切削與磨削過程幽默來自智慧，惡語來自無能切削與磨削過程切削與磨削過程幽默來自智慧，惡語來自無能2第1章切削與磨削過程1.1金屬切削過程與刀具的基本知識1.2切削變形、切削力與切削熱1.3刀具磨損和耐用度1.4切

削

液1.5磨削過程3第1章切削與磨削過程1.1.1金屬切削加工的基本概念1.1.2刀具的角度1.1.3刀具的材料1.1.4刀具角度的選擇1.1金屬切削過程與刀具的基本知識切削與磨削過程幽默來自智慧，惡語來自無能切削與磨削過程切削與1第1章切削與磨削過程1.1金屬切削過程與刀具的基本知識1.2切削變形、切削力與切削熱1.3刀具磨損和耐用度1.4切

削

液1.5磨削過程2第1章切削與磨削過程1.1金屬切削過程與刀具的基本3第1章切削與磨削過程1.1.1金屬切削加工的基本概念1.1.2刀具的角度1.1.3刀具的材料1.1.4刀具角度的選擇1.1金屬切削過程與刀具的基本知識3第1章切削與磨削過程1.1.1金屬切削加工的基本概念341.1.1金屬切削加工的基本概念1.1金屬切削過程與刀具的基本知識一、切削運動與切削用量圖1外圓車削的切削運動

與加工表面圖2平面刨削的切削運動

與加工表面41.1.1金屬切削加工的基本概念1.1金屬切削過程與刀451.1金屬切削過程與刀具的基本知識5切削速度Vc，進給量f(或進給速度Vf)和背吃刀量ap51.1金屬切削過程與刀具的基本知識5切削速度Vc，進給量f561.1金屬切削過程與刀具的基本知識切削運動主運動進給運動合成切削運動二、工件表面待加工表面已加工表面過渡表面61.1金屬切削過程與刀具的基本知識切削運動671.1金屬切削過程與刀具的基本知識7三、切削層參數：

公稱厚度hD，公稱寬度bD，公稱橫截面積AD=hDbD=fap71.1金屬切削過程與刀具的基本知識7三、切削層參數：

781.1.2刀具角度1.1金屬切削過程與刀具的基本知識一、切削部分的組成（車刀）前刀面Aγ主后刀面Aα副后刀面主切削刃S副切削刃S’刀尖81.1.2刀具角度1.1金屬切削過程與刀具的基本知識一891.1金屬切削過程與刀具的基本知識其它刀具可看作是車刀的演變和組合91.1金屬切削過程與刀具的基本知識其它刀具可看作是車刀的演9101.1金屬切削過程與刀具的基本知識二、定義刀具角度的參考系刀具標注角度參考系基面Pr切削平面Ps正交平面P0101.1金屬切削過程與刀具的基本知識二、定義刀具角度的參考10111.1金屬切削過程與刀具的基本知識11三、刀具的標注角度前角0：前刀面—基面（正交平面）后角

0

：主后刀面—切削平面（正交平面）主偏角r

：主刃投影—假定進給方向（基面）副偏角’r

：主刃投影—假定進給方向（基面）刃傾角s

：主刃—基面（切削平面）111.1金屬切削過程與刀具的基本知識11三、刀具的標注角度11121.1金屬切削過程與刀具的基本知識12

車刀的主要標注角度121.1金屬切削過程與刀具的基本知識12車刀的主要標注12131.1金屬切削工程與刀具的基本知識13橫向進給運動的影響四、刀具的工作角度131.1金屬切削工程與刀具的基本知識13橫向進給運動的影響13141.1金屬切削過程與刀具的基本知識軸向進給運動的影響141.1金屬切削過程與刀具的基本知識軸向進給運動的影響14151.1金屬切削過程與刀具的基本知識安裝高度的影響151.1金屬切削過程與刀具的基本知識安裝高度的影響15161.1金屬切削過程與刀具的基本知識刀桿中心線偏斜的影響161.1金屬切削過程與刀具的基本知識刀桿中心線偏斜的影響16171.1.3刀具的材料1.1金屬切削過程與刀具的基本知識加工時要承受高溫、高壓、強烈的摩擦，沖擊和振動。一、刀具材料應具備的性能高的硬度

：比工件高，>HRC60高的耐磨性：耐用度足夠的強度和韌性：不崩刃，不斷高的耐熱性（熱穩定性）：高溫時可以加工

良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能

良好的工藝性能：刀具制造成本低171.1.3刀具的材料1.1金屬切削過程與刀具的基本知17181.1金屬切削過程與刀具的基本知識常用刀具材料碳素工具鋼；合金工具鋼；高速鋼；硬質合金；陶瓷；金剛石；立方氮化硼等。181.1金屬切削過程與刀具的基本知識常用刀具材料18191.1金屬切削過程與刀具的基本知識高速鋼

含有較多鎢、鉬、烙、釩等元素的高合金工具鋼較高的硬度（HRC62—67）和耐熱性（切削溫度可達550—600o）切速比碳素工具鋼和合金工具鋼高1—3倍（因此而得名），刀具耐用度高10—40倍，甚至更多加工范圍：有色金屬到高溫合金制造工藝簡單，能鍛造，容易磨出鋒利的刀刃在復雜刀具（鉆頭、絲錐、成形刀具、拉刀、齒輪刀具等）的制造中占有重要地位。分類：通用型高速鋼和高性能高速鋼（按用途）

熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼（按制造工藝）191.1金屬切削過程與刀具的基本知識高速鋼19201.1金屬切削過程與刀具的基本知識硬質合金用高耐熱性和高耐磨性的金屬碳化物（碳化鎢，碳化鈦，碳化鉭，碳化鈮等）與金屬粘結劑（鈷，鎳，鉬等）在高溫下燒結而成的粉末冶金制品。硬度：HRA89-93，能耐850-1000oC的高溫，良好的耐磨性，切速可達100-300m/min，可加工包括淬硬鋼在內的多種材料。廣泛應用硬質合金的抗彎強度低，沖擊韌性差，不鋒利，較難加工，不易做成形狀復雜的整體刀具。常用的硬質合金有鎢鈷類（YG類），鎢鈦鈷類（YT類）和通用硬質合金（YW類）3類。201.1金屬切削過程與刀具的基本知識硬質合金用高耐熱性和高20211.1金屬切削過程與刀具的基本知識涂層刀具：耐磨性高的難熔金屬化合物耐用度至少可提高1—3倍（刀片），或2—10倍（高速鋼）。加工材料的硬度愈高，效果愈好。人造金剛石：在高溫高壓下由石墨轉化而成極高的硬度（顯微硬度可達HV10000）和耐磨性，摩擦系數小，切削刃非常鋒利。很高的加工表面質量。陶瓷材料：以氧化鋁為主要成分，經壓制而成在1200°C時可保持HRA80的硬度，脆。熱穩定性較差（不得超過700～800℃），與鐵元素的化學親和力很強，不宜加工鋼鐵件。加工硬質合金。立方氮化硼：由六方氮化硼在高溫高壓下轉變而成硬度熱穩定性很高（可達1300—1400°C）。最大的優點：在高溫（1200—1300°C）時也不易與鐵族金屬起反應。211.1金屬切削過程與刀具的基本知識涂層刀具：耐磨性高的難21221.1金屬切削過程與刀具的基本知識CVD金剛石切削刀具激光焊接金剛石圓鋸片人造金剛石單晶壽命相當于硬質合金刀具的100倍以上加工特性：刀刃強度高，能承受較單晶金剛石刀具更高的沖擊載荷。磨耗小，耐用度比硬質合金高100倍以上，性能優于PCD刀具。可以多次修磨，反復使用。用單晶金剛石刀具的研磨方法將刃部精細研磨拋光至Ra≤0.05um,被加工工件表面可達到鏡面光。熱導率>5W/cmK。熱穩定性好，最高工作溫度800℃。221.1金屬切削過程與刀具的基本知識CVD金剛石切削刀具激22231.1.4刀具角度的選擇1.1金屬切削過程與刀具的基本知識刀具各角度之間是相互聯系，相互影響的，孤立地選擇某一角度并不能得到所希望的合理值。1.前角g0選擇2.后角αo選擇3.主偏角κr

