1、研究金屬切削過程的意義 ： 通過研究揭示金屬切削過程的變化規律，用于指導生產。它是研究切削力、切削熱、振動、卷屑、斷屑、刀具磨損及加工表面質量的基礎。 研究金屬切削過程的方法 ： 側方格變形觀察法； 高頻攝影法； 快速落刀法； 在線瞬態體視攝影系統 掃描電鏡顯微觀察法； (6)光彈性，光塑性試驗法等。第二章 金屬切削過程及切削參數優化選擇 一、研究金屬切削變形過程的實驗方法1.側面變形觀察法 用顯微鏡直接觀察在低速直角自由切削時工件側面切削層的金屬變形狀況。為了對金屬切削層各點的變形觀察的更準確，可以將工件側面拋光，劃出細小方格，察看切削過程中這些方格如何被扭曲，從而獲知刀具前方變形區的范圍以

2、及金屬顆粒如何流向切屑。根據變形圖像和塑性力學可以計算出各點的應力狀態。 2.1 金屬切削的變形過程圖3-1 金屬切削層變形圖像2高速攝影法 采用高速攝影機拍攝，每秒可拍幾百幅到萬幅以上。拍攝時要用顯微鏡頭或具有放大作用的長焦距鏡頭，并且要有強的光源。3快速落刀法 為了探索在不同切削條件下的切削變形特征，可用“快速落刀法”取得在該切削條件下的變形區和切屑根部標本。 這種裝置在100mmin的切削速度下可獲得滿意的結果。4.在線瞬態體視攝影系統 圖3-3 流線圖和剪切角與變形區厚度求法a ） 流線圖 b）剪切角與變形區厚度s求法5掃描電鏡和透視電鏡顯微觀察法 掃描電子顯微鏡SEM（Scannin

3、g electron microscope ）是一種電子光學顯微鏡，能觀察極微小的表面和裂紋，常用以觀察分析試件表面形貌，還可以分析試件表面的化學成分。它可用于觀察切屑的斷口型式，屬于剪切破壞或拉伸破裂，刀具的磨損機理以及切屑的變形過程。 6光彈性、光塑性試驗法 為了分析金屬變形區的應力情況，對切削刃前方的金屬可進行彈性力學和塑性力學的研究和實驗。 變形區應力情況，白色條紋為等切應力曲線。刃前壓應力，刃后拉與應力 以切削塑性金屬材料時切屑形成過程為例，說明金屬切削層的變形。在刀具切削刃附近的切削層，傳統上將其分為三個變形區域 （后圖）。 金屬切削過程的本質就是：被切削金屬層在刀具的作用下，經受

4、擠壓而產生的剪切滑移變形的過程。 二、切削變形區第一變形區：（基本變形區）OAOM之間的區域，是切削過程中的主要變形區，是切削力和切削熱的主要來源。主要特征：剪切面的滑移變形以及加工硬化第二變形區：切屑底層與前刀面之間的摩擦變形區。靠近前刀面的金屬進一步纖維化。主要影響切屑的變形和積屑瘤的產生。第三變形區第二變形區第一變形區第三變形區：工件已加工表面與刀具后刀面之間的擠壓、摩擦變形區域。造成工件表面的纖維化與加工硬化。該區域對工件表面的殘余應力以及后刀面的磨損有很大的影響。返回1)、第變形區內金屬的剪切變形刀具擠壓工件，產生變形滑移擠裂切離P晶粒OA始剪切線 等剪應力線 始滑移線OM終剪切線O

5、AOM所包圍的區域（塑性變形區）第變形區晶粒滑移示意圖 滑移與晶粒的伸長 金屬切削過程示意圖剪切角：通常，OA與OM非常接近，(0.02mm-0.2mm),可近似看作一個平面，即剪切面。剪切面與切削速度的夾角，即剪切角。2)、第變形區內金屬的擠壓和摩擦 產生塑性變形的金屬切削層材料經過第變形區后，沿刀具前刀面流出時又受到前刀面的擠壓和摩擦，在靠近前刀面處的金屬進一步纖維化形成第變形區。纖維化方向與前刀面平行。 3)、第變形區的擠壓和摩擦 金屬切削層在已加工表面受刀具刀刃鈍圓部分的擠壓與摩擦而產生塑性變形部分的區域。 第變形區的形成與刀刃鈍圓有關。因為刀刃不可能絕對鋒利，不管采用何種方式刃磨，刀

