【正文】 具等形狀復(fù)雜的刀具。目前，在生產(chǎn)中所用的刀具材料主要是高速鋼和硬質(zhì)合金兩類。但在車端面、切斷和車外圓進給量（或加工螺紋的導(dǎo)程）較大時，則應(yīng)考慮螺旋升角的影響。當?shù)稐U軸線逆時針轉(zhuǎn)動時， 角前的正負號取其上。 圖 28 刀具安裝高低對工作角度的影響? 若不考慮車刀橫向進給運動的影響，如果刀尖安裝得高于工件中心，基面由 Pr變?yōu)?Pre，切削平面由 Ps變?yōu)?Pse，實際工作前角 將大于標注前角 ,工作后角 將小于標注后角 。因此，切斷刀應(yīng)選用較大的 ， f 的取值也不宜過大。? （ 1）進給運動對工作角度的影響 ? 1）橫向進給對工作角度的影響 ? 當?shù)毒邔ぜ髑袛嗷蚯胁酃ぷ鲿r，刀具進給運動是沿橫向進行的。? 上面討論的外圓車刀的標注角度，是在忽略進給運動的影響并假定刀桿軸線與縱向進給運動方向垂直以及切削刃上選定點與工件中心等高的條件下確定的。附圖 車刀在正交平面參考系中的刃傾角? 以刃傾角為零的刀具進行切削時，主切削刃與切削速度方向垂直，稱為直角切削。Prvf? 主偏角與副偏角一般均為正值。前刀面在基面之下時前角為正值，前刀面在基面之上時前角為負值。圖 24 正交平面參考系? 除正交平面參考系外，常用的標注刀具角度的參考系還有法平面參考系、背平面參考系和假定工作平面參考系。? 組成刀具標注角度參考系的各參考平面定義如下： ? （ 1）基面 Pr ? 通過主切削刃上某一指定點，并與該點切削速度方向相垂直的平面。? 非自由切削 刀具的曲線刃參與切削或刀具的主、副切削刃同時參與切削的切削過程。? 主切削刃 前刀面與主后刀面的交線，它承擔主要切削工作，也稱為主刀刃。? （一）刀具切削部分的構(gòu)造? 刀具上承擔切削工作的部分稱為刀具的切削部分。對于車削，切削面積即為切削層公稱厚度與切削層公稱寬度的乘積。? 車外圓時如車刀主切削刃為直線，則? hD反映了切削刃單位長度上的切削負荷。（ 24）? （三）切削層參數(shù)? 切削刃在一次走刀中從工件上切下的一層材料稱為切削層。? 對于銑刀、鉸刀、拉刀等多齒刀具，還規(guī)定每齒進給量，單位是 mm/z。圖 22 切削層參數(shù)? 1. 切削速度 (m/s 或 m/min)? 切削刃相對于工件的主運動速度稱為切削速度。? 已加工表面 切去材料后形成的新的工件表面。? 同時，主運動和進給運動可以是直線運動，也可以是回轉(zhuǎn)運動，還可以是二者的復(fù)合運動。進給運動的速度稱為進給速度，用 vf表示。第一節(jié) 金屬切削刀具基礎(chǔ)? 一、切削加工的基本概念? （一）切削運動與切削中的工件表面? 用刀具切除工件材料，刀具和工件之間必須要有一定的相對運動，該相對運動由主運動和進給運動組成。Fundamentals of Manufacturing Technology機械制造技術(shù)基礎(chǔ)第二章 金屬切削過程? 切削過程是指刀具和工件相互作用，刀具從工件表面上切去多余材料得到預(yù)期零件表面的過程。 ? 主運動是使刀具和工件間產(chǎn)生相對切削速度并消耗大部分切削動力的運動。 圖 21 外圓車削的切削運動與加工表面? 主運動通常是切削運動中速度最高、消耗功率最多的運動，且主運動只有一個。 ? 主運動和進給運動合成后的運動，稱為合成切削運動。? 過渡表面 加工時主切削刃正在切削的表面，它處于前兩種表面之間。計算切削速度時，應(yīng)選取切削刃上速度最高的點進行計算。進給速度 vf 、進給量 f 和每齒進給量 fz 之間的關(guān)系為? （ 23）? 式中 z —— 刀齒數(shù)。切削層的截面尺寸參數(shù)稱為切削層參數(shù)。（ 25） ? 2. 切削層公稱寬度 bD? 沿過渡表面度量的切削層尺寸稱為切削層公稱寬度（以下簡稱為切削寬度）。 （ 27）? 二、刀具角度? 切削刀具的種類繁多，結(jié)構(gòu)各異，但是各種刀具的切削部分卻具有共同的特征。外圓車刀的切削部分由六個基本結(jié)構(gòu)要素構(gòu)造而成：圖 23 外圓車刀的切削部分? 前刀面 切屑沿其流出的刀具表面。圖 23 外圓車刀的切削部分前刀面主后刀面副后刀面主切削刃? 副切削刃 前刀面與副后刀面的交線，它協(xié)同主切削刃完成切削工作，并最終形成已加工表面，也稱為副刀刃。附圖 自由切削圖 21 平面刨削的切削運動與加工表面? （二）刀具的標注角度? 1．刀具標注角度的參考系? 刀具要從工件上切除材料，就必須具有一定的切削角度。圖 24 正交平面參考系基面 Pr? （ 2）切削平面 Ps 通過主切削刃上某一指定點，與主切削刃相切并垂直于該點基面的平面。? 2. 刀具的標注角度? 在刀具標注角度參考系中測得的角度稱為刀具的標注角度。PrOOPoPrOO+? （ 2）后角 ? 在正交平面內(nèi)測量的主后刀面與切削平面間的夾角，一般為正值。刀尖角? （ 5）刃傾角 在切削平面內(nèi)測量的主切削刃與基面之間的夾角。? 以刃傾角不等于零的刀具進行切削時，主切削刃與切削速度方向不垂直，稱為斜角切削。? 3. 刀具的工作角度? 如果考慮進給運動和刀具實際安裝情況的影響，參考平面的位置應(yīng)按合成切削運動方向來確定，這時的參考系稱為刀具工作角度參考系。 圖 26 橫向進給運動對工作角度的影響? 考慮進給運動的影響后，刀具在工件上的運動軌跡為阿基米德螺旋線，按合成切削速度的確定的工作基面和工作切削平面分別為 Pre和 Pse。? 2）縱向進給對工作角度的影響 ? 用螺紋車刀的左刃車削螺紋表面，刀具沿縱向進給且進給量較大時，進給運動對工作角度的影響也不可忽視。即? 如果刀尖安裝低于工件中心：? 2）刀桿中心線與進給運動方向不垂直的影響圖 29 刀桿中心線與進給方向不垂直對工作角度的影響? 當車刀刀桿中心線與進給方向不垂直時，會引起 工作主偏角和工作副偏角的改變。 ? 在使用車刀時，要注意利用這些安裝特點。? 三、刀具材料? 刀具切削性能的優(yōu)劣取決于刀具材料、切削部分幾何形狀以及刀具的結(jié)構(gòu)。? 碳素工具鋼（如 T10A、 T12A）、合金工具鋼（如 9SiCr、 CrWMn ）因耐熱性差，僅用于手工或切削速度較低的刀具。? 高速鋼可以用于加工有色金屬、結(jié)構(gòu)鋼、鑄鐵、高溫合金等范圍廣泛的材料。? W18 的綜合性能較好，可用于制造各種復(fù)雜刀具。? 高性能高速鋼的典型牌號有 W2Mo9Gr4VCo8 （M42）和 W6Mo5Gr4V2Al （ 501） 。 表 21 幾種常用高速鋼的力學(xué)性能鋼號 常溫硬度HRC抗彎強度 /GPa沖擊韌度 /MJ? 2. 