1、 第二節(jié)第二節(jié) 刀具的選擇刀具的選擇 金屬切削過程中的加工質(zhì)量、加工效率、加工成本，金屬切削過程中的加工質(zhì)量、加工效率、加工成本，在很大程度上取決于刀具材料的合理選擇。因此，材料、在很大程度上取決于刀具材料的合理選擇。因此，材料、結(jié)構(gòu)和幾何形狀是構(gòu)成刀具切削性能評估的三要素。結(jié)構(gòu)和幾何形狀是構(gòu)成刀具切削性能評估的三要素。 金屬切削過程除了要求刀具具有適當(dāng)?shù)膸缀螀?shù)外，金屬切削過程除了要求刀具具有適當(dāng)?shù)膸缀螀?shù)外，還要求刀具材料對工件要有良好的切削性能。還要求刀具材料對工件要有良好的切削性能。 刀具切削性能的優(yōu)劣，不僅取決于刀具切削部分的幾刀具切削性能的優(yōu)劣，不僅取決于刀具切削部分的幾何參數(shù)，還

2、取決于刀具切削部分所選配的刀具材料。何參數(shù)，還取決于刀具切削部分所選配的刀具材料。一、刀具材料的選擇一、刀具材料的選擇（一）、刀具材料應(yīng)具備的基本性能（一）、刀具材料應(yīng)具備的基本性能（1）高的硬度和耐磨性）高的硬度和耐磨性（2）足夠的強(qiáng)度和韌性）足夠的強(qiáng)度和韌性（3）高的耐熱性與化學(xué)穩(wěn)定性）高的耐熱性與化學(xué)穩(wěn)定性（4）有鍛造、焊接、熱處理、磨削加工等良好）有鍛造、焊接、熱處理、磨削加工等良好的工藝性，便于刀具的制造，資源豐富，價格低的工藝性，便于刀具的制造，資源豐富，價格低廉。廉。（5）導(dǎo)熱性好，有利于切削熱傳導(dǎo)，降低切削）導(dǎo)熱性好，有利于切削熱傳導(dǎo)，降低切削區(qū)溫度，延長刀具壽命。區(qū)溫度，延長

3、刀具壽命。（二）常用刀具材料及其選用（二）常用刀具材料及其選用工具鋼工具鋼 包括碳素工包括碳素工具鋼、合金工具具鋼、合金工具鋼和高速鋼。鋼和高速鋼。硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 有鎢鈷類硬質(zhì)合有鎢鈷類硬質(zhì)合金、鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金、鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金和鎢鈦鉭（鈮）類金和鎢鈦鉭（鈮）類硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金。超硬刀具材料超硬刀具材料 推廣使用新型刀推廣使用新型刀具材料如涂層刀具、具材料如涂層刀具、陶瓷刀具、立方氮化陶瓷刀具、立方氮化硼等。硼等。 1 1、高速鋼、高速鋼它是一種加入較多鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高它是一種加入較多鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金鋼。合金鋼。熱處理后硬度可達(dá)熱處理后硬度可達(dá)636370HR

4、C, 70HRC, 抗彎強(qiáng)度和韌性較抗彎強(qiáng)度和韌性較好，有較高的熱穩(wěn)定性好，有較高的熱穩(wěn)定性 、耐磨性、耐磨性 、耐熱性。切削、耐熱性。切削溫度在溫度在540540650650C C時仍能進(jìn)行切削。時仍能進(jìn)行切削。高速鋼工藝性能較好，由于熱處理后變形小、能鍛高速鋼工藝性能較好，由于熱處理后變形小、能鍛造易磨削，所以特別適合于制造結(jié)構(gòu)和刃型復(fù)雜的造易磨削，所以特別適合于制造結(jié)構(gòu)和刃型復(fù)雜的刀具，如成形車刀、銑刀、鉆頭、切齒刀、螺紋刀刀具，如成形車刀、銑刀、鉆頭、切齒刀、螺紋刀具和拉刀等。具和拉刀等。但高速鋼的硬度、耐磨性、耐熱性不及硬質(zhì)合金，但高速鋼的硬度、耐磨性、耐熱性不及硬質(zhì)合金，因此只適于

5、制造中、低速切削的各種刀具。因此只適于制造中、低速切削的各種刀具。（1 1）高速鋼的分類）高速鋼的分類 按用途可分為：通用型高速鋼和高性能高速鋼。按制造工藝可分為: 熔煉高速鋼、粉末冶金高速鋼和表面涂層高速鋼。按基本化學(xué)成份可分為: 鎢系和鎢鉬系。 通用型高速鋼通用型高速鋼 是切削硬度在是切削硬度在280HBW以下的大部分結(jié)構(gòu)鋼以下的大部分結(jié)構(gòu)鋼和鑄鐵的基本刀具材料，應(yīng)用最為廣泛，切削速度一般不高和鑄鐵的基本刀具材料，應(yīng)用最為廣泛，切削速度一般不高于于60m/min.高性能高速鋼高性能高速鋼 是指在通用型高速鋼中增加碳、釩、鈷或鋁是指在通用型高速鋼中增加碳、釩、鈷或鋁等合金元素，使其常溫硬度可