6、刃總會有一鈍圓半徑rn。一般高速鋼刃磨后rn為310m，硬質合金刀具磨后約1832m，如采用細粒金剛石砂輪磨削， rn最小可達到36m。另外，刀刃切削后就會產生磨損，增加刀刃鈍圓。 圖3-12表示了考慮刀刃鈍圓情況下已加工表面的形成過程。三、變形程度的表示方法變形程度的表示方法：剪切角相對滑移變形系數1).剪切角 ： 對于同一工件材料，用同樣的刀具，切削同樣大小的切削層，當切削速度高時，角較大，剪切面積變小，切削比較省力，說明剪切角的大小可以作為衡量切削過程變形的參數，剪切變形是切削塑性材料時的重要特征。 角與剪切面面積的關系三、變形程度的表示方法2)、 相對滑移 切削過程中金屬變形主要是剪切

7、滑移，可以用剪應變即相對滑移來表示。 剪切角與相對滑移的關系： =s/y =coso/sincos（- o ） 三、變形程度的表示方法=s/y =coso/sincos（- o ）三、變形程度的表示方法3)、 變形系數：切屑厚度與切削層厚度或切削層長度與切屑長度之比厚度變形系數：長度變形系數：根據體積不變原理數：2.2 切屑的種類及卷屑、斷屑機理一、切屑的種類 由于工件材料、切削條件的不同，產生的切屑種類也不同。按其機理可分為四大類：帶狀切屑，擠裂(節狀)切屑，單元切屑，崩碎切屑。1)、帶狀切屑：產生條件：切削塑性材料、切削速度高、切削厚度較小、前角大。形狀：連綿不斷呈帶狀，切屑底面很光滑而背

8、面呈毛茸狀。形成原因：切速高，切削層未及充分變形即變為切屑，剪切面上的應力還未達到破壞值，因此只有塑性滑移而無斷裂；前角大，則刀具鋒利；hD小則切削力小。故易得帶狀切屑。特點：切削過程變形小，切削力小且穩定；已加工表面粗糙度低。對生產安全有危害。2）、擠裂切屑：（節狀切屑）形狀：宏觀上自然連接，但外表面呈鋸齒形，如竹節狀。產生條件：切削塑性材料、切削速度中等、切削厚度較厚、前角較小。形成原因：切削層經過充分變形，最后被擠裂。特點：切屑冷硬度高，脆且易斷，便于處理；變形相對較大，切削力波動較大，易產生振動；已加工表面粗糙度較高。3)、單元切屑：形狀： 切屑沿擠裂面完全斷開成單元狀。產生條件：材料

9、塑性很差、切速低、hD大、前角小。形成原因：整個剪切面上剪應力超過材料的破壞強度極限。特點：切削力波動很大，有振動；已加工表面非常粗糙，且有振紋。4)、崩碎切屑：形狀：切屑呈不規則的碎塊狀。產生條件：切削脆性材料。形成原因：材料塑性差，抗拉強度低，受前刀面擠壓時幾乎沒有塑性變形便脆斷成不規則的碎塊。特點：切削過程不平穩，切削力波動大，有沖擊，振動大，已加工表面粗糙。 切削過程中，切屑的形狀直接影響生產的正常進行和操作人員的安全。同時在自動化生產中，切屑的處理往往成為生產的關鍵問題。因此，研究切屑的形狀及其變化規律，并提出相應的控制措施，是具有現實意義的。 二. 切屑的卷曲與折斷1)、 切屑的形

