1、機(jī)機(jī) 械械 制制 造造 基基 礎(chǔ)礎(chǔ)第第7 7章章 金屬切削加工的基礎(chǔ)知識(shí)金屬切削加工的基礎(chǔ)知識(shí) 金屬切削加工就是利用工件和刀具之間的相對(duì)（切金屬切削加工就是利用工件和刀具之間的相對(duì)（切削）運(yùn)動(dòng)，用刀具上的切削刃切除工件上的多余金屬層，削）運(yùn)動(dòng)，用刀具上的切削刃切除工件上的多余金屬層，從而獲得具有一定加工質(zhì)量零件的過程。由此可見，理從而獲得具有一定加工質(zhì)量零件的過程。由此可見，理解零件加工質(zhì)量的概念；掌握切削運(yùn)動(dòng)和金屬切削刀具解零件加工質(zhì)量的概念；掌握切削運(yùn)動(dòng)和金屬切削刀具的基本知識(shí)；認(rèn)識(shí)金屬切削過程的基本規(guī)律是學(xué)習(xí)金屬的基本知識(shí)；認(rèn)識(shí)金屬切削過程的基本規(guī)律是學(xué)習(xí)金屬切削加工的基本內(nèi)容。切削加工

2、的基本內(nèi)容。1 1、加工精度、加工精度 經(jīng)機(jī)械加工后，零件的尺寸、形狀、位置等參數(shù)的實(shí)際數(shù)值與設(shè)計(jì)理經(jīng)機(jī)械加工后，零件的尺寸、形狀、位置等參數(shù)的實(shí)際數(shù)值與設(shè)計(jì)理想值的符合程度稱為機(jī)械加工精度，簡(jiǎn)稱加工精度。實(shí)際值與理想值相想值的符合程度稱為機(jī)械加工精度，簡(jiǎn)稱加工精度。實(shí)際值與理想值相符合的程度越高，即偏差（加工誤差）越小，加工精度越高。加工精度包符合的程度越高，即偏差（加工誤差）越小，加工精度越高。加工精度包括尺寸精度、形狀精度和位置精度。零件圖上，對(duì)被加工件的加工精度要括尺寸精度、形狀精度和位置精度。零件圖上，對(duì)被加工件的加工精度要求常用尺寸公差、形狀公差和位置公差來表示。求常用尺寸公差、形

3、狀公差和位置公差來表示。 一、加工質(zhì)量一、加工質(zhì)量 為了保證機(jī)電產(chǎn)品的質(zhì)量，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)零件提出加工質(zhì)量的要求，為了保證機(jī)電產(chǎn)品的質(zhì)量，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)零件提出加工質(zhì)量的要求，機(jī)械零件的加工質(zhì)量包括加工精度和表面質(zhì)量?jī)煞矫?，它們的好壞將機(jī)械零件的加工質(zhì)量包括加工精度和表面質(zhì)量?jī)煞矫?，它們的好壞將直接影響產(chǎn)品的使用性能、使用壽命、外觀質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。直接影響產(chǎn)品的使用性能、使用壽命、外觀質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。（1 1）尺寸精度）尺寸精度是指加工表面本身的尺寸是指加工表面本身的尺寸( (如圓柱面的直徑如圓柱面的直徑) )和表面間的尺寸和表面間的尺寸( (如孔間如孔間距離等距離等) )的精確程度。的精

4、確程度。尺寸精度的高低，用尺寸公差的大小來表示。尺寸精度的高低，用尺寸公差的大小來表示。尺寸公差是尺寸允許的變動(dòng)量，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)尺寸公差是尺寸允許的變動(dòng)量，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1800. 3-1998GB/T1800. 3-1998極限與配極限與配合合中規(guī)定，尺寸公差分中規(guī)定，尺寸公差分2020個(gè)等級(jí)，即個(gè)等級(jí)，即IT01IT01、IT0IT0、IT1IT1、IT2IT2IT18IT18。ITIT后面的數(shù)字代表公差等級(jí)，數(shù)字愈大，公差等級(jí)越低，公差值越大，尺后面的數(shù)字代表公差等級(jí)，數(shù)字愈大，公差等級(jí)越低，公差值越大，尺寸精度越低。寸精度越低。在零件圖上，通常只規(guī)定尺寸公差，對(duì)要求較高的零件，除了規(guī)定尺

5、寸在零件圖上，通常只規(guī)定尺寸公差，對(duì)要求較高的零件，除了規(guī)定尺寸公差外公差外, ,還要規(guī)定形狀和位置公差。還要規(guī)定形狀和位置公差。 （2 2）形狀精度）形狀精度 是指零件加工后的表面與理想表面在形狀上相接近的程度。是指零件加工后的表面與理想表面在形狀上相接近的程度。常用的有直線度、平面度、圓度、圓柱度、線輪廓度和面輪廓度等。常用的有直線度、平面度、圓度、圓柱度、線輪廓度和面輪廓度等。（3 3）位置精度）位置精度 是指零件加工后的表面、軸線或?qū)ΨQ平面之間的實(shí)際位置與理想位是指零件加工后的表面、軸線或?qū)ΨQ平面之間的實(shí)際位置與理想位置接近的程度。置接近的程度。常用的有平行度、垂直度、同軸度、對(duì)稱度等

6、。常用的有平行度、垂直度、同軸度、對(duì)稱度等。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1182-1996GB/T1182-1996形狀和位置公差形狀和位置公差中規(guī)定，形狀和位置公差中規(guī)定，形狀和位置公差共有共有1414個(gè)項(xiàng)目，如下頁(yè)附表所示。個(gè)項(xiàng)目，如下頁(yè)附表所示。 形狀和位置公差特征項(xiàng)目的名稱及符號(hào)形狀和位置公差特征項(xiàng)目的名稱及符號(hào) 機(jī)械加工精度愈高，加工費(fèi)用也愈高。每種加工方法在正機(jī)械加工精度愈高，加工費(fèi)用也愈高。每種加工方法在正常條件下所能達(dá)到的加工精度范圍稱為經(jīng)濟(jì)精度。常條件下所能達(dá)到的加工精度范圍稱為經(jīng)濟(jì)精度。 2 2、表面質(zhì)量、表面質(zhì)量 主要是指零件加工后的表面粗糙度以及表面層材質(zhì)的變化。主要是指零

7、件加工后的表面粗糙度以及表面層材質(zhì)的變化。 主要包括：主要包括：表面粗糙度表面粗糙度表面層材質(zhì)的變化表面層材質(zhì)的變化（1 1）表面粗糙度）表面粗糙度 表面粗糙度是指在切削加工中，由于刀痕、塑性變形、振動(dòng)和摩擦表面粗糙度是指在切削加工中，由于刀痕、塑性變形、振動(dòng)和摩擦等原因，會(huì)使加工表面產(chǎn)生微小的峰谷，這些微小峰谷的高低程度等原因，會(huì)使加工表面產(chǎn)生微小的峰谷，這些微小峰谷的高低程度和間距狀況稱為表面粗糙度。和間距狀況稱為表面粗糙度。表面粗糙度對(duì)零件的耐磨性、抗腐蝕性和配合性質(zhì)等有很大影響。它表面粗糙度對(duì)零件的耐磨性、抗腐蝕性和配合性質(zhì)等有很大影響。它直接影響機(jī)器的使用性能和壽命。直接影響機(jī)器的使