6、達(dá)等合金元素，使其常溫硬度可達(dá)6770HRC，耐磨性與熱穩(wěn)，耐磨性與熱穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。可以用于加工不銹鋼、高溫合金、耐熱鋼定性進(jìn)一步提高。可以用于加工不銹鋼、高溫合金、耐熱鋼和高強(qiáng)度鋼等難加工材料。和高強(qiáng)度鋼等難加工材料。粉末冶金高速鋼粉末冶金高速鋼 是指用高壓氬氣或純氮氣霧化熔融的高速是指用高壓氬氣或純氮氣霧化熔融的高速鋼鋼水而得到細(xì)小的高速鋼粉末，然后再熱壓鍛軋制成。適鋼鋼水而得到細(xì)小的高速鋼粉末，然后再熱壓鍛軋制成。適用于制造精密刀具、大尺寸用于制造精密刀具、大尺寸(滾刀、插齒刀滾刀、插齒刀)刀具、復(fù)雜成形刀具、復(fù)雜成形刀具、拉刀等。刀具、拉刀等。常用高速鋼牌號的性能及應(yīng)用范圍見表常用

7、高速鋼牌號的性能及應(yīng)用范圍見表3-1(p48)。（2 2）常用高速鋼的牌號與性能）常用高速鋼的牌號與性能 2 2、硬質(zhì)合金、硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金以其優(yōu)良的性能被廣泛用作刀具材料。硬質(zhì)合金以其優(yōu)良的性能被廣泛用作刀具材料。大多數(shù)車刀、端銑刀等均由硬質(zhì)合金制造；大多數(shù)車刀、端銑刀等均由硬質(zhì)合金制造；硬質(zhì)合金是由高硬度和高熔點的金屬碳化物硬質(zhì)合金是由高硬度和高熔點的金屬碳化物( (碳化碳化鎢鎢WCWC、碳化鈦、碳化鈦TiCTiC、碳化鉭、碳化鉭TaCTaC、碳化鈮、碳化鈮NbCNbC等等) )和金和金屬粘結(jié)劑屬粘結(jié)劑(Co(Co、MoMo、NiNi等等) )用粉末冶金工藝制成。用粉末冶金工藝制成。硬質(zhì)合

8、金刀具常溫硬度為硬質(zhì)合金刀具常溫硬度為898993HRA93HRA，化學(xué)穩(wěn)定性，化學(xué)穩(wěn)定性好，熱穩(wěn)定性好，耐磨性好，耐熱性達(dá)好，熱穩(wěn)定性好，耐磨性好，耐熱性達(dá)80080010001000C C。硬質(zhì)合金刀具允許的切削速度比高速鋼刀具高硬質(zhì)合金刀具允許的切削速度比高速鋼刀具高5 51010倍倍 。 （1 1）硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金的分類的分類 K類硬質(zhì)合金（鎢鈷類類硬質(zhì)合金（鎢鈷類）（WC+Co）；P類硬質(zhì)合金（鎢鈦鈷類類硬質(zhì)合金（鎢鈦鈷類）（WC+TiC+Co）；M 類 硬 質(zhì) 合 金 （ 添 加 稀 有 金 屬 碳 化 物 類類 硬 質(zhì) 合 金 （ 添 加 稀 有 金 屬 碳 化 物 類 ）（WC

9、+TiC+TaC+（NbC）+Co）；碳化鈦基類碳化鈦基類（TiC+WC+Ni+Mo）。 2 2硬質(zhì)合金的牌號和性能硬質(zhì)合金的牌號和性能鎢鈷類硬質(zhì)合金鎢鈷類硬質(zhì)合金 代號為代號為YG，屬，屬K類。類。K類表示短切削加工類表示短切削加工用硬質(zhì)合金，主要由用硬質(zhì)合金，主要由WC和和Co組成，有較高的抗彎強(qiáng)度和較組成，有較高的抗彎強(qiáng)度和較好的韌性、磨削性、導(dǎo)熱性，適合于加工產(chǎn)生崩碎切屑及有好的韌性、磨削性、導(dǎo)熱性，適合于加工產(chǎn)生崩碎切屑及有沖擊載荷的脆性金屬材料。合金中含鈷量愈高，韌性愈好，沖擊載荷的脆性金屬材料。合金中含鈷量愈高，韌性愈好，適合于粗加工，反之用于精加工。適合于粗加工，反之用于精加工

10、。鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金 代號為代號為YT，屬，屬P類。類。P類表示長切削加工類表示長切削加工用硬質(zhì)合金，它以用硬質(zhì)合金，它以WC為基體為基體, 添加添加TiC，用，用Co作粘結(jié)劑燒結(jié)作粘結(jié)劑燒結(jié)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、耐磨性和耐熱性進(jìn)一步提高，但抗彎強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、特別是沖擊韌和耐熱性進(jìn)一步提高，但抗彎強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、特別是沖擊韌性明顯下降，適合于精加工。性明顯下降，適合于精加工。鎢鈦鉭（鈮）類硬質(zhì)合金鎢鈦鉭（鈮）類硬質(zhì)合金 代號為代號為YW，屬，屬M類。類。它在它在YT(P)類硬質(zhì)合金中加入類硬質(zhì)合金中加入TaC