10、狀 在切削過程中，由于工件材料、刀具幾何形狀和切削用量的差異，使形成的切屑形狀也各異。 帶狀切屑連綿不斷，易纏繞在工件或刀具上，造成劃傷工件表面或打壞刀刃，甚至傷害操作人員，故一般應避免形成帶狀切屑。但在某些情況下(如加工盲孔)，為了使切屑順利地排出，希望形成帶狀屑或長緊卷屑。 C形屑是一種較好的屑形，不會傷工件表面或打刀刃，也不易傷人。多數是使它碰撞在刀具后刀面或工件表面上而折斷，但這樣會影響切削過程的平穩性，也會影響工件已加工表面粗糙度。因此，精加工時希望形成長螺卷屑。 長緊卷屑也是一種較好的屑形，切削過程比較平穩，并易于清除。但要形成長緊卷屑，必須嚴格控制刀具的幾何參數和切削用量。 在重

11、型車床上，因切屑又厚又寬，為安全起見，希望形成發條狀屑，并使其在工件加工表面上頂斷，靠自重墜落。在自動機床或自動線上，排屑及清除對加工的連續性很重要，故希望形成不纏繞工件和刀具且易清除的寶塔狀卷屑。 可見，由于切削加工的具體條件不同，對切屑形狀的要求也不同。 2)、切屑的折斷 金屬切削過程中產生的切屑是否易折斷，與工件材料的性能及切屑變形有密切關系。工件材料的強度越高、延伸率越大、韌性越高，切屑越不易折斷。如合金鋼、不銹鋼等就較難斷屑。而鑄鐵、鑄鋼等就較易斷屑。 切削加工中，由于切屑經變形而變得硬、脆，這時再受交變的彎曲和沖擊時就很容易折斷。塑性變形越大，就越容易折斷。在切削難斷屑的高強度、高

12、韌性、高塑性的材料時，應設法增大切屑變形，增強切屑的硬化效果，達到斷屑的目的。由此可見，研究切屑的折斷，必須從切屑的變形入手。 切屑的變形可由兩部分組成，一是切削過程中產生的，稱為基本變形；二是切屑在流動和卷曲過程中的再次變形，稱為附加變形。影響基本變形的主要因素有刀具幾何參數(如前角、負倒棱、刀尖圓角等）和切削參數(如切削速度、進給量等）。前角越小、負倒棱越寬、切削速度越低，切屑的變形越大，越有利于斷屑。但從切削輕快和切削效率的角度考慮，這樣并不合理，這些措施往往僅作為斷屑的一個輔助手段。 多數情況下，僅有基本變形還不能使切屑折斷，必須經受再次附加變形，最常用方法就是在前刀面上磨出或壓制出卷

13、屑槽，迫使切屑流入槽內經受卷曲變形。經附加變形后的切屑進一步硬化，當它再受到彎曲和沖擊就很容易被折斷。3)、卷屑槽的形狀及卷屑機理 卷屑槽的形狀一般是指刀具正交平面內的形狀。常用的有直線圓弧型、直線型和全圓弧型三種。 卷屑槽的形狀 a) 直線圓弧型 b) 直線型 c) 全圓弧型4)、切屑折斷機理2.3 前刀面的摩擦與積屑瘤一、作用在切屑上的力 為研究前刀面上摩擦對切屑變形的影響，先要分析作用在切屑上的力。在直角自由切削下，作用在切屑上的力有（如圖）：刀對屑的法向力Fn和摩擦力Ff，其合力為Fr 。剪切面上的剪切力Fs及法向力Fns，其合力為Fr。兩合力應平衡（如圖）。各力間的關系見圖。其中Fn

14、和Fr的夾角為摩擦角，Fr 與切削運動方向之間的夾角為作用角。 2.3 前刀面的摩擦與積屑瘤摩擦角對切削分力Fz、Fy影響： 若測得切削分力Fz、Fy ，可得tg即為平均摩擦系數： 二、剪切角與前刀面摩擦角的關系 1）根據主應力方向與最大剪應力方向成45角原理確定的剪切角 由前面兩圖，Fr是前刀面上Fn和Ff的合力，合力的方向與主應力方向一致；剪切力Fs是在最大剪應力方向，它們之間的夾角為（+-）。根據材料力學原理：主應力方向與最大剪應力方向之間夾角為45。李和謝弗公式Lee and Shaffer2.3 前刀面的摩擦與積屑瘤 2）根據合力最小原理 由前面兩圖，Fr是前刀面上Fn和Ff的合力，

