成形工艺基础成形工艺基础金金属工艺学属工艺学 - 切削工艺切削工艺知识知识 切切削削: :利利用用切切削削工工具具从从工工件件上上切切除除多多余余材材料料的加工方法的加工方法。 GB4863-85GB4863-85规规定定：切切屑屑加加工工（定定义义同同上）；上）； 切削加工切削加工= =钳工钳工+ +机械加工机械加工 机机械械加加工工利利用用机机械械力力对对各各种种工工件件进进行行加工的方法。加工的方法。 机机械械加加工工的的方方法法许许多多：车车、钻钻、铣铣、刨刨和和磨磨等等多多种种，但但它它们们在在切切削削运运动动、切切削削刀刀具具、切切削削过过程程的的物物理理实实质质等等方方面面都都有有着着共共同同的的现现象象和和规律。规律。成形工艺基础-切削12第一章第一章 金属切削的基础知识金属切削的基础知识 1 1 切削运动与切削要素切削运动与切削要素 一、零件表面的形成一、零件表面的形成 零件表面的组成有：零件表面的组成有： 基本表面平面、外、内圆面；基本表面平面、外、内圆面； 成形面：沟、槽、螺纹及齿面等成形面：沟、槽、螺纹及齿面等 二、切削运动二、切削运动 1.1.三个表面三个表面成形工艺基础-切削13 在切削加工过程中，工件上存在三个在切削加工过程中，工件上存在三个不断变化的表面，不断变化的表面，即：即：已加工表面、待加工表面已加工表面、待加工表面和过渡表面。和过渡表面。 1)1)待加工表面待加工表面 工件上即将切去切屑的表工件上即将切去切屑的表面。面。 2)2)已加工表面已加工表面 工件上已切去切屑的表面。工件上已切去切屑的表面。 3)3)过渡表面过渡表面 工件上由工件上由切削刃切削刃形成的那部形成的那部分表面，即已加工表面和待加工表面之间的过渡分表面，即已加工表面和待加工表面之间的过渡表面。表面。 成形工艺基础-切削14 切削运动切削运动：刀具与工件之间的相对运：刀具与工件之间的相对运动。动。 切削运动又分切削运动又分主运动和进给运动主运动和进给运动，其，其中：中： 1.1.主运动主运动 由由机机床床或或人人力力提提供供的的主主要要运运动动，它它促促使使刀刀具具和和工工件件之之间间产产生生相相对对运运动动，从从而而使使刀刀具具前前面接近工件。面接近工件。 2.2.进给运动进给运动 是是使使待待加加工工表表面面不不断断地地或或连连续续地地投投入入切削并得出所需几何特性的已加工表面的运动切削并得出所需几何特性的已加工表面的运动。 成形工艺基础-切削15 切切削削过过程程中中主主运运动动只只有有一一个个；进进给给运运动可以有一个或几个动可以有一个或几个。 切削运动的形式有：切削运动的形式有：旋转或直线旋转或直线的。的。 实际的切削运动是一个合成切削运动实际的切削运动是一个合成切削运动. . 三、切削用量三、切削用量 一般，切削用量包括：一般，切削用量包括： 切削速度、进给量和背吃刀量切削速度、进给量和背吃刀量。 常称为切削三要素常称为切削三要素成形工艺基础-切削16m/s 1.1.切削速度切削速度 ( (以车削为例以车削为例) ) 切削速度切削速度(m/s) (m/s) 是主运动的线速度。是主运动的线速度。c=式中：式中：DD为工件待加工表面的直径为工件待加工表面的直径(mm)(mm)； n n为转速为转速(r/min)(r/min)。 车削时指工件待加工表面最大直径处车削时指工件待加工表面最大直径处线速度线速度. . 2.2.进给量进给量f f(mm/r)(mm/r) 指指( (车车) )刀具相对于工件旋转一转刀具相对于工件旋转一转, ,在进在进给方向给方向成形工艺基础-切削17 的位移量。