层尺寸车削时的切削层尺寸工学学习情景切削层公称横截面积切削层公称横截面积A AD D在切削层参数平面内度量的横截面积。ADhDbD=apf上述公式中可看出上述公式中可看出 h hD D、b bD D均与主偏角有均与主偏角有关，但切削层公称横截面积关，但切削层公称横截面积A AD D只与只与h hD D、b bD D或或f f、a ap p有关。有关。工学学习情景带状切屑带状切屑 最常见的屑型之一（图最常见的屑型之一（图2.9a）。）。外形特征：

9、外形特征：它的内表面是光滑的，外表面是毛茸茸的。它的内表面是光滑的，外表面是毛茸茸的。形成条件：形成条件： 一般加工塑性金属材料，当切削厚度较小、切削速一般加工塑性金属材料，当切削厚度较小、切削速 度较高、刀具前角较大时，会得到此类切屑。度较高、刀具前角较大时，会得到此类切屑。优优 点：点：切削过程平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙切削过程平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙 度较小。度较小。缺缺 点：点：紊乱状切屑缠绕在刀具或工件上影响加工过程。紊乱状切屑缠绕在刀具或工件上影响加工过程。一、切屑的类型一、切屑的类型2.2 金属切削过程工学学习情景挤裂挤裂(节状节状)切屑切屑 外形特征：外形

10、特征：刀屑接触面有裂纹，外表面是锯齿形。刀屑接触面有裂纹，外表面是锯齿形。形成条件：形成条件：这类切屑之所以呈锯齿形，是由于它的第一变这类切屑之所以呈锯齿形，是由于它的第一变形区较宽，在剪切滑移过程中滑移量较大。大多在低速、形区较宽，在剪切滑移过程中滑移量较大。大多在低速、大进给、切削厚度较大、刀具前角较小时产生大进给、切削厚度较大、刀具前角较小时产生。单元单元(粒状粒状)切屑切屑 在挤裂在挤裂(节状节状)切屑产生的前提下切屑产生的前提下, 当进一当进一步降低切削速度，增大进给量，减小前角时则出现单元步降低切削速度，增大进给量，减小前角时则出现单元(粒粒状状)切屑切屑。崩碎切屑崩碎切屑 切削脆

11、性金属切削脆性金属(铸铁铸铁)时，常见的呈不规则细粒时，常见的呈不规则细粒状的切屑。产生这种切屑会使切削过程不平稳，易损坏刀状的切屑。产生这种切屑会使切削过程不平稳，易损坏刀具，使已加工表面粗糙。工件材料越是脆硬、进给量越大具，使已加工表面粗糙。工件材料越是脆硬、进给量越大则越容易产生这种切屑则越容易产生这种切屑。工学学习情景工学学习情景工学学习情景工学学习情景工学学习情景工学学习情景工学学习情景工学学习情景工学学习情景积积屑屑瘤瘤工学学习情景工学学习情景工学学习情景工学学习情景工学学习情景工学学习情景加工表面变形加工表面变形工学学习情景工学学习情景工学学习情景2.2.2 切削力切削力一、切削

12、力的来源、切削分力、切削功率一、切削力的来源、切削分力、切削功率 切削过程中，刀具施加于工件使工件材料产生变形，并使多余材料变为切屑所需的力，称为切削力。1. 切削力的来切削力的来源源切削力来自于金属切削过程中克服被加工材料的弹、塑性变形抗力和摩擦阻力（图2.14） 。切屑、工件与刀具切屑、工件与刀具间的摩擦力间的摩擦力工学学习情景图图2.14 切削力的来源切削力的来源工学学习情景2.2.切削力的分解切削力的分解 通常将合力F分解为相互垂直的三个分力：切削力 Fc 、进给力 Ff 、背向力 Fp (图2.15)。切削力切削力F Fc c( (F Fz z) )（旧称主切削力，用Fz表示）总切削