15、剪切角不同，則切削合力Fr 也不同，存在一個，使得Fr 最小。令 ，求得最小Fr 的最小值，即有下式：麥錢特公式M.E. Merchant2.3 前刀面的摩擦與積屑瘤結論：1當 增大時，角隨之增大，變形減小。即 在保證切削刃強度的條件下，增大前角對改善 切削過程是有利的。2當增大時，角隨之減小，變形增大。故仔 細研磨刀面、加入切削液以減小前刀面上的 摩擦對改善切削過程是有利的。2.3 前刀面的摩擦與積屑瘤三、前刀面上的摩擦 前刀面上的摩擦與一般機械副相對運動時產生的摩擦不同。在金屬切削過程中，切削層對前刀面的作用力非常之大，達2GPa以上，變形所產生的熱量使其溫度高達幾百度，這就造成了切屑底層

16、與前刀面之間極易產生粘結，使切屑在橫斷面上的流動速度不均，即形成了切屑底層的滯流現象。這樣的摩擦實質上就形成了切屑底層的剪切滑移，它與材料的流動應力特征以及接觸物體之間粘結面積大小有關。這種摩擦稱為前刀面上的內摩擦。 2.3 前刀面的摩擦與積屑瘤 在前刀面上存在著刀屑摩擦，它影響到切屑的形成、切削力、切削溫度及刀具的磨損，此外還影響積屑瘤的形成和已加工表面質量。1、摩擦面的實際接觸面積1）峰點型接觸 由于固體表面從微觀上看是不平的，若將其疊放在一起，當載荷較小時，接觸面積僅有少數峰點接觸。當載荷增大時，實際接觸面積Ar增大。FrN：接觸面的法向載荷s：材料的壓縮屈服極限。2.3 前刀面的摩擦與

17、積屑瘤2）緊密型接觸 當法向載荷FrN增大到一定程度時，實際接觸面積Ar達到名義接觸面積Aa，此時兩摩擦面發生的接觸稱為緊密型接觸。2、峰點的冷焊和摩擦力 在法向力和切向力的作用下，接觸峰點發生了強烈的塑性變形，破壞了峰點表面的氧化膜和吸附膜，使接觸的峰點間發生了焊接，即冷焊。此時，金屬間的摩擦過程就是不斷更換冷焊結的過程。摩擦力為：2.3 前刀面的摩擦與積屑瘤3、摩擦系數對于峰點型接觸，摩擦系數為：對于緊密型接觸，摩擦系數為：可見，對于峰點型接觸，服從古典摩擦法則。 而對于緊密型接觸，摩擦系數是一個變數，與名義接觸面積Aa和法向力FrN有關。2.3 前刀面的摩擦與積屑瘤4、前刀面上的摩擦 前

18、刀面上的應力分布如圖，靠近切削刃處的法應力較大，遠離處較小。因而前刀面上有兩種類型的摩擦，OA段為緊密型，AB段為峰點型。OA段的摩擦系數為： 在一般切削條件下，來自OA段的摩擦力占總摩擦力的85%，因此前刀面上的摩擦由緊密型摩擦起主導作用，不服從古典摩擦法則。AB段的摩擦系數為：2.3 前刀面的摩擦與積屑瘤前刀面上的平均摩擦系數： 四、影響前刀面摩擦系數的主要因素1工件材料性能：工件材料的強度和硬度增大，摩擦系數略有減小，變形系數也減小，即切削層變形減小。2切削厚度：切削厚度增加時，正應力隨之增大，也略微下降。3. 切削速度：開始隨切削速度增加而增加，到一定值后，又隨之而減小。4前角：在一般