的位移量。 单位为：单位为：mm/rmm/r或或mm/strmm/str。 3.3.背背吃吃力力量量a ap p(mm)(mm)指指工工件件上上已已加加工工表面与待加工表面之间的垂直距离，单位为：表面与待加工表面之间的垂直距离，单位为：mmmm。 式中：式中：d d 为已加工表面的直径为已加工表面的直径(mm)(mm)生产中为提高效生产中为提高效率一般率一般对工件分粗、精加工对工件分粗、精加工阶段，如阶段，如粗加工时的粗加工时的选择原则选择原则： aP成形工艺基础-切削18 “先定先定a ap ,p ,次选次选f , f , 最后定最后定c c”c 四、切削层参数四、切削层参数 1.1.切削层公称横截面积切削层公称横截面积A AD D 在在给给定定瞬瞬间间，切切削削层层在在切切削削层层尺尺寸寸平平面里的实际横截面积，单位为面里的实际横截面积，单位为mmmm2 2。 2.2.切削层公称宽度切削层公称宽度b bD D ； 3.3.切削层公称厚度切削层公称厚度h hD D 且三者间有关系且三者间有关系： A AD D=b=bD Dh hD D mm mm2 2 在车削中可近似认为：在车削中可近似认为： A AD Dfafap p mm mm2 2成形工艺基础-切削192 2 刀具材料与刀具构造刀具材料与刀具构造 刀具组成切削部分夹持部分刀具组成切削部分夹持部分 一、刀具材料一、刀具材料( (指切削部分指切削部分) ) 1.对刀具材料的基本要求对刀具材料的基本要求 切切削削过过程程中中，刀刀具具的的切切削削部部分分要要承承受受很很大大的的压压力力、摩摩擦擦、冲冲击击和和很很高高的的温温度度，刀刀具具切切削削部分的材料应具备以下性能：部分的材料应具备以下性能： 1)1)高的硬度高的硬度 一般刀具材料的硬度应在一般刀具材料的硬度应在60HRC60HRC以上。以上。成形工艺基础-切削110 2)2)足够的强度和韧性足够的强度和韧性 又又称称坚坚韧韧性性，以以承承受受切切削削中中的的冲冲击击力力和振动，减少刀具脆性断裂和崩刃。和振动，减少刀具脆性断裂和崩刃。 3) 3)耐磨性好耐磨性好 即即抵抵抗抗磨磨损损的的能能力力，使使刀刀具具使使用用耐耐久。久。 4) 4)高的耐热性高的耐热性 是指刀具在高温下仍能保持硬度、强是指刀具在高温下仍能保持硬度、强度、韧性和耐磨性等。度、韧性和耐磨性等。 5)5)工艺性能要好工艺性能要好 成形工艺基础-切削111 为了便于刀具本身的制造，刀具为了便于刀具本身的制造，刀具材料材料还应具有一定的工艺性能还应具有一定的工艺性能, ,如如: : 切削性能、磨削切削性能、磨削性能、焊接性能及热处理性能等性能、焊接性能及热处理性能等。 2. 2. 常用刀具材料常用刀具材料 1)1)碳素工具钢碳素工具钢 T10T10钢钢(W(WC C=1%)=1%)制制手手用用钢钢锯锯条条、简简单单冷冷作模作模; ; T12 T12钢用于制作铰刀、锉刀、量具等钢用于制作铰刀、锉刀、量具等 2)2)合金工具钢合金工具钢 常常 用用 牌牌 号号 如如 9SiCr9SiCr、 Cr12Cr12、 CrMnCrMn、GCr15GCr15等，等，成形工艺基础-切削112 主要用于制造刃具、模具、量具等工具主要用于制造刃具、模具、量具等工具 3)3)高速钢高速钢 高速钢是含高速钢是含W W、C Cr r、V V等合金元素较多等合金元素较多的合金工具钢的合金工具钢. . 