【正文】 8% ~ 99% 都將轉(zhuǎn)化為切削熱。第五節(jié) 切削熱和切削溫度? 切削過程中產(chǎn)生的切削熱和由它產(chǎn)生的切削溫度將直接影響刀具的磨損和刀具的使用壽命。圖 229 負倒棱車刀? 4．刀具磨損? 后刀面磨損增大時，后刀面上的法向力和摩擦力都增大，故切削力增大。 增大，F(xiàn)p減小 , Ff增大。圖 228 切削速度對切削力的影響? 3. 刀具幾何參數(shù)的影響? （ 1）前角 增大，切削力下降。圖 219 積屑瘤的形成? 切削塑性材料時，在無積屑瘤產(chǎn)生的切削速度范圍內(nèi)，隨著 的增大，切削力 Fc減小。? 工件材料的化學(xué)成分、熱處理狀態(tài)等都直接影響其物理力學(xué)性能，因而也影響著切削力。? 試驗條件對切削力影響的修正系數(shù)可查閱相關(guān)手冊。? 機床電動機的功率 PE 應(yīng)為（ 218）? 4. 單位切削力的概念? 單位切削面積上的切削力（ N/mm2）稱為單位切削力，用 kc表示：? 若已知單位切削力 kc ，即可通過式（ 219）計算切削力 Fc 。在車削外圓時， Fp不作功，所以切削功率應(yīng)為 Fc 和 Ff 作功所消耗的功率之和。? 進給力 Ff（軸向力） —— 平行于基面，并與進給方向相平行。 圖 226 切削合力和分力? 切削力 Fc（主切削力、切向力） —— 垂直于基面，與切削速度的方向一致。圖 225 加工材料發(fā)生變形所需克服的力? 使被加工材料發(fā)生變形所需克服的力主要是：? 1）切削層材料和工件表面層材料對彈性變形、塑性變形的抗力。金剛石刀具不宜加工鐵族元素，因為金剛石中的碳原子和鐵族元素的親和力大，刀具壽命低。聚晶金剛石的晶粒隨機排列，屬各向同性體，常用于制造刀具。立方氮化硼能以硬質(zhì)合金切削鑄鐵和普通鋼的切削速度對冷硬鑄鐵、淬硬鋼、高溫合金等進行加工。? 陶瓷是一種極有發(fā)展前途的刀具材料。? 常用涂層刀具的材料有 TiC、 TiN、 Al2O3等。? 表 22列出了幾種常用的硬質(zhì)合金的牌號、性能及其使用范圍。? M類（相當(dāng)于我國 YW 類）硬質(zhì)合金是在 WC 、TiC和 Co的基礎(chǔ)上再加入 TaC或 NbC而成，稱為鎢鈦鉭 (鈮 )鈷類硬質(zhì)合金。此類硬質(zhì)合金不易加工不銹鋼和鈦合金。? P類（相當(dāng)于我國 YT類）硬質(zhì)合金由 WC 、 TiC和Co組成，也稱鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金。 ? 但是，硬質(zhì)合金的強度和韌性比高速鋼差，常溫下的沖擊韌性僅為高速鋼的 1/8 ~ 1/30，因此，其承受切削振動和沖擊的能力較差。粉末冶金高速鋼除成本略高外，在切削性能和工藝性能方面均明顯優(yōu)于熔煉高速鋼。 501是我國研發(fā)的一種含鋁的無鈷高性能高速鋼，其切削性能與 M42大體相當(dāng)，成本較低，但刃磨性能較差。? M2的抗彎強度和韌性比 W18 高，可用來制造尺寸較大，承受較大沖擊力的刀具；同時， M2的熱塑性好，適合于制造熱軋鉆頭等刀具。? 普通高速鋼是切削硬度在 250~280HBW 以下的結(jié)構(gòu)鋼和鑄鐵的基本刀具材料，切削普通鋼料時的切削速度一般不高于 40~60m/min。? 高速鋼具有較高的硬度 (62~67HRC)和耐熱性，在切削溫度高達 500~650℃ 時仍能進行切削；高速鋼的強度高 (抗彎強度是一般硬質(zhì)合金的 2~3倍 ,陶瓷的 5~6倍 )、韌性好，可在有沖擊、振動的場合應(yīng)用。? （一）刀具材料的性能要求? 切削時刀具要承受高溫、高壓、摩擦和沖擊的作用，刀具切削部分的材料須滿足以下基本要求：? 刀具切削部分的材料須滿足以下基本要求：? （ 1）較高的硬度和耐磨性 ? （ 2）足夠的強度和韌性? （ 3）較高的耐熱性 ? （ 4）良好的導(dǎo)熱性和耐熱沖擊性能 ? （ 5）良好的工藝性? （二）常用刀具材料? 刀具材料有高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼和金剛石等。 ? 注意，在一般車削時，由于進給量比工件直徑小很多，故螺旋升角很小，它對車刀工作角度影響不大，可忽略不計。其計算公式為：? 式中： —— 刀桿中心線的垂線與進給方向的夾角。圖中螺紋車刀左側(cè)刀刃上 A點在正交平面內(nèi)的工作前角大于標注前角 ；而工作后角則小于標注后角 ，其中 η角為 ? （ 2） 刀具安裝位置 對工作角度的影響 ? 1）刀刃與工件中心不等高的影響? 安裝刀具時，如刀尖高于或低于工件中心，會引起刀具工作角度的變化。過大的 值有可能使 變?yōu)樨撝?，后刀面將與工件相碰，這是不允許的。工作角度反映了刀具的實際工作狀態(tài)。圖 25 車刀在正交平面參考系中的標注角度? 也可以用以下方法來判斷前角、后角及刃傾角的正負：角度的頂點取在刀尖上，空心的角度為正，實心的角度為負。