8、用性能和壽命。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1031-1995GB/T1031-1995規(guī)定了表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)及其數(shù)值。常用規(guī)定了表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)及其數(shù)值。常用的評(píng)定表面粗糙度的參數(shù)是輪廓算術(shù)平均偏差的評(píng)定表面粗糙度的參數(shù)是輪廓算術(shù)平均偏差RaRa值。值。一般來說，零件的表面粗糙度越小，零件的使用性能越好，壽命也越一般來說，零件的表面粗糙度越小，零件的使用性能越好，壽命也越長(zhǎng)，但零件的制造成本也會(huì)相應(yīng)增加。長(zhǎng)，但零件的制造成本也會(huì)相應(yīng)增加。（2 2）表面層材質(zhì)的變化）表面層材質(zhì)的變化 是指零件加工后在表面層內(nèi)出現(xiàn)不同于基體材料的力學(xué)、冶金、物理是指零件加工后在表面層內(nèi)出現(xiàn)不同于基體材料的力學(xué)

9、、冶金、物理及化學(xué)性能的變質(zhì)層。及化學(xué)性能的變質(zhì)層。具體表現(xiàn)為加工硬化、金相組織變化、殘余應(yīng)力產(chǎn)生、熱損傷、疲勞強(qiáng)度具體表現(xiàn)為加工硬化、金相組織變化、殘余應(yīng)力產(chǎn)生、熱損傷、疲勞強(qiáng)度變化及耐腐蝕性下降等。變化及耐腐蝕性下降等。在滿足零件使用性能要求和后續(xù)工序要求的前提下，盡可能選在滿足零件使用性能要求和后續(xù)工序要求的前提下，盡可能選用較低的精度等級(jí)和較大的表面粗糙度值。用較低的精度等級(jí)和較大的表面粗糙度值。在確定零件加工精度和表面粗糙度時(shí)，總的原則是：在確定零件加工精度和表面粗糙度時(shí)，總的原則是：二、切削運(yùn)動(dòng)二、切削運(yùn)動(dòng)1 1、切削運(yùn)動(dòng)、切削運(yùn)動(dòng)切削加工時(shí)切削加工時(shí), ,為了獲得各種形狀的零件為

10、了獲得各種形狀的零件, ,刀具與工件必須具有一定的刀具與工件必須具有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng), ,我們將這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)為切削運(yùn)動(dòng)。我們將這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)為切削運(yùn)動(dòng)。 切削運(yùn)動(dòng)按其所起的作用可分為：切削運(yùn)動(dòng)按其所起的作用可分為：主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 常見的切削運(yùn)動(dòng)常見的切削運(yùn)動(dòng)（1 1）主運(yùn)動(dòng)）主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)是使刀具和工件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而使刀具前面接近工件主運(yùn)動(dòng)是使刀具和工件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而使刀具前面接近工件實(shí)現(xiàn)切削的運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)速度最高，消耗的功率最大。實(shí)現(xiàn)切削的運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)速度最高，消耗的功率最大。（2 2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由機(jī)床或人力提供的運(yùn)動(dòng)，它使刀具與工件間產(chǎn)生

11、附加的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由機(jī)床或人力提供的運(yùn)動(dòng)，它使刀具與工件間產(chǎn)生附加的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)將使被切金屬層不斷地投入切削，以加工出具有所需幾何進(jìn)給運(yùn)動(dòng)將使被切金屬層不斷地投入切削，以加工出具有所需幾何特性的已加工表面。特性的已加工表面。 主運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也可以是直線運(yùn)動(dòng)；主運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也可以是直線運(yùn)動(dòng)；主運(yùn)動(dòng)可以由工件完成，也可以由刀具完成；主運(yùn)動(dòng)可以由工件完成，也可以由刀具完成；主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以同時(shí)進(jìn)行，也可以間歇進(jìn)行；主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以同時(shí)進(jìn)行，也可以間歇進(jìn)行；主運(yùn)動(dòng)通常只有一個(gè)，而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的數(shù)目可以有一個(gè)或幾個(gè)。主運(yùn)動(dòng)通常只有一個(gè)，而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的數(shù)目可以有一

12、個(gè)或幾個(gè)。（3 3）主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的合成）主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的合成 當(dāng)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)當(dāng)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，切削刃上某一點(diǎn)進(jìn)行時(shí)，切削刃上某一點(diǎn)相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)為合成相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)為合成運(yùn)動(dòng)，常用合成速度向量運(yùn)動(dòng)，常用合成速度向量v ve e來表示，如圖所示。來表示，如圖所示。2 2、工件表面、工件表面 切削加工過程中，在切削運(yùn)動(dòng)的作用下，工件表面一切削加工過程中，在切削運(yùn)動(dòng)的作用下，工件表面一層金屬不斷地被切下來變?yōu)榍行迹瑥亩庸こ鏊枰男聦咏饘俨粩嗟乇磺邢聛碜優(yōu)榍行?，從而加工出所需要的新的表面，在新表面形成的過程中，工件上有三個(gè)依次變化的表面，在新表面形成的過程中，工件上有

13、三個(gè)依次變化著的表面，它們分別是：著的表面，它們分別是： 待加工表面待加工表面 即將被切去金屬層的表面；即將被切去金屬層的表面；切削表面切削表面 切削刃正在切削而形成的表面切削刃正在切削而形成的表面, , 切削表面又稱加工表面或過切削表面又稱加工表面或過渡表面；渡表面；已加工表面已加工表面 已經(jīng)切去多余金屬層而形成的新已經(jīng)切去多余金屬層而形成的新表面。表面。3 3、切削用量、切削用量 切削用量是用來表示切削加工中主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)量。切削用量是用來表示切削加工中主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)量。 切削用量包括：切削用量包括：切削速度切削速度進(jìn)給量進(jìn)給量背吃刀量三個(gè)要素。背吃刀量三個(gè)要素。（1

14、1）切削速度）切削速度vcvc 在切削加工時(shí)，切削刃選定點(diǎn)相對(duì)于工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度稱為切在切削加工時(shí)，切削刃選定點(diǎn)相對(duì)于工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度稱為切削速度，它表示在單位時(shí)間內(nèi)工件和刀具沿主運(yùn)動(dòng)方向相對(duì)移動(dòng)的削速度，它表示在單位時(shí)間內(nèi)工件和刀具沿主運(yùn)動(dòng)方向相對(duì)移動(dòng)的距離距離, ,單位為單位為m/minm/min或或m/sm/s。主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí), ,切削速度切削速度vcvc計(jì)算公式為計(jì)算公式為: :)/min/(1000smmndvc或式中式中d d工件直徑（工件直徑（mmmm） n n工件或刀具每分工件或刀具每分( (秒秒) )鐘轉(zhuǎn)數(shù)鐘轉(zhuǎn)數(shù)(r/min(r/min或或r/s

15、r/s) )主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí), ,平均切削速度為：平均切削速度為：)/min/(10002smmnLvrc或式中式中L L一往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程長(zhǎng)度一往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程長(zhǎng)度(mm)(mm) nr nr一主運(yùn)動(dòng)每分鐘的往復(fù)次數(shù)一主運(yùn)動(dòng)每分鐘的往復(fù)次數(shù)( (往復(fù)次數(shù)往復(fù)次數(shù)/min)/min)。（2 2）進(jìn)給量）進(jìn)給量f f 進(jìn)給量是刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)工件的位移量，可用刀具或進(jìn)給量是刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)工件的位移量，可用刀具或工件每轉(zhuǎn)或每行程的位移量來表述或度量。工件每轉(zhuǎn)或每行程的位移量來表述或度量。 車削時(shí)進(jìn)給量的單位是車削時(shí)進(jìn)給量的單位是mm/rmm/r，即工件每轉(zhuǎn)一圈，即工件

