金属切削基本原理机械制造技术基础课件.ppt

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1、2.1 金属切削过程 2.2 切削力 2.3 切削热与切削温度 2.4 磨削机理 2.5 刀具磨损与刀具耐用度 2.6 刀具几何参数与切削用量 的选择 2.7 高速加工技术,第2章 金属切削基本原理,本章要点,机械制造技术基础,第2章 金属切削基本原理 Cutting Theory,2.1 金属切削过程 Process of Chip Forming,2.1 金属切削过程,内容提要,2.1.1 切屑的形成与切削变形,2.1.2 切屑类型 2.1.3 影响切削变形的因素,控制切削过程、保证加工精度和表面质量 提高切削效率降低生产成本 促进切削加工技术的发展等,单因素试验转化为多因素综合试验 从静

2、态转向动态观测 从宏观转向微观 从定性分析转向定量的数学建模分析,1.金属切削理论的发展,2.重要意义,2.1.1 切屑的形成与切削变形,3.挤压与切削,切屑的形成与分离过程，是切削层受到刀具前刀面的挤压而产生以滑移为主的塑性变形过程。,正挤压：金属材料受挤压时，最大剪应力方向与作用力方向约成45,偏挤压：金属材料一部分受挤压时，OB线以下金属由于母体阻碍，不能沿AB线滑移，而只能沿OM线滑移,切削：与偏挤压情况类似。弹性变形剪切应力增大，达到屈服点产生塑性变形，沿OM线滑移剪切应力与滑移量继续增大，达到断裂强度切屑与母体脱离。,2.1.1 切屑的形成与切削变形,2.1.1 切屑的形成与切削变

3、形,4.金属切削变形过程,切削变形实验设备与录像装置,2.1.1 切屑的形成与切削变形,5.三个变形区分析,第变形区：即剪切变形区，金属剪切滑移，成为切屑。金属切削过程的塑性变形主要集中于此区域。,第变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变形。此区变形是造成已加工面加工硬化和残余应力的主要原因。,切削部位三个变形区,2.1.1 切屑的形成与切削变形,6.变形系数,切削层经塑性变形后，厚度增加，长度缩小，宽度基本不变。可用其表示切削层变的变形程度。,6.1厚度变形系数（长度变形系数）,2.1.1 切屑的形成与切削变形,变形系数1，其值越大，变形越大,6.2相对滑移系数(剪应变),当0 = 0

4、30，h 1.5时， h与相近 主要反映第变形区的变形，h还包含了第变形区的影响。 剪切角越小、前角越小，剪切变形量越大,2.1.1 切屑的形成与切削变形,7.特点,在高温高压作用下，切屑底层与前刀面发生沾接，切屑与前刀面之间既有外摩擦，也有内摩擦。,粘结区：高温高压使切屑底层软化，粘嵌在前刀面高低不平的凹坑中，形成长度为lfi的粘接区。切屑的粘接层与上层金属之间产生相对滑移，其间的摩擦属于内摩擦。,滑动区：切屑在脱离前刀面之前，与前刀面只在一些突出点接触，切屑与前刀面之间的摩擦属于外摩擦。,2.1.1 切屑的形成与切削变形,8.积屑瘤,一定温度、压力作用下，切屑底层与前刀面发生粘接粘接金属严

5、重塑性变形，产生加工硬化积屑瘤高度Hb.,积屑瘤影响,增大前角， 保护刀刃 影响加工精度 和表面粗糙度,2.1.1 切屑的形成与切削变形,成因,Hb,2.1.1 切屑的形成与切削变形,滞留粘接长大脱落 积屑瘤与切削温度有关 积屑瘤与切削速度有关P114图2.7（中碳钢）,形成过程,9.残余应力,未施加任何外力作用情况下，材料内部保持平衡而存在的应力。,9.1 残余应力种类及影响, 残余张应力： 易使加工表面产生裂纹，降低零件疲劳强度 残余压应力： 有利于提高零件疲劳强度 残余应力分布不均： 会使工件发生变形，影响形状和尺寸精度,2.1.1 切屑的形成与切削变形,9.2 残余应力产生原因, 热塑

