电子课件-《金属切削原理与刀具(第四版)》-B01-8993 第四章
合集下载
金属切削原理与刀具PPT
• 刀具工作参考系（动态参考系）：是确定刀具在 切削运动中有效工作角度的基准。考虑了进给运 动及安装情况的影响。
一、刀具切削角度的坐标平面
二、刀具标注角度的坐标
• 为了便于刀具设计者在设计刀具时的标 注，有一些理想状态的假定：
• 1）装刀时，刀尖恰在工件的中心线上； • 2）刀杆中心线垂直工件轴线； • 3）没有进给运动； • 4）工件已加工表面的形状是圆柱表面。
Vf=f·n (mm/s)
– f— 车刀每转进给量（mm/r)
– n— 工件转速（r/s)
主运动和进给运动的合成
• 和成切削运动 ： 是由主运动和进给运动合成 的运动。刀具切削刃上选定点相对工件的瞬时 合成运动方向称合成切削运动方向，其速度称 合成切削速度
ve v v f
1.2 刀具切削部分组成要素
• 当刀尖没有圆弧半径 r 残留面积有直线构成其 高 Rmax 为：
Rm a x
ctgkr
f
ctgkr
残留面积及其高度
• 实际上 r 必不可少，当f较小，残留面积纯 粹由两段圆弧构成，即不含有副切削刃的直 线部分时残留面积高度 Rmax 为
Rmax r
r2
f 2
2
因 Rmax << r
• ①当刀尖安装得高于或低于工件轴线时， 刀具的工作前角和工作后角的变化情况：
• ②当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂 直时，刀具的工作主偏角和工作副偏角的 变化情况：
• b)进给运动对工作角度的影响： • c)非圆柱表面的工件形状的影响：
刀尖安装得高于或低于工件轴线时的工作角度
• 当刀尖高于工件轴线时： • 工作前角变大，工作后角减小。
磨时所c需tg的p角 c度tg坐0标• c系os和kr 设 tg计s时• s的in角kr 度坐标系 不同，c刃tg磨f 时 c应tg进0行• s坐in k标r 系tg间s的• c角os度kr 换算。
一、刀具切削角度的坐标平面
二、刀具标注角度的坐标
• 为了便于刀具设计者在设计刀具时的标 注，有一些理想状态的假定：
• 1）装刀时，刀尖恰在工件的中心线上； • 2）刀杆中心线垂直工件轴线； • 3）没有进给运动； • 4）工件已加工表面的形状是圆柱表面。
Vf=f·n (mm/s)
– f— 车刀每转进给量（mm/r)
– n— 工件转速（r/s)
主运动和进给运动的合成
• 和成切削运动 ： 是由主运动和进给运动合成 的运动。刀具切削刃上选定点相对工件的瞬时 合成运动方向称合成切削运动方向，其速度称 合成切削速度
ve v v f
1.2 刀具切削部分组成要素
• 当刀尖没有圆弧半径 r 残留面积有直线构成其 高 Rmax 为：
Rm a x
ctgkr
f
ctgkr
残留面积及其高度
• 实际上 r 必不可少，当f较小，残留面积纯 粹由两段圆弧构成，即不含有副切削刃的直 线部分时残留面积高度 Rmax 为
Rmax r
r2
f 2
2
因 Rmax << r
• ①当刀尖安装得高于或低于工件轴线时， 刀具的工作前角和工作后角的变化情况：
• ②当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂 直时，刀具的工作主偏角和工作副偏角的 变化情况：
• b)进给运动对工作角度的影响： • c)非圆柱表面的工件形状的影响：
刀尖安装得高于或低于工件轴线时的工作角度
• 当刀尖高于工件轴线时： • 工作前角变大，工作后角减小。
磨时所c需tg的p角 c度tg坐0标• c系os和kr 设 tg计s时• s的in角kr 度坐标系 不同，c刃tg磨f 时 c应tg进0行• s坐in k标r 系tg间s的• c角os度kr 换算。
金属切削原理及刀具课件
刀具的磨损与破损
刀具磨损的形式与机理
刀具磨损的形式：前刀面磨损、后刀面磨损、边界磨损
刀具磨损的机理：磨料磨损、热磨损、化学磨损、疲劳磨损
刀具磨损的影响因素：切削参数、切削材料、刀具材料、刀具结构
刀具磨损的预防措施：合理选择切削参数、选用合适的切削材料、选用高耐磨损的刀具材料、优 化刀具结构
刀具磨损的监测与控制
刀具磨损的监测方法：通过观察、测量和检验等方法对刀具磨损情况进行实时监测。
刀具磨损的控制策略：采用合理的切削参数、刀具材料和涂层技术等手段，有效控制刀具磨 损。
刀具磨损的预防措施：通过改进刀具设计、提高刀具制造质量和使用高性能刀具等方法，减 少刀具磨损的可能性。
刀具磨损的应对措施：一旦发现刀具磨损，应及时采取更换刀具、调整切削参数等措施，避 免影响加工质量和效率。
刀具的维护与保养 ：正确的使用和维 护刀具，可以延长 刀具的使用寿命， 提高加工效率。
刀具的几何参数与选择