其常用牌号有其常用牌号有: :W18CW18Cr r4V4V、W6MW6Mo o5C5Cr r4V24V2等等, ,广泛用于制造形状复杂的高速切削工具广泛用于制造形状复杂的高速切削工具, ,如：麻如：麻花花 钻、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具。钻、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具。 4)4)硬质合金硬质合金 根据根据GB/2075-1998GB/2075-1998规定，按规定，按被加工材料被加工材料成形工艺基础-切削113 分了分了三个大（类）组三个大（类）组； 分分别别用用字字母母P P、M M、K K表表示示( (这这些些字字母母完完全是全是 习惯性，本身无其他含义习惯性，本身无其他含义) )。 相相应应识识别别颜颜色色为为蓝蓝、黄黄、或或红红. .具具体体应应用用: : 1)P1)P类类( (蓝蓝色色) ) 相相当当于于旧旧牌牌号号YTYT类类硬硬质质合金。合金。 适适宜宜加加工工长长切切屑屑的的黑黑色色金金属属，如如钢钢、铸铸钢钢等等。其其代代号号P01P01、P10P10、P20P20、P30P30、P40P40、P50P50等，等，数字越大，耐磨性越低而韧性越高数字越大，耐磨性越低而韧性越高。 如如 车车 削削 时时 ： 精精 车车 用用 P01,P01,半半 精精 车车 用用P10,P20P10,P20；成形工艺基础-切削114 粗车选用粗车选用P30P30。 2)M2)M类类( (黄黄色色) )相相当当于于旧旧牌牌号号YWYW类类硬硬质质合金合金 适适宜宜加加工工长长切切屑屑或或短短切切屑屑的的金金属属材材料料，如钢、铸钢、不锈钢、灰铸铁、有色金属等。如钢、铸钢、不锈钢、灰铸铁、有色金属等。 其其代代号号有有M10M10、M20M20、M30M30、M40M40等等，数数字越大，耐磨性低而韧性大。字越大，耐磨性低而韧性大。 精精车车选选M10M10；半半精精车车用用M20M20；粗粗车车时时可可用用M30M30。 3)K3)K类类( (红红色色) )相相当当于于旧旧牌牌号号TGTG类类硬硬质质合合金金成形工艺基础-切削115 适适宜宜加加工工短短切切屑屑的的金金属属或或非非金金属属材材料料，如如淬淬硬硬钢钢、铸铸铁铁、铜铜铝铝合合金金、塑塑料料等等，其其代代号号有有K01K01、K10K10、K20K20、K30K30、K40K40等等，数数字字大大，耐耐磨磨性性降而韧性大。如车削时：降而韧性大。如车削时： 精精车车选选K01K01；半半精精车车K10K10、K20K20；粗粗车车用用K30K30。 3.3.新型刀具材料新型刀具材料 1)1)涂层刀具材料涂层刀具材料 是是指指通通过过气气相相沉沉积积或或其其他他技技术术方方法法，在在硬硬质质合合金金或或高高速速钢钢的的基基体体上上涂涂覆覆一一薄薄层层高高硬硬耐耐磨的磨的成形工艺基础-切削116难熔金属或非金属化合物而构成的。难熔金属或非金属化合物而构成的。 如如在在硬硬质质合合金金表表面面上上涂涂厚厚4 49m9m的的涂涂层层时时，表表面面硬硬度度可可达达250025004200HV4200HV，是是实实现现刀刀具具要要求求“面硬而心韧面硬而心韧”的有效方法之一。的有效方法之一。 常常用用的的涂涂层层材材料料有有TiCTiC、TiNTiN、AlAl2 2O O3 3等等硬硬质质合合金金涂涂层层刀刀具具寿寿命命可可比比原原来来提提高高1 13 3倍倍，高高速速钢钢涂涂层层后后寿寿命命提提高高2 21010倍倍，世世界界各各国国对对涂涂层层刀刀具具运运用用很很广广泛泛。