16、每轉(zhuǎn)一圈, ,刀具沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向移刀具沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)的距離。動(dòng)的距離。刨削等主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)刨削等主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng), ,其間歇進(jìn)給的進(jìn)給量為其間歇進(jìn)給的進(jìn)給量為mm/mm/雙行程，即雙行程，即每個(gè)往復(fù)行程刀具與工件之間的相對(duì)橫向移動(dòng)距離。每個(gè)往復(fù)行程刀具與工件之間的相對(duì)橫向移動(dòng)距離。單位時(shí)間的進(jìn)給量，稱為進(jìn)給速度，車削時(shí)的進(jìn)給速度單位時(shí)間的進(jìn)給量，稱為進(jìn)給速度，車削時(shí)的進(jìn)給速度vfvf 計(jì)算公式為計(jì)算公式為: :銑削時(shí)，由于銑刀是多齒刀具，進(jìn)給量單位除銑削時(shí)，由于銑刀是多齒刀具，進(jìn)給量單位除mm/rmm/r外，還規(guī)定了每齒進(jìn)給外，還規(guī)定了每齒進(jìn)給量，用量，用azaz表示，單位是表示

17、，單位是(mm/z)(mm/z)，vfvf、f f、azaz三者之間的關(guān)系為：三者之間的關(guān)系為：zanfnvff)/min/(smmmmfnvf或z z為多齒刀具的齒數(shù)為多齒刀具的齒數(shù) （3 3）背吃刀量（切削深度）背吃刀量（切削深度）apap 背吃刀量背吃刀量a ap p是指主刀刃工作長(zhǎng)度（在基面上的投影）沿垂直于進(jìn)是指主刀刃工作長(zhǎng)度（在基面上的投影）沿垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的投影值。給運(yùn)動(dòng)方向上的投影值。 對(duì)于外圓車削，背吃刀量對(duì)于外圓車削，背吃刀量apap等于工件已加工表面和待加工表面之間等于工件已加工表面和待加工表面之間的垂直距離的垂直距離, ,單位為單位為mm mm 。即：。即：2mw

18、pdda式中式中 dwdw待加工表面直徑待加工表面直徑 dmdm已加工表面直徑已加工表面直徑三、三、刀具切削部分的幾何角度刀具切削部分的幾何角度 切削刀具種類很多切削刀具種類很多, ,如車刀、如車刀、刨刀、銑刀和鉆頭等。它刨刀、銑刀和鉆頭等。它們幾何形狀各異們幾何形狀各異, ,復(fù)雜程度復(fù)雜程度不等，但它們切削部分的不等，但它們切削部分的結(jié)構(gòu)和幾何角度都具有許結(jié)構(gòu)和幾何角度都具有許多共同的特征，其中車刀多共同的特征，其中車刀是最常用、最簡(jiǎn)單和最基是最常用、最簡(jiǎn)單和最基本的切削工具，因而最具本的切削工具，因而最具有代表性。其他刀具都可有代表性。其他刀具都可以看作是車刀的組合或變以看作是車刀的組合或

19、變形。如圖所示。形。如圖所示。1 1、車刀的組成、車刀的組成 車刀由切削部分、刀柄兩部分車刀由切削部分、刀柄兩部分組成。切削部分承擔(dān)切削加工組成。切削部分承擔(dān)切削加工任務(wù)，刀柄用以裝夾在機(jī)床刀任務(wù)，刀柄用以裝夾在機(jī)床刀架上。切削部分是由一些面、架上。切削部分是由一些面、切削刃組成。我們常用的外圓切削刃組成。我們常用的外圓車刀是由一個(gè)刀尖、兩條切削車刀是由一個(gè)刀尖、兩條切削刃、三個(gè)刀面組成的。如圖所刃、三個(gè)刀面組成的。如圖所示。示。（1 1）刀面）刀面 前刀面前刀面AA 刀具上切屑流過的表面；刀具上切屑流過的表面； 后刀面后刀面AA 與工件上切削表面相對(duì)的與工件上切削表面相對(duì)的刀面；刀面； 副后

20、刀面副后刀面AA 與已加工表面相對(duì)的刀面。與已加工表面相對(duì)的刀面。（2 2）切削刃）切削刃主切削刃主切削刃S S 前刀面與后刀面的交線，承擔(dān)主要前刀面與后刀面的交線，承擔(dān)主要的切削工作；的切削工作；副切削刃副切削刃S S 前刀面與副后刀面的交線，承擔(dān)少前刀面與副后刀面的交線，承擔(dān)少量的切削工作。量的切削工作。刀尖刀尖 是主、副切削刃相交的一點(diǎn)，實(shí)際是主、副切削刃相交的一點(diǎn)，實(shí)際上該點(diǎn)不可能磨得很尖，而是由一上該點(diǎn)不可能磨得很尖，而是由一段折線或微小圓弧組成，微小圓弧段折線或微小圓弧組成，微小圓弧的半徑稱為刀尖圓弧半徑的半徑稱為刀尖圓弧半徑, ,用用rr表表示示, ,如圖所示。如圖所示。2 2、

21、刀具幾何角度參考系、刀具幾何角度參考系 為了便于確定車刀上的幾何角度，常選擇某一參考系作為了便于確定車刀上的幾何角度，常選擇某一參考系作為基準(zhǔn)，通過測(cè)量刀面或切削刃相對(duì)于參考系坐標(biāo)平面的為基準(zhǔn)，通過測(cè)量刀面或切削刃相對(duì)于參考系坐標(biāo)平面的角度值來反映它們的空間方位。角度值來反映它們的空間方位。 刀具幾何角度參考系有兩類：刀具幾何角度參考系有兩類： 刀具標(biāo)注角度參考系刀具標(biāo)注角度參考系 刀具工作角度參考系。刀具工作角度參考系。 （1 1）刀具標(biāo)注角度參考系）刀具標(biāo)注角度參考系 刀具標(biāo)注角度參考系是刀具設(shè)計(jì)時(shí)標(biāo)注、刃磨和測(cè)量刀具標(biāo)注角度參考系是刀具設(shè)計(jì)時(shí)標(biāo)注、刃磨和測(cè)量角度的基準(zhǔn)。為了使參考系中的坐

22、標(biāo)平面與刃磨、測(cè)量基角度的基準(zhǔn)。為了使參考系中的坐標(biāo)平面與刃磨、測(cè)量基準(zhǔn)面一致，特別規(guī)定了如下假設(shè)條件。準(zhǔn)面一致，特別規(guī)定了如下假設(shè)條件。 假設(shè)運(yùn)動(dòng)條件假設(shè)運(yùn)動(dòng)條件: : 用主運(yùn)動(dòng)向量用主運(yùn)動(dòng)向量vcvc近似地代替相對(duì)運(yùn)動(dòng)合成近似地代替相對(duì)運(yùn)動(dòng)合成速度向量速度向量veve( (即即vfvf=0)=0)。 假設(shè)安裝條件假設(shè)安裝條件: :規(guī)定刀桿中心線與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向垂直；刀規(guī)定刀桿中心線與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向垂直；刀尖與工件中心等高。尖與工件中心等高。1 1）刀具標(biāo)注角度參考系種類）刀具標(biāo)注角度參考系種類 根據(jù)根據(jù)ISO3002/1-1997ISO3002/1-1997標(biāo)準(zhǔn)推薦，刀具標(biāo)注角度參考系有：標(biāo)準(zhǔn)

23、推薦，刀具標(biāo)注角度參考系有： 正交平面參考系正交平面參考系 法平面參考系法平面參考系 假定工作平面參考系三種。假定工作平面參考系三種。2 2）正交平面參考系）正交平面參考系正交平面參考系由以下三個(gè)平面正交平面參考系由以下三個(gè)平面組成：組成： 基面基面 Pr Pr ：通過切削刃選定點(diǎn)與主運(yùn)動(dòng)方向通過切削刃選定點(diǎn)與主運(yùn)動(dòng)方向垂直的平面?；媾c刀具底面平垂直的平面?；媾c刀具底面平行。行。切削平面切削平面 PsPs：通過切削刃選定點(diǎn)與主切削刃相通過切削刃選定點(diǎn)與主切削刃相切且垂直于基面切且垂直于基面PrPr的平面。的平面。主剖面主剖面 PoPo：通過切削刃選定點(diǎn)垂直于基面通過切削刃選定點(diǎn)垂直于基面P