13、力在主运动方向的分力，是计算机床切削功率、选配机床电机、校核机床主轴、设计机床部件及计算刀具强度等必不可少的参数。背向力背向力 Fp（Fy）进给力进给力Fx (Ff)旧称径向分力，用Fy表示 总切削力在垂直于工作平面方向的分力，是进行加工精度分析、计算工艺系统刚度以及分析工艺系统振动时，所必须的参数。旧称轴向分力，用Fx表示总切削力在进给方向的分力，是设计、校核机床进给机构，计算机床进给功率不可缺少的参数工学学习情景图图2.15 切削力的分解切削力的分解工学学习情景1.1.总切削力的分解和切削功率总切削力的分解和切削功率rPDFFcosrDfFFsincfcpFFF.F0.6)(0.10)70

14、150(22222fPCDCFFFFFF工学学习情景（2）各切削分力对切削过程的影响FzFy2、切削力Fx作用于机床进给系统，是设计机床所需重要参数 消耗总功率的1%5% 对刀具压弯刀杆，影响刀具强度 对工件阻止工件旋转，消耗机床动力 顶弯工件，当工艺系统刚度不足时，易使工件 产生形状误差，并易引起振动；可增大Kr解决 加工中Fy不作功（不消耗功率）工学学习情景计算切削功率 Pc是用于核算加工成本和计算能量消耗，并在设计机床时根据它来选择机床主电动机功率。主运动消耗的切削功率 PcFcc/6010-3 （kW）机床电机功率 PE =Pcm（m0.750. 85）。 3切削功率切削功率工学学习情

15、景二、影响切削力的因素二、影响切削力的因素1. 工件材料工件材料影响较大的因素主要是工件材料的强度、硬度和塑性。材料的强度、硬度越高，则屈服强度越高，切削力越大。在强度、硬度相近的情况下，材料的塑性、韧性越大，则刀具前面上的平均摩擦系数越大，切削力也就越大。2. 切削用量切削用量进给量f和背吃刀量ap 进给量f和背吃刀量ap增加，使切削力Fc增加，但影响程度不同。进给量f 增大时，切削力有所增加；而背吃刀量ap增大时，切削刃上的切削负荷也随之增大，即切削变形抗力和刀具前面上的摩擦力均成正比的增加。工学学习情景切削速度在520m/min区域内增加时，积屑瘤高度逐渐增加，切削力减小；切削速度继续在

16、2035m/min范围内增加，积屑瘤逐渐消失，切削力增加；在切削速度大于35m/min时，由于切削温度上升，摩擦系数减小，切削力下降。一般切削速度超过90m/min时，切削力无明显变化。在切削脆性金属工件材料时，因塑性变形很小，刀屑界面上的摩擦也很小，所以切削速度c 对切削力Fc无明显的影响。在实际生产中，如果刀具材料和机床性能许可，采用高速切削，既能提高生产效率，又能减小切削力。 切削速度切削速度c 工学学习情景工学学习情景前角的影响: o 切削变形切削力。（塑性材料）负倒棱的影响：（图2.21）负倒棱参数大大提高了正前角刀具的刃口强度，但同时也增加了负倒棱前角(负前角)参加切削的比例，负前

17、角的绝对值切削变形程度切削力；主偏角的影响：（图2.22） Fy=FxycosKr Fx=FxySinKr Kr Fy , Fx 刃倾角的影响：（图2.23） s Fy , Fx ,Fz基本不变刀尖圆弧半径r 切削刃圆弧部分的长度切削变形切削力。此外r增大，整个主切削刃上各点主偏角的平均值减小，从而使Fp增大、Ff 减小。3. 刀具几何参数刀具几何参数工学学习情景图2.21 负倒棱对切削力的影响工学学习情景图2.22 主偏角不同时Fxy力的分解 （a）Kr小 （b） Kr大工学学习情景kr1Krkr2FpFf工学学习情景图2.23 刃倾角对切削力的影响刃倾角的变化对Fc的影响不大，对背向力的影