11、或或NbC，這樣可提高抗彎強(qiáng)度、疲勞，這樣可提高抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性、抗氧化能力、耐磨性和高溫硬度等。它既強(qiáng)度、沖擊韌性、抗氧化能力、耐磨性和高溫硬度等。它既適用于加工脆性材料，又適用于加工塑性材料。適用于加工脆性材料，又適用于加工塑性材料。常用硬質(zhì)合金的牌號與性能見表常用硬質(zhì)合金的牌號與性能見表2-2（p18)。3 3、涂層刀具材料、涂層刀具材料（1 1）TiCTiC涂層涂層 （2 2）TiNTiN涂層涂層 在韌性較好的刀在韌性較好的刀具基體上，涂覆一層具基體上，涂覆一層耐磨性好的難熔金屬耐磨性好的難熔金屬化合物，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、不降低其韌性。面，又不降低其韌性。常用的涂層材料有常用的涂層材料有TiC、TiN、AlAl2 2O O3 3及其復(fù)合材及其復(fù)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，切削時能抗氧化性好，切削時能產(chǎn)生氧化鈦膜，減小摩產(chǎn)生氧化鈦膜，減小摩擦及刀具磨損。擦及刀具磨損。 在高溫時能產(chǎn)生氧在高溫時能產(chǎn)生氧化膜，與鐵基材料摩擦化膜，與鐵基材料摩擦系數(shù)較小，抗粘結(jié)性能系數(shù)較小，抗粘結(jié)性能好，并能有效降低切削好，并能有效降低切削溫度。溫度。 （3 3）TiCTiNTiCTiN復(fù)合涂層復(fù)合涂層（4 4）TiC-AlTiC-Al2 20 03 3復(fù)合涂層復(fù)合涂層 目前單涂層刀片已很少應(yīng)用，

13、大多采用目前單涂層刀片已很少應(yīng)用，大多采用TiC-TiNTiC-TiN復(fù)復(fù)合涂層或合涂層或TiC-AlTiC-Al2 2O O3 3-TiN-TiN三復(fù)合涂層。三復(fù)合涂層。 第一層涂第一層涂TiC，與刀具基體粘牢不與刀具基體粘牢不易脫落。第二層涂易脫落。第二層涂TiN,減少表面層與減少表面層與工件間的摩擦。工件間的摩擦。 第一層涂第一層涂TiC, 與刀具與刀具基體粘牢不易脫落。第二基體粘牢不易脫落。第二層涂層涂AlAl2 2O O3 3可使刀具表面具可使刀具表面具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗有良好的化學(xué)穩(wěn)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 以氧化鋁（以氧化鋁（Al2O3）或

14、以氮化硅）或以氮化硅(Si3N4)為基體再添加少量金為基體再添加少量金屬，在高溫下燒結(jié)而成的一種刀具材料。屬，在高溫下燒結(jié)而成的一種刀具材料。 其優(yōu)點是硬度高，耐磨性、耐高溫性能好，有良好的化學(xué)其優(yōu)點是硬度高，耐磨性、耐高溫性能好，有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性，與金屬的親合力小、抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散能力穩(wěn)定性和抗氧化性，與金屬的親合力小、抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散能力強(qiáng)，不易產(chǎn)生積屑瘤，加工表面光滑，廣泛用于高速切削加工。強(qiáng)，不易產(chǎn)生積屑瘤，加工表面光滑，廣泛用于高速切削加工。 其缺點是脆性大、抗彎強(qiáng)度低，沖擊韌性差，易崩刃，所其缺點是脆性大、抗彎強(qiáng)度低，沖擊韌性差，易崩刃，所以主要用于半精加工和精加工高硬度、

15、高強(qiáng)度、和冷硬鑄鐵等以主要用于半精加工和精加工高硬度、高強(qiáng)度、和冷硬鑄鐵等材料。材料。 可用于鋼、鑄鐵類零件的車削、銑削加工。可用于鋼、鑄鐵類零件的車削、銑削加工。 我國的陶瓷刀片牌號有：我國的陶瓷刀片牌號有：AM、AMF、AT76、SG4、LT35、LT55等。等。5、金剛石刀具材料、金剛石刀具材料 碳的同素異形體，在高溫、高壓下由石墨轉(zhuǎn)化而成，是目碳的同素異形體，在高溫、高壓下由石墨轉(zhuǎn)化而成，是目前人工制造出的最堅硬物質(zhì)。前人工制造出的最堅硬物質(zhì)。 由于硬度極高，耐磨性好，切削刃口鋒利，刃部表面摩擦由于硬度極高，耐磨性好，切削刃口鋒利，刃部表面摩擦系數(shù)較小，不易產(chǎn)生粘結(jié)或積屑瘤，可用于加工

16、硬質(zhì)合金、陶系數(shù)較小，不易產(chǎn)生粘結(jié)或積屑瘤，可用于加工硬質(zhì)合金、陶瓷等硬度達(dá)瓷等硬度達(dá)6570HRC的材料。也可用于加工高硬度的非金屬的材料。也可用于加工高硬度的非金屬材料，如石材、壓縮木材、玻璃等，還可加工有色金屬，如鋁材料，如石材、壓縮木材、玻璃等，還可加工有色金屬，如鋁硅合金材料以及復(fù)合難加工材料的精加工或超精加工。硅合金材料以及復(fù)合難加工材料的精加工或超精加工。 缺點是熱穩(wěn)定性差，強(qiáng)度低、脆性大，對振動敏感，只宜缺點是熱穩(wěn)定性差，強(qiáng)度低、脆性大，對振動敏感，只宜微量切削，與鐵有強(qiáng)烈的化學(xué)親合力，不能用于加工鋼材。微量切削，與鐵有強(qiáng)烈的化學(xué)親合力，不能用于加工鋼材。6、立方氮化硼、立方氮