处处于于领领先先地地位位的的瑞瑞典典，在在车车削削中使用涂层硬质合金刀片已达中使用涂层硬质合金刀片已达70%70%80%80%。 成形工艺基础-切削117 2)2)陶瓷刀具材料陶瓷刀具材料 按按化化学学成成分分可可分分为为AlAl2 2O O3 3基基和和SiSi3 3N N4 4基基两两类。类。 陶陶瓷瓷刀刀具具硬硬度度高高而而耐耐磨磨，允允许许切切削削速速度度达达成成12.5m/s12.5m/s，耐耐热热性性度度可可达达1200120014501450，其其效率比硬质合金提高了效率比硬质合金提高了1 14 4倍，可制成刀片。倍，可制成刀片。 用用于于半半精精和和精精加加工工高高硬硬度度、强强度度钢钢及及冷冷硬铸铁等，缺点抗弯强度低，冲击韧性差。硬铸铁等，缺点抗弯强度低，冲击韧性差。 3)3)超硬刀具材料超硬刀具材料 它它包包括括人人造造聚聚晶晶金金刚刚石石和和立立方方氮氮化化硼硼等等成形工艺基础-切削118 人人造造聚聚晶晶金金刚刚石石刀刀具具，硬硬度度极极高高(5000HV(5000HV以以上上),),耐耐磨磨性性极极好好，可可切切削削硬硬的的材材料料而而长长时时间间保保持持尺尺寸的稳定寸的稳定( (不宜加工铁族金属不宜加工铁族金属, ,为什么？为什么？) )。 刀刀具具寿寿命命比比硬硬质质合合金金高高几几十十至至三三百百倍倍，宜精细加工。宜精细加工。 立立方方氮氮化化硼硼(CBN)(CBN)的的显显微微硬硬度度达达800080009000HV9000HV，仅仅次次于于天天然然金金刚刚石石（10000HV10000HV），耐耐磨磨性性很很好好，其其耐耐热热性性达达15001500，且且与与铁铁族族材材料料亲亲和和作用小作用小。 成形工艺基础-切削119适于加工高硬、难切材料。适于加工高硬、难切材料。 注注意意刀刀具具材材料料的的使使用用性性能能，工工艺艺性性能能和和价价格格不不同同，各各种种切切削削条条件件对对刀刀具具要要求求也也各各异异，应综合考虑，合理地选用刀具材料。应综合考虑，合理地选用刀具材料。 二、刀具角度二、刀具角度 刀具的种类相当繁多，但其切削部分刀具的种类相当繁多，但其切削部分的结构要素和几何角度有着许多共同的特征的结构要素和几何角度有着许多共同的特征, ,图图示。示。 各种刀具就各种刀具就一个刀齿而言，都相当于一个刀齿而言，都相当于车刀的刀头。车刀的刀头。成形工艺基础-切削120 车刀切削部分的组成车刀切削部分的组成 车刀切削部分有：车刀切削部分有：“三面两刃一尖三面两刃一尖”。 1.1.前刀面前刀面（简称（简称前面前面） 指刀具上切屑流经的表面。指刀具上切屑流经的表面。 2.2.主后刀面主后刀面（简称（简称后面后面） 是与工件上过渡表面相对的表面。是与工件上过渡表面相对的表面。 3.3.副后刀面副后刀面（简称（简称副后面副后面） 是与工件已加工表面相对的表面。是与工件已加工表面相对的表面。成形工艺基础-切削121 4.4.主切削刃主切削刃 前刀面与主后刀面的交线。前刀面与主后刀面的交线。 5.5.副切削刃副切削刃 前刀面与副后刀面的交线。前刀面与副后刀面的交线。 6.6.刀尖刀尖 指指主主、副副切切削削刃刃汇汇交交的的部部位位，它它可可以以是是圆弧圆弧，或是一小段，或是一小段直线直线。 刀具角度参考系刀具角度参考系 刀具角度是确定车刀各部分几何形状的刀具角度是确定车刀各部分几何形状的重要重要成形工艺基础-切削122 参数，用于参数，用于定义和规定刀具角度的各基准坐标定义和规定刀具角度的各基准坐标平面称为参考系平面称为参考系。参考系有两类：。