18、响较大。工学学习情景4. 刀具磨损刀具磨损5. 切削液切削液6. 刀具材料刀具材料 刀具材料与被加工材料间的摩擦系数，影响到摩擦力的变化，直接影响着切削力的变化。其他因素的影响其他因素的影响工学学习情景2.2.3 切削温度及其主要影响因素切削温度及其主要影响因素一、切削热的产生与传导一、切削热的产生与传导金属切削过程的三个变形区就是产生切削热的三个热源(图2.25)。在这三个变形区中，刀具克服金属弹、塑性变形抗力弹、塑性变形抗力所作的功和克服摩摩擦抗力擦抗力所作的功，绝大部分转化为切削热。 切削热向切屑、工件、刀具切屑、工件、刀具以及周围的介周围的介质质传导，使它们的温度上升，从而导致切削区内

19、的切削温度上升。工学学习情景图图2.25 切削热的产生与传导切削热的产生与传导工学学习情景二、切削温度对切削加工过程的影二、切削温度对切削加工过程的影响响1.对刀具材料的影响对刀具材料的影响 高速钢刀具材料的耐热性为600左右，超过该温度刀具失效。硬质合金刀具材料耐热性好，在高温8001000时，强度反而更高，韧性更好。因此适当提高切削温度，可防止硬质合金刀具崩刃，延长刀具寿命。2.对工件尺寸精度的影响对工件尺寸精度的影响 车削工件外圆时，工件受热膨胀，切削后冷却至室温，尺寸变小，特别是在精加工和超精密加工时，切削温度的变化对工件尺寸精度的影响特别大，因此控制好切削温度，是保证加工精度的有效措

20、施。工学学习情景三、影响切削温度的因素三、影响切削温度的因素 1.工件材料工件材料 材料的强度、硬度越高，则切削抗力越大，消耗的功越多，产生的热就越多； 导热系数越小，传散的热越少，切削区的切削温度就越高。 2.切削用量切削用量 切削温度与切削用量的关系式为： CVc Zf yap x三个影响指数 zyx，说明切削速度对切削温度的影响最大，背吃刀量对切削温度的影响最小。工学学习情景（3）刀具几何参数）刀具几何参数（4）刀具磨损）刀具磨损 （5）切削液）切削液 1)前角o塑性变形和摩擦切削温度。但前角不能太大，否则刀具切削部分的锲角过小，容热、散热体积减小，切削温度反而上升。 2)主偏角r切削刃

21、工作接触长度，切削宽度bD，散热条件变差，故切削温度。 刀具主后面磨损时，后角减小，后面与工件间摩擦加剧。刃口磨损时，切屑形成过程的塑性变形加剧，使切削温度增大。 利用切削液的润滑功能降低摩擦系数，减少切削热的产生，也可利用它的冷却功用吸收大量的切削热，所以采用切削液是降低切削温度的重要措施。工学学习情景图图 前角与切削温度的关系前角与切削温度的关系工学学习情景工学学习情景2.3刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命一、刀具磨损的形态一、刀具磨损的形态（1）正常磨损）正常磨损 切削塑性材料时，如果切削速度和切削厚度较大，在刀具前刀面上经常会磨出一个月牙洼（图2.20例）。 正常磨损是指随着切削时

22、间增加，磨损逐渐扩正常磨损是指随着切削时间增加，磨损逐渐扩大的磨损。大的磨损。1）前面磨损）前面磨损工学学习情景图图2.20 刀具的磨损形态刀具的磨损形态工学学习情景2）后面磨损）后面磨损 加工脆性材料或在切削速度较低、切削厚度较小（hD01mm），由于前刀面上刀屑间的作用相对较弱，主要发生后刀面磨损（图2.20例）。3）前面和后面同时磨损）前面和后面同时磨损 一般在以中等切削用量加工塑性金属材料时会出现这种形式磨损（图2.20例）。4）边界磨损）边界磨损 切削钢料时，常在主切削刃靠近工件外皮处以及刀尖处的后刀面上，磨出较深的沟纹，这就是边界磨损（图2.20例）。加工铸、锻等外皮粗糙的工件，也