硬質(zhì)合金? 硬質(zhì)合金是用高硬度、難熔的金屬碳化物 (WC 、TiC等 )微米級的粉末和金屬粘結(jié)劑 (Co、 Ni等 )在高溫條件下燒結(jié)而成的粉末冶金制品。尺寸較小和形狀復(fù)雜的刀具，也可采用整體硬質(zhì)合金制造，但成本較高，其價格是高速鋼刀具的 8 ~10倍。常用牌號有 YT YT15等。? 這類合金主要適合于鑄鐵、有色金屬及其合金和非金屬材料等脆性材料的加工。? 這類硬質(zhì)合金既可以加工鑄鐵和有色金屬，又可以加工鋼料，還可以加工高溫合金和不銹鋼等難加工材料，有通用硬質(zhì)合金之稱。表 22 幾種常用的硬質(zhì)合金材料的牌號、性能及其使用范圍? 3. 涂層刀具材料? 涂層刀具材料是在韌性較好的高速鋼或硬質(zhì)合金基體上，涂覆一薄層耐磨性高的難熔金屬化合物而成。 前者硬度高達 91~95HRA，耐磨性和耐熱性好，但抗彎強度和韌性差，多用于精加工和半精加工冷硬鑄鐵和淬硬鋼。? CBN的硬度高達 8000~9000HV，僅次于金剛石。人造金剛石是借助某些合金的觸媒作用，在高溫高壓條件下由石墨轉(zhuǎn)化而成。 ? 人造金剛石主要用于制作磨具及磨料，用作刀具材料主要用于有色金屬的高速精細切削。切削力還是設(shè)計和使用機床、刀具、夾具的重要依據(jù)。 ? 2. 切削合力與分力? 圖 2 26所示為車削外圓時，如忽略副切削刃的切削作用及其它影響因素，作用在車刀上的合力應(yīng)在其正交平面內(nèi)。? 背向力 Fp（切深抗力、徑向力） —— 平行于基面，并與進給方向相垂直。 ? 在上述三個分力中： Fc值最大，? Fp≈ ( ~ ) Fc ， ? Ff ≈ ( ~ ) Fc 。? 故一般切削功率可按下式計算即可。? 測力儀輸出的模擬信號經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后輸入計算機，計算機對測試數(shù)據(jù)進行處理后即可求得切削力經(jīng)驗公式。? 三、影響切削力的因素? 1. 工件材料的影響? 工件材料的強度、硬度越高，沖擊韌性和塑性越大，則切削力越大。? 在切削層面積相同的條件下，采用大的進給量比采用大的背吃刀量的切削力要小。在積屑瘤增長期， 增大，切削力下降；在積屑瘤消退期， 增大，切削力上升。? （ 2）主偏角 由圖 226可知，主偏角 增大 ,背向力 Fp 減小， 進給力 Ff 增大。? （ 4）負倒棱 為了提高刀尖部位強度、改善散熱條件，常在主切削刃上磨出一個帶有負前角 的棱臺，其寬度為 。? 6．刀具材料? 刀具材料與工件材料間的摩擦系數(shù)影響摩擦力的大小，導(dǎo)致切削力變化。? 一、切削熱的產(chǎn)生與傳導(dǎo)? 在刀具的切削作用下，切削熱來源于兩個方面，一是切削層金屬發(fā)生彈性和塑性變形所消耗的能 量；二是切屑與前刀面、工件與后刀面間產(chǎn)生的摩擦熱。? 切削熱由四個途徑即切屑、工件、刀具及周圍的介質(zhì)（空氣，切削液）向外傳導(dǎo)。? 二、切削溫度的測量? 切削熱是切削溫度上升的根源，但直接影響切削過程的卻是切削溫度。圖 231a 用熱電偶測量切削溫度? 2. 人工熱電偶法? 該種方法可測得切削區(qū)某一點的溫度值。