24、rPr和切削平面和切削平面 PsPs的平面。的平面。主切削刃主后刀面前刀面主剖面 PoA切削平面 Ps基面 Pr3 3）法平面參考系）法平面參考系 如圖所示，法平面參如圖所示，法平面參考系由考系由p pr r、p ps s和法平和法平面面p pn n組成。其中法平組成。其中法平面面p pn n是過切削刃某選是過切削刃某選定點(diǎn)垂直于切削刃的定點(diǎn)垂直于切削刃的平面。平面。4 4）假定工作平面參考系）假定工作平面參考系 如圖所示，假定工作平面如圖所示，假定工作平面參考系由參考系由p pr r、p pf f和和p pp p組成。組成。假定工作平面假定工作平面pfpf是過切削是過切削刃某選定點(diǎn)平行于假定

25、進(jìn)刃某選定點(diǎn)平行于假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)并垂直于基面的平給運(yùn)動(dòng)并垂直于基面的平面。背平面面。背平面p pp p是過切削刃是過切削刃某選定點(diǎn)既垂直于假定進(jìn)某選定點(diǎn)既垂直于假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)又垂直于基面的平給運(yùn)動(dòng)又垂直于基面的平面。刀具設(shè)計(jì)時(shí)標(biāo)注、刃面。刀具設(shè)計(jì)時(shí)標(biāo)注、刃磨、測(cè)量角度最常用的是磨、測(cè)量角度最常用的是正交平面參考系。正交平面參考系。（2 2）刀具工作角度參考系）刀具工作角度參考系 刀具工作角度參考系是刀具切削工作時(shí)角度的基準(zhǔn)刀具工作角度參考系是刀具切削工作時(shí)角度的基準(zhǔn)（不考慮假設(shè)條件），在此基準(zhǔn)下定義的刀具角度稱刀具（不考慮假設(shè)條件），在此基準(zhǔn)下定義的刀具角度稱刀具工作角度。它同樣有正交平面參考系、

26、法平面參考系和假工作角度。它同樣有正交平面參考系、法平面參考系和假定工作平面參考系。定工作平面參考系。3 3、刀具標(biāo)注角度定義刀具標(biāo)注角度定義（1 1）在基面內(nèi)測(cè)量的角度）在基面內(nèi)測(cè)量的角度主偏角主偏角 r r 主切削刃與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向之間主切削刃與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角。的夾角。副偏角副偏角 r r 副切削刃與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)反方向之副切削刃與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)反方向之間的夾角。間的夾角。 刀尖角刀尖角 r r 主切削平面與副切削平面間的主切削平面與副切削平面間的夾角。夾角。 )(180rrr刀尖角與主偏角和副偏角的關(guān)系：刀尖角與主偏角和副偏角的關(guān)系： （2 2）在主切削刃正交平面內(nèi)）在主切削刃正交平面內(nèi)(O-

27、O)(O-O)測(cè)量的角度測(cè)量的角度 前角前角 o o 前刀面與基面間的夾角。當(dāng)前前刀面與基面間的夾角。當(dāng)前刀面與基面平行時(shí)，前角為零。刀面與基面平行時(shí)，前角為零。基面在前刀面以內(nèi)，前角為負(fù)。基面在前刀面以內(nèi)，前角為負(fù)。基面在前刀面以外，前角為正?；嬖谇暗睹嬉酝猓敖菫檎：蠼呛蠼?o o 后刀面與切削平面間的夾角。后刀面與切削平面間的夾角。楔角楔角 o o 前刀面與后刀面間的夾角。前刀面與后刀面間的夾角。楔角與前角楔角與前角 o o和后角和后角 o o的關(guān)系的關(guān)系如下：如下： )(90ooo（3 3）在切削平面內(nèi)）在切削平面內(nèi)(S (S向向) )測(cè)量的角度測(cè)量的角度 刃傾角刃傾角 s s 主

28、切削刃與基面間的夾角。主切削刃與基面間的夾角。 刃傾角正負(fù)的規(guī)定如圖所示。刀尖處于最高點(diǎn)時(shí)，刃傾角為正；刀尖處于刃傾角正負(fù)的規(guī)定如圖所示。刀尖處于最高點(diǎn)時(shí)，刃傾角為正；刀尖處于最低點(diǎn)時(shí)，刃傾角為負(fù)；切削刃平行于底面時(shí)，刃傾角為零。最低點(diǎn)時(shí)，刃傾角為負(fù)；切削刃平行于底面時(shí)，刃傾角為零。（4 4）在副切削刃正交平面內(nèi)（）在副切削刃正交平面內(nèi)（OO -O-O ）測(cè)量的角度）測(cè)量的角度 副后角副后角 oo：副后刀面與副切削刃切削平面間的夾角。副后刀面與副切削刃切削平面間的夾角。4 4、刀具工作角度、刀具工作角度 切削過程中，由于刀具的安裝位置、刀具于工件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況的切削過程中，由于刀具的安裝位置、

29、刀具于工件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況的變化，實(shí)際起作用的角度與標(biāo)注角度有所不同，我們稱這些角度為變化，實(shí)際起作用的角度與標(biāo)注角度有所不同，我們稱這些角度為工作角度。工作角度。 現(xiàn)在僅就刀具安裝位置對(duì)角度的影響敘述如下?，F(xiàn)在僅就刀具安裝位置對(duì)角度的影響敘述如下。（1 1）刀柄中心線與進(jìn)給方向不垂直時(shí)對(duì)主、副偏角的影響）刀柄中心線與進(jìn)給方向不垂直時(shí)對(duì)主、副偏角的影響 當(dāng)車刀刀柄與進(jìn)給方向不垂直時(shí)，主偏角和副偏角將發(fā)生變化，如圖所示。當(dāng)車刀刀柄與進(jìn)給方向不垂直時(shí)，主偏角和副偏角將發(fā)生變化，如圖所示。 GrreGrre（2 2）切削刃安裝高于或低于工件中心時(shí)，對(duì)前角、后角的影響）切削刃安裝高于或低于工件中心時(shí)，對(duì)

30、前角、后角的影響 切削刃安裝高于或低于工件中心時(shí)，按輔助平面定義，通過切削刃作出的切削刃安裝高于或低于工件中心時(shí)，按輔助平面定義，通過切削刃作出的切削平面、基面將發(fā)生變化，所以使刀具角度也隨著發(fā)生變化，如圖所示。切削平面、基面將發(fā)生變化，所以使刀具角度也隨著發(fā)生變化，如圖所示。切削刃安裝高于工件中心時(shí)：切削刃安裝高于工件中心時(shí)：切削刃安裝低于工件中心時(shí)：切削刃安裝低于工件中心時(shí)：NooeNooeNooeNooe5 5、切削層參數(shù)、切削層參數(shù) 切削層是刀具切削部分切過工件的一個(gè)單程所切除的工件材料層。切削層是刀具切削部分切過工件的一個(gè)單程所切除的工件材料層。切削層參數(shù)就是指這個(gè)切削層的截面尺寸。