17、化硼 立方氮化硼（立方氮化硼（CBN）是一種人工合成的新型刀具材料，它）是一種人工合成的新型刀具材料，它由六方氮化硼在高溫、高壓下加入催化劑轉(zhuǎn)化而成。由六方氮化硼在高溫、高壓下加入催化劑轉(zhuǎn)化而成。 它有很高的硬度及耐磨性，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)惰性大，與它有很高的硬度及耐磨性，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)惰性大，與鐵系金屬在鐵系金屬在1300時不易起化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)熱性好，抗粘結(jié)能力時不易起化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)熱性好，抗粘結(jié)能力強(qiáng)，與鋼的摩擦系數(shù)小。因此，它的切削性能好，不但適于非強(qiáng)，與鋼的摩擦系數(shù)小。因此，它的切削性能好，不但適于非鐵族難加工材料的加工，還適于鐵族材料的加工。但在高溫下鐵族難加工材料的加工，還適于鐵族材料

18、的加工。但在高溫下與水易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故一般用于鋼和鑄鐵的干切削。與水易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故一般用于鋼和鑄鐵的干切削。 立方氮化硼（立方氮化硼（CBN）和金剛石刀具脆性大，故使用時機(jī)床）和金剛石刀具脆性大，故使用時機(jī)床剛性要好，盡量避免沖擊和振動，它主要用于連續(xù)加工。剛性要好，盡量避免沖擊和振動，它主要用于連續(xù)加工。 二、刀具角度的選擇二、刀具角度的選擇（一）前角的選擇（一）前角的選擇1、前角的作用、前角的作用 刀具前角對切削的難易程度影響很大，其大小決定著切削刀具前角對切削的難易程度影響很大，其大小決定著切削刃的鋒利程度。刃的鋒利程度。0 切削刃鋒利切削刃鋒利變形程度變形程度F Q T振動振動質(zhì)

19、量質(zhì)量但但0 過大過大 刀刃和刀頭強(qiáng)度刀刃和刀頭強(qiáng)度、散熱面積容熱體積、散熱面積容熱體積、斷屑、斷屑困難、刀具磨損加快，壽命降低，甚至崩刃損壞。困難、刀具磨損加快，壽命降低，甚至崩刃損壞。在一定的條件下，存在一個合理值在一定的條件下，存在一個合理值 刀具角度對切削時金屬的變形、切削力、切削刀具角度對切削時金屬的變形、切削力、切削溫度、刀具磨損都有顯著的影響，因此需要合理選溫度、刀具磨損都有顯著的影響，因此需要合理選擇刀具角度。擇刀具角度。o1Pro2 如圖所示，對于不同的刀具材料和工件材料，如圖所示，對于不同的刀具材料和工件材料，T T 隨隨0 0 的的變化趨勢為駝峰形。即前角大小的選擇總的原

20、則是：變化趨勢為駝峰形。即前角大小的選擇總的原則是：在保證刀在保證刀具壽命要求的條件下，盡量取較大值。具壽命要求的條件下，盡量取較大值。刀具合理前角的大小主刀具合理前角的大小主要取決于工件材料、刀具材料以及工件的加工要求。要取決于工件材料、刀具材料以及工件的加工要求。 如圖中，高速鋼的合理前角比硬質(zhì)合金的大。加工塑性材如圖中，高速鋼的合理前角比硬質(zhì)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、合理前角的選擇原則、合理前角的選擇原則加工塑性材料（如鋼）時，為減少切削變形和切削力，加工塑性材料（如鋼）時，為減少切削變形和切削力，選較選較大的前角；加工脆性材料（如鑄鐵）

21、時，為增加刃口強(qiáng)度，應(yīng)大的前角；加工脆性材料（如鑄鐵）時，為增加刃口強(qiáng)度，應(yīng)選擇較小的前角。選擇較小的前角。粗加工、斷續(xù)切削時、切削力和沖擊較大，為提高切削刃強(qiáng)粗加工、斷續(xù)切削時、切削力和沖擊較大，為提高切削刃強(qiáng)度，選較小的前角；精加工時，為保證表面加工質(zhì)量，使切削度，選較小的前角；精加工時，為保證表面加工質(zhì)量，使切削刃鋒利，刃鋒利，選較大的前角。選較大的前角。刀具材料強(qiáng)度、韌性好，前角可選得大些；強(qiáng)度、韌性較低，刀具材料強(qiáng)度、韌性好，前角可選得大些；強(qiáng)度、韌性較低，脆性較大的刀具材料，選擇較小的前角。脆性較大的刀具材料，選擇較小的前角。工藝工藝系統(tǒng)剛性較差，易振動或機(jī)床功率不足時，選較大的前

22、系統(tǒng)剛性較差，易振動或機(jī)床功率不足時，選較大的前角；角；成形刀具為了減少刃形誤差、自動線刀具，取小前角；成形刀具為了減少刃形誤差、自動線刀具，取小前角；硬質(zhì)合金車刀的前角值見表硬質(zhì)合金車刀的前角值見表3-33-3（P52P52）負(fù)倒棱車刀負(fù)倒棱車刀（二）后角的選擇（二）后角的選擇 1 1、后角的作用、后角的作用 后角的主要作用是減小刀具后面與工件表面之間的摩后角的主要作用是減小刀具后面與工件表面之間的摩擦，并配合前角調(diào)整切削刃的鋒利與強(qiáng)固，其大小對刀具擦，并配合前角調(diào)整切削刃的鋒利與強(qiáng)固，其大小對刀具壽命和加工表面質(zhì)量有很大影響。壽命和加工表面質(zhì)量有很大影響。 0 0切削刃鋒利、切削刃鋒利、