19、切削速度范圍內，增大前角使正應力減小，材料剪切屈服強度與正應力之比增加， 值愈大。 2.3 前刀面的摩擦與積屑瘤五、 積屑瘤的形成及其對切削過程的影響 2.3 前刀面的摩擦與積屑瘤2.3 前刀面的摩擦與積屑瘤“在一定的溫度和壓力下,切削塑性金屬時,切屑底層與前刀面嵌入式結合發生冷焊現象,使一部分切屑粘結在前刀面上,形成積屑瘤”。特點：硬度是工件材料的23.5倍，可以代替刀具切削。周而復始的生長、脫落。2.3 前刀面的摩擦與積屑瘤對切削過程的影響： 積屑瘤代替刀刃進行切削，保護了刀刃，增大了前角。 積屑瘤形狀不規則，頻繁生長脫落，影響尺寸精度(增大切削厚度)和表面質量（加速刀具磨損）。故：粗加工

20、時可人為控制積屑瘤的生長，使積屑瘤能穩定存在。精加工時應抑制積屑瘤的產生。產生條件：切削塑性材料。切削區的溫度、壓力和界面狀況符合在刀面上發生冷焊的條件。2.3 前刀面的摩擦與積屑瘤控制措施：提高前刀面的光滑程度；提高工件的硬度，降低塑性；采用合適的切削液；避開積屑瘤產生的速度范圍。2.4 影響切屑變形的因素1、工件材料：工件材料硬度、強度提高，摩擦系數越小。減小時剪切角將增大，變形系數將減小。2、前角：增大前角0，使剪切角增大，變形系數減小，因此，切削變形減小。3、切削速度：在無積屑瘤的切削速度范圍內，切削速度愈大，則變形系數愈小。 在有積屑瘤的情況下，按積屑瘤的生長和消失來解釋。4、當切削

21、厚度增加時，前刀面上的摩擦系數減小，使與（ 0 作用角）減小，因而增大，可見在無積屑瘤情況下，f愈大(ac愈大)，則愈小。 2.5 切削力一、切削力的來源：工件、切屑的變形抗力刀具與切屑、工件與刀具之間的摩擦阻力 切削力：被加工材料發生變形成為切屑所需的力彈塑性變形抗力和摩擦阻力二、切削力的分解主切削力：FC在主運動方向的分力。FC與切削速度方向一致，又稱切向抗力。是計算機床切削功率的主要依據。背向力：FP總切削力在切深方向的分力。 FP在基面內，與進給方向垂直。進給抗力：Ff在進給方向的分力。是計算或校核機床進給機構強度的依據。2.5 切削力三、切削力的計算1）由實驗獲得經驗公式：注意：計算

22、公式由實驗測得，式中的各項應按照實驗時的單位計算。即：aP：mm，f：mm/r手冊中的數據為特定切削條件下測得的數據，當實際的條件與實驗公式條件不符時，應加修正系數。2.5 切削力經驗公式的建立：圖解法和最小二乘法2）切削力理論公式：四、單位切削力“單位切削面積上的主切削力”：估算切削力：2.5 切削力五、切削功率機床總功率：2.5 切削力Fc-主切削力牛頓N；Vc切削速度m/s。單位切削功率“單位時間內切下單位體積金屬所需的功率”2.5 切削力六、影響切削力的因素1. 工件材料影響較大的因素主要是工件材料的強度、硬度和塑性。材料的強度、硬度越高，則屈服強度越高，切削力越大。在強度、硬度相近的

23、情況下，材料的塑性、韌性越大，則刀具前面上的平均摩擦系數越大，切削力也就越大。2. 切削用量進給量f和背吃刀量ap 進給量f和背吃刀量ap增加，使切削力Fc增加，但影響程度不同。進給量f 增大時，切削力增加,而變形系數略有下降；而背吃刀量ap增大時，切削刃上的切削負荷成正比的增加。 結論： 從提高生產率，減小加工系統載荷和能量消耗的觀點來看，用大的進給量 f 工作，比用大的背吃刀量 ap 工作更為有利。2.5 切削力切削速度在520m/min區域內增加時，積屑瘤高度逐漸增加，切削力減小；切削速度繼續在2035m/min范圍內增加，積屑瘤逐漸消失，切削力增加；在切削速度大于35m/min時，由于