刀具的几何参数：包括前角、后角、主偏角、副偏角等，这些参数对切削 力和切削热有重要影响。
刀具的选择：根据加工材料、加工要求、刀具材料和加工条件等因素选择 合适的刀具，以确保加工质量和效率。
刀具的刃磨：刃磨可以改变刀具的几何参数，从而调整切削力和切削热， 提高加工质量和效率。
刀具的基本知识
刀具的分类与用途
刀具的分类：根据刀具的结构可分为整体式、镶嵌式和特殊形式；根据刀具的使用范围可 分为车刀、铣刀、钻头、铰刀等。
刀具的用途：刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。绝大多数的刀具是 机用的，但也有手用的，如刻刀、木工刨刀、木工铣刀等。
刀具的发展趋势：随着制造业的发展，刀具行业正朝着高效化、智能化、精细化方向发展。
《金属切削原理》课件
金属切削在机械制造中的应用
加工精度：金属切削可以精确地加工出各种形状和尺寸的零件 加工效率：金属切削可以提高生产效率，缩短生产周期 加工范围：金属切削可以加工各种金属材料，包括钢、铝、铜等 加工质量：金属切削可以保证加工质量，提高产品的可靠性和耐用性
金属切削在航空航天领域的应用
飞机制造：金属 切削用于制造飞 机机身、机翼、 发动机等部件
新材料硬度 高，耐磨性 好，对刀具 寿命和加工 效率产生影 响
新材料热导 率低，切削 过程中热量 难以散发， 对刀具和工 件产生影响
新材料化学 活性强，易 与刀具材料 发生化学反 应，影响刀 具寿命和加 工质量
新材料加工 难度大，对 刀具材料和 加工工艺提 出更高要求
新材料加工 过程中产生 的废料处理 问题，对环 保和资源利 用提出挑战
切削热的ห้องสมุดไป่ตู้生与散失
切削热的产生：刀具与工件之间的摩擦和剪切作用 切削热的散失：通过刀具、工件和切屑的传导、对流和辐射等方式 切削热的影响：影响刀具寿命、工件加工精度和表面质量 切削热的控制：通过优化刀具材料、切削参数和冷却方式等手段
切削表面的形成与变化
切削过程：刀具与工件之间的相对运动 切削力：刀具与工件之间的相互作用力 切削温度：刀具与工件之间的摩擦热 切削表面：刀具与工件之间的接触面
火箭制造：金属 切削用于制造火 箭发动机、燃料 箱、控制系统等 部件
卫星制造：金属 切削用于制造卫 星外壳、太阳能 电池板、天线等 部件
空间站制造：金 属切削用于制造 空间站外壳、太 阳能电池板、生 命支持系统等部 件
金属切削在汽车工业领域的应用
汽车零部件制造：金属切削用于生产汽车发动机、变速箱、底盘等零部件 汽车车身制造：金属切削用于生产汽车车身、车门、车窗等车身部件 汽车模具制造：金属切削用于生产汽车模具，如冲压模具、注塑模具等 汽车维修与保养：金属切削用于汽车维修与保养，如更换损坏的零部件、修复车身损伤等
《金属切削原理及刀具》图文课件-ppt-第4章
在强度和硬度相近的材料中，其塑性和韧性越高，切削变形系 数越大，因此，切削力越大。当切削脆性材料时，切削层的塑性变 形很小，摩擦小，加工硬化小，因此，产生的切削力也小。
2022年7月26日星期二
4.4.2 刀具几何参数的影响
1.前角的影响 在刀具几何参数各项中，前角对切削力的影响最大。前角越大，
切削层的变形越小，故切削力越小，但对于切削不同的材料，前角的 变化对切削力的影响并不相同。切削塑性金属时，前角变化1°，切 削力将改变1.5%左右，金属的塑性越大，改变的幅度越大。例如，当 切削45钢时，前角增加1°，切削力减小1%；当切削紫铜时，前角增 加1°，切削力减少2%～3%；当切削铅黄铜时，前角增加1°，切削力 减小0.4%。此外，前角减小，工件材料和切削条件对切削力的影响系 数减小，切削力减小，因此，随着前角增加，切削力较显著减小。
（4-11）
2022年7月26日星期二
2022年7月26日星期二
图解法
2.切削力的计算 实际生产中，常用指数公式来计算切削力，即：
F C a f v K xFc yFc zFc
c
Fc p
c
Fc
F C a f v K xFp yFp zFp
p
Fp p
c
Fp
F C a f v K xFf yFf zFf
2022年7月26日星期二
前角γo对切削分力的影响规律曲线
4.4.3 切削用量的影响
1.切削速度的影响
切削塑性金属时，切削速度vc对切削力的影响如同对切削变形影响
的规律，即是通过积屑瘤与摩擦的作用造成的，如图所示。
YT15外圆车刀车削45钢时的切削速度与切削力的关系曲线 2022年7月26日星期二
2022年7月26日星期二
2022年7月26日星期二
4.4.2 刀具几何参数的影响
1.前角的影响 在刀具几何参数各项中，前角对切削力的影响最大。前角越大，