参考系有两类： 一类为一类为刀具静止参考系刀具静止参考系, ,又称又称标注参标注参考系考系; ; 它它是是刀刀具具设设计计时时标标注注、刃刃磨磨和和测测量量的的基准，用此定义的刀具角度称基准，用此定义的刀具角度称刀具标注角度刀具标注角度； 另另一一类类刀刀具具工工作作参参考考系系, ,又又称称为为动动态态参考系参考系. . 组组成成刀刀具具静静止止参参考考系系的的平平面面，如如图图，由由三平面三平面组成：组成： 1.1.基面基面 Pr Pr 成形工艺基础-切削123 过过切切削削刃刃选选定定点点并并垂垂直直于于假假定定主主运运动动方向的平面。方向的平面。 车车刀刀基基面面可可理理解解为为平平行行于于刀刀具具底底面面的的水平面水平面. . 2.2.切削平面切削平面 Ps Ps 过过切切削削刃刃上上选选定定点点与与切切削削刃刃相相切切并并垂垂直直于于基基面面的的平平面面（主主切切削削平平面面以以PsPs表表示示，副副切切削削平面以平面以PsPs，表示）。表示）。 3.3.正交平面正交平面 Po Po成形工艺基础-切削124 过过切切削削刃刃上上选选定定点点，并并同同时时垂垂直直于于基基面和切削平面的平面。面和切削平面的平面。 4.假定工作平面假定工作平面 P Pf f 过过切切削削刃刃选选定定点点，垂垂直直于于基基面面并并平平行行与假定进给运动方向的平面。与假定进给运动方向的平面。 由由于于刀刀具具的的参参考考系系在在切切削削刃刃上上各各点点是是变变化化的的，因因此此角角度度的的定定义义也也应应指指明明选选定定点点。在在未未指明时，一般指切削刃的基点或刀尖指明时，一般指切削刃的基点或刀尖。成形工艺基础-切削125 在正交平面内测量的标注角度见图在正交平面内测量的标注角度见图 1. 1. 前角前角r r。 前刀面与基面间的夹角前刀面与基面间的夹角。 根据前刀面与基面间的相对位置又分根据前刀面与基面间的相对位置又分别规定为别规定为: :正前角、零度前角和负前角正前角、零度前角和负前角。 作用作用：影响切削刃锋利程度及强度，影响切削刃锋利程度及强度，增加前角可使刀刃锋利，切削力减少。切削温度增加前角可使刀刃锋利，切削力减少。切削温度降低，但过大的前角会使刃口强度降低，容易造降低，但过大的前角会使刃口强度降低，容易造成刃口损坏。成刃口损坏。成形工艺基础-切削126 选选择择原原则则：前前角角的的数数值值大大小小与与刀刀具具切切削削部部分分的的材料，被加工材料、工作条件等都有关系。材料，被加工材料、工作条件等都有关系。 (1)(1)材材料料性性脆脆、强强度度低低时时前前角角应应取取小小值；值； (2)(2)材材料料强强度度和和硬硬度度低低时时，取取较较大大前前角；角； (3)(3)有有冲冲击击的的工工作作条条件件时时，前前角角应应取取较小值，甚至取负值。较小值，甚至取负值。 在在保保证证刀刀具具刃刃口口强强度度的的条条件件下下，尽尽量量用大前角。用大前角。 2.2.后角后角o o 成形工艺基础-切削127 指主后刀面与切削平面之间的夹角指主后刀面与切削平面之间的夹角。 作作用用：减减小小后后面面与与工工件件之之间间的的摩摩擦擦，和前角一样影响刃口的强度和锋利程度。和前角一样影响刃口的强度和锋利程度。 选选择择原原则则: :与与前前角角相相似似, ,一一般般后后角角值值为为6 68 8。 在在基面内基面内测量的角度有测量的角度有 3.3.主偏角主偏角 指主切削平面与假定工作平面间夹角。指主切削平面与假定工作平面间夹角。 作作用用：影影响响切切削削刃刃工工作作长长度度、背背向向力力、刀尖刀尖成形工艺基础-切削128 强强度度和和散散热热条条件件；主主偏偏差差越越小小，背背向向力力越越大大，切削刃工作长度切削刃工作长度越大，散热条件越好。