6、变形效应：表层张应力，里层压应力 里层金属弹性恢复：若里层金属产生拉伸变形，则弹性恢复后表层得到压应力，里层为张应力 表层金属相变：影响复杂，若切削区温度超过相变温度，则珠光体受热转变成奥氏体，冷却后又转变成马氏体，体积膨胀，表层产生压应力 实际应力状态是上述各因素影响的综合结果,9.3 残余应力的控制, 控制切削过程：尽可能减小残余应力 时效处理：最大限度减小残余应力 残余压应力的利用：采用滚压、喷丸等方法,2.1.1 切屑的形成与切削变形,10. 加工硬化概念,已加工表面表层金属硬度高于里层金属硬度的现象,10.1 加工硬化产生原因,加工表面严重变形层内金属晶格拉长、挤紧、扭曲、碎裂，使表

7、层组织硬化,10.2 加工硬化度量, 硬化程度,式中 H 硬化层显微硬度（HV）； H0 基体层显微硬度（HV）。, 硬化层深度,指硬化层深入基体的距离hd（m）,2.1.1 切屑的形成与切削变形,10.3 加工硬化的控制, 减小切削变形：提高切速，加大前角，减小刃口半径等 减小摩擦：如加大后角，提高刀具刃磨质量等 进行适当的热处理,2.1.1 切屑的形成与切削变形,10.4 鳞刺,2.1.2 切屑类型,1.切屑类型,带状切屑,挤裂切屑,节状切屑,崩碎切屑,切屑形态照片,2.1.2 切屑类型,2.切屑控制,为使切削过程正常进行和保证已加工表面质量，应使切屑卷曲和折断。 切屑的卷曲是切屑基本变形

8、或经过卷屑槽使之产生附加变形的结果,断屑是对已变形的切屑再附加一次变形，常需有断屑装置,切屑的卷曲,断屑的产生,国际标准化组织的切屑分类P117图2.10,2.1.2 切屑类型,2.1.3 影响切削变形的因素,1.工件材料P118图2.11,材料塑性越大，强度硬度越低，切屑变形越大。,2.刀具前角P118图2.12,刀具前角越大，剪切角越大，切屑变形越小。,2.1.3 影响切削变形的因素,2.1.3 影响切削变形的因素,3.切削用量,切削速度P118图2.13,进给量P119图2.14,2.1.3 影响切削变形的因素,2.1.3 影响切削变形的因素,机械制造技术基础,第2章 金属切削基本原理

9、Cutting Theory,2.2 切削力 Cutting Force,2.2 切削力,内容提要,2.2.1 切削力的来源与分解,2.2.2 切削力测定和切削力经验公式 2.2.3 单位切削力、切削功率 2.2.4 影响切削力因素,2.2.1 切削力的来源与分解,1.切削力来源, 3个变形区产生的弹、塑性变形抗力 切屑、工件与刀具间摩擦力,2.2.1 切削力的来源与分解,2.切削力分解,引起工件变形及振动,设计或校核进给机构的依据,Fp 设计机床的主要依据,2.2.2 切削力测定和切削力经验公式,1.切削力的测定P121图2.17,电阻应变片式测力仪,2.2.2 切削力测定和切削力经验公式,

10、2.切削力经验公式,式中： CFc , CFp , CFf 与工件、刀具材料有关系数； xFc , xFp , xFf 背吃刀量ap 对各切削分力影响指数； yFc , yFp , yFf 进给量 f 对各切削分力影响指数； nFc , nFp , nFf 切削速度vc 对各切削分力的影响指数 KFc , KFp , KFf 实验条件与计算条件不同时的修正系数。,切削力 背向力 进给力,一般车削外圆镗孔等xFc=1，yFc=0.75，nFc=0,2.2.3 单位切削力、切削功率,1.单位切削力 切除单位切削层面积的主切削力（令修正系数KFc =1）,2.切削功率,式中 Fc 主切削力（N）；

11、v 主运动速度（m/s）。,2.2.3 单位切削力、切削功率,3.机床电机功率,式中 机床传动效率，通常= 0.750.85,4.单位切削功率,指单位时间切除单位体积 V0 材料所消耗的功率,2.2.4 影响切削力因素,1.工件材料,2.切削用量,ap增加，切削宽度增加，与切削力近似成正比； f增加，切削深度增加，切削变形减小，切削力有所增加，但不成正比； v对切削力影响复杂(塑性材料），对脆性材料切削速度不影响切削力,影响切削力的顺序是,f，ap， vc ,问题：如何提高切削效率？,3.刀具几何角度影响,前角增大，刀具容易切入工件，剪切角增大，切削力减小。加工塑性大的材料时，增大前角则总切削