切削层的变形越小，故切削力越小，但对于切削不同的材料，前角的 变化对切削力的影响并不相同。切削塑性金属时，前角变化1°，切 削力将改变1.5%左右，金属的塑性越大，改变的幅度越大。例如，当 切削45钢时，前角增加1°，切削力减小1%；当切削紫铜时，前角增 加1°，切削力减少2%～3%；当切削铅黄铜时，前角增加1°，切削力 减小0.4%。此外，前角减小，工件材料和切削条件对切削力的影响系 数减小，切削力减小，因此，随着前角增加，切削力较显著减小。
（4-11）
2022年7月26日星期二
2022年7月26日星期二
图解法
2.切削力的计算 实际生产中，常用指数公式来计算切削力，即：
F C a f v K xFc yFc zFc
c
Fc p
c
Fc
F C a f v K xFp yFp zFp
p
Fp p
c
Fp
F C a f v K xFf yFf zFf
2022年7月26日星期二
前角γo对切削分力的影响规律曲线
4.4.3 切削用量的影响
1.切削速度的影响
切削塑性金属时，切削速度vc对切削力的影响如同对切削变形影响
的规律，即是通过积屑瘤与摩擦的作用造成的，如图所示。
YT15外圆车刀车削45钢时的切削速度与切削力的关系曲线 2022年7月26日星期二
2022年7月26日星期二
第4章 切削力
建立Fc与ap、f之关系的主要步骤如下： 首先建立Fz与ap、f之单独关系。为此，实验时， 固定ap以外的所有其他切削条件，选取若干个ap 进行切削实验，用测力仪量取不同ap时的切削力 Fz，得到若干组Fc与ap的对应数据，然后处理数 据，建立经验公式。 处理数据的方法很多，这里仅介绍一种精度较高 的方法—最小二乘法。
课外练习P51—4.5题。
325
300
切削力 Fc (9.8N)
275
250
40
80
120
160
200
υ 切削速度 c(m/min)
三、 刀具几何参数
1、前角γO ：对切削力影响最大。切削力随 着前角的增大而减小。这是因为前角的增大， 切削变形与摩擦力减小，切削力相应减小。 2、刀具主偏角κr ：对切削力Fc的影响不大， κr＝ 60 o～75 o 时， Fc最小，因此，主偏角 κr ＝75 o 的车刀在生产中应用较多。 背向力Fp随主偏角κr的增大而减小。 进给力Ff随主偏角κr的增大而增大。
通常，在求得回归方程之后，还应检查 试验点对回归直线的离散程度，即还需 进行显著性检验，以判断Y与X有无明显 的线性关系。 建立三个以上因素的经验公式时，应采 用多因素实验法，即正交实验法。
教材上用单位切削力公式计算总切削力的部分 请同学们自己看书，这一部分我不讲。这一部 分主要是根据已知条件来查表，其实切削手册 上这样的表很多，如有实际问题，请同学们查 阅切削手册。
金属切削原理及刀具
山东英才学院
第四章 切削力¤1
第一节 概述 一、切削力的来源
切削力的来源有两方面：一是切削层金属、切
屑和工件表面层金属的弹性变形、塑性变形所
金属切削原理与刀具（第四版）习题册答案
金属切削原理与刀具（第四版）习题册答案金属切削原理与刀具（第四版）习题册答案中国劳动社会保障出版社目录第一章金属切削加工的基本知识 (1)第一节切削运动 (1)第二节切削要素 (1)第二章金属切削刀具的基本知识 (3)第一节刀具材料 (3)第二节切削刀具的分类及结构 (4)第三节刀具的几何角度 (4)第四节刀具的工作角度 (6)第三章切削加工的主要规律 (7)第一节切削变形 (7)第二节切屑的类型与控制 (7)第三节积屑瘤 (9)第四节切削力与切削功率 (10)第五节切削热和切削温度 (12)第六节刀具磨损与刀具耐用度 (12)第四章切削加工质量与效率 (14)第一节工件材料的切削加工性 (14)第二节已加工表面质量 (14)第三节切削用量的选择 (15)第四节切削液 (16)第五章车刀 (18)第一节焊接式车刀 (18)第二节可转位车刀 (18)第三节成形车刀 (20)第六章孔加工刀具 (21)第一节麻花钻 (21)第二节深孔钻 (22)第三节铰刀 (23)第四节镗刀 (24)第五节其他孔加工刀具 (24)第七章铣刀 (26)第一节铣刀的种类及用途 (26)第二节铣刀的几何参数及铣削要素 (27) 第三节铣削方式 (28)第八章拉刀 (30)第一节拉刀的种类 (30)第二节拉刀的结构组成及主要参数 (30) 第三节拉削方式 (31)第四节拉刀的使用与刃磨 (32)第九章螺纹刀具 (34)第一节螺纹车刀 (34)第二节丝锥和板牙 (35)第三节螺纹铣刀 (35)第四节塑性变形法加工螺纹 (35)第十章齿轮加工刀具 (37)第一节齿轮刀具的种类 (37)第二节齿轮滚刀 (37)第三节蜗轮滚刀 (38)第四节插齿刀 (39)第五节剃齿刀 (40)第十一章数控机床用刀具 (41)第一节数控车床用刀具 (41)第二节数控铣床用刀具 (42)第三节数控加工中心用刀具 (43)第一章金属切削加工的基本知识第一节切削运动一、填空题1．刀具、工件、主、进给2．待加工、已加工、过渡二、判断题*1．√*2．√3．× 4．× 5．√ 6．×三、选择题*1．B *2．C 3．A *4．A *5．A *6．B *7．A四、简答题写出下表中各种切削加工方法具备的主运动。