23、容易发生边界磨损。工学学习情景（2）非正常磨损）非正常磨损 刀具的非正常磨损是指在切削过程中，刀具的磨损量尚未达到磨钝标准值就突然无法正常使用，即刀具发生破损。1）脆性破损脆性破损2）塑塑性破损性破损 在振动、冲击切削条件的作用下，刀具尚未发生明显磨损（VB0.1mm），但刀具切削部分却出现了刀刃微崩或刀尖崩碎、刀片或刀具折断、表层剥落、热裂纹等现象，使刀具不能继续工作，这种破损称为脆性破损。切削时，刀具由于高温高压的作用，使刀具前、后刀面的材料发生塑性变形，刀具丧失切削能力，这种破损称为塑性破损。工学学习情景v针对被加工工件材料和零件的特点，合理选择刀具材料的种类和牌号；v合理选择刀具几何参

24、数；v保证刀具焊接和刃磨质量，避免因焊接、刃磨不善而带来的各种缺陷。尽量使用机夹可转位不重磨刀具；v合理选择切削用量，避免过大的切削力和过高的切削温度，避免产生积屑瘤；v提高工艺系统的刚性，消除可能产生振动的因素，如加工余量不均匀，表面硬度不均匀，铰刀、铣刀等回转类刀具各刀齿的刃尖不在同一圆周上等现象；v采用正确的操作方法，尽量使刀具不承受或少承受突变性的载荷，合理使用切削液，为防止热裂效应，不要断续使用切削液冷却硬质合金、陶瓷等脆性大的刀具材料。防止刀具破损的措施防止刀具破损的措施工学学习情景二、刀具磨损的原因二、刀具磨损的原因1.硬质点磨损硬质点磨损 2.粘结磨损粘结磨损 3.扩散磨损扩散

25、磨损 切削时，切屑、工件材料中含有一些碳化物、氮化物和氧化物等硬质点以及积屑瘤碎片等，可在刀具表面刻划出沟纹，这就是磨料磨损。 切削时，切屑、工件与前、后刀面之间存在很大的压力和强烈的摩擦，形成新鲜表面接触而发生冷焊粘结。由于切屑在滑移过程中产生剪切破坏，带走刀具材料，从而造成粘结磨损。 在切削高温下，使工件与刀具材料中的合金元素在固态下相互扩散置换造成的刀具磨损，称为扩散磨损工学学习情景（5）相变磨损）相变磨损 （4）化学磨损）化学磨损 在一定温度下，刀具材料与某些周围介质起化学作用，在刀具表面形成一层硬度较低的化合物，被切屑或工件擦掉而形成磨损，称为化学磨损。 当切削温度达到或超过刀具材料

26、的相变温度时，刀具材料中的金相组织将发生变化，硬度显著下降，引起的刀具磨损称为相变磨损。 工学学习情景 图图2.21 切削速度对刀具磨损强度的影响切削速度对刀具磨损强度的影响1-硬质点磨损；硬质点磨损； 2-粘结磨损；粘结磨损；2.扩散磨损；扩散磨损；4-化学磨损化学磨损工学学习情景三、刀具磨损过程及磨钝标准三、刀具磨损过程及磨钝标准1.刀具磨损过程刀具磨损过程初期磨损阶段初期磨损阶段（）正常磨损阶段正常磨损阶段（）剧烈磨损阶段剧烈磨损阶段（）2.刀具的磨钝标准刀具的磨钝标准 刀具磨损到一定限刀具磨损到一定限度就不能继续使用，这度就不能继续使用，这个磨损限度称为磨钝标个磨损限度称为磨钝标准。磨

27、钝标准的具体数准。磨钝标准的具体数值可从切削用量手册中值可从切削用量手册中查得。查得。图2.30工学学习情景图图2.30 刀具的磨损过程刀具的磨损过程工学学习情景 国际标准国际标准ISO推荐硬质合金外圆车刀的磨钝标准，可以推荐硬质合金外圆车刀的磨钝标准，可以是以下任何一种：是以下任何一种：（1） VB=0.3mm；（2）如果主后刀面为无规则磨损，取）如果主后刀面为无规则磨损，取VB max=0.6mm；（3）前面磨损量）前面磨损量KT=0.06+0.3f（f为进给量）为进给量） 在金属切削的科学研究中多数按后刀面磨损宽度在金属切削的科学研究中多数按后刀面磨损宽度VB来制来制定磨钝标准。规定磨钝