12、力明显减小；而加工脆性材料时，增大前角对减小总切削力的作用不显著。 负倒棱提高了正前角刀具的刃口强度，但同时也增加了负倒棱前角(负前角)参加切削的比例，负前角的绝对值越大，切削变形程度越大，所以切削力越大。 主偏角的大小会影响切削厚度，其次可改变FP、Ff的比值。主偏角增大，切削厚度增大，切削变形减小，切消力减小；当主偏角进一步增加时，切削力逐渐增大 刃倾角s对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（ s Fp，Ff） 刀尖圆弧半径 r 对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（ r Fp，Ff） ；,2.2.4 影响切削力因素,4.其他因素影响, 刀具材料：与工件材料之间的亲

13、和性影响其间的摩擦，而影响切削力 ； 切削液：有润滑作用，使切削力降低 ； 后刀面磨损：使切削力增大，对吃刀抗力Fp的影响最为显著；,2.2.4 影响切削力因素,机械制造技术基础,第2章 金属切削基本原理 Cutting Theory,2.3 切削热与切削温度,内容提要,2.3.1 切削热的来源与传导,2.3.2 切削温度及分布 2.3.3 影响切削温度的因素 2.3.4 切削液,2.3.1 切削热的来源与传导,1.切削热来源, 切削过程变形和摩擦所消耗功，绝大部分转变为切削热, 主要来源 QA=QD+QFF+QFR,式中，QD , QFF , QFR分别为切削层变形、前刀面摩擦、后刀面摩擦产

14、生的热量,2.切削热传出,切削热由切屑、工件、刀具和周围介质（切削液、空气)等传散出去,2.3.1 切削热的来源与传导,2.3.2 切削温度及分布,1.切削温度分布, 切削塑性材料 前刀面靠近刀尖处温度最高。 切削脆性材料 后刀面靠近刀尖处温度最高。,二维切削中的温度分布 工件材料：低碳易切钢； 刀具：o=30，o=7； 切削用量：ap=0.6mm， vc =0.38m/s； 切削条件：干切削， 预热611C,2.自然热电偶法,工件和刀具材料不同，组成热电偶两极，切削时刀具与工件接触处的高温产生温差电势，通过电位差计测得切削区的平均温度。,3.人工热电偶法, 用不同材料、相互绝缘金属丝作热电偶

15、两极。, 可测量刀具或工件指定点温度，可测最高温度及温度分布场。,4.红外测温法,利用红外辐射原理，借助热敏感元件，测量切削区温度。可测量切削区侧面温度场。,2.3.2 切削温度及分布,1.切削用量的影响,经验公式,式中 用自然热电偶法测出的前刀面接触区的平均温度(C)； C 与实验条件有关的系数； Z、Y、X vc、f、ap 的指数。 K 切削条件改变后的修正系数；,为了控制温升，提高刀具寿命，如何选用切削用量？,ap，f，vc,2.3.3 影响切削温度的因素,2.3.3 影响切削温度的因素,2.刀具几何参数的影响,前角o切削温度 主偏角r切削温度 负倒棱及刀尖圆弧半径 对切削温度影响很小,

16、3.工件材料的影响,工件材料机械性能切削温度 工件材料导热性 切削温度,4.刀具磨损的影响,5.冷却液的影响,2.3.4 切削液,1.切削液的作用, 冷却作用 靠热传导带走大量的切削热降低切削温度，提高刀具耐用度；减少工件、刀具的热变形，提高加工精度；降低断续切削时的热应力，防止刀具热裂破损等。在切削速度高，刀具、工件材料导热性差，热膨胀系数较大的情况下，切削液的冷却作用尤显重要。 润滑作用 通过切削液渗透到刀具与切屑、工件表面之间形成润滑油面达到的。 清洗与防锈作用 切削液具有冲走切削中产生的碎屑或磨粉的作用，防止划伤已加工表面和机床导轨。切削液还具有一定的防锈作用，可减少工件、机床、刀具的