金属切削原理与刀具(课)课件
切削和高硬度材料加工。
立方氮化硼
具有极高的硬度，适用于加工 高硬度材料，如淬火钢和硬质
合金。
刀具结构
切削刃
刀柄
刀槽
刀面
刀具上用于切削的锋利 部分，其形状和角度对 切削效果有很大影响。
连接刀具和机床的部分， 要求具有足够的刚性和 稳定性。
为了容纳切屑和增强排 屑效果，在刀具上设置
的凹槽。
刀具上与工件接触的部 分，要求具有较低的摩 擦系数和较高的耐磨性。
切屑的控制
切屑控制是金属切削过程中的重要环节，通过合理选择刀具 几何形状、切削用量和冷却润滑条件，可以有效地控制切屑 的形状、大小和排出方向，避免切屑对刀具和加工表面的损伤。
切削力与切削振 动
切削力
切削过程中，刀具对工件施加压力，使工件产生变形和切屑，这个力称为切削力。 切削力的大小直接影响切削效率和加工质量，是金属切削过程中的重要参数。
进给量定义
工件或刀具在单位时间内 沿进给方向相对于刀具的 移动量。
切削热与切削温度
切削热的产生
切削温度对加工的影响
切削过程中因克服工件与刀具之间的 摩擦以及工件材料的弹性变形和塑性 变形而产生大量的热量。
切削温度过高会导致刀具磨损加剧， 工件表面质量下降，甚至引起刀具和 工件的变形，影响加工精度。
切削温度的影响因素
切削温度主要受切削用量、刀具几何 参数、刀具材料和工件材料等因素的 影响。
02
金属切削刀具
刀具材料
01
02
03
04
硬质合金
具有高硬度、高耐磨性和良好 的高温性能，广泛应用于切削
刀具。
高速钢
具有较好的韧性和热稳定性， 常用于制造复杂刀具和大型刀
立方氮化硼
具有极高的硬度，适用于加工 高硬度材料，如淬火钢和硬质
合金。
刀具结构
切削刃
刀柄
刀槽
刀面
刀具上用于切削的锋利 部分，其形状和角度对 切削效果有很大影响。
连接刀具和机床的部分， 要求具有足够的刚性和 稳定性。
为了容纳切屑和增强排 屑效果，在刀具上设置
的凹槽。
刀具上与工件接触的部 分，要求具有较低的摩 擦系数和较高的耐磨性。
切屑的控制
切屑控制是金属切削过程中的重要环节，通过合理选择刀具 几何形状、切削用量和冷却润滑条件，可以有效地控制切屑 的形状、大小和排出方向，避免切屑对刀具和加工表面的损伤。
切削力与切削振 动
切削力
切削过程中，刀具对工件施加压力，使工件产生变形和切屑，这个力称为切削力。 切削力的大小直接影响切削效率和加工质量，是金属切削过程中的重要参数。
进给量定义
工件或刀具在单位时间内 沿进给方向相对于刀具的 移动量。
切削热与切削温度
切削热的产生
切削温度对加工的影响
切削过程中因克服工件与刀具之间的 摩擦以及工件材料的弹性变形和塑性 变形而产生大量的热量。
切削温度过高会导致刀具磨损加剧， 工件表面质量下降，甚至引起刀具和 工件的变形，影响加工精度。
切削温度的影响因素
切削温度主要受切削用量、刀具几何 参数、刀具材料和工件材料等因素的 影响。
02
金属切削刀具
刀具材料
01
02
03
04
硬质合金
具有高硬度、高耐磨性和良好 的高温性能，广泛应用于切削
刀具。
高速钢
具有较好的韧性和热稳定性， 常用于制造复杂刀具和大型刀
金属切削原理及刀具课件
金属切削原理及刀具课件一、教学内容本节课我们将学习《金属切削原理及刀具》教材的第3章“切削力与切削温度”和第4章“刀具的几何角度及材料”。
详细内容涉及切削力的产生与计算，切削温度对工件和刀具的影响，刀具的几何参数对切削性能的影响，以及不同刀具材料的性能特点。
二、教学目标1. 理解切削力的产生原因，掌握切削力的计算方法。
2. 了解切削温度对工件和刀具的影响，掌握控制切削温度的方法。
3. 掌握刀具的几何角度对切削性能的影响，能够合理选择和调整刀具。
三、教学难点与重点难点：切削力的计算，刀具几何角度的优化选择。
重点：切削温度的控制，刀具材料的选择。
四、教具与学具准备1. 教具：金属切削原理挂图，刀具实物模型。
五、教学过程1. 实践情景引入：展示金属切削加工现场视频，引导学生关注切削过程中的力和温度问题。
2. 理论讲解：a. 讲解切削力的产生原因，引导学生学习切削力的计算方法。
b. 分析切削温度对工件和刀具的影响，介绍控制切削温度的方法。
c. 介绍刀具的几何角度及材料，分析其对切削性能的影响。
3. 例题讲解：针对切削力计算、刀具角度选择等难点，进行例题讲解。
4. 随堂练习：布置相关练习题，巩固所学知识。
5. 互动环节：组织学生讨论，分享学习心得。
六、板书设计1. 切削力的计算公式。
2. 切削温度对工件和刀具的影响。
3. 刀具几何角度及材料的选择原则。