越大，散热条件越好。 选选择择原原则则：工工件件粗粗大大, ,刚刚性性好好时时取取较较小小值值, ,车车细细长长轴轴时时为为减减少少背背向向力力, ,以以免免工工件件弯弯曲曲, ,加加工出腰鼓形工出腰鼓形, ,宜选取较大的值宜选取较大的值, ,常用为常用为45457575o o间间。 4.4.副偏角副偏角 副切削平面与假定工作平面间的夹角副切削平面与假定工作平面间的夹角 作作用用：影影响响已已加加工工表表面面的的粗粗糙糙度度，减减少少副偏角可使被加工表面粗糙值降低。副偏角可使被加工表面粗糙值降低。 成形工艺基础-切削129 选选择择原原则则：精精加加工工时时为为提提高高加加工工表表面面的质量，选取较小值，一般为的质量，选取较小值，一般为5 51010 在切削平面内侧量的角度有：在切削平面内侧量的角度有： 5.5.刃倾角刃倾角 s s 指指主主切切削削刃刃与与基基面面间间的的夹夹角角，反反映映主主切削刃对基面的倾斜程度。切削刃对基面的倾斜程度。 作用作用：影响切屑流动方向和刀尖的强度。：影响切屑流动方向和刀尖的强度。 (1) (1)当当s s 为正值时，刀尖在主切削刃为正值时，刀尖在主切削刃上的最高点，切屑流向待加工表面；上的最高点，切屑流向待加工表面；成形工艺基础-切削130 (2) (2)当当s s 为负值时，刀尖在主切削为负值时，刀尖在主切削刃上为最低点，切屑流向已加工表面；刃上为最低点，切屑流向已加工表面； (3) (3)刃倾角为刃倾角为0 0时，切屑垂直于过渡时，切屑垂直于过渡表面方向流出。表面方向流出。 在在s s 时，切屑的压力使刀头时，切屑的压力使刀头及刃口易损坏，刀头强度表现差；反之，则刀头及刃口易损坏，刀头强度表现差；反之，则刀头强度较好。强度较好。 选选择择原原则则：精精加加工工时时取取正正值值，粗粗加加工工时或有冲击时取负值，一般情况下为时或有冲击时取负值，一般情况下为0 05 5。成形工艺基础-切削131 三、刀具结构三、刀具结构 刀具结构种类很多刀具结构种类很多, ,以车刀为例介绍：以车刀为例介绍： 1.1.整体车刀整体车刀 切削部分与刀杆为同一种材料，如高切削部分与刀杆为同一种材料，如高速钢车刀速钢车刀( (白钢刀白钢刀),),在有色金属加工中应用较多。在有色金属加工中应用较多。 2.2.焊接车刀焊接车刀 切削部分与刀杆不同材料切削部分与刀杆不同材料, ,刀杆为中碳刀杆为中碳钢锻造钢锻造, ,而切削部分为硬质合金类刀片而切削部分为硬质合金类刀片, ,运用硬钎运用硬钎焊连焊连成形工艺基础-切削132 接而成，方便灵活，尤其小刀具运用多。接而成，方便灵活，尤其小刀具运用多。 3.3.机械夹固式车刀机械夹固式车刀 按是否重磨又按是否重磨又分机夹不重磨式分机夹不重磨式和和机夹机夹重磨式重磨式两种两种. . 其中机夹其中机夹不重磨不重磨时时, ,一刀刃用钝后不需一刀刃用钝后不需重磨重磨. .如图示，只须将夹紧螺钉稍松，将刀片再如图示，只须将夹紧螺钉稍松，将刀片再转过一刃即可使用。转过一刃即可使用。 而而机机夹夹重重磨磨式式, ,类类似似焊焊接接车车刀刀, ,用用钝钝后后可重磨可重磨. .成形工艺基础-切削1333 3 金属切削过程金属切削过程 一、切屑形成及种类一、切屑形成及种类 1.1.切屑形成切屑形成 塑性材料的切屑过程是一个：塑性材料的切屑过程是一个： 挤压变形切离过程挤压变形切离过程；经历了：；经历了： 弹性变形、塑性变形、挤裂和切离弹性变形、塑性变形、挤裂和切离四四阶段阶段. . 