主切削刃與基面平行時，刃傾角為零。Prvf? （ 4）副偏角 在基面內(nèi)測量的副切削刃在基面上的投影與進給運動反方向的夾角。 ? 在正交平面參考系中，刀具的主要標注角度有以下五個，其定義如下 (見圖 25)：圖 25 車刀在正交平面參考系中的標注角度? （ 1）前角 在正交平面內(nèi)測量的前刀面和基面間的夾角。圖 24 正交平面參考系正交平面 Po? 根據(jù)定義可知，上述三個參考平面是互相垂直的，由它們組成的刀具標注角度參考系稱為正交平面參考系，如圖 24所示。? 為了確定和測量刀具的角度，此處引入一個由以下三個參考平面組成的空間坐標參考系。前刀面主后刀面副后刀面主切削刃副切削刃刀尖圖 23 外圓車刀的切削部分? 自由切削 刀具只有一條直線主切削刃參與切削的切削過程。圖 23 外圓車刀的切削部分前刀面主后刀面副后刀面待加工表面已加工表面過渡表面? 副后刀面 與工件上已加工表面相對的刀具表面。下面以外圓車刀為例，給出刀具幾何參數(shù)方面的有關(guān)定義。（ 26） ? 3. 切削層公稱橫截面積 AD? 切削層在切削層尺寸度量平面內(nèi)的橫截面積稱為切削層公稱橫截面積（以下簡稱為切削面積）。圖 22 切削層參數(shù)? 1. 切削層公稱厚度 hD ? 垂直于過渡表面度量的切削層尺寸稱為切削層公稱厚度（以下簡稱為切削厚度）。外圓車削的背吃刀量為（參見圖 22）? 式中 dw —— 工件上待加工表面直徑（ mm）；? dm —— 工件上已加工表面直徑（ mm）。（ 22）? 2. 進給量（ mm/r或 mm/雙行程）? 工件或刀具轉(zhuǎn)一周（或每往復(fù)一次），兩者在進給運動方向上的相對位移量稱為進給量。? vc、 f、 ap三者又稱為切削用量三要素。圖 21 外圓車削的切削運動與加工表面? 待加工表面 工件上即將被切除的表面。圖 21 平面刨削的切削運動與加工表面? 主運動和進給運動是實現(xiàn)切削加工的基本運動，可以由刀具完成，也可以由工件完成，還可以由刀具和工件共同完成。 圖 21 外圓車削的切削運動與加工表面? 進給運動是使切削能持續(xù)進行以形成所需工件表面的運動。? 本章在講授有關(guān)切削刀具基本知識的基礎(chǔ)上，對切削過程中的上述各種現(xiàn)象進行研究，揭示它們的產(chǎn)生機理和相互之間的內(nèi)在聯(lián)系。伴隨著切削過程，會產(chǎn)生切削變形、切削力、切削熱和刀具磨損等一系列現(xiàn)象。刀具相對于工件的主運動速度稱為切削速度，用vc表示。? 進給運動的速度較低，它可能是連續(xù)性的運動，也可能是間歇性的；它有時僅有一個，但有時也可能有幾個。（ 21） ? 外圓車削時，合成切削運動速度的大小和方向由下式確定圖 21 外圓車削的切削運動與加工表面? 在切削過程中，工件上有以下三個不斷變化著的表面，如圖 2— 1所示。待加工表面已加工表面過渡表面圖 21 外圓車削的切削運動與加工表面? （二）切削用量? 切削用量是指切削速度 vc、進給量 f（或進給速度 vf）和背吃刀量 ap。主運動為旋轉(zhuǎn)運動時，切削速度由下式確定? 式中 d —— 工件（或刀具）的最大直徑（ mm）；? n—— 工件（或刀具）的轉(zhuǎn)速（ r/min）。 ? 3. 背吃刀量 ap(mm)? 背吃刀量為工件已加工表面和待加工表面間的垂直距離。? 切削層參數(shù)通常在與主運動方向相垂直的平面內(nèi)觀察和度量。? 如車刀主切削刃為直線，則? bD反映了切削刃參加切削的工作長度。? 外圓車刀是最基本、最典型的刀具，車刀的切削部分與其它各種刀具刀齒上的切削部分是基本相同的。? 主后刀面 與工件上過渡表面相對的刀具表面。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圖 23 外圓車刀的切削部分? 刀尖 連接主切削刃和副切削刃的一段刀刃，它可以是小的直線或圓弧。切削角度決定了刀具切削部分各表面之間的相對位置。圖 24 正交平面參考系切削平面 Ps? （ 3）正交平面 Po 通過主切削刃上某一指定點，同時垂直于該點基面和切削平面的平面。標注角度應(yīng)標注在刀具的設(shè)計圖中，用于刀具制造、刃磨和測量。PrOOPoPrOO+Ps+楔角? （ 3）主偏角 在基面內(nèi)測量的主切削刃在基面上的投影與進給運動方向的夾角。PrSS+Pr? 在主切削刃上，刀尖為最高點時刃傾角為正值，刀尖為最低點時刃傾角為負值。 附圖 直角切削附圖 斜角切削? 要完全確定車刀切削部分所有表面的空間位置，還需要標注副后角 ， 副后角確定副后刀面的空間位置。在工作角度參考系中確定的刀具角度稱為刀具的工作角度。工作前角 和工作后角 為 ? 當(dāng) f 增大時， 值增大；工件切削直徑 d切 越小， η值越大。 圖 27 縱向進給運動對工作角度的影響? 考慮縱向進給的影響后，按合成速度 的方向確定的工作基面和工作切削平面為 Pre和Pse。