17、腐蚀。切削液还应当价廉，配制方便，稳定性好，不污染环境，也不影响人体健康。,2.切削液的选用,水溶液在水中加入防锈剂、油性添加剂制成。其冷却、清洗作用较好，润滑作用较差。广泛用于磨削和粗加工。 乳化液在乳化油中加水稀释而成的乳白色液体；按乳化油的含量可配制成不同浓度的乳化液。低浓度乳化液主要起冷却作用；高浓度乳化液主要起润滑作用。乳化液主要用于车削、钻削、攻螺纹。 切削油有矿物油(机油、轻柴油、煤油)、动植物油(豆油、菜油、蓖麻油、棉子油、猪油、鲸油)等。切削油一般用于滚齿、插齿、车螺纹及一般材料的精加工。机油用于普通车削、攻螺纹；煤油或与矿物油的混合也用于精加工有色金属和铸铁；煤油或与机油的

18、混合油用于普通孔或深孔精加工；蓖麻油或豆油也用于螺纹加工；轻柴油用于自动机床，做自身润滑液和切削液用。 极压切削油切削油中加入硫、氯等极压添加剂，形成非常结实的润滑膜，能显著提高润滑效果和冷却作用，常用于难加工材料(如高强度钢、高温合金等)的粗加工。,2.3.4 切削液,机械制造技术基础,第2章 金属切削基本原理 Cutting Theory,2.4 磨削机理,内容提要,2.4.1 磨削过程 2.4.2 磨削力 2.4.3 磨削热与磨削温度 2.4.4 磨削过程中的砂轮磨损 2.4.5 磨削过程中的砂轮修整,2.4.1 磨削过程, 磨粒切削刃几何形状不确定（通常刃口前角为 -60 -80） 磨

19、粒及切削刃随机分布 磨削厚度小（几m），磨削速度高 ，磨削点瞬时温度高（达1000以上）,1.磨削特点,2.磨屑形成过程, 弹性变形：磨粒在工件表面滑擦而过，不能切入工件（滑擦阶段-热应力） 塑性变形：磨粒切入工件，材料向两边隆起，工件表面出现刻痕，但无磨屑产生（刻划阶段-弹塑性变形） 切削：磨削深度、磨削点温度和应力达到一定数值，形成磨屑，沿磨粒前刀面流出（磨屑形成阶段-热、变形应力）,磨屑形成过程 a）平面示意图 b）截面示意图,2.4.1 磨削过程,2.4.1 磨削过程,每个磨粒不一定三个阶段均有 磨削过程实际生成曲线、理论干涉曲线、实际干涉曲线不重合 磨削将产生残留余量 滑擦将引起表面

20、烧伤、裂纹等表面缺陷 刻划影响表面粗糙度,3.磨削过程现象,4.磨屑形态,1.磨削力的主要特征,2.影响磨削力的因素,砂轮速度速度增加，磨削力减小 工件速度工件速度及轴向进给力增大，磨削力增大 径向进给量径向进给量增大，磨削力增大 砂轮磨损砂轮磨损将增加磨削力,2.4.2 磨削力,单位磨削力P很大，可达70000 Nmm2。 背向力Fp值最大，在正常磨削条件下FpFc约为2.0-2.5。,2.4.3 磨削热与磨削温度,1.磨削热,磨削时去除单位体积材料所需能量为普通切削的1030倍，砂轮线速度高，且为非良导热体 磨削热多，且大部分传入工件，工件表面最高温度可达1000以上。,2.磨削温度, 磨

21、削区温度 砂轮与工件接触区的平均温度，它与磨削烧伤、磨削裂纹密切相关。 磨粒磨削点温度 磨粒切削刃与磨屑接触点温度，是磨削区中温度最高的部位，与磨粒磨损有直接关系。 工件平均温度 磨削热传入工件引起的温升，影响工件的形状与尺寸精度。,2.4.3 磨削热与磨削温度,3.影响磨消温度的主要因素磨削热, 砂轮速度 滑擦次数增加，磨削热增加 工件速度 金属切除量增加， 径向进给量 磨削变形和摩擦力增大 工件材料 导热性有关 砂轮硬度软砂轮磨削热量低 砂轮粒度粒度大温度低,2.4.4 磨削过程中的砂轮磨损及休整,1.砂轮磨损,2.砂轮休整,磨耗磨损 磨粒破损 脱落磨损,去除钝化的和磨损的磨砺表层 产生足