23、后刀面與過渡表面之間的摩擦力后刀面與過渡表面之間的摩擦力F F 使刀具磨損使刀具磨損、壽命、壽命、加工表面、加工表面質(zhì)量質(zhì)量 但后角過大但后角過大刀頭強(qiáng)度刀頭強(qiáng)度、散熱體積、散熱體積、加速刀具磨、加速刀具磨損損 如圖：在相同如圖：在相同VB 條件下，增大后角（條件下，增大后角（2 21 1），刀具），刀具材料的磨損體積材料的磨損體積有利于提高刀具的壽命有利于提高刀具的壽命T。但徑向磨損量。但徑向磨損量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），使刀具重磨時的磨削量增大，大），使刀具重磨時的磨削量增大，大大增加了刀具材料的費用和刃磨費用。大增加

24、了刀具材料的費用和刃磨費用。 在一定的條件下，后角存在一個合理值在一定的條件下，后角存在一個合理值2 2、合理后角的選擇原則、合理后角的選擇原則 合理后角的大小主要取決于切削厚度（進(jìn)給量），同合理后角的大小主要取決于切削厚度（進(jìn)給量），同時也與工件材料、工藝系統(tǒng)的剛性有關(guān)。時也與工件材料、工藝系統(tǒng)的剛性有關(guān)。粗加工、斷續(xù)切削、強(qiáng)力切削及承受沖擊載荷的刀具，粗加工、斷續(xù)切削、強(qiáng)力切削及承受沖擊載荷的刀具，要求切削刃有足夠強(qiáng)度，選較小后角（要求切削刃有足夠強(qiáng)度，選較小后角（3 36 6）。）。當(dāng)以尺寸要求為主的當(dāng)以尺寸要求為主的精加工時，宜減小后角，以提高徑精加工時，宜減小后角，以提高徑向磨損；如

25、以加工表面質(zhì)量要求為主時，宜向磨損；如以加工表面質(zhì)量要求為主時，宜選較大后角，選較大后角，以減輕刀具與工件間的摩擦。以減輕刀具與工件間的摩擦。工件材料硬度、強(qiáng)度較高時，為保證切削刃有足夠強(qiáng)度；工件材料硬度、強(qiáng)度較高時，為保證切削刃有足夠強(qiáng)度；或加工脆性材料時，切削力集中在刃區(qū)附近，宜選較小后或加工脆性材料時，切削力集中在刃區(qū)附近，宜選較小后角；工件材料較軟、塑性較大或易加工硬化時，應(yīng)適當(dāng)加角；工件材料較軟、塑性較大或易加工硬化時，應(yīng)適當(dāng)加大后角；大后角；成形、復(fù)雜、尺寸刀具取小后角；成形、復(fù)雜、尺寸刀具取小后角；系統(tǒng)剛性差，易振動，取較小后角；系統(tǒng)剛性差，易振動，取較小后角； r r切削厚度切

26、削厚度（如圖如圖）、）、切削寬度切削寬度切削刃單位切削刃單位長度負(fù)荷長度負(fù)荷、 刀尖強(qiáng)度刀尖強(qiáng)度、散熱體積、散熱體積， T、RaRa。 但是主偏角較小時，但是主偏角較小時，F(xiàn) Fp p容易使工件或刀桿變形容易使工件或刀桿變形、工藝系統(tǒng)工藝系統(tǒng)易振動易振動Ra、加工精度加工精度。如圖。如圖 在一定的條件下，存在一個合理值在一定的條件下，存在一個合理值（三）主偏角的選擇（三）主偏角的選擇 1 1、主偏角的作用、主偏角的作用 主要影響刀具壽命、加工表面的粗糙度和切削力（各切主要影響刀具壽命、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）。車削時的切削層尺寸車削時的切削層尺寸

27、kr1Krkr2FpFf2 2、合理主偏角的選擇原則、合理主偏角的選擇原則主要看系統(tǒng)剛性。若剛性好，不易變形和振動，主要看系統(tǒng)剛性。若剛性好，不易變形和振動，r r取較取較 小值，小值，r= 30 45 ；若剛性差（如車細(xì)長軸）或強(qiáng)；若剛性差（如車細(xì)長軸）或強(qiáng)力切削時，力切削時，r取較大值，取較大值，r= 60 75 ，甚至可取甚至可取r r= =9090；考慮工件形狀、切屑控制、減小沖擊等。考慮工件形狀、切屑控制、減小沖擊等。 a、車削臺階軸時，取、車削臺階軸時，取 r=90 ； b、鏜盲孔時，、鏜盲孔時，r90 ； c、r= 45 的彎頭車刀可先后完成端面、外圓和倒角的加的彎頭車刀可先后完

28、成端面、外圓和倒角的加工。工。 d、切削冷硬鑄鐵和淬硬鋼時，、切削冷硬鑄鐵和淬硬鋼時， r=15 。 e、r r比較小時，容易形成長而連續(xù)的螺旋屑，不利于斷比較小時，容易形成長而連續(xù)的螺旋屑，不利于斷屑，故自動化加工時，取較大的主偏角。屑，故自動化加工時，取較大的主偏角。 （四）副偏角的選擇（四）副偏角的選擇 副偏角的主要作用是形成已加工表面。其大小主要根據(jù)副偏角的主要作用是形成已加工表面。其大小主要根據(jù)表面粗糙度的要求選取。表面粗糙度的要求選取。 為了降低工件表面粗糙度，通常取較小的副偏角，一般為了降低工件表面粗糙度，通常取較小的副偏角，一般取取510，粗加工時取大值，精加工時取小值。系統(tǒng)剛