28、标准的两点考虑：定磨钝标准。规定磨钝标准的两点考虑： 充分利用正常磨损阶段的磨损量，适用于粗加工和半充分利用正常磨损阶段的磨损量，适用于粗加工和半精加工。精加工。 根据加工精度和表面质量要求规定磨钝标准。根据加工精度和表面质量要求规定磨钝标准。工学学习情景四、刀具耐用度及其经验公式四、刀具耐用度及其经验公式1. 刀具耐用度的定义刀具耐用度的定义刀具耐用度（现称刀具寿命）是指一把刃磨好的新刀从投入使用直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间。刀具耐用度是衡量刀具材料切削性能、工件材料的切削加工性及刀具几何参数是否合理的重要参数。工学学习情景2.切削用量对刀具耐用度的影响切削用量对刀具耐用度的影响（1

29、）切削速度与刀具寿命的关系）切削速度与刀具寿命的关系各种切削速度下的刀具磨损曲线（图各种切削速度下的刀具磨损曲线（图2.31）刀具刀具Tv关系曲线（图关系曲线（图2.32），该直线方程为：），该直线方程为：Lgv=-mlgT+lgA式中，式中， m=tg，即该直线的斜率；，即该直线的斜率；A 当当T1s（或（或1min）时直线在纵坐标上的截距。）时直线在纵坐标上的截距。V = A / T m工学学习情景图图2.31 各种切削速度下的刀具磨损曲线各种切削速度下的刀具磨损曲线工学学习情景图图2.32 在双对数坐标上的在双对数坐标上的Tv曲线曲线工学学习情景2）进给量、被吃刀量与刀具寿命的关系）进给

30、量、被吃刀量与刀具寿命的关系f= B / Tnap= C/Tp综合以上三式，可以得到切削用量三要素与寿命的关系：综合以上三式，可以得到切削用量三要素与寿命的关系：T= CT/vcx f yapx 用用YT15硬质合金车刀切削硬质合金车刀切削b0.63GPa的碳钢时，的碳钢时，切削用量与刀具寿命的关系式为：切削用量与刀具寿命的关系式为：T= CT/vc5 f2.25ap0.75 T -V关系式反映了切削速度与刀具耐用度之间的关系，关系式反映了切削速度与刀具耐用度之间的关系，是选择切削速度的重要依据。指数是选择切削速度的重要依据。指数m表示切削速度对刀具表示切削速度对刀具耐用度的影响程度。高速钢：

31、耐用度的影响程度。高速钢：m=0.10.125； 硬质合金：硬质合金：m=0.20.3;陶瓷刀具：陶瓷刀具：m=0.4。工学学习情景五、刀具寿命的选择原则五、刀具寿命的选择原则确定合理刀具寿命的两种方法：确定合理刀具寿命的两种方法：最大生产率寿命最低成本寿命 一般情况下，应采用最低成本寿命，当任务紧迫或一般情况下，应采用最低成本寿命，当任务紧迫或生产中出现不平衡环节时，可采用最大生产率寿命。生产中出现不平衡环节时，可采用最大生产率寿命。图2.33工学学习情景图图2.33 刀具寿命对生产率和加工成本的影响刀具寿命对生产率和加工成本的影响工学学习情景复杂的、高精度的、多刃的刀具耐用度应选得比简单的

32、、复杂的、高精度的、多刃的刀具耐用度应选得比简单的、低精度的、单刃的刀具高。低精度的、单刃的刀具高。对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为使切削刃始终对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为使切削刃始终处于锋利状态，刀具耐用度可选得低些。处于锋利状态，刀具耐用度可选得低些。对于换刀、调刀比较复杂的数控刀具、自动线刀具以及多对于换刀、调刀比较复杂的数控刀具、自动线刀具以及多刀加工时，刀具耐用度应选得高些，以减少换刀次数，保证刀加工时，刀具耐用度应选得高些，以减少换刀次数，保证整机和整线的可靠工作。整机和整线的可靠工作。精加工刀具切削负荷小，刀具耐用度应比粗加工刀具选得精加工刀具切削负荷小，刀具耐用