31、切削層參數(shù)就是指這個(gè)切削層的截面尺寸。 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，切削層形狀、尺寸規(guī)定在刀具的基面中度量，切削層為了簡(jiǎn)化計(jì)算，切削層形狀、尺寸規(guī)定在刀具的基面中度量，切削層的形狀和尺寸將直接影響刀具切削部分所承受的負(fù)荷和切屑的尺寸大的形狀和尺寸將直接影響刀具切削部分所承受的負(fù)荷和切屑的尺寸大小。通常在基面小。通常在基面PrPr內(nèi)度量。內(nèi)度量。 如所示，車外圓時(shí)，當(dāng)主、副切削刃為直線，且如所示，車外圓時(shí)，當(dāng)主、副切削刃為直線，且 s =0s =0，切削層就是車刀由位，切削層就是車刀由位置置移動(dòng)到位置移動(dòng)到位置即一個(gè)即一個(gè)f f距離，刀具正在切削的那層金屬層，可見，切削層距離，刀具正在切削的那層金屬層，可見，

32、切削層的形狀是平行四邊形。的形狀是平行四邊形。hDf fapapbD r切削層公稱厚度切削層公稱厚度h hD D 簡(jiǎn)稱切削厚度，是垂直于切削表面簡(jiǎn)稱切削厚度，是垂直于切削表面度量的切削層尺寸。度量的切削層尺寸。 hD fsinr切削層公稱寬度切削層公稱寬度b bD D 簡(jiǎn)稱切削寬度，是沿切削表面度量簡(jiǎn)稱切削寬度，是沿切削表面度量的切削層尺寸。的切削層尺寸。 bD ap/sinr切削層公稱橫截面積切削層公稱橫截面積A AD DDDpDbhafA（1 1）刀具材料應(yīng)當(dāng)具備的性能）刀具材料應(yīng)當(dāng)具備的性能 刀具切削部分的材料應(yīng)具備以下基本條件：刀具切削部分的材料應(yīng)具備以下基本條件：高硬度：高硬度：常溫

33、硬度應(yīng)在常溫硬度應(yīng)在HRC60HRC60以上。以上。耐磨性：耐磨性：耐磨性是硬度、組織及化學(xué)性能等的綜合反映。耐磨性是硬度、組織及化學(xué)性能等的綜合反映。強(qiáng)度和韌性：強(qiáng)度和韌性：為了承受切削力、沖擊和振動(dòng)，刀具材料應(yīng)具有足為了承受切削力、沖擊和振動(dòng)，刀具材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和韌性。夠的強(qiáng)度和韌性。耐熱性：耐熱性：高溫硬度、強(qiáng)度、耐磨性，抗氧化性、抗擴(kuò)散粘結(jié)性等，高溫硬度、強(qiáng)度、耐磨性，抗氧化性、抗擴(kuò)散粘結(jié)性等，是衡量刀具材料綜合切削性能的主要指標(biāo)。是衡量刀具材料綜合切削性能的主要指標(biāo)。工藝性：工藝性：為了便于刀具制造，包括鍛、軋、焊接、切削加工、可為了便于刀具制造，包括鍛、軋、焊接、切削加工、可

34、磨削性和熱處理特性等。磨削性和熱處理特性等。四、刀具材料四、刀具材料（2 2）常用刀具材料性能特征）常用刀具材料性能特征刀具材料刀具材料性能特征性能特征刀具種類刀具種類適用工件材料適用工件材料適用加工條件適用加工條件碳素工具鋼碳素工具鋼Tl0ATl0A、T12AT12AHRC61-65,HRC61-65,高溫強(qiáng)度低、高溫強(qiáng)度低、淬火時(shí)易裂、變形。淬火時(shí)易裂、變形。絲錐、銼刀、鋸絲錐、銼刀、鋸條、小鉆頭條、小鉆頭低強(qiáng)度、軟材料、有低強(qiáng)度、軟材料、有色金屬及塑性材料色金屬及塑性材料簡(jiǎn)單手動(dòng)工具簡(jiǎn)單手動(dòng)工具合金工具鋼合金工具鋼9SiCr,CrWMn9SiCr,CrWMnHRC 61-65,HRC 6

35、1-65,高溫強(qiáng)度度高溫強(qiáng)度度比碳素鋼稍好。比碳素鋼稍好。拉刀、絞刀、鉆拉刀、絞刀、鉆頭頭同上同上熱處理變形小熱處理變形小的低速工具的低速工具高速鋼高速鋼HRC 61-65,HRC 61-65,能耐能耐600600C C高溫，熱硬性尚好高溫，熱硬性尚好, ,耐磨耐磨性稍好。性稍好。鉆頭、銑刀、齒鉆頭、銑刀、齒輪刀具（低、中輪刀具（低、中速）速）低、中強(qiáng)度和硬度的低、中強(qiáng)度和硬度的材料材料復(fù)雜刀具復(fù)雜刀具硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金HRC 74-81,HRC 74-81,能耐能耐1000 1000 C C高溫，熱硬性好高溫，熱硬性好, ,耐耐磨性好。磨性好。車、銑、拉、刨車、銑、拉、刨鉆頭、絞刀（中鉆頭、絞

36、刀（中高速）高速） 中等以上強(qiáng)度和硬度中等以上強(qiáng)度和硬度的材料的材料各種刀具各種刀具陶瓷材料陶瓷材料HRA 91-95 HRA 91-95 ，熱硬性好，熱硬性好，抗彎性差，易碎?？箯澬圆?，易碎。車刀（高速）車刀（高速）各種材料各種材料不可斷續(xù)切削不可斷續(xù)切削立方氮化硼立方氮化硼HV 73-9000 HV 73-9000 ，熱硬性高，熱硬性高，可耐可耐15001500C C，與鐵素的，與鐵素的親和力小。親和力小。車刀、銑刀（中車刀、銑刀（中高速）高速）淬硬合金鋼、高速鋼、淬硬合金鋼、高速鋼、淬硬、冷硬鑄鐵、純淬硬、冷硬鑄鐵、純鎳高溫合金鎳高溫合金用于連續(xù)切削、用于連續(xù)切削、避免沖擊振動(dòng)避免沖擊振

37、動(dòng)人造金剛石人造金剛石1000HV1000HV，熱硬性好。，熱硬性好。車刀、銑刀、砂車刀、銑刀、砂輪等輪等硬質(zhì)合金、陶瓷、玻硬質(zhì)合金、陶瓷、玻璃、有色金屬及合金璃、有色金屬及合金不易加工的鐵族不易加工的鐵族金屬金屬1 1）高速鋼）高速鋼 特點(diǎn)：特點(diǎn)：具有較高的強(qiáng)度、韌性和耐磨性具有較高的強(qiáng)度、韌性和耐磨性 耐熱性為耐熱性為540C540C600C600C 工藝性能較好，容易磨出鋒利的刃口工藝性能較好，容易磨出鋒利的刃口 硬度和耐熱性不如硬質(zhì)合金，但刀具的刃口強(qiáng)度和韌性比硬硬度和耐熱性不如硬質(zhì)合金，但刀具的刃口強(qiáng)度和韌性比硬 質(zhì)合金高，能承受較大的沖擊載荷。質(zhì)合金高，能承受較大的沖擊載荷。適用范

38、圍：適用范圍：結(jié)構(gòu)復(fù)雜的刀具，如成形車刀、銑刀、鉆頭、鉸刀、拉結(jié)構(gòu)復(fù)雜的刀具，如成形車刀、銑刀、鉆頭、鉸刀、拉刀、齒輪刀具、螺紋刀具等。刀、齒輪刀具、螺紋刀具等。 牌號(hào)：牌號(hào)：通用高速鋼：通用高速鋼： 鎢系鎢系 W18Cr4VW18Cr4V 鉬系鉬系 W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2 主要用于一般材料的常規(guī)加工，速度不高于主要用于一般材料的常規(guī)加工，速度不高于50m/min.50m/min. 高性能高速鋼：高性能高速鋼： 高釩高速鋼高釩高速鋼 W12Cr4V4Mo W12Cr4V4Mo 高鈷高速鋼高鈷高速鋼 W2Mo9Cr4VCo8 W2Mo9Cr4VCo8 高鋁高速鋼高鋁高速鋼 W6

