第四章切削基本理论的应用
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(三)其它措施 1．合理选择刀具 几何参数 2．保持切削系统 的足够刚性 3．选用高效切削 液及有效浇注方式 4．采用新的切削 加工技术
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第三节 切削液的选用
一、切削液作用
1．冷却作用
↓热的产生；将热量带走。冷却性能的好坏取决于本身 导热系数、比热、汽化热及流量、流速、冷却方式等。
切削不锈钢应选用高的耐热性、强度和耐磨的刀具材料。
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3．高锰钢
高锰钢的锰质量分数高达(11％～14％) 强度和硬度均较高，在切削时晶格滑移和晶粒扭曲及伸长 变形严重，故加工硬化很严重 韧性和伸长率均很高，故切削力大，切屑不易折断 热导率小，切削温度高 刀具易产生粘结磨损和破损
切削高锰钢可选用耐磨性和韧性较高的硬质合金刀具
4．钛合金
具有高的硬度和强度，导热性差；是高度活泼的金属 塑性变形小,屑与刀面间接触长度短，刀尖处受力大、 温度集中；弹性复原大，后刀面上粘屑严重
刀具易产生粘结磨损和扩散磨损，刀尖又易破损 切削钛合金刀具应选用亲合力小、导热性好、强度高的 含钴量多、细晶粒和含稀有金属的硬质合金材料
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5．其它难加工材料加工性特点简介
工程陶瓷----具有高的硬度2500～3000HV、很高耐磨性和 耐热性，性脆。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、 改善材料切削加工性途径
(一)调剂工件材料中化学元素和进行热处理
1.调整材料的化学成分 钢中加硫、铅等元素；铸铁中加入铝、铜合金元素
2.进行适当的热处理 低、中碳钢宜选正火处理，均匀组织，调整硬度塑性； 高碳钢宜用球化退火,降低硬度,均匀组织,改善加工性； 中碳以上的合金钢硬度较高，需退火以降低硬度； 不锈钢常要进行调质处理，降低塑性，以便加工； 铸铁需进行退火处理，降低硬度,降低表皮硬度，消除内
应力
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(二)合理选用刀具材料
•高强度、超高强度钢，益选用耐磨性强的刀具材料 •高锰钢，应选用硬度高、有一定韧性、导热系数较 大、高温性能好的刀具材料 •冷硬铸铁，应选用硬度、强度都好的刀具材料 •纯金属，可以用高速钢刀具，也可以用硬质合金刀具 •不锈钢和高温合金，一般宜采用YG类硬质合金 •钛合金，宜采用YG类合金
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（二）碳素结构钢 碳素结构钢切削加工性取决于含碳量。
低碳钢硬度低，塑韧性高，变形大，断屑难，粘 屑，加工表面粗糙，加工性较差；
高碳钢硬度高，塑性低及热导率低，切削力大， 温度高，刀具耐用度低，加工性差；
中碳钢性能适中，加工性良好。 (三)合金结构钢
在碳素结构钢中加入合金元素，如Si、Mn、Cr、 Ni、Mo、W、V、Ti等，提高了结构钢的性能， 其加工性也随着变化。
第四章
切削基本理论的应用
第四章 切削基本理论的应 用
第一节 切屑控制 一、切屑形状的分类
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二、切屑的流向和折断 1．切屑的流向
A点：主切削刃切 削的终了点
B点：副切削刃切 削的终了点
vch：切屑流速， 方向垂直A、B点 的连线
流屑角ηc ：vch流向与正交平面夹角
镍基高温合金----热导率低，切削力大，切削温度高， 加工硬化严重，切削时刀具上粘屑严重。
淬火钢和硬质合金----硬度高、塑性低、热导率小，切削时 冲击力大，切削温度集中刀尖区域，刀具磨损快、破损严重。
冷硬铸铁和高硅铝合金----硬度均很高、性脆，材料中分布 着硬质点，耐磨性高，切屑呈崩碎状，刀刃刀尖处受冲击 力大，刀具产生磨粒磨损和破损。
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2．改变切削用量
f↑，使切屑厚度hch↑，在切屑较易折断。 ap↑对断屑作用不大，只有当同时↑f时，才能有 效地断屑。 切削速度对断屑影响较小 3．其它断屑方法
(1)固定附加断屑挡块 (2)采用间断切削 (3)切削刃上开分屑槽
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第二节 工件材料的切削加工性
工件材料切削加工性:是指在一定的加工条件下工件材 料被切削的难易程度 一、切削加工性指标
如：断屑槽宽度LBn ↓ ，刀-屑接触长度l↑和断屑台
高度hBn↑都可ρ ↓ ，并有利断屑
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三、断屑措施 1．作出断屑槽 1）断屑槽的型式
影响断屑效果的主要参数是：槽宽LBn和槽深hBn
