切削与磨削

第一章切削与磨削

1主运动：使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本的运动。速度最大，消耗的功率最高且只有一个。

2进给运动：不断地把被切削层投入切削，已逐渐切削出整个工件的运动。速度较低，消耗的功率较少，一个或多个运动。

3切削用量：切削速度，进给量，背吃刀量

切削速度：刀刃上选定点相对于工件的主运动速度。刀刃上个点的切削速度可能是不同的。进给速度与进给量刀刃上选定点相对于工件的进给运动的速度，若进给运动为直线运动，则进给速度在刀刃上个点相同。进给量是工件或刀具的主运动每转或每一行程时，工件和刀具两者在进给运动方向上的相对位移量。

背吃刀量它是一个和主刀刃与工件切削表面接触长度有关的量，在包含主运动和进给运动的方向的平面的垂直方向上测量。

4刀具角度

前刀面切削流过的表面。主后刀面与工件上过渡表面相对的表面副后刀面:与工件上已加工表面相对的表面。主切削刃：前刀面和主后刀面的交线承载主要的切削工作。副切削刃;前刀面与副后刀面的交线协同主切削刃完成切削工作，并最终行成已加工表面。刀尖：主切屑刃和副切削刃链接处的那部分切削刃。

基面它是主切削刃上选定点，垂直于该店切削速度方向的平面。

切削平面它是通过主切屑刃上选定点，与主切屑刃相似，且垂直于该点的基面上。

正交平面它是主切屑刃上选定点，垂直于基面和切屑平面的平面

前角在正交平面内测量的前刀面与基面的夹角

后角在正交平面内测量的主后刀面与切削平面的夹角。为正值

主偏角在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与假定进给运动方向的夹角，为正值

副偏角在基面呢测量的副切削刃在基面上的投影与假定进给方向的夹角。为正值

刃倾角在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。

副后角在副切削刃上选定点的副正交平面内，副后刀面与副切削平面之间的夹角。一般后角与副后角选择相等

4刀具的工作角度（前角增大，后角减小）

横向进给运动对工作角度的影响：进给量增大，则增大；瞬时半径减小，则值也增大。切削值工件中心时，值增长很快，工作后角将由正变负，致使工件最后被挤断。

轴向进给运动的影响：进给量越大，工件直径越小，工件角度变化越大。

刀具安装高低的影响：刀尖高于工作轴线时，工作切削平面变为，工作基面变为，则工作前角曾大，工作后角减小，刀尖低于工作轴线时，工作角度的变化正好相反。刀杆中心线偏斜的影响：刀杆右斜，则工作主偏角增大，工作副偏角减小，刀杆左斜，则相反

5切削方式

自由切削：主刀刃长度大于工件宽度，没有其他刀刃参加切削，且主刀刃上个点切削流出方向基本上都是沿着刀刃的法相。

非自由切削：刀具上的刀刃为曲线，或有几条刀刃（主刀刃和副刀刃）都参加了切削，并且同时完成整个切削过程。

6刀具材料高速钢（较大前角）硬质合金（较小前角）

7切削变形：金属切削过程中的变形，通常发生在切削层金属转变为切屑时，为第一，第二变形区的变形。

8变形系数是大于1的数，反映了切削变形程度，并且比较容易测量，但很粗略

9剪切角与前刀面摩擦角的关系

剪切角随前角增大而增大，即在前角增大时，切削变形减小，所以在保证切削刃强度的条件下增大前角没有利于改善切削过程；剪切角还随摩擦角的增大而减小，即在摩擦角增大时，切削变形增大，所以仔细研磨刀面，或使用切削液以减小前刀面上的摩擦同样有利于改善切削过程。

10积屑瘤：在以中低切削速度切削一般钢材或其他塑性金属时。常在刀具前面靠近刀尖出黏附着一块硬度很高的金属契状物。

形成原因：在加工过程中，由于工件材料是被挤裂的，因此切屑对刀具的前面产生有很大的压力，并摩擦生成大量的切削热。在这种高温高压下，与刀具前面接触的那一部分切屑由于摩擦力的影响，流动速度相对减慢，形成“滞留层”。当摩擦力一旦大于材料内部晶格之间的结合力时，“滞流层”中的一些材料就会粘附在刀具*近刀尖的前面上，形成积屑瘤。

积碎瘤的产生主要取决于切削温度。温度低时，摩擦系数小，不易形成黏结区，不易形成，温度高时，切碎底层金属成微融状态，摩擦系数小不易形成。中等温度时，摩擦系数最大，产生的积碎瘤最大。

对切削过程的影响：使刀具实际前角增大，切削力降低。影响刀具耐用度。使切入深度增大。使工件表面粗糙度值变大。对粗加工有利，对精加工应该避免。

避免产生的措施：避开产生积碎瘤的中速区，采用较低或较高的切削速度，但低速加工效率低，精加工一般用较高的切削速度。采用润滑性好的切削液，减小摩擦。增大刀具前角，减小刀-屑接触压力。采用适当的如处理方法提高工件的硬度，减小加工硬化倾向。

11切削类型：带状切屑，挤裂切屑，单元切屑（塑性材料）崩碎切屑（脆性材料）

12影响切削力因素：工件材料：工件材料强度，硬度越高，切削变形下降，切削力增大。塑性增大，强化系数增大。摩擦系数较大，切削力增大。灰铸铁和脆性材料，切削力较小。

切削用量：背吃刀量增大，变形系数不变，切削力成正比列增大；进给量加大时，变形系数下降，摩擦系数降低，切削力不成比例增大。加大进给量比加大背吃刀量有利。

切削速度：塑性金属，中高速区，切削速度增大，切削温度升高，摩擦系数下降，切削变形减小。低速区，切削力受积屑瘤影响，积屑瘤增大或减小，实际前角增大或减小，切削力减小或增大。积屑瘤消失后，随切削速度增大，切削力减小。

刀具几何参数：前角：塑性材料，前角增大，切削力降低。脆性材料，前角对切削力影响不显著。负倒棱：前刀面的负倒棱课提高刃区强度，加大被切削金属的变形，切削力增大。宽度和进给量的比值，比值大切削力大，钢和灰铸铁切削力基本稳定。主偏角：主偏角增加，切削力减小，主偏角增大至60~75度时，主切屑力出现转折而逐渐增大。刀尖圆弧半径：半径增大，主偏角减小，切削变形减小，切削力增大。刃倾角：刃倾角对影响不大，对影响较大。

其他因素：高速钢刀具切削力最大，硬质合金次之，陶瓷刀具切削力最小。

后刀面磨损后，各个力增加，水溶液对切削力影响小，切削油降低切削力。

13刀具磨损的原因：磨粒磨损，黏结磨损，扩散磨损，氧化磨损，相变磨损，热电磨损，塑性变形。除磨粒磨损外，其他磨损与切削温度有关。

14磨损过程：初期磨损阶段，正常磨损阶段，剧烈磨损阶段

15刀具的耐用度:是指刃磨后的刀具，自开始切削到磨损量达到磨钝标准为止的总切削时间称为刀具耐用度，用“T”表示。它是衡量刀具切削性能好坏的重要标志，反映了刀具磨损速度，凡是影响磨损和切削温度的因素都影响刀具耐用度。

16刀具几何参数的选择：

前角的选择：增大前角可使刃口锋利，切削力减小，切削温度降低，还可抑制积屑瘤的产生。前角过大，切削力和刀头强度下降，刀具散热体积减小，刀具耐用度降低。减小前角，