22、够数量的有效切削刃 选用较小的修整导程 选用适宜的修整深度,2.4.5 高效磨削方法,1.高速磨削,2.强力磨削,3.砂带磨削,普通磨削线速度v=30-35m/s，高速磨削线速度v45-50m/s，效率提高30-40% 宜采用切削液,大吃刀量（1-30mm）及缓慢进给磨削 工件去除率高、砂轮磨损小、磨削质量好、采用顺磨,砂带以一定的压力与工件接触，相对运动中磨削或抛光 磨削表面质量好（弹性磨削） 磨削性能强 磨削效率高（切除工件重量与砂带磨耗量之比大） 经济性好 适用范围广,机械制造技术基础,第2章 金属切削基本原理 Cutting Theory,2.5 刀具磨损与刀具寿命,内容提要,2.5.

23、1 刀具磨损 2.5.2 刀具寿命 2.5.3刀具磨损、破损检测与监控,2.5.1 刀具磨损,1.刀具磨损形态, 正常磨损-热、化学、机械,前刀面磨损,形式：月牙洼 形成条件：加工塑性材料，v大，hD大 影响：削弱刀刃强度，降低加工质量,后刀面磨损,形式：后角=0的磨损面（参数VB，VBmax） 形成条件：加工塑性材料, v 较小, hD 较小；加工脆性材料 影响：切削力, 切削温度, 产生振动，降低加工质量,前、后刀面磨损, 非正常磨损,破损（裂纹、崩刃、破碎等），卷刃（刀刃塑性变形）,2.刀具磨损过程,3个阶段,2.5.1 刀具磨损,3.刀具磨损原因, 磨粒磨损 各种切速下均存在 低速情况

24、下刀具磨损的主要原因 粘结磨损（冷焊） 刀具材料与工件材料亲和力大 刀具材料与工件材料硬度比小 中等偏低切速, 扩散磨损 高温下发生 氧化磨损 高温情况下，在切削刃工作边界发生, 相变磨损 高温情况下(550C)，发生金相组织转变使材料硬度降低,2.5.1 刀具磨损,4.磨钝标准,刀具磨到一定限度不能再使用，该限度为磨钝标准。,常取1/2背吃刀量处后刀面上测的磨损带高度为最大允许磨损量VB（ISO推荐的硬质合金外圆车刀磨钝标准P140-141） 柔性设备采用切削力数值作为刀具磨钝标准,自动化生产中精加工刀具采用工件的径向磨损量NB作为刀具磨钝标准 工艺系统刚性差时取较小的磨钝标准 切削难加工材

25、料时取较小的磨钝标准,ISO推荐的硬质合金外圆车刀耐用度磨钝标准： VB=0.3mm VBmax=0.6mm（后刀面无规则磨损） KT=0.06+0.3f（前刀面磨损量）,刀具磨损形态,2.5.1 刀具磨损,2.5.2 刀具寿命,1.刀具寿命（耐用度）概念, 刀具从切削开始至磨钝标准的切削时间，用T 表示。 刀具总寿命 一把新刀从投入切削开始至报废为止的总切削时间，其间包括多次重磨。,2.刀具寿命（耐用度）经验公式,式中Cv -与耐用度实验条件有关的常数 m、 xv、yv -指数 Kr-修正系数,用YT5硬质合金刀具切削碳钢（b= 0.763GP a）时，有：,刀具寿命影响顺序：v f ap

26、，与切削温度影响顺序一致,m值较小，表示切削速度对刀具耐用度影响大，m值较大，表明切削速度对耐用度的影响小，即刀具材料的切削性能较好。,2.5.2 刀具寿命,3.不同刀具材料寿命（耐用度）比较,4.最大生产率寿命,使工序时间最短的刀具寿命Tp。,5.经济寿命,使工序成本最小的刀具寿命Tc 。,6.常用刀具耐用度参考值,硬质合金焊接车刀耐用度60min； 高速钢钻头耐用度80-120min 硬质合金端铣刀耐用度120-180min； 齿轮刀具耐用度200-300min,2.5.2 刀具寿命,同一类刀具，尺寸大的，制造和刃磨成本均较高，耐用度规定得高些。 装卡、调整比较复杂的刀具，如多刀车床上的车