2.2.切屑的种类切屑的种类 带状切屑、带状切屑、节状切屑、节状切屑、崩碎切崩碎切屑屑成形工艺基础-切削134 二、积屑瘤二、积屑瘤 1.1.产生产生（见录像片见录像片） 2.2.对切削过程的影响对切削过程的影响优点优点： 硬化刀刃保护刀具；硬化刀刃保护刀具； 增大前角增大前角利切削；利切削； 粗加工时利用之。粗加工时利用之。 不足：不足： 时积时流时积时流使工件表面粗糙；使工件表面粗糙； 精加工时，予以限制。精加工时，予以限制。成形工艺基础-切削135 三、切削力三、切削力以车外圆时为例：以车外圆时为例： 总切削力总切削力(F)(F)分解为相互垂直的分解为相互垂直的三个分三个分力力： 1.1.切削力切削力F Fc c F F在主运动方向上的分力；在主运动方向上的分力； 2.2.进给力进给力F Ff f F F在进给方向上的分力；在进给方向上的分力； 3.3.背向力背向力F Fp p F F在垂直于工作平面方向上的分力。在垂直于工作平面方向上的分力。 三个分力与总切削力有关系：三个分力与总切削力有关系： 成形工艺基础-切削136 四、切削热与切削温度四、切削热与切削温度 1.1.切削热产生、传出与对加工的影响切削热产生、传出与对加工的影响 2.2.切削温度及其影响切削温度及其影响 影响切削温度的主要因素：影响切削温度的主要因素： 工件材料工件材料 强而硬的材料生热多；强而硬的材料生热多； 切削用量切削用量 影响程度依次排序为影响程度依次排序为：成形工艺基础-切削137 切削速度、进给量、背吃刀量。切削速度、进给量、背吃刀量。 刀具角度刀具角度 前角大、主偏角小些都可使生热减少。前角大、主偏角小些都可使生热减少。 3.3.切削液及其选用切削液及其选用 降降低低切切削削热热的的一一个个有有效效途途径径是是喷喷注注切切削液，可以降温。削液，可以降温。 切削液的功能可以归纳为：切削液的功能可以归纳为： 冷却作用、润滑、清洗和防锈作用冷却作用、润滑、清洗和防锈作用。 生产中常用的切削液可分为三类：生产中常用的切削液可分为三类：成形工艺基础-切削138 1)1)水溶液水溶液 水水为为主主，加加有有防防锈锈液液等等添添加加剂剂。作作用用：冷却为主。冷却为主。 2)2)乳化液乳化液 将乳化油加水稀释。不仅冷却而且兼将乳化油加水稀释。不仅冷却而且兼有润滑作用。有润滑作用。 3)3)切削油切削油 矿矿物物油油为为主主。少少数数采采用用动动、植植物物油油等等，润滑为主。润滑为主。成形工艺基础-切削139 五、刀具磨损和刀具耐用度五、刀具磨损和刀具耐用度 刀刀具具在在使使用用一一段段时时间间后后，其其切切削削刃刃变变钝钝，以以致致无无法法使使用用。为为此此要要讨讨论论刀刀具具磨磨损损与与耐耐用用度度。 1.1.刀具磨损形态刀具磨损形态 1)1)后刀面磨损后刀面磨损 磨损以后刀面上的磨损宽度值磨损以后刀面上的磨损宽度值VBVB表示。表示。 2)2)前刀面磨损前刀面磨损 在在高高切切削削速速度度，背背吃吃刀刀量量较较大大且且不不用用切削切削成形工艺基础-切削140 液液情情况况下下，切切塑塑性性材材时时，前前刀刀面面上上出出现现月月牙牙洼洼，前刀面的磨损量以最大深度值前刀面的磨损量以最大深度值KTKT表示。表示。 3)3)前后刀面同时磨损前后刀面同时磨损 2.2.刀具磨损过程刀具磨损过程 刀具磨损过程有三阶段，如图所示。刀具磨损过程有三阶段，如图所示。 3.3.刀具耐用度刀具耐用度 刀刀具具耐耐用用度度是是指指刀刀具具从从刃刃磨磨开开始始使使用用，到到刀刀具具磨磨损损量量达达到到磨磨损损限限度度的的总总切切削削时时间间（minmin）, ,成形工艺基础-切削141 以符号以符号T T表示表示. . 