和副偏角κ′r選擇4.刃傾角ls選擇231.1.4刀具角度的選擇1.1金屬切削過程與刀具的基23241.1.4刀具角度的選擇

1.前角g0影響：切削的難易程度-很大。↖前角，使刀刃變得鋒利，使切削更輕快，切屑變形↘，切削力和切削功率↘↖前角，刀刃和刀尖強度↘，散熱體積↘，影響刀具壽命。對表面粗糙度，排、斷屑等有一定的影響241.1.4刀具角度的選擇

1.前角g0影響：24251.1.4刀具角度的選擇選擇前角g0主要取決于：工件材料、刀具材料、加工要求工件強度、硬度較低時，取較大的前角，反之取較小的前角；加工塑性材料（如鋼）選較大的前角，脆性材料（如鑄鐵）選較小的前角。刀具材料韌性好（如高速鋼），前角可選得大些，反之（如硬質合金）則前角應選得小一些。粗加工時，特別是斷續切削時，應選用較小的前角；精加工時應選用較大前角。硬質合金車刀的前角γ0在－5°～＋20°范圍內選，高速鋼刀具的前角應比硬質合金刀具大5°～10°，而陶瓷刀具的前角一般取－5°～15。251.1.4刀具角度的選擇選擇前角g0主要取決于：工件25261.1.4刀具角度的選擇2.后角αo后角的主要功用：減小后刀面與工件的摩擦和后刀面的磨損，其大小對刀具耐用度和加工表面質量都有很大的影響。

大小取決于：切削厚度（或進給量），也與工件材料，工藝系統的剛性有關。車削一般鋼和鑄鐵時，車刀后角常選用4°～6°。261.1.4刀具角度的選擇2.后角αo后角的主要功用26271.1.4刀具角度的選擇3.主偏角κr和副偏角κ′r影響：主偏角和副偏角對刀具耐用度影響很大。減小主偏角和副偏角刀尖角增大，刀尖強度提高，散熱條件改善，刀具耐用度提高。降低殘留面積高度，減小加工表面的粗糙度。主偏角和副偏角還會影響各切削分力的大小和比例。主偏角取值：在工藝系統剛性較好時，主偏角κr宜取較小值，如κr=30°~70°。車削細長軸時，取κr=90°~93°，以減小背向力Fp。副偏角κr的大小主要根據表面粗糙度的要求選取，一般為5°~15°，粗加工時取大值，精加工時取小值。271.1.4刀具角度的選擇3.主偏角κr和副偏角κ′27281.1.4刀具角度的選擇4.刃傾角ls影響：刀頭的強度和切屑流動的方向。取值：在加工一般鋼件和鑄鐵時，無沖擊的粗車取ls

=0~-5°精車取ls

=0~+5°；有沖擊負荷時，取ls

=－

5°~－

15°；當沖擊特別大時，取ls

=－

30°~－

45°。切削高強度鋼，冷硬鋼時，可取ls

=－30°~－

10°。281.1.4刀具角度的選擇4.刃傾角ls影響：刀頭的2829第1章切削與磨削過程1.2.1金屬切削變形1.2.2切削力1.2.3切削熱

1.2切削變形、切削力與切削熱29第1章切削與磨削過程1.2.1金屬切削變形1.229301.2.1金屬切削變形1.2切削變形、切削力與切削熱一、概述二、切削變形三、切削變形程度四、前刀面與切屑間的摩擦五、積屑瘤的形成及其對切削過程的影響六、影響切屑變形的主要因素七、切屑的類型及控制301.2.1金屬切削變形1.2切削變形、切削力與切削30金屬切削過程是用刀具從工件表面上切去多余的金屬，形成已加工表面的過程，也是工件的切削層在刀具前面擠壓下產生塑性變形，形成切屑被切下來的過程。切削過程中的許多物理現象，如切削力、切削熱、刀具磨損等，都與金屬的變形及其變化規律有密切的關系。研究切削過程對保證加工質量、提高生產率、降低成本和促進切削加工技術的發展，有著十分重要的意義。31金屬切削過程是用刀具從工件表面上切去多余的金屬，形成已加工表一、概述1.研究金屬切削變形的常用方法金屬切削過程是高速進行的微觀變形過程。1）側面方格變形觀察法2）快速落刀法3）其他方法高速攝影法：動態觀察切削過程掃描電鏡顯微觀察法：觀察金屬晶粒內部的微觀滑移情況帶顯微鏡頭的工業電視觀察法光彈性、光塑性實驗法掃描電鏡觀察法側面方格變形觀察法示意圖32一、概述1.研究金屬切削變形的常用方法側面方格變形觀察法示2.變形區的劃分第Ⅰ變形區：

從OA線（稱始剪切線）開始發生塑性變形，到OM線（稱終剪切線）晶粒的剪切滑移基本完成；第Ⅱ變形區：

切屑沿前刀面排出時進一步受到前刀面的擠壓和摩擦，使靠近前刀面處的金屬纖維化，纖維化方向基本上和前刀面平行；第Ⅲ變形區：

已加工表面受到刀刃鈍圓部分和后刀面的擠壓與摩擦，產生變形和回彈，造成纖維化與加工硬化。332.變形區的劃分第Ⅰ變形區：

從OA線（二、切削變形追蹤切削層上任一點P，可以觀察切削的變形和形成過程。始剪切滑移線終剪切滑移線變形特征：沿滑移線的剪切滑移變形以及隨之產生的加工硬化。第Ⅰ變形區的剪切變形34二、切削變形追蹤切削層上任一點P，可以觀察切削的變形和形三、前刀面與切屑間的摩擦切削過程中的許多因素，都通過影響刀-屑之間的摩擦狀況來改變，從而影響切屑變形。變形特征：使切屑底層靠近前刀面處纖維化，切屑流動速度減慢，底層金屬甚至會滯留在前刀面上；由于切屑底層纖維化晶粒被伸長，形成切屑的卷曲；由摩擦產生的熱量使切屑底層與前刀面處溫度升高。35三、前刀面與切屑間的摩擦切削過程中的許多因素，都通過影響刀-前刀面與切屑間的摩擦特性-內摩擦塑性金屬在切削過程中，切屑與前刀面之間壓力很大，再加上幾百度的高溫，實際上切屑底層與前刀面呈粘結狀態。故切屑與前刀面之間不是一般的外摩擦，而是切屑與前刀面粘結層與其上層金屬之間的內摩擦。前刀面上的平均摩擦系數μ是一個變數。36前刀面與切屑間的摩擦特性-內摩擦塑性金屬在切削過程中，切影響前刀面摩擦系數的主要因素工件材料：在相同切削條件下，加工幾種不同工件材料，如銅、10鋼、10Cr鋼、1Cr18Ni9Ti等，隨著工件材料的強度和硬度的依次增大，摩擦系數μ略有減少。切削厚度：ac增加時，μ也略為下降，如10鋼的ac從0.1mm增大到0.18mm,μ從0.74降至0.72。因為ac增加后正應力也隨之增大。刀具前角：在一般切削速度范圍內，前角γ0愈大，則μ值愈大。因為隨著γ0增大，正應力減小，故μ增加。切削速度：當v<30m/min時，切削速度提高，摩擦系數變大。37影響前刀面摩擦系數的主要因素工件材料：在相同切削條件下，加工切削速度對摩擦系數的影響38切削速度對摩擦系數的影響38四、積屑瘤的形成及其對切削過程的影響積屑瘤：在切削速度不高而又能形成連續性切屑的情況下，加工鋼料等塑性材料時，常在前刀面切削處粘著一塊剖面呈三角狀的硬塊。它的硬度很高（通常是工件材料的2-3倍），在處于穩定狀態時，能夠代替刀刃進行切削。積屑瘤的形成：切削加工時，切屑與前刀面發生強烈摩擦而形成新鮮表面接觸。當接觸面具有適當的溫度和較高的壓力時就會產生粘結（冷焊）。于是，切屑底層金屬與前刀面冷焊而滯留在前刀面上。連續流動的切屑從粘在刀面的底層上流過時，在溫度、壓力適當的情況下，也會被阻滯在底層上。使粘結層逐層在前一層上積聚，最后長成積屑瘤。39四、積屑瘤的形成及其對切削過程的影響積屑瘤：在切削速度不高而積屑瘤的形成及其對切削過程的影響影響：