29、性，粗加工時取大值，精加工時取小值。系統(tǒng)剛性好，取較小值；剛性差，取較大值。好，取較小值；剛性差，取較大值。 車刀主、副偏角參考值見表車刀主、副偏角參考值見表3-4（P54）（五）刃傾角的作用及選擇（五）刃傾角的作用及選擇 1 1、刃傾角的作用、刃傾角的作用 1 1）影響刀頭強(qiáng)度和散熱條件）影響刀頭強(qiáng)度和散熱條件 負(fù)的刃傾角可以增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度。因為切入時是從切削刃負(fù)的刃傾角可以增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度。因為切入時是從切削刃開始的，而不是從刀尖開始的，進(jìn)而改善了散熱條件，有利開始的，而不是從刀尖開始的，進(jìn)而改善了散熱條件，有利于提高刀具壽命。刃傾角于提高刀具壽命。刃傾角=0時，切削刃同時切入切出，沖時，切削刃

30、同時切入切出，沖擊力大；當(dāng)刃傾角擊力大；當(dāng)刃傾角00時，切削刃逐漸切入工件，沖擊小，時，切削刃逐漸切入工件，沖擊小，而且而且刃傾角越大，切削刃工作長度越長，切削過程越平穩(wěn)。刃傾角越大，切削刃工作長度越長，切削過程越平穩(wěn)。2 2）影響切屑流出方向）影響切屑流出方向 正正s s切屑流向待加工表面，負(fù)切屑流向待加工表面，負(fù)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。因此精加工時，切屑沿垂直主切削刃的方向流出。因此精加工時，刃傾角應(yīng)取正值，防止纏繞和刺傷已加工表面。刃傾角應(yīng)取正值，防止纏繞和刺傷已加工表面。3 3）影響切削刃的鋒利性）影響切削刃的鋒

31、利性 s0e 、rn 鋒利性鋒利性 所以，大刃傾角可增加刀具的切薄能力，降低切削力。所以，大刃傾角可增加刀具的切薄能力，降低切削力。生產(chǎn)中常通過采用大刃傾角的方法來增大實際前角，以達(dá)到生產(chǎn)中常通過采用大刃傾角的方法來增大實際前角，以達(dá)到提高刀具銳利性的目的。提高刀具銳利性的目的。4 4）影響切削力的大小和方向）影響切削力的大小和方向 一般，刃傾角為正時，切削力降低；刃傾角為負(fù)時，切一般，刃傾角為正時，切削力降低；刃傾角為負(fù)時，切削力增大，當(dāng)負(fù)刃傾角絕對值增大時削力增大，當(dāng)負(fù)刃傾角絕對值增大時 Fp工件變形工件變形，工，工藝系統(tǒng)易振動藝系統(tǒng)易振動Ra2 2、刃傾角的選擇原則、刃傾角的選擇原則粗加

32、工、有沖擊、刀具材料脆、工材強(qiáng)度硬度高，粗加工、有沖擊、刀具材料脆、工材強(qiáng)度硬度高，s s取負(fù)值；取負(fù)值；精加工、系統(tǒng)剛性差（細(xì)長軸），精加工、系統(tǒng)剛性差（細(xì)長軸），s s取正值；取正值；微量極薄切削，取大正微量極薄切削，取大正刃傾角。刃傾角。刃傾角的選擇參照表刃傾角的選擇參照表3-5（P56）一、選擇切削用量時應(yīng)考慮的因素一、選擇切削用量時應(yīng)考慮的因素 加工質(zhì)量、切削加工生產(chǎn)率、刀具壽命加工質(zhì)量、切削加工生產(chǎn)率、刀具壽命二、切削用量的選擇原則二、切削用量的選擇原則 選擇切削用量就是要選擇切削用量三要素的最佳組合，選擇切削用量就是要選擇切削用量三要素的最佳組合，即在保證刀具使用壽命的前提下，使

33、即在保證刀具使用壽命的前提下，使ap、 f 、vc三者的乘積最三者的乘積最大，以獲得最高的生產(chǎn)率。大，以獲得最高的生產(chǎn)率。 采用盡可能大的背吃刀量，在能滿足已加工表面粗糙度采用盡可能大的背吃刀量，在能滿足已加工表面粗糙度要求的情況下，盡可能采用大的進(jìn)給量，再根據(jù)所確定的刀要求的情況下，盡可能采用大的進(jìn)給量，再根據(jù)所確定的刀具壽命值，按切削用量與刀具壽命的關(guān)系公式計算切削速度。具壽命值，按切削用量與刀具壽命的關(guān)系公式計算切削速度。 第三節(jié)第三節(jié) 切削用量的選擇切削用量的選擇 不同的加工性質(zhì)，對切削加工的要求是不一樣的，因此不同的加工性質(zhì)，對切削加工的要求是不一樣的，因此在選擇切削用量時，考慮的側(cè)