27、刀、组合机床上的钻头、丝锥、铣刀以及自动机和自动线上的刀具，耐用度应选得高一些，一般为通用机床上同类刀具的2-4倍。 生产线上的刀具耐用度应规定为一个班或两个班，以便能在换班时间内换刀。有特殊快速换刀装置时，可将刀具耐用度减少到正常数值。,精加工尺寸很大的工件时，刀具耐用度应按零件精度和表面租糙度要求决定。为避免在加工同一表面时中途换刀，耐用度应规定得至少能完成一次走刀。,7.刀具耐用度的确定,一般情况下多采用经济耐用度。只有当生产任务急迫或生产中出现不平衡的薄弱环节时，才选用最大生产率耐用度。,简单的刀具如车刀、钻头等，耐用度选得低些；结构复杂和精度高的刀具，如拉刀、齿轮刀具等，耐用度选得高

28、些。,2.5.2 刀具寿命,2.5.3 刀具磨损、破损检测与监控,1.常规方法,规定刀具切削时间，离线检测,2.切削力与切削功率检测方法,通过切削力（切削功率）变化幅值，判断刀具的磨损程度；当切削力突然增大或突然下降很大幅值时，则表明刀具发生了破损 通过实验确定刀具磨损与破损的“阈值”,3.声发射检测方法,切削加工时，切屑剥离，工件塑性变形，刀具与工件之间摩擦以及刀具破损等，都会产生声发射。正常切削时，声发射信号小而连续，刀具严重磨损后声发射信号会增大，而当刀具破损时声发射信号会突然增大许多，达到正常切削时的几倍,机械制造技术基础,第2章 金属切削基本原理 Cutting Theory,2.6

29、 刀具几何参数及切削用量的选择 Determine the CuttingTool and Cutting Parameters,2.6 刀具几何参数及切削用量的选择,内容提要,2.6.1 刀具几何参数的选择 2.6.2 切削用量的选择 2.6.3 切削用量的优化,保证加工质量的前提下，满足刀具使用寿命长、生产效率高、加工成本低的刀具几何参数。,刀具角度 刀面形式及参数 切削刃的剖面形式及其参数 刃形,1.刀具的合理几何参数,2.刀具的合理几何参数的基本内容,2.6.1 刀具几何参数的选择,工件材料 刀具材料和刀具结构 具体的加工条件 各几何参数间的联系,3.刀具的合理几何参数选择应考虑的因素

30、,2.6.1 刀具几何参数的选择,前角及前面 后角及副后角 主偏角及副偏角的选择 刃倾角的选择,4.刀具角度选择,2.6.1 刀具几何参数的选择,工件材料的性质 加工塑性材料，大前角 加工脆性材料，小前角 工件强度或硬度小，大前角 材料硬度或强度高，小前角 材料的强度或硬度特别大，负前角表2.1 硬质合金车刀前角的合理值,4.1前角的选择（影响切削变形、摩擦、楔角）,刀具材料 高速钢刀具的前角可比硬质合金刀具选得大一些。 加工性质 粗加工时，选用较小前角；精加工时，选用较大前角。,2.6.1 刀具几何参数的选择,切削层厚度小，大后角 切削层厚度大，小后角 工件材料强度或硬度较高，小后角 工件塑

31、性较大时，大后角 表2.2 硬质合金车刀后角的合理值,4.2后角的选择（影响后刀面磨损、楔角）,工艺系统刚性差，减小后角 尺寸精度要求高的刀具，小后角 车刀、刨刀及端铣刀的副后角通常等于后角； 切断刀、切槽刀、锯片铣刀，角度很小。,2.6.1 刀具几何参数的选择,粗加工和半精加工，主偏角大， 材料硬度大，主偏角小。 工艺系统刚性好，主偏角小 刚性不足，主偏角大，大于90度,4.3主偏角的选择（影响残留高度、切削层形状、切削力分配）,振动小，副偏角小 精加工，副偏角小，零度修光刃，图2.36 材料强度和硬度高、断削，副偏角小 切断刀、锯片铣刀和槽铣刀等，副偏角小,4.4副偏角的选择,2.6.1