1）使實際前角增大

；

2）增大切入深度；

3）使加工表面粗糙度值增大；

4）影響刀具耐用度。積屑瘤高度與切削速度關系示意圖40積屑瘤的形成及其對切削過程的影響影響：積屑瘤高度與切削40積屑瘤高度與切削速度關系示意圖①控制切削速度，盡量采用很低或者很高的速度，避開中速區；②使用潤滑性能好的切削液，以減小摩擦；③增大刀具前角，以減小刀屑接觸區壓力；④提高工件材料硬度，減少加工硬化傾向。精加工時避免或減小積屑瘤的措施41積屑瘤高度與切削①控制切削速度，盡量采用很低或者很高的速度，五、影響切屑變形的主要因素1.工件材料

工件材料強度愈高，切屑變形愈小工件材料的塑性越大，切屑變形越大2.刀具前角

刀具前角愈大，切削變形愈小42五、影響切屑變形的主要因素1.工件材料

工件材料強度愈高3.切削速度在無積屑瘤的切削速度范圍內，切削速度愈高，則變形系數愈小。在有積屑瘤的切削速度范圍內，切削速度的影響是通過積屑瘤所形成的實際前角來影響切削變形的。

切削速度對剪切角的影響

切削速度及進給量對的影響433.切削速度切削速度對剪切角的影響切削速度及進給4.切削層公稱厚度當切削厚度增加時，摩擦系數減小，φ增大，變形變小。在無積屑瘤情況下，f愈大（ac愈大），則ξ愈小。444.切削層公稱厚度44七、切屑的類型及控制帶狀切屑切屑的內表面光滑。塑性金屬，切削厚度較小，切削速度較高，刀具前角較大時產生。擠裂切屑

外表面呈鋸齒狀，內表面有時有裂紋。切削速度較低，切削厚度較大，刀具前角較小時產生。單元切屑

以上三種為切削塑性材料時產生。崩碎切屑形狀不規則，加工表面凸凹不平。力求避免45七、切屑的類型及控制帶狀切屑切屑的內表面光滑。塑性金屬，切國際標準化組織的切屑分類法（參見ISO3685:1993(E)）46國際標準化組織的切屑分類法（參見ISO3685:199471.2.2切削力1.2切削變形、切削力與切削熱一、切削力的來源、切削合力及分力、切削功率二、切削力計算的經驗公式三、影響切削力的因素471.2.2切削力1.2切削變形、切削力與切削熱一、47481.2.2切削力一、切削力的來源、切削合力及分力、切削功率1.切削力的來源481.2.2切削力一、切削力的來源、切削合力及分力、切48491.2.2切削力2.切削合力及分力3.切削功率：4.單位切削力：491.2.2切削力2.切削合力及分力3.切削功率：49501.2.2切削力二、切削力計算2.計算切削力的指數形式的經驗公式用單位切削力計算主切削力1.切削力的理論公式501.2.2切削力二、切削力計算2.計算切削力的指數50511.2.2切削力三、影響切削力的因素

即，影響變形和摩擦的因素工件材料:強度、硬度↗力↗，脆性材料力小切削用量1）背吃刀量ap和進給量f的影響：ap或f↗，均使切削力↗，但兩者的影響程度不同。ap↗時，變形系數ξ不變，切削力成正比例↗；f↗時，ξ有所下降，故切削力不成正比例↗。在車削力的經驗公式中，加工各種材料，ap的指數x≈1,而f的指數y＝0.75～0.9。即當ap加大一倍時，Fc均增大一倍；而f增大一倍時，Fc只增大68%～86%。切削加工中，如從切削力和切削功率角度考慮，加大f比加大ap有利。511.2.2切削力三、影響切削力的因素

51521.2.2切削力2）切削速度的影響加工塑性金屬vc＞27m/min時，積屑瘤消失，切削力一般隨vc的增大而減小。這主要是因為隨著v的增大，切削溫度升高，μ下降，從而使ξ減小。vc＜27m/min時，切削力是受積屑瘤影響而變化的。約在vc

＝5m/min時已出現積屑瘤，隨著vc的提高，積屑瘤逐漸增大，刀具的實際前角加大，故切削力逐漸減小；約在vc

＝17m/min處，積屑瘤最大，切削力最小；vc

>17m/min時，由于積屑瘤減小，切削力逐步增大。切削脆性金屬（灰鑄鐵、鉛黃銅）時，因金屬的塑性變形很小，切削與前刀面的摩擦也很小，所以vc對切削力沒有顯著的影響。521.2.2切削力2）切削速度的影響加工塑性金屬52531.2.2切削力531.2.2切削力53541.2.2切削力刀具幾何參數1）前角

0，被切金屬的變形，變形系數值，刀-屑間摩擦力和正應力也。因此，切削力。但0增大對塑性大的材料（如鋁合金、紫銅等）影響顯著，即材料的塑性變形、加工硬化程度明顯，切削力降低較多；而加工脆性材料（灰鑄鐵、脆黃銅等），因切削時塑性變形很小，故0變化對切削力影響不大。

541.2.2切削力刀具幾何參數1）前角54551.2.2切削力2）負倒棱的影響：前刀面上的負倒棱，可以提高刃區的強度，但此時被切金屬的變形增大，使切削力有所增加。負倒棱是通過它的寬度b1對f的比值（b1/f）來影響切削力的。b1/f增大，切削力增大。當b1小于lf（lf為切屑與刀具前面的接觸長度）時，切屑除與倒棱接觸外，還與前面接觸，前面仍起作用。而當切鋼b1/f≥5或切灰鑄鐵b1/f≥3,即b1大于lf時，切屑只與倒棱接觸，不與前面接觸，切削力趨于穩定，且相當于用負前角為01車刀加工時的切削力。551.2.2切削力2）負倒棱的影響：前刀面上的負倒棱，55561.2.2切削力3）主偏角

Fp＝FDcosκr；

Ff＝FDsinκr；

κr，Fp

，Ff

。561.2.2切削力3）主偏角56571.2.2切削力5）刃傾角

4）刀尖圓弧半徑

571.2.2切削力5）刃傾角

4）刀尖圓弧半徑

57581.2.2切削力刀具材料：陶瓷切削力最小，硬質合金次之，高速鋼最大刀具磨損：使各個分力都增加切削液以冷卻作用為主的水溶液對切削力的影響很小潤滑作用強的切削油，有效地減少了刀具前刀面與切屑、后刀面與工件表面之間的摩擦，甚至還能減小被加工金屬的塑性變形，從而能顯著的降低切削力。581.2.2切削力刀具材料：陶瓷切削力最小，硬質合金次58591.2.3切削熱