33、度应比粗加工刀具选得高些。高些。大件加工时，为避免一次进给中中途换刀，刀具耐用度应大件加工时，为避免一次进给中中途换刀，刀具耐用度应选得高些。选得高些。工学学习情景刀具几何参数刀具几何参数 合理选择刀具几何参数能提高刀具寿命。合理选择刀具几何参数能提高刀具寿命。刀刀 具具 材材 料料 刀具材料是影响刀具寿命的重要因素，刀具材料是影响刀具寿命的重要因素，合理选用刀具材料，采用涂层刀具材料和使用新型刀具材合理选用刀具材料，采用涂层刀具材料和使用新型刀具材料，改善和提高刀具的切削性能，是提高刀具寿命和提高料，改善和提高刀具的切削性能，是提高刀具寿命和提高切削速度的重要途径之一。切削速度的重要途径之一

34、。工工 件件 材材 料料 工件材料的物理力学性能也是影响刀具工件材料的物理力学性能也是影响刀具寿命的重要因素，工件材料的强度、硬度和韧性越高，延寿命的重要因素，工件材料的强度、硬度和韧性越高，延伸率越小，切削时均能使切削温度升高，刀具寿命降低。伸率越小，切削时均能使切削温度升高，刀具寿命降低。切切 削削 用用 量量六、影响刀具寿命的因素六、影响刀具寿命的因素工学学习情景2.4 材料的切削加工性和切削液材料的切削加工性和切削液 工件材料工件材料的可切削加工的可切削加工性是指对某种性是指对某种材料进行切削材料进行切削加工的难易程加工的难易程度。度。一、工件材料切削加工性的评定指标一、工件材料切削加

35、工性的评定指标1）以一定耐用度下的切削速度）以一定耐用度下的切削速度vT衡量加工性；衡量加工性；2）以切削力或切削温度衡量加工性；）以切削力或切削温度衡量加工性；3）以加工表面质量衡量加工性；）以加工表面质量衡量加工性；4）以切屑控制或断屑的难易）以切屑控制或断屑的难易工学学习情景一般用相对加工性一般用相对加工性Kv来衡量工件材料的可切削加工性。来衡量工件材料的可切削加工性。通常以通常以b=0.637GPa的的45钢的钢的60（刀具寿命为（刀具寿命为60min时所时所允许的切削速度，用允许的切削速度，用60表示）为基准，写作表示）为基准，写作(60)j。将其。将其它工件材料的它工件材料的60与

36、之相比，其比值即为与之相比，其比值即为相对加工性相对加工性Kv，即即 Kv=60/(60)j 当当 Kv 1时，该材料比时，该材料比45钢容易切削，例如有色金属钢容易切削，例如有色金属Kv 3；当当 Kv 1时，该材料比时，该材料比45钢难切削，例如高锰钢、钛合钢难切削，例如高锰钢、钛合金金 Kv 0.5，均属难加工材料。，均属难加工材料。材料切削加工性等级，表材料切削加工性等级，表2.2工学学习情景二、改善工件材料切削加工性的途径二、改善工件材料切削加工性的途径 要改善工件材料的切削加工性，可通过热处理方法，改变材料的金相组织和物理力学性能，也可通过调整材料的化学成分等途径。生产实际中，热处

37、理是常用的处理方法。工学学习情景2.4材料的切削加工性和切削液材料的切削加工性和切削液 工件材料工件材料的可切削加工的可切削加工性是指对某种性是指对某种材料进行切削材料进行切削加工的难易程加工的难易程度。度。一、工件材料切削加工性的评定指标一、工件材料切削加工性的评定指标1）以一定耐用度下的切削速度）以一定耐用度下的切削速度vT衡量加工性；衡量加工性；2）以切削力或切削温度衡量加工性；）以切削力或切削温度衡量加工性；3）以加工表面质量衡量加工性；）以加工表面质量衡量加工性；4）以切屑控制或断屑的难易）以切屑控制或断屑的难易工学学习情景一般用相对加工性一般用相对加工性Kv来衡量工件材料的可切削加