39、Mo5Cr4V2Al W6Mo5Cr4V2Al 主要用于難加工材料的加工，加工普通材料可達(dá)主要用于難加工材料的加工，加工普通材料可達(dá)90m/min.90m/min.2 2）硬質(zhì)合金）硬質(zhì)合金特點(diǎn)：特點(diǎn)：硬度較高，常溫下可達(dá)硬度較高，常溫下可達(dá)747481HRC81HRC，它的耐磨性較好，它的耐磨性較好 耐熱性較高，能耐耐熱性較高，能耐80080010001000 C C的高溫的高溫 抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度比高速鋼低抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度比高速鋼低 刃口不能磨得象高速鋼刀具那樣鋒利。刃口不能磨得象高速鋼刀具那樣鋒利。 適用范圍：適用范圍：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的刀具，如車刀、銑刀、刨刀等。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的刀具，如車刀、銑刀

40、、刨刀等。 YG (K) YG (K) 類類 YT (P)YT (P)類類 YW (M)YW (M)類類 WC+ Co WC+ Co WC+ TiCWC+ TiC+ Co CoWC+ TiCWC+ TiC+ TaCTaC+ Co + Co 短切屑黑色金屬（鑄鐵）有色短切屑黑色金屬（鑄鐵）有色金屬非金屬鋼材等金屬非金屬鋼材等加工長(zhǎng)切屑的黑色金屬（鋼材）加工長(zhǎng)切屑的黑色金屬（鋼材）鋼材、鑄鐵有色金屬非金屬鋼材、鑄鐵有色金屬非金屬牌號(hào)：牌號(hào)：五、金屬切削過程五、金屬切削過程 金屬切削過程是指工件上一層多余的金屬被刀具切除的過程和金屬切削過程是指工件上一層多余的金屬被刀具切除的過程和已加工表面的形成的

41、過程。已加工表面的形成的過程。 在這個(gè)過程中始終存在著刀具與工件（金屬材料）之間切削和抗切削的在這個(gè)過程中始終存在著刀具與工件（金屬材料）之間切削和抗切削的矛盾，并產(chǎn)生一系列重要現(xiàn)象。如形成切屑、切削力、切削熱與切削溫矛盾，并產(chǎn)生一系列重要現(xiàn)象。如形成切屑、切削力、切削熱與切削溫度及刀具的磨損等。度及刀具的磨損等。 在對(duì)金屬切削過程進(jìn)行實(shí)在對(duì)金屬切削過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，常用的切削模驗(yàn)研究時(shí)，常用的切削模型是直角自由切削，所謂型是直角自由切削，所謂自由切削就是只有一個(gè)直自由切削就是只有一個(gè)直線切削刃參加切削，如圖線切削刃參加切削，如圖所示。所示。 1 1、切屑的形成過程、切屑的形成過程 實(shí)驗(yàn)研究

42、表明，金屬切削與非金屬切削不同，金屬切削實(shí)驗(yàn)研究表明，金屬切削與非金屬切削不同，金屬切削的特點(diǎn)是被切金屬層在刀具的擠壓、摩擦作用下產(chǎn)生變的特點(diǎn)是被切金屬層在刀具的擠壓、摩擦作用下產(chǎn)生變形以后轉(zhuǎn)變?yōu)榍行己托纬梢鸭庸け砻?。形以后轉(zhuǎn)變?yōu)榍行己托纬梢鸭庸け砻妗?正擠壓：正擠壓：金屬材料受擠壓時(shí)，最大剪應(yīng)力方向與作金屬材料受擠壓時(shí)，最大剪應(yīng)力方向與作用力方向約成用力方向約成4545偏擠壓：偏擠壓：金屬材料一部分受擠壓時(shí)，金屬只能沿金屬材料一部分受擠壓時(shí)，金屬只能沿OMOM線滑移。線滑移。切削：切削：與偏擠壓情況類似。彈性變形與偏擠壓情況類似。彈性變形剪切應(yīng)力剪切應(yīng)力增大，達(dá)到屈服點(diǎn)增大，達(dá)到屈服點(diǎn)產(chǎn)生塑

43、性變形，沿產(chǎn)生塑性變形，沿OMOM線滑移線滑移剪切應(yīng)力與滑移量繼續(xù)增大，達(dá)到斷裂強(qiáng)度剪切應(yīng)力與滑移量繼續(xù)增大，達(dá)到斷裂強(qiáng)度切屑切屑與母體脫離。與母體脫離。FABOM45a a）正擠壓）正擠壓FABOM45b b）偏擠壓）偏擠壓OMFc c）切削）切削（1 1）變形區(qū)的劃分）變形區(qū)的劃分根據(jù)金屬切削實(shí)驗(yàn)繪制的金屬切削過程中的變形滑移線和流線，通常把被切根據(jù)金屬切削實(shí)驗(yàn)繪制的金屬切削過程中的變形滑移線和流線，通常把被切削刃作用的金屬層劃分為三個(gè)變形區(qū)：削刃作用的金屬層劃分為三個(gè)變形區(qū)： 第第I I變形區(qū)位于切削刃和前刀面的前變形區(qū)位于切削刃和前刀面的前方，面積是三個(gè)變形區(qū)中最大的，為方，面積是三個(gè)

44、變形區(qū)中最大的，為主變形區(qū)；主變形區(qū)；第第IIII變形區(qū)是與前刀面相接觸的附變形區(qū)是與前刀面相接觸的附近區(qū)域，切屑沿前刀面流出時(shí)，受到近區(qū)域，切屑沿前刀面流出時(shí)，受到前刀面的擠壓和摩擦，靠近前刀面的前刀面的擠壓和摩擦，靠近前刀面的切屑底層會(huì)進(jìn)一步發(fā)生變形；切屑底層會(huì)進(jìn)一步發(fā)生變形；第第IIIIII變形區(qū)是已加工表面靠近切削變形區(qū)是已加工表面靠近切削刃處的區(qū)域，這一區(qū)域金屬受到切削刃處的區(qū)域，這一區(qū)域金屬受到切削刃鈍圓部分和后刀面的擠壓、摩擦與刃鈍圓部分和后刀面的擠壓、摩擦與回彈，發(fā)生變形造成加工硬化?；貜棧l(fā)生變形造成加工硬化。教學(xué)錄像：金屬切削變形過程教學(xué)錄像：金屬切削變形過程（2 2）第）

45、第I I變形區(qū)變形區(qū) 主要特征：主要特征：剪切滑移變形剪切滑移變形, , 加工硬化、形成切屑加工硬化、形成切屑終剪切終剪切面面始剪切始剪切面面1 1）切屑類型）切屑類型由于工件材料和切削條件的不同，切屑過程中的變形情況也不同，因而產(chǎn)生由于工件材料和切削條件的不同，切屑過程中的變形情況也不同，因而產(chǎn)生的切屑形狀也不同，從變形的觀點(diǎn)來看，可將切屑的形狀分為四種類型。的切屑形狀也不同，從變形的觀點(diǎn)來看，可將切屑的形狀分為四種類型。帶狀切屑：帶狀切屑：通常在加工塑性金屬通常在加工塑性金屬材料、切削厚度較小、切削速度材料、切削厚度較小、切削速度較高、刀具前角較大的情況下獲較高、刀具前角較大的情況下獲得。