1.2切削變形、切削力與切削熱一、切削熱的產生和傳出二、切削溫度及其對切削過程的影響三、切削溫度的測量及其分布四、影響切削溫度的因素591.2.3切削熱1.2切削變形、切削力與切削熱一59601.2.3切削熱

一、切削熱的產生和傳導切削熱的產生產生-來源：切削層金屬發生彈性變形、塑性變形所產生的熱和切屑與前刀面、工件與后刀面間的摩擦熱。傳導：切削熱由切削、工件、刀具及周圍的介質傳導出去。601.2.3切削熱一、切削熱的產生和傳導切削熱的產生60611.2.3切削熱

一、切削熱的產生和傳導影響切削熱傳導的主要因素工件材料的導熱性能刀具材料的導熱性能：刀具材料的導熱系數高，切削熱易從刀具傳導出去，降低了切削區溫度，有利于刀具耐用度的提高。周圍介質：采用冷卻性能好的切削液及采用高效冷卻方式能傳導出較多的切削熱。切屑與刀具的接觸時間。611.2.3切削熱一、切削熱的產生和傳導影響切削熱傳61621.2.3切削熱

二、切削溫度及其影響吸熱多且散熱不易的部位溫度高。一般所說的切削溫度是指切削區的平均溫度。切削溫度對工件、刀具及切削過程將產生一定的影響。高的切削溫度是造成刀具磨損的主要原因。但較高的切削溫度對硬質合金刀具材料的韌性有利。由于切削溫度的影響，精加工時，工件本身和刀桿受熱膨脹致使工件尺寸精度達不到要求。切削中產生的熱量還會使機床產生熱變形而導致加工誤差的產生。621.2.3切削熱二、切削溫度及其影響吸熱多且62631.2.3切削熱

二、切削溫度及其影響可以利用切削溫度控制切削過程。實驗發現：對給定的刀具材料，以不同的切削用量加工各種工件材料都有一個最佳切削溫度。在這個溫度下，刀具磨損強度最小，耐用度最高，工件材料的切削加工性也最好。如硬質合金車刀切削碳素鋼、合金鋼、不銹鋼時的最佳切削溫度大致為800℃；高速鋼車刀切削45鋼的最佳切削溫度大致為300~350℃。因此，可按最佳切削溫度來控制切削用量以提高生產率及加工質量。切削溫度是影響切削過程最佳化的重要因素之一。631.2.3切削熱二、切削溫度及其影響可以利用切削溫63641.2.3切削熱

二、切削溫度及其影響切削溫度的分布641.2.3切削熱二、切削溫度及其影響切削溫度的分布64651.2.3切削熱

二、切削溫度及其影響影響切削溫度的因素切削用量：主要因素切削速度vc:

vcθ顯著;zθ=0.2~0.31進給量f:f,切削熱θ;zθ=0.15背吃刀量ap:ap對θ的影響很小;zθ=0.05vc對θ影響最大，f次之，ap最小651.2.3切削熱二、切削溫度及其影響影響切削溫度的65661.2.3切削熱

二、切削溫度及其影響影響切削溫度的因素前角0

：

0大，θ低；

0小，θ高；但

0達18o～20o后，對θ影響，因為契角使散熱體積。主偏角κr：κr，切削刃工作長度，切削熱相對的集中；同時刀尖角，使散熱條件變差θ

。κr，刀尖角和切削刃工作長度，散熱條件改善θ

。刀具幾何參數對切削溫度的影響661.2.3切削熱二、切削溫度及其影響影響切削溫度的66671.2.3切削熱

工件材料對切削溫度的影響工件材料的硬度和強度越高，切削時所消耗的功越多，產生的切削熱越多，θ就越高。工件材料導熱系數的大小，直接影響切削熱的導出，如不銹鋼1Cr18Ni9Ti和高溫合金GH131，不僅導熱系數小，且在高溫下仍有較高的強度和硬度，故θ高。灰鑄鐵等脆性材料，切削時金屬變形小，切削呈崩碎狀，與前刀面摩擦小，產生的切削熱小，故θ一般較切削鋼料時低。刀具磨損對切削溫度的影響切削刃變鈍，金屬變形，后刀面與工件的摩擦θ

。后刀面上的磨損量愈大時，θ的上升愈為迅速。671.2.3切削熱工件材料對切削溫度的影響6768第1章切削與磨削過程1.3.1刀具磨損方式1.3.2刀具磨損原因1.3.3刀具磨損過程1.3.4刀具耐用度1.3.5刀具破損1.3刀具磨損與耐用度68第1章切削與磨削過程1.3.1刀具磨損方式1.368691.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度正常磨損

指刀具的刀面和切削刃上的金屬微粒被工件、切屑帶走而使刀具喪失切削能力的現象。非正常磨損

指裂紋、崩刃、卷刃和破碎等使刀具喪失切削能力。磨損部位

1）前刀面

2）主后刀面

3）邊界磨損691.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度正常磨69701.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度1）前刀面磨損（月牙洼磨損）701.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度1）前70711.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度1）前刀面磨損（月牙洼磨損）切削塑性材料時，如果切削速度和切削厚度較大，在前刀面上經常會磨出一個月牙洼。月牙洼的位置發生在刀具前刀面上切削溫度最高的地方。月牙洼和切削刃之間有一條小棱邊。在磨損過程中，月牙洼的寬度、深度不斷增大，當月牙洼擴展到使棱邊很窄時，切削刃的強度大為削弱，極易導致崩刃。月牙洼磨損量以其最大深度KT表示。711.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度1）前71721.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度1）前刀面磨損（月牙洼磨損）月牙洼磨損量的測量

以其最大深度KT表示。721.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度1）前72731.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度2）后刀面磨損

在后刀面上毗鄰切削刃的地方被磨出后角為零的小棱面。發生條件：

在切削速度較低、切削厚度較小的情況下切削塑性材料或加工脆性材料時，主要發生后刀面磨損。磨損特征：

后刀面磨損帶往往是不均勻的，刀尖部分（C區）強度較低，散熱條件又差，磨損比較嚴重，其最大值為VC。731.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度2）后73741.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度2）后刀面磨損表示方式：主切削刃靠近工件外表面處（N區），由于上道工序的加工硬化層或毛坯表面硬層的影響，被磨成較嚴重的深溝，以VN表示。在后刀面磨損帶中間部位（B區）上，磨損比較均勻，平均磨損帶寬度以VB表示，而最大磨損帶寬度以VBmax表示。741.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度2）后74751.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度3）邊界磨損邊界磨損：切削鋼料時，常在主切削刃靠近工件外皮處以及副切削刃靠近刀尖處的后刀面上，磨出較深的溝紋。加工鑄、鍛等外皮粗糙的工件，也容易發生邊界磨損。751.3.1刀具磨損方式1.3刀具磨損與耐用度3）邊75761.3.2刀具磨損原因1.3刀具磨損與耐用度

機械、熱和化學三種作用的綜合結果1.磨粒磨損（硬質點磨損、耕犁磨損）：切屑、工件材料中含有的一些碳化物、氮化物和氧化物等硬質點以及積屑瘤碎片等，可在刀具表面刻劃處溝紋。2.粘接磨損：切屑、工件與前、后刀面之間，存在著很大的壓力和強烈的摩擦，形成新鮮表面接觸而發生冷焊粘接。由于摩擦面之間的相對運動，冷焊結破裂被一方帶走，從而造成冷焊磨損。3.擴散磨損：在切削高溫下，刀具表面與切出的工件、切屑新鮮表面接觸，刀具和工件、切屑雙方的化學元素互相擴散到對方去，改變了原來材料的成分與結構，削弱了刀具材料的性能，加速磨損過程。761.3.2刀具磨損原因1.3刀具磨損與耐用度76771.3刀具磨損與耐用度4.