七、作业设计1. 作业题目：a. 计算给定条件下的切削力。
b. 分析切削温度对工件加工质量的影响。
c. 选择合适的刀具几何角度和材料。
2. 答案：八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸：鼓励学生深入研究金属切削领域的前沿技术，了解新型刀具材料和设计理念。
重点和难点解析1. 切削力的计算。
2. 刀具几何角度的优化选择。
3. 切削温度的控制。
4. 作业设计。
一、切削力的计算1. 确定工件材料和切削条件：工件材料包括金属的种类、硬度等；切削条件包括切削速度、进给量、切削深度等。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（1）切削速度υ 精加工时的ap和f较小，可忽略切削力对工艺系统刚度的影响，
故切削速度υ主要受刀具耐用度和已加工表面质量的限制。在保证 刀具耐用度的前提下， ➢硬质合金刀具通常应选用较高的切削速度（大于70m/min）。 ➢而高速钢刀具则应选用较低的切削速度（小于5m/min），以尽 量减小和避免积屑瘤的产生。
（1）工件材料
（2）切削用量
（3）刀具方面
4．加工硬化的控制
（1）提高刃磨质量，减小刀具刃口的钝圆半径，必 要 时采用高速钢刀具。
（2）尽量增大刀具前角，减小切削变形。 （3）适当增大刀具主后角和副后角，减小摩擦。 （4）提高切削速度，使加工硬化不充分。 （5）避免采用很小的进给量，以减小刀具对工件的 挤压作用。
1．切削用量与生产率的关系
衡量生产率高低的指标之一是基本（机动）时间tm。 车削外圆时基本时间tm可由下式计算：
tm
l nf
A
ap
Adl 1000f ap
第四章 切削加工质量与效率
例4—1 ：车一直径为60mm的轴，行程长度l=1000mm，
切削速度υ=60m/min，进给量f =0.5mm/r，ap=3mm，一次进给 车成，求加工此工件需要的基本时间。
第四章 切削加工质量与效率
四、改善材料切削加工性的途径
1．调整材料的化学成分 2．通过热处理控制材料的金相组织 3．选择加工性好的供应状态
第四章 切削加工质量与效率
第二节 已加工表面质量 一、已加工表面的表面粗糙度
影响工件表面粗糙度的主要因素有：
1．残留面积
在已加工表面上未被切去部分的截面积，称为残留面积。
第四章 切削加工质量与效率
（2）进给量f 精加工时一般选用较小的进给量。常取f ＝0.08～0.30mm/r。
普通硬质合金外圆车刀精车、半精车时的进给量
第四章 切削加工质量与效率
第四章 切削加工质量与效率
（3）背吃刀量ap 精加工时的背吃刀量ap通常由上一工序合理留下，并
应于一次进给切除掉。
例如：采用硬质合金车刀精车，由于刀具的刃磨性能 较差，锋利程度受到限制， ap不宜过小，一般应取 0.3~0.5mm 。
第四章 切削加工质量与效率
第四节 切削液 一、切削液的作用
1．冷却作用 2．润滑作用 3．清洗与排屑作用 4．防锈作用
第四章 切削加工质量与效率
二、切削液添加剂及切削液种类
1．切削液添加剂
（1）油性添加剂
一般的切削油都是在矿物油中加入油性添加剂的混合 油。但物理吸附油膜在切削温度升高时便失去吸附能力， 因此混合油只适宜在200℃以下使用。
2．材料性能综合评定法
第四章 切削加工质量与效率
工件材料切削加工性分级表
第四章 切削加工质量与效率
三、影响材料切削加工性的因素
1．工件材料的物理、力学性能的影响
（1）塑性和韧性 （2）硬度和强度 （3）导热系数 （4）线膨胀系数
第四章 切削加工质量与效率
2．工件材料的化学成分及组织的影响
（1）碳对钢的切削加工性的影响 （2）合金元素对钢和铸铁切削加工性的影响 （3）钢的金相组织对切削加工性的影响
余量外，其余的应尽可能一次切除完。 ➢当余量太大时，应分两次或多次切除。 ➢工艺系统刚度较差时，则应相应减小背吃刀量ap，以减小 切削力，单边加工余量A可多次切除。但应把第一次进给的 背吃刀量ap选得大些，最后一次选得小些。
第四章 切削加工质量与效率
（2）进给量f 的选择 粗加工时，进给量的选择受工艺系统所能承受的切削力
第四章 切削加工质量与效率
2．加工硬化对工件的影响
缺点：加工硬化会降低已加工表面质量，降低材料的
疲劳强度。同时，切削加工时出现加工硬化，会给下一道工 序的切削带来困难，加剧刀具的磨损，甚至无法加工。
优点：它可提高工件表层的强度、硬度、耐磨性，提
高其使用性能。
第四章 切削加工质量与效率
3．影响加工硬化的因素
第四章 切削加工质量与效率
（3）切削用量 ➢切削速度提高时，因热塑性变形作用而产生的残余拉应力 增大，但扩展深度减小。 ➢进给量增大时，表层残余拉应力与扩展深度均有所增大。 （4）切削液 采用冷却润滑效果良好的切削液有助于减小表面残余应力 的扩展深度。