46、形成帶狀切屑時(shí)，材料沒有得。形成帶狀切屑時(shí)，材料沒有充分變形。因此切削中產(chǎn)生的力充分變形。因此切削中產(chǎn)生的力和熱均較小，切削平穩(wěn)，已加工和熱均較小，切削平穩(wěn)，已加工表面粗糙度低。表面粗糙度低。教學(xué)錄像教學(xué)錄像節(jié)狀（擠裂）切屑：節(jié)狀（擠裂）切屑：在加工較硬在加工較硬的塑性金屬材料且所用的切削速度的塑性金屬材料且所用的切削速度較低、切削厚度較大、刀具前角較較低、切削厚度較大、刀具前角較大的情況下產(chǎn)生。這是由于材料在大的情況下產(chǎn)生。這是由于材料在剪切滑移過程中滑移量較大，由滑剪切滑移過程中滑移量較大，由滑移變形所產(chǎn)生的加工硬化使剪切應(yīng)移變形所產(chǎn)生的加工硬化使剪切應(yīng)力增大，在局部地方達(dá)到了材料的力增大

47、，在局部地方達(dá)到了材料的斷裂強(qiáng)度所引起的。因此切削力波斷裂強(qiáng)度所引起的。因此切削力波動(dòng)較大，已加工表面粗糙度較大。動(dòng)較大，已加工表面粗糙度較大。教學(xué)錄像教學(xué)錄像粒狀（單元）切屑：粒狀（單元）切屑：切屑沿剪切切屑沿剪切面完全斷開，因而呈單元狀。當(dāng)切面完全斷開，因而呈單元狀。當(dāng)切削塑性較差的材料，在切削速度極削塑性較差的材料，在切削速度極低時(shí)，會(huì)產(chǎn)生這種切屑。低時(shí)，會(huì)產(chǎn)生這種切屑。崩碎切屑：崩碎切屑：在加工鑄鐵、青銅等在加工鑄鐵、青銅等脆性材料時(shí)，易形成崩碎切屑。產(chǎn)脆性材料時(shí)，易形成崩碎切屑。產(chǎn)生崩碎切屑時(shí)，切削熱和切削力都生崩碎切屑時(shí)，切削熱和切削力都集中在主切削刃和刀尖附近，刀尖集中在主切削刃

48、和刀尖附近，刀尖易磨損，容易產(chǎn)生振動(dòng)，影響工件易磨損，容易產(chǎn)生振動(dòng)，影響工件表面質(zhì)量。工件材料愈硬脆，刀具表面質(zhì)量。工件材料愈硬脆，刀具前角愈小，切削厚度愈大，愈易形前角愈小，切削厚度愈大，愈易形成這類切屑。成這類切屑。教學(xué)錄像教學(xué)錄像切脆性材料切脆性材料不平穩(wěn)不平穩(wěn), ,表面粗糙表面粗糙帶狀切屑帶狀切屑 擠裂切屑擠裂切屑 粒粒( (節(jié)節(jié)) )狀切屑狀切屑 崩碎切屑崩碎切屑 加工塑性材料加工塑性材料切塑性材料：切塑性材料： 帶狀切屑帶狀切屑 擠裂切屑擠裂切屑 粒狀切屑粒狀切屑0v hD0 v hD0 v hD0v hD切削不平穩(wěn)，力波動(dòng)大切削不平穩(wěn)，力波動(dòng)大加工表面粗糙加工表面粗糙切削平穩(wěn)，力

49、波動(dòng)小切削平穩(wěn)，力波動(dòng)小加工面光潔，斷屑難加工面光潔，斷屑難 滑移量較大，局部滑移量較大，局部剪應(yīng)力達(dá)斷裂強(qiáng)度剪應(yīng)力達(dá)斷裂強(qiáng)度2 2）變形系數(shù)）變形系數(shù)切削過程中，切削層經(jīng)塑性變形后，厚度增加，長(zhǎng)度縮小，寬度基本不變。切削過程中，切削層經(jīng)塑性變形后，厚度增加，長(zhǎng)度縮小，寬度基本不變?？捎闷浔硎厩邢鲗幼兊淖冃纬潭?。根據(jù)體積不變?cè)?，變形系?shù)可用其表示切削層變的變形程度。根據(jù)體積不變?cè)恚冃蜗禂?shù)hh可用下可用下式表示：式表示： DDhDhDhhhLL式中式中L LD D切削層的長(zhǎng)度切削層的長(zhǎng)度 L LDhDh切屑的長(zhǎng)度切屑的長(zhǎng)度 h hDhDh切屑的厚度切屑的厚度 h hD D 切削層的厚度切削

50、層的厚度LDhhDhDhLD切屑與切削層尺寸切屑與切削層尺寸（3 3）第）第IIII變形區(qū)變形區(qū) 此變形區(qū)的變形是造成前刀面磨損和產(chǎn)生積屑瘤的主要原因。此變形區(qū)的變形是造成前刀面磨損和產(chǎn)生積屑瘤的主要原因。被切削層金屬經(jīng)過終滑移線被切削層金屬經(jīng)過終滑移線OMOM形成切形成切屑沿前刀面流出時(shí)，切屑底層仍受到屑沿前刀面流出時(shí)，切屑底層仍受到刀具的擠壓和接觸面之間強(qiáng)烈的摩擦，刀具的擠壓和接觸面之間強(qiáng)烈的摩擦，繼續(xù)以剪切滑移為主的方式變形，其繼續(xù)以剪切滑移為主的方式變形，其切屑底層的變形程度比切屑上層劇烈，切屑底層的變形程度比切屑上層劇烈，從而使切屑底層晶粒彎曲拉長(zhǎng)，在摩從而使切屑底層晶粒彎曲拉長(zhǎng)，在

51、摩擦阻力的作用下，這部分切屑流動(dòng)速擦阻力的作用下，這部分切屑流動(dòng)速度減慢，稱為滯流層。度減慢，稱為滯流層。積屑瘤：積屑瘤： 在切削速度不高而又能形成連續(xù)性切屑的情況下，加工一般鋼料或其它塑性在切削速度不高而又能形成連續(xù)性切屑的情況下，加工一般鋼料或其它塑性材料時(shí)，常常在刀具前刀面切削處粘著一塊剖面呈三角狀的硬塊如圖所示，材料時(shí)，常常在刀具前刀面切削處粘著一塊剖面呈三角狀的硬塊如圖所示，這塊冷焊在前刀面上的金屬就稱為積屑瘤。這塊冷焊在前刀面上的金屬就稱為積屑瘤。 積屑瘤的硬度很高，通常是工件材料的積屑瘤的硬度很高，通常是工件材料的2 23 3倍，當(dāng)它處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)，能倍，當(dāng)它處于比較穩(wěn)定的

52、狀態(tài)時(shí)，能夠代替切削刃進(jìn)行切削起到了保護(hù)刀具的夠代替切削刃進(jìn)行切削起到了保護(hù)刀具的作用，而且增大了實(shí)際前角，可減少切屑作用，而且增大了實(shí)際前角，可減少切屑變形和切削力，但是會(huì)引起過量切削，降變形和切削力，但是會(huì)引起過量切削，降低了加工精度，當(dāng)積屑瘤脫落時(shí)，其殘片低了加工精度，當(dāng)積屑瘤脫落時(shí)，其殘片會(huì)粘附在已加工表面上惡化表面粗糙度，會(huì)粘附在已加工表面上惡化表面粗糙度，如果殘片粘附在切屑底層會(huì)劃傷刀具表面，如果殘片粘附在切屑底層會(huì)劃傷刀具表面，因此在粗加工時(shí)可以利用積屑瘤的有利之因此在粗加工時(shí)可以利用積屑瘤的有利之處，精加工時(shí)應(yīng)避免產(chǎn)生積屑瘤。處，精加工時(shí)應(yīng)避免產(chǎn)生積屑瘤。（4 4）第）第變形區(qū)