氧化磨損：當切削溫度達到700~800℃時，硬質合金刀具中的Co、WC、TiC等與空氣發生氧化反應，生成疏松脆弱的氧化物（如Co3O4、CoO、WO3、TiO2等），它們極易被切屑、工件擦掉，形成刀具磨損。5.

相變磨損：碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼刀具切削時，當切削溫度超過相變溫度時，刀具材料中的金相組織發生變化（即相變），其硬度和耐磨性因此顯著下降，造成刀具磨損加快。6.

熱電磨損：切削時，刀具與工件構成自然熱電偶，產生熱電勢，使工藝系統構成回路，在刀具切入或切出時，產生放電現象，會電蝕刀具，造成刀具磨損。7.

塑性變形：切削溫度很高時，切削刃會發生塑性變形而改變原有的幾何形狀，喪失或削弱切削能力。在900℃以上，硬質合金也會產生表層塑性流動，甚至使切削刃或刀尖塌陷。771.3刀具磨損與耐用度4.氧化磨損：當切削溫度達到777781.3刀具磨損與耐用度硬質點磨損粘結磨損擴散磨損氧化磨損切削速度對刀具磨損的影響781.3刀具磨損與耐用度硬質點磨損切削速度對刀具磨損的影78791.3.3刀具磨損過程1.3刀具磨損與耐用度1.刀具磨損過程1）初期磨損階段

2）正常磨損階段

3）急劇磨損階段

791.3.3刀具磨損過程1.3刀具磨損與耐用度1.刀79801.3.3刀具磨損過程1.3刀具磨損與耐用度2.刀具磨鈍的標準

刀具磨損到一定限度就不能繼續使用。這個磨損限度稱為磨鈍標準。國際標準ISO推薦硬質合金外圓車刀耐用度的磨鈍標準，可以使下列任何一種：

（1）VB＝0.3mm；

（2）如果主后面為無規則磨損，取VB

＝0.6mm；

（3）前面磨損量KT＝0.06+0.3f（f為進給量）。801.3.3刀具磨損過程1.3刀具磨損與耐用度2.刀80811.3.4刀具耐用度1.3刀具磨損與耐用度刀具耐用度：

刀具由開始切削起，至磨損量達到磨鈍標準止的實際切削時間稱為刀具耐用度，以T表示，單位min(s)。刀具壽命：

指一把新刀具從投入切削起，直到刀具報廢為止的切削時間總和。因此，在數值上，刀具壽命等于刀具耐用度乘以刃磨次數。

811.3.4刀具耐用度1.3刀具磨損與耐用度刀具耐用81821.3.4刀具耐用度1.3刀具磨損與耐用度耐用度是個時間概念，但在某些情況下，也可用切出的工件數目或切削路程lm來表示，lm等于切削速度與耐用度的乘積。刀具耐用度反映了刀具磨損的速率，因此，凡影響磨損和切削溫度的因素，都影響刀具耐用度。對于切削過程而言，耐用度又是一個非常重要的參數。在相同的切削條件下，切削不同的工件材料，可用刀具耐用度的高低來衡量工件材料切削加工性的好壞，還可用刀具耐用度來判斷刀具幾何參數的合理與否。此外，刀具材料、切削液等性能的優劣也可以通過刀具耐用度的高低來反映。

821.3.4刀具耐用度1.3刀具磨損與耐用度耐用度是82831.3刀具磨損與耐用度各種切削速度下的刀具磨損曲線在雙對數坐標上的T-v曲線刀具耐用度的經驗公式

影響刀具耐用度的因素831.3刀具磨損與耐用度各種切削速度下的刀具磨損曲線在雙83841.3刀具磨損與耐用度刀具耐用度的選擇原則最大生產率耐用度Tp最低成本耐用度Tc最大利潤耐用度Tpr還考慮一下幾點:刀具的復雜程度和制造、重磨費用刀具結構和裝卡、調整的復雜程度生產線上的刀具耐用度應規定為一個班或兩個班，以便能在換班時間內換刀。精加工尺寸很大的工件時，為避免在加工同一表面時中途換刀，耐用度應規定得至少能完成一次走刀，刀具耐用度應按零件精度和表面粗糙度要求決定。841.3刀具磨損與耐用度刀具耐用度的選擇原則最大生產率耐84851.3.5刀具破損1.3刀具磨損與耐用度塑性破損：

切削時，由于高溫和高壓的作用，有時在前、后刀面和切屑、工件的接觸層上，刀具表層材料發生塑性流動而喪失切削能力。脆性破損：

在機械應力和熱應力的沖擊作用下，發生崩刃、碎斷、剝落、裂紋破損。851.3.5刀具破損1.3刀具磨損與耐用度塑性破損：

85861.3刀具磨損與耐用度防止刀具破損的措施：首先，提高刀具材料的強度和抗熱振性能。合理選擇刀具材料的牌號；選擇合理的刀具角度。通過調整前角、后角、刃傾角和主、副偏角，增加切削刃和刀尖的強度；在主切削刃上磨出倒棱，可以有效的防止崩刃。選擇合適的切削用量。硬質合金較脆，要避免切削速度過低時切削力過大而崩刃；也要防止切削速度過高，因溫度太高而產生熱裂紋。盡量采用可轉位刀具；采用焊接刀具時，要避免焊接、刃磨不當所產生的各種弊病。保證工藝系統有較好的剛性，以減少切削時的振動。861.3刀具磨損與耐用度防止刀具破損的措施：首先，提高刀8687第1章切削與磨削過程1.4.1切削液的作用1.4.2切削液的種類與選擇1.4.3切削液的使用1.4切削液87第1章切削與磨削過程1.4.1切削液的作用1.487881.4.1切削液的作用1.4切削液

1冷卻作用：主要靠熱傳導帶走大量的切削熱，從而降低切削溫度，提高刀具耐用度；減少工件、刀具的熱變形，提高加工精度；降低斷續切削時的熱應力，防止刀具熱裂破損等。在切削速度高、刀具、工件材料導熱性差，熱膨脹系數較大的情況下，切削液的冷卻作用尤顯重要。切削液的冷卻性能取決于它的導熱系數、比熱、汽化熱、汽化速度、流量、流速等。水溶液的冷卻性能要比油類好。乳化液介于兩者之間。881.4.1切削液的作用1.4切削液1冷卻作用88891.4.1切削液的作用1.4切削液2潤滑作用：3清洗作用：沖刷切削中產生的碎屑（如切鑄鐵）或磨粉（磨削）。清洗性能的好壞，與切削液的滲透性、流動性和使用的壓力有關。磨削精密加工,自動線加工,深孔加工。4防銹作用：減少工件、機床、刀具的腐蝕。防銹作用的好壞，取決于切削液本身的性能和加入的防銹添加劑的性質。潤滑油膜891.4.1切削液的作用1.4切削液2潤滑作用：389901.4.2切削液的種類與選擇1.4切削液種類：水溶性和油（非水溶）性添加劑：改善切削液性能所加入的化學物質。油性添加劑:油性添加劑含有極性分子，能與金屬表面形成牢固的吸附膜，主要起潤滑作用。但這種吸附膜只能在較低溫度下起較好的潤滑作用，故多用于低速精加工的情況。油性添加劑有動植物油（如豆油、菜籽油、豬油等），脂肪酸、胺類、醇類及脂類。極壓添加劑:常用的極壓添加劑是含硫、磷、氯、碘等的有機化合物。這些化合物在高溫下與金屬表面起化學反應，形成化學潤滑膜。它比物理吸附膜能耐較高的溫度。為了得到性能良好的切削液，按實際需要常在一種切削液中加入幾種極壓添加劑。901.4.2切削液的種類與選擇1.4切削液種類：水溶90911.4.2切削液的種類與選擇1.4切削液表面活性劑乳化劑是一種表面活性劑。它是使礦物油和水乳化，形成穩定乳化液的添加劑。表面活性劑是一種有機化合物，它的分子由極性基團和非極性基團兩部分組成。前者親水，可溶于水；后者親油，可溶于油。911.4.2切削液的種類與選擇1.4切削液表面活性劑91921.4.2切削液的種類與選擇1.4切削液