24、切削溫度上升，摩擦系數減小，切削力下降。一般切削速度超過90m/min時，切削力無明顯變化。在切削脆性金屬工件材料時，因塑性變形很小，刀屑界面上的摩擦也很小，所以切削速度c 對切削力Fc無明顯的影響。在實際生產中，如果刀具材料和機床性能許可，采用高速切削，既能提高生產效率，又能減小切削力。 切削速度vc2.5 切削力2.5 切削力前角: o 切削變形切削力。（塑性材料）負倒棱：負倒棱大大提高了正前角刀具的刃口強度，但同時也增加了負倒棱前角(負前角)參加切削的比例，負前角的絕對值切削變形程度切削力；主偏角：Fp=FDcosKr Ff=FDSinKr Kr Fp , Ff刃傾角：s Fp, Ff,

25、Fc基本不變。Fc方向改變；刀尖圓弧半徑r 切削刃圓弧部分的長度切削變形切削力。此外r增大，整個主切削刃上各點主偏角的平均值減小，從而使Fp增大、Ff 減小,Fc影響小。3. 刀具幾何參數2.5 切削力圖413 前角對切削力的影響2.5 切削力圖416 負倒棱對切削力的影響2.5 切削力圖417 主偏角不同時Fxy力的分解 （a）Kr小 （b） Kr大2.5 切削力主偏角的影響：Fp=FDcosKr Ff=FDSinKr Kr Fp , Ff圖424 刃傾角對切削力的影響4. 刀具磨損5. 切削液6. 刀具材料 刀具材料與被加工材料間的摩擦系數，影響到摩擦力的變化，直接影響著切削力的變化。 水

26、基切削液影響很小，油基潤滑好，能顯著降低切削力2.6 切削熱和切削溫度一、產生原因：切削層的彈性及塑性變形。切屑與前刀面，工件與后刀面的摩擦。第一變形區：60%的熱量第二變形區：30%的熱量第三變形區：10%的熱量二、切削熱的傳遞：Q=Q屑+Q刀+Q工+Q介在不使用冷卻液的情況下：Q屑Q刀Q工Q介車削：屑50-86，刀10-40，工件3-9，空氣1鉆削：切屑28，刀具14.5，工件52.5%，空氣5三、切削溫度 切削溫度分布：切削脆性材料時最高溫度區域切削塑性材料時最高溫度區域 切削溫度：“指切削區（切屑與前刀面接觸區）的平均溫度3.切削溫度的測定方法 1)自然熱電偶法 自然熱電偶法是利用工件

27、材料和刀具材料化學成份的不同而構成熱電偶的兩極。刀具切削工件的切削區域產生高溫形成熱端，刀具的尾端及工件的引出端保持室溫，形成熱電偶冷端，冷、熱端之間熱電勢由儀表（毫伏計）測定。切削溫度越高，測得熱電勢越大，它們之間得對應關系可利用專用裝置經標定得到。 用自然熱電偶法測到的是平均切削溫度, 利用這一方法進行測量是簡便可靠的。但更換刀具材料或工件材料時(甚至是同一牌號的刀具材料和工件材料，但爐號不同，即雜質含量不同時)，需重新標定溫度一輸出電壓曲線。一般資料所載的溫度一輸出電壓曲線只能供參考，必須重新標定，這是自然熱電偶法的不足之處。 另外自然熱電偶法不能測出切削區指定點的溫度，為了克服這些缺點

28、，人們使用了人工熱電偶來進行測量。2).人工熱電偶法 人工熱電偶法是將兩種預先經過標定的金屬絲組成熱電偶，熱電偶的熱端焊接在刀具或工件需要測定溫度的指定點上，冷端通過導線串聯在電位差計或毫伏表上。根據儀表上的指示值和熱電偶標定曲線，可測得指定焊接點的溫度。 采用人工熱電偶法，配合一定的刀具或工件上的結構措施，可以測定刀具或工件上的溫度場。 半人工熱電偶 是把一根金屬絲焊在欲測溫點上作為一極，以工件材料或刀具材料作為另一極而組成的。用半人工熱電偶法測量切削溫度的工作原理同前所述。200以下切屑呈銀白色220切屑呈淡黃色270切屑呈暗紅色290300 切屑呈暗藍色320 切屑呈藍色350 切屑呈藍