34、重點也有所不同。在選擇切削用量時，考慮的側(cè)重點也有所不同。 粗加工粗加工中選擇切削用量時，應(yīng)盡可能保證較高的生產(chǎn)率和中選擇切削用量時，應(yīng)盡可能保證較高的生產(chǎn)率和必要的刀具壽命。首先選擇較大的背吃刀量必要的刀具壽命。首先選擇較大的背吃刀量ap，其次在工藝條，其次在工藝條件允許下選擇較大的進(jìn)給量件允許下選擇較大的進(jìn)給量 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、精加工時首先要保證加工精度和表面質(zhì)量，同時首先要保證加工精度和表面質(zhì)量，同時應(yīng)兼顧必要的刀具壽命和生產(chǎn)效率，因而常采用較小的時應(yīng)兼顧必要的刀具壽命和生產(chǎn)效率，因而常采用較小的背吃背吃刀量刀量ap和進(jìn)

35、給量和進(jìn)給量 f ，而盡可能地選用較高的切削速度而盡可能地選用較高的切削速度vc 。 三、三、切削用量參數(shù)值的確定切削用量參數(shù)值的確定（以車削為例）（以車削為例） 1 1、背吃刀量、背吃刀量ap的選擇的選擇 背吃刀量背吃刀量ap 應(yīng)盡可能取得大些。應(yīng)盡可能取得大些。ap由加工余量和工藝系由加工余量和工藝系統(tǒng)的剛度決定，不論粗加工還是精加工盡可能一次走刀切除統(tǒng)的剛度決定，不論粗加工還是精加工盡可能一次走刀切除全部加工余量。全部加工余量。粗加工時，粗加工時， ap可取可取810 mm。半精加工時，半精加工時， ap可取可取0.50.52 2 mm mm。精加工時，精加工時， ap取為取為0.10.

36、10.40.4 mm mm。 在加工余量過大或系統(tǒng)剛性不足情況下，粗加工可分幾在加工余量過大或系統(tǒng)剛性不足情況下，粗加工可分幾次走刀。若分兩次走刀，第一次走刀的次走刀。若分兩次走刀，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較高的刀具壽命和加工質(zhì)量。工序具有較高的刀具壽命和加工質(zhì)量。切削有硬皮的鑄、鍛件或不銹鋼等加工硬化嚴(yán)重的材料時，切削有硬皮的鑄、鍛件或不銹鋼等加工硬化嚴(yán)重的材料時，應(yīng)盡量使應(yīng)盡量使ap超過硬皮或冷硬層厚度，以避免刀尖過早磨損。超過硬皮或冷硬層厚度，以避免

37、刀尖過早磨損。 2 2、進(jìn)給量、進(jìn)給量f f 的選擇的選擇 粗加工時，粗加工時，f 的大小主要受機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度、刀具的的大小主要受機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度、刀具的強(qiáng)度與剛性、工件的裝夾剛度等因素的限制。強(qiáng)度與剛性、工件的裝夾剛度等因素的限制。 精加工時，精加工時，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。 生產(chǎn)實際中常根據(jù)經(jīng)驗或查表法確定生產(chǎn)實際中常根據(jù)經(jīng)驗或查表法確定f 。 粗加工時根據(jù)工件材料、車刀刀桿尺寸、工件直徑及以粗加工時根據(jù)工件材料、車刀刀桿尺寸、工件直徑及以確定的背吃刀量按表確定的背吃刀量按表3-63-6來選擇來選擇f 。 在半精加工和精加工時

38、，則按加工表面粗糙度要求，根在半精加工和精加工時，則按加工表面粗糙度要求，根據(jù)工件材料、刀尖圓弧半徑、切削速度按表據(jù)工件材料、刀尖圓弧半徑、切削速度按表3-73-7來選擇來選擇f 。3 3、切削速度的確定、切削速度的確定 根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量ap 、進(jìn)給量、進(jìn)給量f及刀具使用壽命及刀具使用壽命T，切削速度切削速度vc可按下式計算求得可按下式計算求得 式中各系數(shù)和指數(shù)可查閱切削用量手冊。式中各系數(shù)和指數(shù)可查閱切削用量手冊。 切削速度值也可查表切削速度值也可查表3-93-9來選定。來選定。vc = Cv T m apxv f yv Kv生產(chǎn)中選擇切削速度的一般原則是：生產(chǎn)中

39、選擇切削速度的一般原則是：1 1）粗車時，）粗車時， ap和和f 均較大，故選擇較低的切削速度均較大，故選擇較低的切削速度vc ； 精車時，精車時， ap和和f 均較小，故選擇較高的切削速度均較小，故選擇較高的切削速度vc , ,應(yīng)應(yīng)盡量避免積屑瘤和鱗刺產(chǎn)生的區(qū)域；盡量避免積屑瘤和鱗刺產(chǎn)生的區(qū)域；2 2）工件材料強(qiáng)度、硬度高時，應(yīng)選較低的切削速度）工件材料強(qiáng)度、硬度高時，應(yīng)選較低的切削速度vc ； 反之，選較高的切削速度反之，選較高的切削速度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選得越高。選得越高。4）斷續(xù)切削時為減小沖擊和熱應(yīng)力，宜適當(dāng)降低斷續(xù)切削時為減小

40、沖擊和熱應(yīng)力，宜適當(dāng)降低vc ；5）在易發(fā)生振動的情況下，）在易發(fā)生振動的情況下，vc應(yīng)避開自激振動的臨界速應(yīng)避開自激振動的臨界速 度；度； 6）加工大件、細(xì)長件和薄壁件或加工帶外皮的工件時，）加工大件、細(xì)長件和薄壁件或加工帶外皮的工件時， 應(yīng)適當(dāng)較低應(yīng)適當(dāng)較低vc 。 切削用量三要素選定之后，還應(yīng)校核機(jī)床功率。切削用量三要素選定之后，還應(yīng)校核機(jī)床功率。 第四節(jié)第四節(jié) 切削液的選用切削液的選用一、切削液的作用機(jī)理一、切削液的作用機(jī)理 切削液的冷卻作用主要切削液的冷卻作用主要靠熱傳導(dǎo)帶走大量的切削熱，靠熱傳導(dǎo)帶走大量的切削熱，從而降低切削溫度，提高刀從而降低切削溫度，提高刀具壽命；減少工件、刀具