3切削液的選用

粗加工：冷卻為主,降低切削溫度，如離子型切削液或3%～5%的乳化液。精加工：具有良好的潤滑性能,減小工件表面粗糙度和提高加工精度。難加工材料的切削：極壓切削油或極壓乳化液。磨削加工：具有良好的冷卻清洗作用，并有一定的潤滑性能和防銹作用。故一般常用乳化液或極壓乳化液。

921.4.2切削液的種類與選擇1.4切削液3切92931.4.3切削液的使用1.4切削液澆注法噴霧法內冷卻法

931.4.3切削液的使用1.4切削液澆注法9394第1章切削與磨削過程1.5.1磨粒特征1.5.2磨屑的形成過程1.5.3磨削力1.5.4磨削熱和磨削溫度1.5.5砂輪磨損1.5.6磨削的基本特點1.5磨削過程94第1章切削與磨削過程1.5.1磨粒特征1.5磨削94951.5.1磨粒特征1.5磨削過程由于磨粒是由機械粉碎方法得到的，所以其形狀極不規則。

1）頂尖角通常為90~120，因此，磨削時磨粒基本上以負前角進行切削；

2）磨粒的切削刃和前面雖很不規則，但卻幾乎都存在切削刃鈍圓半徑，多在幾到幾十微米，磨粒磨損后其值還要大；

3）磨粒在砂輪表面除分布不均勻外，位置高低也各不相同；砂輪如果經過精細修整，其磨粒表面可出現數個微小的切削刃，稱之為微刃。

磨粒常見形狀

磨粒的微刃951.5.1磨粒特征1.5磨削過程由95961.5.2磨屑的形成過程1.5磨削過程961.5.2磨屑的形成過程1.5磨削過程96971.5.2磨屑的形成過程1.5磨削過程滑擦階段：磨粒切削厚度非常小，在工件表面上滑擦而過，工件僅產生彈性變形。刻劃階段：工件材料開始產生塑性變形，磨粒切入金屬表面，磨粒的前方及兩側出現表面隆起現象，在工件表面刻劃成溝紋。磨粒與工件間擠壓摩擦加劇，磨削熱顯著增加。切削階段：隨著切削厚度的增加，在達到臨界值時，被磨粒推擠的金屬明顯的滑移而形成切屑。971.5.2磨屑的形成過程1.5磨削過程滑擦階段：磨97981.5.3磨削力1.5磨削過程來源：工件材料產生變形時的抗力和與工件間的摩擦力。特征：由于磨粒形狀的特殊及磨削過程的復雜，磨削力不同于其他切削力而有其本身的特征。1)

單位磨削力很大。這主要由于磨粒形狀的不合理及其隨機性所致。一般，單位磨削力kc約在7×104~20×104MPa之間變化，而其他加工方法kc值均在7000MPa以下。2)

徑向分力很大。一般切削加工中往往以切向分力為最大，磨削時的徑向分力遠超出切向分力，約為其2~4倍。這是由于磨削時背吃刀量小、磨粒負前角大及刃口鈍的緣故。徑向力雖不耗功，但會使工件產生水平方向的彎曲，直接影響加工精度。3)

磨削力隨不同的磨削階段而變化。981.5.3磨削力1.5磨削過程來源：工件材料產生變98991.5.3磨削力1.5磨削過程3)

磨削力隨不同的磨削階段而變化。磨削過程中，由于徑向分力Fy較大，工藝系統將沿工件徑向產生彈性變形，使實際磨削背吃刀量不同于徑向進給量，實際磨削力也發生變化。991.5.3磨削力1.5磨削過程3)磨削力隨不同的991001.5.4磨削熱和磨削溫度1.5磨削過程磨削溫度的基本概念：平均影響磨削溫度的主要因素

砂輪速度V：V

↑→θ↑工件速度Vw：

Vw

↑→θ↓徑向進給量fr：

fr↑→θ↑工件材料:導熱性↓→θ↑砂輪硬度與粒度：硬度↓→θ↓磨粒大小↑→θ↓1001.5.4磨削熱和磨削溫度1.5磨削過程磨削溫度1001011.5.5砂輪磨損1.5磨削過程特征：磨粒一層層被磨掉形態：磨耗磨損(A)、磨粒破碎(B-B)和脫落磨損(C-C)。砂輪耐用度：砂輪鈍化、變形后加工質量和效率降低。~用砂輪在兩次修整之間的實際磨削時間表示。砂輪磨損量：最主要的耐用度判據。當磨損量大至一定程度時，工件將發生顫振，表面粗糙度突然增大，或出現表面燒傷現象。1011.5.5砂輪磨損1.5磨削過程特征：磨粒一層層1011021.5.6磨削的基本特點1.5磨削過程磨削加工的精度高，表面粗糙度小：Ra0.04~0.01磨削可以加工多種材料:不適合加工有色金屬磨削的徑向磨削力Fy大，且作用在工藝系統較差的方向上磨削溫度高:應采用大量切削液砂輪有自銳作用：但仍然需要修整磨削加工的工藝范圍廣：各種表面，刃磨刀具磨削在切削加工中的比重日益增大：３０％～４０％1021.5.6磨削的基本特點1.5磨削過程磨削加工10266、節制使快樂增加并使享受加強。——德謨克利特

67、今天應做的事沒有做，明天再早也是耽誤了。——裴斯泰洛齊

68、決定一個人的一生，以及整個命運的，只是一瞬之間。——歌德

69、懶人無法享受休息之樂。——拉布克

70、浪費時間是一樁大罪過。——盧梭66、節制使快樂增加并使享受加強。——德謨克利特103切削與磨削過程幽默來自智慧，惡語來自無能切削與磨削過程切削與磨削過程幽默來自智慧，惡語來自無能2第1章切削與磨削過程1.1金屬切削過程與刀具的基本知識1.2切削變形、切削力與切削熱1.3刀具磨損和耐用度1.4切

削

液1.5磨削過程3第1章切削與磨削過程1.1.1金屬切削加工的基本概念1.1.2刀具的角度1.1.3刀具的材料1.1.4刀具角度的選擇1.1金屬切削過程與刀具的基本知識切削與磨削過程幽默來自智慧，惡語來自無能切削與磨削過程切削與104第1章切削與磨削過程1.1金屬切削過程與刀具的基本知識1.2切削變形、切削力與切削熱1.3刀具磨損和耐用度1.4切

削

液1.5磨削過程105第1章切削與磨削過程1.1金屬切削過程與刀具的基本106第1章切削與磨削過程1.1.1金屬切削加工的基本概念1.1.2刀具的角度1.1.3刀具的材料1.1.4刀具角度的選擇1.1金屬切削過程與刀具的基本知識3第1章切削與磨削過程1.1.1金屬切削加工的基本概念1061071.1.1金屬切削加工的基本概念1.1金屬切削過程與刀具的基本知識一、切削運動與切削用量圖1外圓車削的切削運動

與加工表面圖2平面刨削的切削運動

與加工表面41.1.1金屬切削加工的基本概念1.1金屬切削過程與刀1071081.1金屬切削過程與刀具的基本知識108切削速度Vc，進給量f(或進給速度Vf)和背吃刀量ap51.1金屬切削過程與刀具的基本知識5切削速度Vc，進給量f1081091.1金屬切削過程與刀具的基本知識切削運動主運動進給運動合成切削運動二、工件表面待加工表面已加工表面過渡表面61.1金屬切削過程與刀具的基本知識切削運動1091101.1金屬切削過程與刀具的基本知識110三、切削層參數：