29、灰色400 切屑呈灰白色500 切屑呈紫黑色切削碳鋼時：四、影響切削溫度的因素分析工件材料:HB、b切削抗力功耗熱處理HBb正火18760100%調質22975125%淬火44HRC148145%45#鋼為例：四、影響切削溫度的因素分析切削用量對切削溫度的影響：vc、f、ap 用YT15刀具，切削45#鋼時( b=75kg/cm2)四、影響切削溫度的因素分析3. 刀具幾何參數 1)前角o塑性變形和摩擦切削溫度（圖）。但前角不能太大，否則刀具切削部分的楔角過小，容熱、散熱體積減小，切削溫度反而上升。 2)主偏角r切削刃工作接觸長度，切削寬度bD，散熱條件變差，故切削溫度（圖）。 3）負倒棱寬度b

30、r和刀尖圓弧半徑r對切削溫度的影響 負倒棱寬度在（02）f范圍內變化，刀尖圓弧半徑在01.5mm范圍內變化，基本上不會影響切削溫度。這是由于負倒棱寬度和刀尖圓弧半徑的增大，都能使塑性變形區的塑性變形增大，切削熱也隨之增加。另一方面，這兩者的增加都會使刀具的散熱條件有所改善，傳出的熱量增加。兩者趨于平衡，所以對切削溫度的影響很小。 刀尖圓弧半徑對刀尖處局部切削溫度的影響較大，增大刀尖圓弧半徑，有利于刀尖處局部切削溫度的降低。4. 刀具磨損 刀具磨損后，切削刃變鈍，刃區前方的擠壓作用增大，使切削區的金屬的塑性變形增加。同時，磨損后的刀具后角變成零度，使工件與刀具的摩擦加大，兩者均使切削熱的產生增加

31、。所以，刀具磨損是影響切削溫度的重要因素。 圖3.59為車刀后刀面的磨損值與切削溫度的關系。從圖上可知，當VB0.4mm后，切削溫度急劇上升。當后刀面的磨損值達到0.4mm時，切削溫度上升約510。當后刀面磨損值達到0.7mm時，切削溫度上升約2025。 切削速度越高，刀具磨損值對切削溫度的影響越顯著。切削合金鋼時，由于合金鋼的強度和硬度比較高，而導熱系數又較低，所以磨損對切削溫度的影響比較顯著。因此切削合金鋼的刀具，僅允許有較小的磨損量。 5 切削液 切削液對降低切削溫度、減少刀具磨損和提高已加工表面質量有明顯的效果，在切削加工中應用很廣。切削液對切削溫度的影響，與切削液的導熱性能、比熱、流

32、量、澆注方式以及本身的溫度有很大關系。 利用切削液的潤滑功能降低摩擦系數，減少切削熱的產生，也可利用它的冷卻功用吸收大量的切削熱，所以采用切削液是降低切削溫度的重要措施。 從導熱性能來看，水基切削液乳化液油類切削液，實驗表明，如果用乳化液代替油類切削液，加工生產率可以提高50100。如果將室溫（20）下的切削液降溫至5，則刀具耐用度可以提高50。五、控制切削溫度的措施正確使用切削液：合理選擇切削用量：在滿足工藝要求的前提下，取小的 vc較大的 ap、f改善刀具幾何條件： O4.控制刀具的磨損量VB5. 改善工件材料性能2.7 刀具的磨損、破損和使用壽命一、刀具的磨損形式：二、刀具磨損機理磨料磨

33、損 工件和切屑中的硬質點（如碳化物）以及不斷脫落的積屑瘤碎片劃擦刀面產生磨損。 冷焊磨損(粘結磨損) 切屑與刀具在壓力和摩擦條件下冷焊粘結，然后相互被拉開，產生表面破壞傷痕。二、刀具磨損機理擴散磨損： 工件材料和刀具在高溫下（9001000）相互擴散造成的磨損。二、刀具磨損機理氧化磨損： 刀具上的表面膜被切屑或工件表面劃擦掉后，在高溫下（700800）與空氣中的氧作用產生松脆氧化物(Co3O4、CoO、WO3、TiO2)，造成刀具磨損。 在切削區的高溫作用下，刀具、切屑、工件材料形成熱電偶，產生熱電動勢，形成流過刀具工件、刀具切屑的熱電流，從而促進化學元素的擴散加速刀具的磨損，這種在熱電勢的作