第四章 切削加工质量与效率
第三节 切削用量的选择
几种常见的浇注方法
第四章 切削加工质量与效率
喷雾冷却法是利用压力为0.3~0.6MPa的压缩空气使切 削液雾化，并高速喷向切削区。此方法多应用于难加工材 料的切削。
喷雾冷却装置原理图
根据切削加工时产生的切削温度的高低、切削力的大 小和消耗功率的多少来判断材料的切削加工性。这些数值越 大，说明材料的切削加工性越差。
第四章 切削加工质量与效率
二、切削加工性的评定方法
1．根据不同加工条件和要求评定
实用中往往根据具体的加工情况和要求，以其中某一两 项指标为主衡量工件材料的切削加工性。
3．影响残余应力的因素
（1）工件材料 ➢塑性较大的材料，在切削后容易产生残余拉应力，且塑性 越大，残余拉应力越大。 ➢切削脆性材料时，刀具后面挤压与摩擦严重，使加工表面 产生拉伸变形，其产生的残余应力多为压应力。 （2）刀具方面 ➢刀具前角由正值减小到负值时，表层拉应力减小，当 γo＜-30°时甚至变成压应力，同时应力扩展深度增大。 ➢切削刃钝圆半径和后面磨损量增大时，残余拉应力与扩展 深度均随之增大。
第四章 切削加工质量与效率
第一节 工件材料的切削加工性 第二节 已加工表面质量 第三节 切削用量的选择 第四节 切削液
第四章 切削加工质量与效率
第一节 工件材料的切削加工性
一、切削加工性的评定指标
1．刀具耐用度指标
用刀具耐用度来衡量工件材料被切削的难易程度。 在切削普通金属材料时，用v60的高低来评定材料切削加 工性的好坏。
解： 因为需ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ一次进给车成
所以 A 1 ap
即：
l A πdl A 3.14 601000
tm
nf
ap
1000f
ap
1000 60 0.5
1 6.28min
故加工此工件需要的基本时间为6.28min。
第四章 切削加工质量与效率
2．粗加工时切削用量的选择
（1）背吃刀量ap的选择 背吃刀量ap应根据加工余量来确定，除留给必要的精加工
作用较好，适于粗加工和磨削。 2）浓度高（如浓度为10%~20%）的乳化液润滑作用较
好，适于精加工（如拉削和铰孔等）。
第四章 切削加工质量与效率
（3）切削油 切削油主要起润滑作用。 1）一类是以矿物油为基体加入油性添加剂的混合油。 2）一类是极压切削油，它是在矿物油或混合油中加入极压
添加剂而制成。 常用的有： • L-AN15、 L-AN32全损耗系统用油 •轻柴油 •煤油
的限制。工艺系统刚度较好时，可选用较大的进给量，一般 取f＝0.3～0.9mm／r 。
硬质合金及高速钢车刀粗车外圆和端面时的进给量参考值
第四章 切削加工质量与效率
（3）切削速度υ的选择 在ap和 f确定之后，在保证合理刀具耐用度的前提下， 选择合理的切削速度。
第四章 切削加工质量与效率
3．精加工时切削用量的选择
第四章 切削加工质量与效率
三、残余应力
1．残余应力的概念
经切削加工后在工件已加工表面层中所残存的内应力， 叫做残余应力。残余应力有：
（1）残余拉应力 （2）残余压应力
压应力
拉应力
第四章 切削加工质量与效率
2．残余应力的成因
（1）弹塑性变形作用 （2）热塑性变形作用 （3）相变作用
第四章 切削加工质量与效率
第四章 切削加工质量与效率
三、切削液的合理选用
常用切削液的选用
第四章 切削加工质量与效率
选择切削液的一般原则是： 1．根据加工性质选用 2．根据工件材料选用 3．根据刀具材料选用
第四章 切削加工质量与效率
四、切削液的使用方式
常见切削液的使用方式有浇注法、高压冷却法和喷雾 冷却法，应用最多的是浇注法。
第四章 切削加工质量与效率
二、已加工表面的加工硬化
1．加工硬化的成因
经过切削加工，工件已加工表面层的硬度和强度提高 的现象称为加工硬化，也叫冷作硬化。
一般来说，表层塑性变形是加工硬化的主要成因，变 形程度越大，加工硬化程度越严重，硬化层越深。
凡对切削变形、摩擦、切削温度产生影响的因素，均 会影响加工硬化。
第四章 切削加工质量与效率
2．切削液的种类
（1）水溶液 1）电介质水溶液是在水中加入电介质作为防锈剂，主要
用于磨削、钻孔和粗车等加工。 2）表面活性水溶液中是加入了皂类、硫化蓖麻油等表面
活性物质，以增加水溶液的润滑作用，主要用于精车、精铣 和铰孔等。
（2） 乳化液 1）浓度低（如浓度为3%~5%）的乳化液，冷却和清洗
第四章 切削加工质量与效率
2．积屑瘤
因积屑瘤不稳定，它代替切削刃切削时会留下深浅不 一的痕迹；脱落的积屑瘤嵌入已加工表面，使之形成硬点 和毛刺，表面粗糙度值变大。
积屑瘤对表面质量的影响
3．振动
在切削过程中产生的振动会使工件表面出现振纹， 增大工件表面粗糙度值。
第四章 切削加工质量与效率