公稱厚度hD，公稱寬度bD，公稱橫截面積AD=hDbD=fap71.1金屬切削過程與刀具的基本知識7三、切削層參數：

1101111.1.2刀具角度1.1金屬切削過程與刀具的基本知識一、切削部分的組成（車刀）前刀面Aγ主后刀面Aα副后刀面主切削刃S副切削刃S’刀尖81.1.2刀具角度1.1金屬切削過程與刀具的基本知識一1111121.1金屬切削過程與刀具的基本知識其它刀具可看作是車刀的演變和組合91.1金屬切削過程與刀具的基本知識其它刀具可看作是車刀的演1121131.1金屬切削過程與刀具的基本知識二、定義刀具角度的參考系刀具標注角度參考系基面Pr切削平面Ps正交平面P0101.1金屬切削過程與刀具的基本知識二、定義刀具角度的參考1131141.1金屬切削過程與刀具的基本知識114三、刀具的標注角度前角0：前刀面—基面（正交平面）后角

0

：主后刀面—切削平面（正交平面）主偏角r

：主刃投影—假定進給方向（基面）副偏角’r

：主刃投影—假定進給方向（基面）刃傾角s

：主刃—基面（切削平面）111.1金屬切削過程與刀具的基本知識11三、刀具的標注角度1141151.1金屬切削過程與刀具的基本知識115

車刀的主要標注角度121.1金屬切削過程與刀具的基本知識12車刀的主要標注1151161.1金屬切削工程與刀具的基本知識116橫向進給運動的影響四、刀具的工作角度131.1金屬切削工程與刀具的基本知識13橫向進給運動的影響1161171.1金屬切削過程與刀具的基本知識軸向進給運動的影響141.1金屬切削過程與刀具的基本知識軸向進給運動的影響1171181.1金屬切削過程與刀具的基本知識安裝高度的影響151.1金屬切削過程與刀具的基本知識安裝高度的影響1181191.1金屬切削過程與刀具的基本知識刀桿中心線偏斜的影響161.1金屬切削過程與刀具的基本知識刀桿中心線偏斜的影響1191201.1.3刀具的材料1.1金屬切削過程與刀具的基本知識加工時要承受高溫、高壓、強烈的摩擦，沖擊和振動。一、刀具材料應具備的性能高的硬度

：比工件高，>HRC60高的耐磨性：耐用度足夠的強度和韌性：不崩刃，不斷高的耐熱性（熱穩定性）：高溫時可以加工

良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能

良好的工藝性能：刀具制造成本低171.1.3刀具的材料1.1金屬切削過程與刀具的基本知1201211.1金屬切削過程與刀具的基本知識常用刀具材料碳素工具鋼；合金工具鋼；高速鋼；硬質合金；陶瓷；金剛石；立方氮化硼等。181.1金屬切削過程與刀具的基本知識常用刀具材料1211221.1金屬切削過程與刀具的基本知識高速鋼

含有較多鎢、鉬、烙、釩等元素的高合金工具鋼較高的硬度（HRC62—67）和耐熱性（切削溫度可達550—600o）切速比碳素工具鋼和合金工具鋼高1—3倍（因此而得名），刀具耐用度高10—40倍，甚至更多加工范圍：有色金屬到高溫合金制造工藝簡單，能鍛造，容易磨出鋒利的刀刃在復雜刀具（鉆頭、絲錐、成形刀具、拉刀、齒輪刀具等）的制造中占有重要地位。分類：通用型高速鋼和高性能高速鋼（按用途）

熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼（按制造工藝）191.1金屬切削過程與刀具的基本知識高速鋼1221231.1金屬切削過程與刀具的基本知識硬質合金用高耐熱性和高耐磨性的金屬碳化物（碳化鎢，碳化鈦，碳化鉭，碳化鈮等）與金屬粘結劑（鈷，鎳，鉬等）在高溫下燒結而成的粉末冶金制品。硬度：HRA89-93，能耐850-1000oC的高溫，良好的耐磨性，切速可達100-300m/min，可加工包括淬硬鋼在內的多種材料。廣泛應用硬質合金的抗彎強度低，沖擊韌性差，不鋒利，較難加工，不易做成形狀復雜的整體刀具。常用的硬質合金有鎢鈷類（YG類），鎢鈦鈷類（YT類）和通用硬質合金（YW類）3類。201.1金屬切削過程與刀具的基本知識硬質合金用高耐熱性和高1231241.1金屬切削過程與刀具的基本知識涂層刀具：耐磨性高的難熔金屬化合物耐用度至少可提高1—3倍（刀片），或2—10倍（高速鋼）。加工材料的硬度愈高，效果愈好。人造金剛石：在高溫高壓下由石墨轉化而成極高的硬度（顯微硬度可達HV10000）和耐磨性，摩擦系數小，切削刃非常鋒利。很高的加工表面質量。陶瓷材料：以氧化鋁為主要成分，經壓制而成在1200°C時可保持HRA80的硬度，脆。熱穩定性較差（不得超過700～800℃），與鐵元素的化學親和力很強，不宜加工鋼鐵件。加工硬質合金。立方氮化硼：由六方氮化硼在高溫高壓下轉變而成硬度熱穩定性很高（可達1300—1400°C）。最大的優點：在高溫（1200—1300°C）時也不易與鐵族金屬起反應。211.1金屬切削過程與刀具的基本知識涂層刀具：耐磨性高的難1241251.1金屬切削過程與刀具的基本知識CVD金剛石切削刀具激光焊接金剛石圓鋸片人造金剛石單晶壽命相當于硬質合金刀具的100倍以上加工特性：刀刃強度高，能承受較單晶金剛石刀具更高的沖擊載荷。磨耗小，耐用度比硬質合金高100倍以上，性能優于PCD刀具。可以多次修磨，反復使用。用單晶金剛石刀具的研磨方法將刃部精細研磨拋光至Ra≤0.05um,被加工工件表面可達到鏡面光。熱導率>5W/cmK。熱穩定性好，最高工作溫度800℃。221.1金屬切削過程與刀具的基本知識CVD金剛石切削刀具激1251261.1.4刀具角度的選擇1.1金屬切削過程與刀具的基本知識刀具各角度之間是相互聯系，相互影響的，孤立地選擇某一角度并不能得到所希望的合理值。1.前角g0選擇2.后角αo選擇3.主偏角κr

和副偏角κ′r選擇4.刃傾角ls選擇231.1.4刀具角度的選擇1.1金屬切削過程與刀具的基1261271.1.4刀具角度的選擇

1.前角g0影響：切削的難易程度-很大。↖前角，使刀刃變得鋒利，使切削更輕快，切屑變形↘，切削力和切削功率↘↖前角，刀刃和刀尖強度↘，散熱體積↘，影響刀具壽命。對表面粗糙度，排、斷屑等有一定的影響241.1.4刀具角度的選擇

1.前角g0影響：1271281.1.4刀具角度的選擇選擇前角g0主要取決于：工件材料、刀具材料、加工要求工件強度、硬度較低時，取較大的前角，反之取較小的前角；加工塑性材料（如鋼）選較大的前角，脆性材料（如鑄鐵）選較小的前角。刀具材料韌性好（如高速鋼），前角可選得大些，反之（如硬質合金）則前角應選得小一些。粗加工時，特別是斷續切削時，應選用較小的前角；精加工時應選用較大前角。硬質合金車刀的前角γ0在－5°～＋20°范圍內選，高速鋼刀具的前角應比硬質合金刀具大5°～10°，而陶瓷刀具的前角一般取－5°～15。251.1.4刀具角度的選擇選擇前角g0主要取決于：工件1281291.1.4刀具角度的選擇2.后角αo后角的主要功用：減小后刀面與工件的摩擦和后刀面的磨損，其大小對刀具耐用度和加工表面質量都有很大的影響。