32、刀具几何参数的选择,粗车钢料和灰铸铁取s=0-5；精车时取s=0+5 ；有冲击载荷时s=-5-15 ；冲击特别大时s=-30-45 强力刨削时，取s=-10-25 车削淬硬钢时，取s=-5-12 工艺系统刚性不足时，尽量不用负刃倾角。 微量精车、精镗、精刨时，取45-75。 金刚石和立方氮化硼车刀，取0-5,4.5刃倾角的选择（切屑流出、切削平稳性）,2.6.1 刀具几何参数的选择,正前角平面型 用于精加工、成形车刀、铣刀和加工脆性材料的刀具。 正前角平面带倒棱型 用于粗切削铸、锻件或断续表面的加工。 正前角曲面带倒棱型 常用于粗加工或精加工塑性材料的刀具上。 负前角单面型 用于切削高硬度(强

33、度)材料和淬火钢材料，但是负前角会增大切削力和增大功力消耗。 负前角双面型 当磨损同时发生在前、后面上时，制成双面型负前角，可使刀片的重磨次数增多。,4.6前刀面的选择,P145图2.34,2.6.1 刀具几何参数的选择,双重后面 保证刃口强度，减少刃磨后面的工作量，图2.35a 消振棱 增加接触面积，增加阻尼，消除振动，图2.35b 刃带 后角为0的小棱边，图2.35c，稳定、导向和消振,4.7后面的选择,主切削刃与副切利刃之间一条过渡刃，调节主、副偏角 直线刃 图2.36a，粗车或强力车车刀 圆弧刀 图2.36b，减小表面粗糙度值，提高刀具耐用度，增大背向力fp，易引起振动， 水平修光刃

34、图2.36c，工艺系统刚度好，大进给小粗糙度 大圆弧刃 图2.36d，宽刃精车刀、宽刃精刨刀、浮动镗刀,4.8过度刃的选择,2.6.2切削用量的选择,1.选择切削用量的原则,充分利用刀具的切削性能和机床性能，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。选择合理的切削用量必须联系合理的刀具耐用度。,生产效率 粗加工时，应尽量优先增大ap以求一次走刀切除全部加工余量。 机床功率 背吃刀量增大时，切削功率成正比增加；而增大进结量，使切削力增加较少，功率增加也较少。所以粗加工时尽量增大f是合理的。 刀具耐用度 在切削用量中对刀具耐用度影响最大的是切削速度v，其次是进给量f，影响最小的是

35、背吃刀量ap 。优先增大背吃刀量对发挥刀具切削性能、降低加工成本是有利的。 表面粗糙度 这是在半粗加、粗加工时确定切削用量应考虑的主要原则。在理想的条件下，提高切削速度能降低表面粗糙度值，提高背吃刀量对表面粗糙度影响较小，加工表面粗糙度主要限制的是进给量的提高。 由此可见，增大ap比增大f更有利于提高生产率，选择顺序ap、 f 、 。,2.6.2切削用量的选择,2.选择切削用量的方法,粗加工时切削用量的选择 背吃刀量 留下道工序的余量，其余余量尽可能一次切除，走刀次数最少。粗车余量太大或加工的工艺系统刚性差，余量分两次或数次走刀切除。 第一次走刀的背吃刀量 第二次走刀的背吃刀量,进给量 根据工

36、件材料、刀杆尺寸、工件直径及背吃刀量查表确定。工艺系统刚性好用大进给量，反之减小进给量。 选出进给量，计算切削力，校验机床进给机构的强度。 切削速度 计算刀具耐用度允许的切削速度。或查手册资料选取 。 切削速度换算成转速n，根据机床主轴转速表，确定实际主轴转速，再确定出实际的切削速度,2.6.2切削用量的选择,半精加工、精加工时切削用量的选择 背吃刀量 -1-2mm但大于0.5mm ，原则上一次切除余量 进给量-根据表面粗糙度要求查表选取 切削速度-受刀具耐用度限制，可计算或查表（避开积屑瘤区） 例：硬质合金刀具v=80-100m/min 高速钢刀具v=30-80m/min,2.6.2切削用量的选择,尽可能一次切除全部余量，余量过大时可分 2 次走刀，第一次走刀的切削深度取单边余量的 2/33/4 。, 粗切时根据工艺系统强度和刚度条件确定（计算或查表） 精切时根据加工表面粗糙度要求确定（计算或查表）,根据规定的刀具耐用度确定切削速度 v （计算或查表）,由：,，可导出：,式中 P 机床电机功率（KW）； 机床传动效率； Fc 主切削力（N）。,3例 确定切削深度 ap,确定进给量 f,确定切削速度 v,校验机床功率(仅对粗加工),