常见表面粗糙度值偏大的现象和解决方法
一、合理选择切削用量的意义
合理选择切削用量是指在加工对象、刀具材料、刀具 几何形状及其他切削条件已经确定的情况下，选择最佳的 切削用量要素进行切削加工，在保证加工质量的前提下， 充分发挥刀具的切削性能和机床性能，获得较高的切削效 率和较低的加工成本。
第四章 切削加工质量与效率
二、切削用量的选择原则
相对加工性指标：
Kr
60 060
故切削速度υ主要受刀具耐用度和已加工表面质量的限制。在保证 刀具耐用度的前提下， ➢硬质合金刀具通常应选用较高的切削速度（大于70m/min）。 ➢而高速钢刀具则应选用较低的切削速度（小于5m/min），以尽 量减小和避免积屑瘤的产生。
（1）工件材料
（2）切削用量
（3）刀具方面
4．加工硬化的控制
（1）提高刃磨质量，减小刀具刃口的钝圆半径，必 要 时采用高速钢刀具。
（2）尽量增大刀具前角，减小切削变形。 （3）适当增大刀具主后角和副后角，减小摩擦。 （4）提高切削速度，使加工硬化不充分。 （5）避免采用很小的进给量，以减小刀具对工件的 挤压作用。
1．切削用量与生产率的关系
衡量生产率高低的指标之一是基本（机动）时间tm。 车削外圆时基本时间tm可由下式计算：
tm
l nf
A
ap
Adl 1000f ap
第四章 切削加工质量与效率
例4—1 ：车一直径为60mm的轴，行程长度l=1000mm，
切削速度υ=60m/min，进给量f =0.5mm/r，ap=3mm，一次进给 车成，求加工此工件需要的基本时间。
第四章 切削加工质量与效率
四、改善材料切削加工性的途径
1．调整材料的化学成分 2．通过热处理控制材料的金相组织 3．选择加工性好的供应状态
第四章 切削加工质量与效率
第二节 已加工表面质量 一、已加工表面的表面粗糙度
影响工件表面粗糙度的主要因素有：
1．残留面积
在已加工表面上未被切去部分的截面积，称为残留面积。
第四章 切削加工质量与效率
（2）进给量f 精加工时一般选用较小的进给量。常取f ＝0.08～0.30mm/r。
普通硬质合金外圆车刀精车、半精车时的进给量
第四章 切削加工质量与效率
第四章 切削加工质量与效率
（3）背吃刀量ap 精加工时的背吃刀量ap通常由上一工序合理留下，并
应于一次进给切除掉。
例如：采用硬质合金车刀精车，由于刀具的刃磨性能 较差，锋利程度受到限制， ap不宜过小，一般应取 0.3~0.5mm 。
第四章 切削加工质量与效率
第四节 切削液 一、切削液的作用
1．冷却作用 2．润滑作用 3．清洗与排屑作用 4．防锈作用
第四章 切削加工质量与效率
二、切削液添加剂及切削液种类
1．切削液添加剂
（1）油性添加剂
一般的切削油都是在矿物油中加入油性添加剂的混合 油。但物理吸附油膜在切削温度升高时便失去吸附能力， 因此混合油只适宜在200℃以下使用。
2．材料性能综合评定法
第四章 切削加工质量与效率
工件材料切削加工性分级表
第四章 切削加工质量与效率
三、影响材料切削加工性的因素
1．工件材料的物理、力学性能的影响
（1）塑性和韧性 （2）硬度和强度 （3）导热系数 （4）线膨胀系数
第四章 切削加工质量与效率
2．工件材料的化学成分及组织的影响
（1）碳对钢的切削加工性的影响 （2）合金元素对钢和铸铁切削加工性的影响 （3）钢的金相组织对切削加工性的影响
余量外，其余的应尽可能一次切除完。 ➢当余量太大时，应分两次或多次切除。 ➢工艺系统刚度较差时，则应相应减小背吃刀量ap，以减小 切削力，单边加工余量A可多次切除。但应把第一次进给的 背吃刀量ap选得大些，最后一次选得小些。
第四章 切削加工质量与效率
（2）进给量f 的选择 粗加工时，进给量的选择受工艺系统所能承受的切削力
第四章 切削加工质量与效率
2．加工硬化对工件的影响
缺点：加工硬化会降低已加工表面质量，降低材料的
疲劳强度。同时，切削加工时出现加工硬化，会给下一道工 序的切削带来困难，加剧刀具的磨损，甚至无法加工。
优点：它可提高工件表层的强度、硬度、耐磨性，提
高其使用性能。
第四章 切削加工质量与效率
3．影响加工硬化的因素
第四章 切削加工质量与效率
（3）切削用量 ➢切削速度提高时，因热塑性变形作用而产生的残余拉应力 增大，但扩展深度减小。 ➢进给量增大时，表层残余拉应力与扩展深度均有所增大。 （4）切削液 采用冷却润滑效果良好的切削液有助于减小表面残余应力 的扩展深度。
第四章 切削加工质量与效率
第三节 切削用量的选择
几种常见的浇注方法
第四章 切削加工质量与效率
喷雾冷却法是利用压力为0.3~0.6MPa的压缩空气使切 削液雾化，并高速喷向切削区。此方法多应用于难加工材 料的切削。
喷雾冷却装置原理图
根据切削加工时产生的切削温度的高低、切削力的大 小和消耗功率的多少来判断材料的切削加工性。这些数值越 大，说明材料的切削加工性越差。