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2）断屑槽的位置及刃倾角的作用：
外倾式：-λs,切屑易折小段，并流向已加工表面 平行式：λs=0,切屑呈较短盘螺旋状，并碰在加工 表面上折断 内斜式：+λs,使切屑流向刀具后刀面而折断
3．刀具寿命指标
用刀具寿命高低来衡量被加工材料切削的难易 程度。 V60,V20来表示
二、常用材料切削加工性简述
（一）铸铁
白口铸铁硬度高（HBS600)，难切削； 灰口铸铁硬度适中，强度塑性小，切削力 较小，但高硬度碳化物对刀具有擦伤，崩碎切 屑，切削力热集中刀刃上且有波动，刀具磨损 率并不低，应采用低于加工钢的切削速度。 球墨铸铁、可锻铸铁的强度塑性比灰铁高， 但其切削性比灰铸铁要好 工件表面若有硬皮应进行退火处理
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(四)难加工材料 1．高强度合金钢
高强度合金钢是含合金的结构钢，经过热处理均有 较好综合性能
金相组织多为马氏体，通常应在退火状态下切削
切削高强度钢应选用高的耐热性、耐磨性和耐冲击 的刀具材料
2．不锈钢
切削时的塑性变形大，故切削力大，切削温度高， 加工硬化程度高，易与刀具中合金元素亲合，产生粘 屑并易形成积屑瘤。断屑困难。刀具上温度高、导热 差，使刀具产生粘结磨损和扩散磨损。
2．润滑作用
干摩擦
低温低压边界润滑
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影响流屑方向的主要参数：
刀具刃倾角λs -λs：切屑流向 已加工表面 +λs：切屑流向 待加工表面
主偏角κr κr=90°时，切屑流向是偏向已加工表面 前角γo
-γo切屑易流向加工工件一侧
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2．切屑的折断
有利于断屑的因素：切屑厚度hch↑,切屑卷曲半径 ρ↓及切屑材料的极限应变值εb ↓
1．加工材料的性能指标 材料加工性能难易程度主要决定于材料结构和 金相组织，及具有的物理和力学性能
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例 45钢 1Cr18Ni9Ti
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2．相对加工性指标
以切削45钢，刀具寿命T=60分钟的切削速度 v060
作为标准，将某种材料的v60与其相比的比值，
即
Kr
v 60 v 060
（4-1）
(三)其它措施 1．合理选择刀具 几何参数 2．保持切削系统 的足够刚性 3．选用高效切削 液及有效浇注方式 4．采用新的切削 加工技术
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第三节 切削液的选用
一、切削液作用
1．冷却作用
↓热的产生；将热量带走。冷却性能的好坏取决于本身 导热系数、比热、汽化热及流量、流速、冷却方式等。
切削不锈钢应选用高的耐热性、强度和耐磨的刀具材料。
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3．高锰钢
高锰钢的锰质量分数高达(11％～14％) 强度和硬度均较高，在切削时晶格滑移和晶粒扭曲及伸长 变形严重，故加工硬化很严重 韧性和伸长率均很高，故切削力大，切屑不易折断 热导率小，切削温度高 刀具易产生粘结磨损和破损
切削高锰钢可选用耐磨性和韧性较高的硬质合金刀具
4．钛合金
具有高的硬度和强度，导热性差；是高度活泼的金属 塑性变形小,屑与刀面间接触长度短，刀尖处受力大、 温度集中；弹性复原大，后刀面上粘屑严重
刀具易产生粘结磨损和扩散磨损，刀尖又易破损 切削钛合金刀具应选用亲合力小、导热性好、强度高的 含钴量多、细晶粒和含稀有金属的硬质合金材料
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5．其它难加工材料加工性特点简介
工程陶瓷----具有高的硬度2500～3000HV、很高耐磨性和 耐热性，性脆。
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三、 改善材料切削加工性途径
(一)调剂工件材料中化学元素和进行热处理
1.调整材料的化学成分 钢中加硫、铅等元素；铸铁中加入铝、铜合金元素
2.进行适当的热处理 低、中碳钢宜选正火处理，均匀组织，调整硬度塑性； 高碳钢宜用球化退火,降低硬度,均匀组织,改善加工性； 中碳以上的合金钢硬度较高，需退火以降低硬度； 不锈钢常要进行调质处理，降低塑性，以便加工； 铸铁需进行退火处理，降低硬度,降低表皮硬度，消除内
应力
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(二)合理选用刀具材料
•高强度、超高强度钢，益选用耐磨性强的刀具材料 •高锰钢，应选用硬度高、有一定韧性、导热系数较 大、高温性能好的刀具材料 •冷硬铸铁，应选用硬度、强度都好的刀具材料 •纯金属，可以用高速钢刀具，也可以用硬质合金刀具 •不锈钢和高温合金，一般宜采用YG类硬质合金 •钛合金，宜采用YG类合金