34、用下產生的擴散磨損稱為熱電磨損。 試驗表明，在不改變刀具和工件剛度的前提下，將刀具工件回路加以絕緣，可以明顯提高刀具的耐用度。例如：采用W18Cr4V鉆頭加工鉻鎳不銹鋼時，如果將鉆頭與鉆套絕緣，可使鉆頭的耐用度提高26倍。5 熱電磨損綜上所述：三、磨損過程四、刀具的磨鈍標準“指后刀面磨損帶中間部分平均磨損量允許達到的最大磨損尺寸”。以VB表示五、刀具的使用壽命“刀具從開始切削一直到磨損量達到磨鈍標準為止的總的切削時間”。記為：T切削用量與刀具使用壽命的關系：可見：vc對T的影響最大，f次之，aP最小。在優選切削用量以提高生產率時，首先應盡量選大的aP，然后根據加工條件和要求選允許最大的f，最后

35、根據T選取合理的vc。六、刀具合理使用壽命的選擇最大生產率使用壽命：TP“根據單件工序工時最短的原則來確定T”。 經濟使用壽命：Tc“根據單件工序成本最低的原則來確定T”。式中：m：指數。 對于高速鋼： m=0.10.125， 硬質合金： m=0.10.4， 陶瓷刀具： m=0.20.4 tct：換刀一次所需時間；Ct：刃磨一次刀具消耗的費用； M：該工序單位時間內機床折舊費及所分擔的全廠開支。3. 加工利潤最大：七、 刀具破損 在切削加工中，刀具經常不經過正常磨損，而在很短時間內突然損壞以致失效。這種情況稱之為破損。刀具破損的型式包括：燒刃、卷刃、崩刃、斷裂、表層剝落等。 刀具破損和磨損一樣

36、，也是刀具主要損壞形式之一。特別是在用脆性大的刀具材料制成 的刀具進行斷續切削，或者加工高硬度材料等的情況下，刀具的脆性破損就更加嚴重，據統計，硬質合金刀具約有50-60的損壞是脆性破損。陶瓷刀具的破損比例更高。所以對刀具破損必須予以足夠重視。脆性的新刀具材料應該試驗其抗破損的切削性能。1.刀具破損的主要型式 該類刀具切削用量過大，切削速度過高時，切削刃和刀尖部分變色 ，稱為“燒刀”或“相變磨損” 。熱處理不當，沒有達到應有的硬度 ，切削刃和刀尖部分產生“塑性變形”，精加 工、薄切削刀具(如拉刀、鉸刀)上 會產生“卷刃”。鉆頭、絲錐、拉刀、立銑刀等， 當切削負荷過重、刀具材料中 有缺陷或刀具設

37、計不當時，其 工作部分或夾固部分會產生折斷。 1）. 工具鋼、高速鋼刀具高速鋼麻花鉆的折斷 2）. 硬質合金、陶瓷、立方氮化硼、金剛石刀具 這些刀具材料與工具鋼、高速鋼相比，硬度和耐熱性較高，因此不易發生燒刀和卷刃；但是，它們的韌性較低，組織結構比較不均勻，容易帶有各種缺陷，因此很容易發生崩刃、折斷等情況。分述如下。(1)切削刃微崩 當工件材料的組織、硬度、余量不均勻，前角偏大導致切削刃強度偏低，工藝系統剛性不足產生振動，或進行斷續切削，刃磨質量欠佳時，切削刃容易發生“微崩”，即刃區出現微小的崩落、缺口或剝落。出現這種情況后，刀具將失去一部分切削能力，但還能繼續工作。繼續切削中，刃區損壞部分可能迅速擴大，導致更大的破損。 (2)切削刃或刀尖崩碎 這種破損型式常在比造成切削刃微崩更為惡劣的切削條件下產生，或者是微崩的進