第四章 切削加工质量与效率
二、切削加工性的评定方法
1．根据不同加工条件和要求评定
实用中往往根据具体的加工情况和要求，以其中某一两 项指标为主衡量工件材料的切削加工性。
3．影响残余应力的因素
（1）工件材料 ➢塑性较大的材料，在切削后容易产生残余拉应力，且塑性 越大，残余拉应力越大。 ➢切削脆性材料时，刀具后面挤压与摩擦严重，使加工表面 产生拉伸变形，其产生的残余应力多为压应力。 （2）刀具方面 ➢刀具前角由正值减小到负值时，表层拉应力减小，当 γo＜-30°时甚至变成压应力，同时应力扩展深度增大。 ➢切削刃钝圆半径和后面磨损量增大时，残余拉应力与扩展 深度均随之增大。
第四章 切削加工质量与效率
第一节 工件材料的切削加工性 第二节 已加工表面质量 第三节 切削用量的选择 第四节 切削液
第四章 切削加工质量与效率
第一节 工件材料的切削加工性
一、切削加工性的评定指标
1．刀具耐用度指标
用刀具耐用度来衡量工件材料被切削的难易程度。 在切削普通金属材料时，用v60的高低来评定材料切削加 工性的好坏。
解： 因为需ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ一次进给车成
所以 A 1 ap
即：
l A πdl A 3.14 601000
tm
nf
ap
1000f
ap
1000 60 0.5
1 6.28min
故加工此工件需要的基本时间为6.28min。
第四章 切削加工质量与效率
2．粗加工时切削用量的选择
（1）背吃刀量ap的选择 背吃刀量ap应根据加工余量来确定，除留给必要的精加工
作用较好，适于粗加工和磨削。 2）浓度高（如浓度为10%~20%）的乳化液润滑作用较
好，适于精加工（如拉削和铰孔等）。
第四章 切削加工质量与效率
（3）切削油 切削油主要起润滑作用。 1）一类是以矿物油为基体加入油性添加剂的混合油。 2）一类是极压切削油，它是在矿物油或混合油中加入极压
添加剂而制成。 常用的有： • L-AN15、 L-AN32全损耗系统用油 •轻柴油 •煤油
的限制。工艺系统刚度较好时，可选用较大的进给量，一般 取f＝0.3～0.9mm／r 。
硬质合金及高速钢车刀粗车外圆和端面时的进给量参考值
第四章 切削加工质量与效率
（3）切削速度υ的选择 在ap和 f确定之后，在保证合理刀具耐用度的前提下， 选择合理的切削速度。
第四章 切削加工质量与效率
3．精加工时切削用量的选择
第四章 切削加工质量与效率
三、残余应力
1．残余应力的概念
经切削加工后在工件已加工表面层中所残存的内应力， 叫做残余应力。残余应力有：
（1）残余拉应力 （2）残余压应力
压应力
拉应力
第四章 切削加工质量与效率
2．残余应力的成因
（1）弹塑性变形作用 （2）热塑性变形作用 （3）相变作用
第四章 切削加工质量与效率
第四章 切削加工质量与效率
三、切削液的合理选用
常用切削液的选用
第四章 切削加工质量与效率
选择切削液的一般原则是： 1．根据加工性质选用 2．根据工件材料选用 3．根据刀具材料选用
第四章 切削加工质量与效率
四、切削液的使用方式
常见切削液的使用方式有浇注法、高压冷却法和喷雾 冷却法，应用最多的是浇注法。
第四章 切削加工质量与效率
二、已加工表面的加工硬化
1．加工硬化的成因
经过切削加工，工件已加工表面层的硬度和强度提高 的现象称为加工硬化，也叫冷作硬化。
一般来说，表层塑性变形是加工硬化的主要成因，变 形程度越大，加工硬化程度越严重，硬化层越深。
凡对切削变形、摩擦、切削温度产生影响的因素，均 会影响加工硬化。
第四章 切削加工质量与效率
2．切削液的种类
（1）水溶液 1）电介质水溶液是在水中加入电介质作为防锈剂，主要
用于磨削、钻孔和粗车等加工。 2）表面活性水溶液中是加入了皂类、硫化蓖麻油等表面
活性物质，以增加水溶液的润滑作用，主要用于精车、精铣 和铰孔等。
（2） 乳化液 1）浓度低（如浓度为3%~5%）的乳化液，冷却和清洗
第四章 切削加工质量与效率
2．积屑瘤
因积屑瘤不稳定，它代替切削刃切削时会留下深浅不 一的痕迹；脱落的积屑瘤嵌入已加工表面，使之形成硬点 和毛刺，表面粗糙度值变大。
积屑瘤对表面质量的影响
3．振动
在切削过程中产生的振动会使工件表面出现振纹， 增大工件表面粗糙度值。
第四章 切削加工质量与效率
常见表面粗糙度值偏大的现象和解决方法
一、合理选择切削用量的意义
合理选择切削用量是指在加工对象、刀具材料、刀具 几何形状及其他切削条件已经确定的情况下，选择最佳的 切削用量要素进行切削加工，在保证加工质量的前提下， 充分发挥刀具的切削性能和机床性能，获得较高的切削效 率和较低的加工成本。
第四章 切削加工质量与效率
二、切削用量的选择原则
相对加工性指标：
Kr
60 060