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（二）碳素结构钢 碳素结构钢切削加工性取决于含碳量。
低碳钢硬度低，塑韧性高，变形大，断屑难，粘 屑，加工表面粗糙，加工性较差；
高碳钢硬度高，塑性低及热导率低，切削力大， 温度高，刀具耐用度低，加工性差；
中碳钢性能适中，加工性良好。 (三)合金结构钢
在碳素结构钢中加入合金元素，如Si、Mn、Cr、 Ni、Mo、W、V、Ti等，提高了结构钢的性能， 其加工性也随着变化。
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第四章 切削基本理论的应 用
第一节 切屑控制 一、切屑形状的分类
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二、切屑的流向和折断 1．切屑的流向
A点：主切削刃切 削的终了点
B点：副切削刃切 削的终了点
vch：切屑流速， 方向垂直A、B点 的连线
流屑角ηc ：vch流向与正交平面夹角
镍基高温合金----热导率低，切削力大，切削温度高， 加工硬化严重，切削时刀具上粘屑严重。
淬火钢和硬质合金----硬度高、塑性低、热导率小，切削时 冲击力大，切削温度集中刀尖区域，刀具磨损快、破损严重。
冷硬铸铁和高硅铝合金----硬度均很高、性脆，材料中分布 着硬质点，耐磨性高，切屑呈崩碎状，刀刃刀尖处受冲击 力大，刀具产生磨粒磨损和破损。
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2．改变切削用量
f↑，使切屑厚度hch↑，在切屑较易折断。 ap↑对断屑作用不大，只有当同时↑f时，才能有 效地断屑。 切削速度对断屑影响较小 3．其它断屑方法
(1)固定附加断屑挡块 (2)采用间断切削 (3)切削刃上开分屑槽
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第二节 工件材料的切削加工性
工件材料切削加工性:是指在一定的加工条件下工件材 料被切削的难易程度 一、切削加工性指标
如：断屑槽宽度LBn ↓ ，刀-屑接触长度l↑和断屑台
高度hBn↑都可ρ ↓ ，并有利断屑
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三、断屑措施 1．作出断屑槽 1）断屑槽的型式
影响断屑效果的主要参数是：槽宽LBn和槽深hBn
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2）断屑槽的位置及刃倾角的作用：
外倾式：-λs,切屑易折小段，并流向已加工表面 平行式：λs=0,切屑呈较短盘螺旋状，并碰在加工 表面上折断 内斜式：+λs,使切屑流向刀具后刀面而折断
3．刀具寿命指标
用刀具寿命高低来衡量被加工材料切削的难易 程度。 V60,V20来表示
二、常用材料切削加工性简述
（一）铸铁
白口铸铁硬度高（HBS600)，难切削； 灰口铸铁硬度适中，强度塑性小，切削力 较小，但高硬度碳化物对刀具有擦伤，崩碎切 屑，切削力热集中刀刃上且有波动，刀具磨损 率并不低，应采用低于加工钢的切削速度。 球墨铸铁、可锻铸铁的强度塑性比灰铁高， 但其切削性比灰铸铁要好 工件表面若有硬皮应进行退火处理
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(四)难加工材料 1．高强度合金钢
高强度合金钢是含合金的结构钢，经过热处理均有 较好综合性能
金相组织多为马氏体，通常应在退火状态下切削
切削高强度钢应选用高的耐热性、耐磨性和耐冲击 的刀具材料
2．不锈钢
切削时的塑性变形大，故切削力大，切削温度高， 加工硬化程度高，易与刀具中合金元素亲合，产生粘 屑并易形成积屑瘤。断屑困难。刀具上温度高、导热 差，使刀具产生粘结磨损和扩散磨损。
2．润滑作用
干摩擦
低温低压边界润滑
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影响流屑方向的主要参数：
刀具刃倾角λs -λs：切屑流向 已加工表面 +λs：切屑流向 待加工表面
主偏角κr κr=90°时，切屑流向是偏向已加工表面 前角γo
-γo切屑易流向加工工件一侧
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2．切屑的折断
有利于断屑的因素：切屑厚度hch↑,切屑卷曲半径 ρ↓及切屑材料的极限应变值εb ↓
1．加工材料的性能指标 材料加工性能难易程度主要决定于材料结构和 金相组织，及具有的物理和力学性能
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例 45钢 1Cr18Ni9Ti
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2．相对加工性指标
以切削45钢，刀具寿命T=60分钟的切削速度 v060
作为标准，将某种材料的v60与其相比的比值，
即
Kr
v 60 v 060
（4-1）