大小取決于：切削厚度（或進給量），也與工件材料，工藝系統的剛性有關。車削一般鋼和鑄鐵時，車刀后角常選用4°～6°。261.1.4刀具角度的選擇2.后角αo后角的主要功用1291301.1.4刀具角度的選擇3.主偏角κr和副偏角κ′r影響：主偏角和副偏角對刀具耐用度影響很大。減小主偏角和副偏角刀尖角增大，刀尖強度提高，散熱條件改善，刀具耐用度提高。降低殘留面積高度，減小加工表面的粗糙度。主偏角和副偏角還會影響各切削分力的大小和比例。主偏角取值：在工藝系統剛性較好時，主偏角κr宜取較小值，如κr=30°~70°。車削細長軸時，取κr=90°~93°，以減小背向力Fp。副偏角κr的大小主要根據表面粗糙度的要求選取，一般為5°~15°，粗加工時取大值，精加工時取小值。271.1.4刀具角度的選擇3.主偏角κr和副偏角κ′1301311.1.4刀具角度的選擇4.刃傾角ls影響：刀頭的強度和切屑流動的方向。取值：在加工一般鋼件和鑄鐵時，無沖擊的粗車取ls

=0~-5°精車取ls

=0~+5°；有沖擊負荷時，取ls

=－

5°~－

15°；當沖擊特別大時，取ls

=－

30°~－

45°。切削高強度鋼，冷硬鋼時，可取ls

=－30°~－

10°。281.1.4刀具角度的選擇4.刃傾角ls影響：刀頭的131132第1章切削與磨削過程1.2.1金屬切削變形1.2.2切削力1.2.3切削熱

1.2切削變形、切削力與切削熱29第1章切削與磨削過程1.2.1金屬切削變形1.21321331.2.1金屬切削變形1.2切削變形、切削力與切削熱一、概述二、切削變形三、切削變形程度四、前刀面與切屑間的摩擦五、積屑瘤的形成及其對切削過程的影響六、影響切屑變形的主要因素七、切屑的類型及控制301.2.1金屬切削變形1.2切削變形、切削力與切削133金屬切削過程是用刀具從工件表面上切去多余的金屬，形成已加工表面的過程，也是工件的切削層在刀具前面擠壓下產生塑性變形，形成切屑被切下來的過程。切削過程中的許多物理現象，如切削力、切削熱、刀具磨損等，都與金屬的變形及其變化規律有密切的關系。研究切削過程對保證加工質量、提高生產率、降低成本和促進切削加工技術的發展，有著十分重要的意義。134金屬切削過程是用刀具從工件表面上切去多余的金屬，形成已加工表一、概述1.研究金屬切削變形的常用方法金屬切削過程是高速進行的微觀變形過程。1）側面方格變形觀察法2）快速落刀法3）其他方法高速攝影法：動態觀察切削過程掃描電鏡顯微觀察法：觀察金屬晶粒內部的微觀滑移情況帶顯微鏡頭的工業電視觀察法光彈性、光塑性實驗法掃描電鏡觀察法側面方格變形觀察法示意圖135一、概述1.研究金屬切削變形的常用方法側面方格變形觀察法示2.變形區的劃分第Ⅰ變形區：

從OA線（稱始剪切線）開始發生塑性變形，到OM線（稱終剪切線）晶粒的剪切滑移基本完成；第Ⅱ變形區：

切屑沿前刀面排出時進一步受到前刀面的擠壓和摩擦，使靠近前刀面處的金屬纖維化，纖維化方向基本上和前刀面平行；第Ⅲ變形區：

已加工表面受到刀刃鈍圓部分和后刀面的擠壓與摩擦，產生變形和回彈，造成纖維化與加工硬化。1362.變形區的劃分第Ⅰ變形區：

從OA線（二、切削變形追蹤切削層上任一點P，可以觀察切削的變形和形成過程。始剪切滑移線終剪切滑移線變形特征：沿滑移線的剪切滑移變形以及隨之產生的加工硬化。第Ⅰ變形區的剪切變形137二、切削變形追蹤切削層上任一點P，可以觀察切削的變形和形三、前刀面與切屑間的摩擦切削過程中的許多因素，都通過影響刀-屑之間的摩擦狀況來改變，從而影響切屑變形。變形特征：使切屑底層靠近前刀面處纖維化，切屑流動速度減慢，底層金屬甚至會滯留在前刀面上；由于切屑底層纖維化晶粒被伸長，形成切屑的卷曲；由摩擦產生的熱量使切屑底層與前刀面處溫度升高。138三、前刀面與切屑間的摩擦切削過程中的許多因素，都通過影響刀-前刀面與切屑間的摩擦特性-內摩擦塑性金屬在切削過程中，切屑與前刀面之間壓力很大，再加上幾百度的高溫，實際上切屑底層與前刀面呈粘結狀態。故切屑與前刀面之間不是一般的外摩擦，而是切屑與前刀面粘結層與其上層金屬之間的內摩擦。前刀面上的平均摩擦系數μ是一個變數。139前刀面與切屑間的摩擦特性-內摩擦塑性金屬在切削過程中，切影響前刀面摩擦系數的主要因素工件材料：在相同切削條件下，加工幾種不同工件材料，如銅、10鋼、10Cr鋼、1Cr18Ni9Ti等，隨著工件材料的強度和硬度的依次增大，摩擦系數μ略有減少。切削厚度：ac增加時，μ也略為下降，如10鋼的ac從0.1mm增大到0.18mm,μ從0.74降至0.72。因為ac增加后正應力也隨之增大。刀具前角：在一般切削速度范圍內，前角γ0愈大，則μ值愈大。因為隨著γ0增大，正應力減小，故μ增加。切削速度：當v<30m/min時，切削速度提高，摩擦系數變大。140影響前刀面摩擦系數的主要因素工件材料：在相同切削條件下，加工切削速度對摩擦系數的影響141切削速度對摩擦系數的影響38四、積屑瘤的形成及其對切削過程的影響積屑瘤：在切削速度不高而又能形成連續性切屑的情況下，加工鋼料等塑性材料時，常在前刀面切削處粘著一塊剖面呈三角狀的硬塊。它的硬度很高（通常是工件材料的2-3倍），在處于穩定狀態時，能夠代替刀刃進行切削。積屑瘤的形成：切削加工時，切屑與前刀面發生強烈摩擦而形成新鮮表面接觸。當接觸面具有適當的溫度和較高的壓力時就會產生粘結（冷焊）。于是，切屑底層金屬與前刀面冷焊而滯留在前刀面上。連續流動的切屑從粘在刀面的底層上流過時，在溫度、壓力適當的情況下，也會被阻滯在底層上。使粘結層逐層在前一層上積聚，最后長成積屑瘤。142四、積屑瘤的形成及其對切削過程的影響積屑瘤：在切削速度不高而積屑瘤的形成及其對切削過程的影響影響：

1）使實際前角增大

；

2）增大切入深度；

3）使加工表面粗糙度值增大；

4）影響刀具耐用度。積屑瘤高度與切削速度關系示意圖143積屑瘤的形成及其對切削過程的影響影響：積屑瘤高度與切削40積屑瘤高度與切削速度關系示意圖①控制切削速度，盡量采用很低或者很高的速度，避開中速區；②使用潤滑性能好的切削液，以減小摩擦；③增大刀具前角，以減小刀屑接觸區壓力；④提高工件材料硬度，減少加工硬化傾向。精加工時避免或減小積屑瘤的措