38、工性。来衡量工件材料的可切削加工性。通常以通常以b=0.637GPa的的45钢的钢的60（刀具寿命为（刀具寿命为60min时所时所允许的切削速度，用允许的切削速度，用60表示）为基准，写作表示）为基准，写作(60)j。将其。将其它工件材料的它工件材料的60与之相比，其比值即为与之相比，其比值即为相对加工性相对加工性Kv，即即 Kv=60/(60)j 当当 Kv 1时，该材料比时，该材料比45钢容易切削，例如有色金属钢容易切削，例如有色金属Kv 3；当当 Kv 1时，该材料比时，该材料比45钢难切削，例如高锰钢、钛合钢难切削，例如高锰钢、钛合金金 Kv 0.5，均属难加工材料。，均属难加工材料。

39、材料切削加工性等级，表材料切削加工性等级，表2.2工学学习情景二、改善工件材料切削加工性的途径二、改善工件材料切削加工性的途径 要改善工件材料的切削加工性，可通过热处理方法，改变材料的金相组织和物理力学性能，也可通过调整材料的化学成分等途径。生产实际中，热处理是常用的处理方法。工学学习情景 切削液切削液一、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靠热传导带走大量的切削热，从而降低切削温度，提高刀具寿命；减少工件、刀具的热变形，提高加工精度；降低断续切削时的热应力，防止刀具热裂破损等。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、

40、工件与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，但小于干摩擦。图2.34工学学习情景图2.34 金属间边界润滑摩擦 Ff摩擦力工学学习情景二、切削液的添加剂二、切削液的添加剂 用以改善在较低温度下切削液的润滑性能。（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。工学学习情景二）切削液的分类二）切削液的分类水溶液乳化液水溶性切削液

41、有良好的冷却作用和清洗作用。（2）水溶性切削液）水溶性切削液 切削油 固体润滑剂非溶性切削液主要起润滑作用。（1）非水溶性切削液）非水溶性切削液 3.表面活性剂表面活性剂 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，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上形成润滑膜起润滑作用。工学学习情景三）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；加工铸铁等脆性材料时，不用切削液。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

42、浓度的极压乳化液，以提高加工表面质量。硬质合金刀具由于耐热性好，一般不用切削液；按加工方法选用按加工方法选用 对半封闭、封闭加工，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,要求切削液具有良好的冷却、清洗、排屑和防锈性能，一般选用乳化液。工学学习情景工学学习情景本章习题本章习题2.22.2 积屑瘤产生的条件及对金属切削过程的影响？如何抑制积屑瘤产生的条件及对金属切削过程的影响？如何抑制积屑瘤的产生？积屑瘤的产生？2.62.6 用硬质合金车刀（用硬质合金车刀（O O=15=15、=45=45、S S=5=5）车）车削

43、外圆，工件材料为削外圆，工件材料为40Cr40Cr钢，选用的钢，选用的c c=100m/min=100m/min，f=0.2mm/rf=0.2mm/r，a ap p=3mm=3mm。试计算（。试计算（1 1）主切削力；（）主切削力；（2 2）校验机床）校验机床功率（机床额定功率为功率（机床额定功率为7.5KW7.5KW，机床传动效率为，机床传动效率为0.80.8）。）。2.82.8 试比较试比较a a p p 、f f对切削力、切削温度的影响有何异同？对切削力、切削温度的影响有何异同？2.142.14 在在CA6140CA6140卧式车床上车削材料为经调质处理的卧式车床上车削材料为经调质处理的4545钢，钢，硬度为硬度为229HBS229HBS，工件毛坯直径为，工件毛坯直径为100mm100mm，零件外圆直径为，零件外圆直径为80mm80mm，加工长度为加工长度为160mm160mm。试（。试（1 1）选配刀具材料；（）选配刀具材料；（2 2）设计刀具几）设计刀具几何参数；（何参数；（3 3）选配切削用量。）选配切削用量。