53、變形區(qū)第第變形區(qū)在刀具后刀面和已加工表面接觸的區(qū)域上。是擠壓摩擦回彈區(qū)，變形區(qū)在刀具后刀面和已加工表面接觸的區(qū)域上。是擠壓摩擦回彈區(qū)，直接影響已加工表面的質(zhì)量和刀具的磨損。直接影響已加工表面的質(zhì)量和刀具的磨損。 h hD DhhD D刀刃鈍圓半徑刀刃鈍圓半徑r rn n : :前后刀面過渡圓弧半徑。前后刀面過渡圓弧半徑。后刀面磨損帶后刀面磨損帶VB VB : :后刀面實(shí)際后角為零的棱帶。后刀面實(shí)際后角為零的棱帶。彈性恢復(fù)區(qū)彈性恢復(fù)區(qū)CDCD：已加工面受到后刀面擠壓已加工面受到后刀面擠壓與摩擦產(chǎn)生變形，是造成與摩擦產(chǎn)生變形，是造成已加工面加工硬化和殘余已加工面加工硬化和殘余應(yīng)力的主要原因。應(yīng)力的

54、主要原因。六、六、切削力切削力 金屬切削時(shí)，刀具切入工件使被切金屬層發(fā)生變形成為切屑所需要金屬切削時(shí)，刀具切入工件使被切金屬層發(fā)生變形成為切屑所需要的力稱為切削力。的力稱為切削力。 金屬切削時(shí)，力來源于兩個(gè)方面：金屬切削時(shí)，力來源于兩個(gè)方面：其一是克服在切屑形成過程中工其一是克服在切屑形成過程中工件材料對(duì)彈性變形和塑性變形的變件材料對(duì)彈性變形和塑性變形的變形抗力；形抗力；其二是克服切屑與前刀面和后刀其二是克服切屑與前刀面和后刀面的摩擦阻力。面的摩擦阻力。 1 1、切削力的合力及其分力、切削力的合力及其分力 變形力和摩擦力形成了作用在刀具上的合力變形力和摩擦力形成了作用在刀具上的合力F F。為了

55、便于測(cè)量、計(jì)算和反映實(shí)。為了便于測(cè)量、計(jì)算和反映實(shí)際作用的需要，常將合力際作用的需要，常將合力F F分解為互相垂直的分解為互相垂直的FcFc、FfFf和和FpFp三個(gè)分力，如圖所示。三個(gè)分力，如圖所示。 切削力切削力FcFc（主切削力（主切削力FzFz）：）：在主運(yùn)動(dòng)方在主運(yùn)動(dòng)方向上的分力，它切于加工表面向上的分力，它切于加工表面, ,并與基面并與基面垂直。垂直。FcFc用于計(jì)算刀具強(qiáng)度，設(shè)計(jì)機(jī)床零用于計(jì)算刀具強(qiáng)度，設(shè)計(jì)機(jī)床零件件, ,確定機(jī)床功率等。確定機(jī)床功率等。進(jìn)給力進(jìn)給力FfFf（進(jìn)給抗力（進(jìn)給抗力FxFx）：）：在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的分力，它處于基面內(nèi)與進(jìn)給方向方向上的分力，它

56、處于基面內(nèi)與進(jìn)給方向相反。相反。FfFf用于設(shè)計(jì)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)和確定進(jìn)用于設(shè)計(jì)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)和確定進(jìn)給功率等。給功率等。背向力背向力FpFp（切深抗力（切深抗力FyFy）：）：在垂直于工在垂直于工作平面上分力，它處于基面內(nèi)并垂直于進(jìn)作平面上分力，它處于基面內(nèi)并垂直于進(jìn)給方向。給方向。FpFp用來計(jì)算工藝系統(tǒng)剛度等。它用來計(jì)算工藝系統(tǒng)剛度等。它也是使工件在切削過程中產(chǎn)生振動(dòng)的力。也是使工件在切削過程中產(chǎn)生振動(dòng)的力。F F、F FD D、F Ff f、FpFp之間的關(guān)系：之間的關(guān)系：22222pfcpcFFFFFFrDfFFsinrDpFFcosrFcFFpFDFfFDFDfv2 2、切削力的計(jì)算、切

57、削力的計(jì)算 目前生產(chǎn)實(shí)際中采用的計(jì)算公式都是通過大量的試驗(yàn)經(jīng)數(shù)據(jù)處理后而得到的目前生產(chǎn)實(shí)際中采用的計(jì)算公式都是通過大量的試驗(yàn)經(jīng)數(shù)據(jù)處理后而得到的經(jīng)驗(yàn)公式。如指數(shù)形式公式：經(jīng)驗(yàn)公式。如指數(shù)形式公式： FFccccFFppppFFffffxycFpFxypFpFxyfFpFFCafKFCafKFCafK式中式中 CFc , CFp , CFfCFc , CFp , CFf 與工件、刀具材料有關(guān)系數(shù)；與工件、刀具材料有關(guān)系數(shù)； xFc , xFp , xFfxFc , xFp , xFf 切削深度切削深度apap 對(duì)切削力影響指數(shù)；對(duì)切削力影響指數(shù)； yFc , yFp , yFfyFc , yFp

58、 , yFf 進(jìn)給量進(jìn)給量 f f 對(duì)切削力影響指數(shù)；對(duì)切削力影響指數(shù)； KFc , KFp , KFfKFc , KFp , KFf 考慮切削速度、刀具幾何參數(shù)、考慮切削速度、刀具幾何參數(shù)、 刀具磨損等因素影響的修正系數(shù)。刀具磨損等因素影響的修正系數(shù)。3 3、切削功率的計(jì)算、切削功率的計(jì)算在切削加工過程中，所需的切削功率在切削加工過程中，所需的切削功率PcPc可以按下式計(jì)算：可以按下式計(jì)算：式中式中 FcFc 主切削力（主切削力（N N）；）； vcvc 主運(yùn)動(dòng)速度（主運(yùn)動(dòng)速度（m/sm/s）根據(jù)上式求出切削功率，可按下式計(jì)算機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率根據(jù)上式求出切削功率，可按下式計(jì)算機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率PE

59、PE：)(103KwvFPccccEPPcc機(jī)床傳動(dòng)效率，一般取機(jī)床傳動(dòng)效率，一般取cc=0.75=0.750.850.854 4、影響切削力的主要因素、影響切削力的主要因素（1 1）工件材料）工件材料 工件材料的強(qiáng)度、硬度越高，剪切屈服強(qiáng)度工件材料的強(qiáng)度、硬度越高，剪切屈服強(qiáng)度ss越高，切削時(shí)產(chǎn)生的切削力越高，切削時(shí)產(chǎn)生的切削力越大。越大。工件材料的塑性、沖擊韌度越高，切削變形越大，切屑與刀具間摩擦增加，工件材料的塑性、沖擊韌度越高，切削變形越大，切屑與刀具間摩擦增加，則切削力越大。則切削力越大。 加工脆性材料時(shí)，因塑性變形小，切屑與刀具間摩擦小，切削力較小。加工脆性材料時(shí)，因塑性變形小，切

60、屑與刀具間摩擦小，切削力較小。 例如：加工例如：加工6060鋼的切削力鋼的切削力FcFc比比4545鋼增大鋼增大4%4%，加工，加工3535鋼的切削力鋼的切削力FcFc比比4545鋼鋼減小減小13%13%。（2 2）刀具幾何參數(shù)）刀具幾何參數(shù) 前角前角。增大，切削變形減小，故。增大，切削變形減小，故切削力減小。切削力減小。主偏角對(duì)切削力主偏角對(duì)切削力FcFc的影響較小，而的影響較小，而對(duì)進(jìn)給力對(duì)進(jìn)給力FfFf和背向力和背向力FpFp影響較大，由影響較大，由右圖可知當(dāng)主偏角增大時(shí)，右圖可知當(dāng)主偏角增大時(shí)，F(xiàn)fFf增大，增大，F(xiàn)pFp減小。減小。刃傾角刃傾角ss在很大范圍在很大范圍(-40(-40