刀具寿命刃磨后的刀具自开始切削直刀具寿命刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准所经历的实际切削时间。到磨损量达到磨钝标准所经历的实际切削时间。 一般说一般说: :高速钢钻头的耐用度为高速钢钻头的耐用度为8080120min;120min; 硬质合金焊接车刀耐用度约为硬质合金焊接车刀耐用度约为60min60min； 硬质合金端铣刀的耐用度约为硬质合金端铣刀的耐用度约为120120180min180min。成形工艺基础-切削1424 材料的切削性材料的切削性一、概述一、概述 材料的切削性：材料的切削性： 是指材料用刀具进行切削的难易程度。是指材料用刀具进行切削的难易程度。 二、常用材料的切削性二、常用材料的切削性 1.结构钢结构钢 1)1)低低碳碳钢钢 性性软软而而韧韧，易易生生鳞鳞刺刺，经经正火处理后，可使切削性得以改善。正火处理后，可使切削性得以改善。成形工艺基础-切削143 2)2)中碳钢中碳钢 有较好综合力学性能，切削性好。有较好综合力学性能，切削性好。 3)3)高碳钢高碳钢 由由于于组组织织中中多多为为珠珠光光体体加加网网状状渗渗碳碳体体，经球化退火可改善切削性。经球化退火可改善切削性。 2.2.普通灰口铸铁普通灰口铸铁 易切削！易切削！( (为什么？为什么？) ) 3.3.不锈钢不锈钢 1)1)铬不锈钢铬不锈钢 成形工艺基础-切削144 马氏体型不锈钢，其牌号有：马氏体型不锈钢，其牌号有： 1Cr131Cr13、2Cr132Cr13、3Cr133Cr13、4Cr134Cr13 2.2.铬镍不锈钢铬镍不锈钢 奥氏体型不锈钢，其牌号：奥氏体型不锈钢，其牌号： 1Cr18Ni91Cr18Ni9（TiTi） 、0Cr18Ni90Cr18Ni9 3.3.铁素体不锈钢铁素体不锈钢 1Cr171Cr17容器，日用品。容器，日用品。 由于由于: : 1) 1)不锈钢的塑性高，切削抗力大；不锈钢的塑性高，切削抗力大； 成形工艺基础-切削145 2) 2)切削温度高，刀具易磨损；切削温度高，刀具易磨损； 3) 3)易生积屑瘤；易生积屑瘤； 4) 4)切屑不易卷曲和折断等原因不锈钢切屑不易卷曲和折断等原因不锈钢切削性较差切削性较差. . 4.铝、镁合金铝、镁合金铝、镁合金由于硬度低、导热性好，易切削。铝、镁合金由于硬度低、导热性好，易切削。5.工程塑料工程塑料成形工艺基础-切削146 一般易切削；但要注意其力学性能比金属差一般易切削；但要注意其力学性能比金属差些；有的脆性大，易开裂。些；有的脆性大，易开裂。 6.工程陶瓷工程陶瓷 陶瓷多硬度高、耐磨和耐热等特点，传统用陶瓷多硬度高、耐磨和耐热等特点，传统用金刚石砂轮磨削。金刚石砂轮磨削。作业：作业： 每人列一张表，将本章内容要点归纳出每人列一张表，将本章内容要点归纳出来。来。成形工艺基础-切削147成形工艺基础-切削148成形工艺基础-切削149成形工艺基础-切削150成形工艺基础-切削151成形工艺基础-切削152成形工艺基础-切削153成形工艺基础-切削154成形工艺基础-切削155282829成形工艺基础-切削156成形工艺基础-切削157成形工艺基础-切削158成形工艺基础-切削159成形工艺基础-切削160成形工艺基础-切削161成形工艺基础-切削162成形工艺基础-切削163成形工艺基础-切削164成形工艺基础-切削165成形工艺基础-切削166成形工艺基础-切削167