41、的具壽命；減少工件、刀具的熱變形，提高加工精度；降熱變形，提高加工精度；降低斷續(xù)切削時的熱應(yīng)力，防低斷續(xù)切削時的熱應(yīng)力，防止刀具熱裂破損等。止刀具熱裂破損等。1.切削液的冷卻作用切削液的冷卻作用2.切削液的潤滑作用切削液的潤滑作用 使用切削液后，切屑、工件與使用切削液后，切屑、工件與刀面之間形成完全的潤滑油膜，成刀面之間形成完全的潤滑油膜，成為流體潤滑摩擦，此時摩擦系數(shù)很為流體潤滑摩擦，此時摩擦系數(shù)很小；實際情況是屬于邊界潤滑摩擦，小；實際情況是屬于邊界潤滑摩擦，其摩擦系數(shù)大于流體潤滑，但小于其摩擦系數(shù)大于流體潤滑，但小于干摩擦。干摩擦。二、切削液的添加劑二、切削液的添加劑 用以改善在較用以改

42、善在較低溫度下切削液的低溫度下切削液的潤滑性能。潤滑性能。（3）切削液的清洗作用）切削液的清洗作用 1.油性添加劑油性添加劑 2.極壓添加劑極壓添加劑 比油性添加劑比油性添加劑能耐較高的溫度。能耐較高的溫度。 為改善切削液為改善切削液性能所加入的化學(xué)性能所加入的化學(xué)物質(zhì)，稱為添加劑。物質(zhì)，稱為添加劑。二）切削液的分類二）切削液的分類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卻作用和清洗作用冷卻作用和清洗作用。（1）水溶性切削液）水溶性切削液 切削油切削油 固體潤滑劑固體潤滑劑非溶性切削液主要起潤非溶性切削液主要起潤滑作用。滑作用。（2）非水溶性切削液）非水溶性切削液 3

43、.表面活性劑表面活性劑 由于表面活性劑分子的極性基由于表面活性劑分子的極性基團(tuán)和非極性基團(tuán)可分別溶于水和油，團(tuán)和非極性基團(tuán)可分別溶于水和油，從而把水和油連接起來，即起到乳從而把水和油連接起來，即起到乳化作用；此外還能吸附在金屬表面化作用；此外還能吸附在金屬表面上形成潤滑膜起潤滑作用。上形成潤滑膜起潤滑作用。三）切削液的選用三）切削液的選用按工件材料選用按工件材料選用 加工鋼等塑性材料時，需要切削液；加工加工鋼等塑性材料時，需要切削液；加工鑄鐵等脆性材料時，不用切削液。加工高強(qiáng)度剛、高溫合金鑄鐵等脆性材料時，不用切削液。加工高強(qiáng)度剛、高溫合金等，應(yīng)選用極壓切削油或極壓乳化液；對于銅、鋁合金，為等

44、，應(yīng)選用極壓切削油或極壓乳化液；對于銅、鋁合金，為了得到較好的表面質(zhì)量和精度，可采用了得到較好的表面質(zhì)量和精度，可采用10%20%乳化液、乳化液、煤油或煤油和礦物油的混合液；切削銅時不宜用含硫的切削煤油或煤油和礦物油的混合液；切削銅時不宜用含硫的切削液，因硫會腐蝕銅。液，因硫會腐蝕銅。按刀具材料選用按刀具材料選用 高速鋼刀具耐熱性差，粗加工時應(yīng)選用以高速鋼刀具耐熱性差，粗加工時應(yīng)選用以冷卻作用為主的切削液，以降低切削溫度；在精加工時應(yīng)使冷卻作用為主的切削液，以降低切削溫度；在精加工時應(yīng)使用潤滑性能好的極壓切削油或高濃度的極壓乳化液，以提高用潤滑性能好的極壓切削油或高濃度的極壓乳化液，以提高加工

45、表面質(zhì)量。硬質(zhì)合金刀具由于耐熱性好，一般不用切削加工表面質(zhì)量。硬質(zhì)合金刀具由于耐熱性好，一般不用切削液；液；按加工方法選用按加工方法選用 鉆孔、鉸孔、攻螺紋和拉削等，排屑方式鉆孔、鉸孔、攻螺紋和拉削等，排屑方式為半封閉、封閉狀態(tài)，選用極壓乳化液或極壓切削油，以對為半封閉、封閉狀態(tài)，選用極壓乳化液或極壓切削油，以對切削區(qū)進(jìn)行冷卻、潤滑和對切屑沖洗；磨削加工時，由于磨切削區(qū)進(jìn)行冷卻、潤滑和對切屑沖洗；磨削加工時，由于磨削區(qū)溫度很高，磨屑會破壞已磨削表面質(zhì)量削區(qū)溫度很高，磨屑會破壞已磨削表面質(zhì)量,要求切削液具有要求切削液具有良好的冷卻、清洗、排屑和防銹性能，一般選用乳化液；成良好的冷卻、清洗、排屑和防銹性能，一般選用乳化液；成形刀具、齒輪