【正文】 vT KafTCvVXv?式中的系數(shù) 、指數(shù) 可查相關(guān)手冊。 pTcTcTp 圖 生產(chǎn)率、工序成本與刀具壽命的關(guān)系曲線 由于 要高于 ，故生產(chǎn)中常采用最低生產(chǎn)成本壽命 ，只有當(dāng)生產(chǎn)緊急需要時(shí)才采用最高生產(chǎn)率壽命 。 在生產(chǎn)中是根據(jù)切削條件和技術(shù)要求首先確定一個(gè)合理的刀具壽命 T值，然后以它為依據(jù)選擇切削速度，并計(jì)算切削效率和核算生產(chǎn)成本。刀具材料的抗彎強(qiáng)度和硬度越高，耐磨性和耐熱性越好，則刀具抗磨損的能力就越強(qiáng)，耐用度也越高。合理選擇刀具幾何參數(shù)（如前角、主偏角、副偏角和增大刀尖圓弧半徑）能提高刀具壽命。 、 、 —— 刀具壽命指數(shù)，分別表示切削用量要素中、 f、對刀具壽命的影響程度，一般 ＞ ＞ 。 從刀具第一次投入使用直至完全報(bào)廢所經(jīng)歷的總的切削時(shí)間，稱為 刀具的總壽命。在切削時(shí)工件表層中的氧化皮、冷硬層及其硬雜質(zhì)對氧化膜產(chǎn)生連續(xù)摩擦的作用，使刀面上產(chǎn)生氧化磨損。硬質(zhì)合金刀具在高溫、高壓狀態(tài)下切削也會(huì)因產(chǎn)生塑性變形而失去切削性能。 在高溫作用下，工件與刀具材料中合金元素相互擴(kuò)散置換。 （ 2）黏結(jié)磨損（亦稱冷焊磨損）。 在實(shí)際生產(chǎn)中，常根據(jù)切削時(shí)突然發(fā)生的現(xiàn)象，如振動(dòng)產(chǎn)生、已加工表面質(zhì)量變差、切屑顏色改變、切削噪聲明顯增加等來決定是否磨刀或更換刀刃；精加工時(shí)常根據(jù)刀具磨損是否影響表面粗糙度和尺寸精度作為磨損標(biāo)準(zhǔn)。 必須提醒： 在到達(dá)急劇磨損前應(yīng)及時(shí)磨刀或換刀。隨著切削時(shí)間的延長，磨損量 VB將逐漸加大。 因刀具新刃磨的表面粗糙不平，殘留砂輪痕跡，開始切削時(shí)很快將刀面上的刃磨痕跡磨去。 4）熱裂。 2）崩刃。 副切削刃在形成已加工表面過程中，副后面受到摩擦而形成磨損。 在切削塑性材料時(shí)，若切削速度和切削厚度都較大，摩擦大且溫度和壓力都高，切屑在流出過程中在刀具前面上切削刃附近摩擦出一段月牙洼形的凹坑。是指刀具材料的微粒被工件或切屑帶走而產(chǎn)生的磨損。 除了采取上述措施外，還可通過改善材料的切削加工性、控制刀具的磨損、采用斜刃切削等措施來降低切削溫度。刀尖圓弧半徑增大，刀具切削刃的平均主偏角減小，刀具的散熱條件變好，切削溫度降低；選用負(fù)的刃傾角和磨制負(fù)倒棱均能增大散熱面積，降低切削溫度。工件上最高溫度在近切削刃處，它的平均溫度較刀具上最高溫度點(diǎn)低 20～ 30倍。 （ 4） 切屑底層上的溫度梯度很大。由圖 ，離切削刃1mm處的最高溫度約為 。熱傳導(dǎo)效果還與刀具和工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)，導(dǎo)熱系數(shù)高的，熱傳導(dǎo)效果就好，切削區(qū)溫度降低就快。 切削熱 向切屑、刀具、工件和周圍介質(zhì)（空氣或切削液）中傳散。在相同的切削條件下，選用陶瓷刀具的切削力最小，硬質(zhì)合金刀具的切削力次之，高速鋼刀具切削力最大。刀尖圓弧半徑增大，切削變形增大，使切削力增大。切削脆性材料（如灰鑄鐵）時(shí)，其切削力較小。如果刀具材料和機(jī)床性能允許，采用高速切削，既能提高生產(chǎn)效率，又使得切削力減小。 其原因是： 若 f 不變， 增加一倍，切削厚度不變，切削寬度和切削層橫截面積隨之增大一倍，使切削變形和摩擦成倍增加，故切削力也約增加一倍；若 保持不變，f 增加一倍時(shí)，使切削厚度和切削層橫截面積也都增加一倍，但因進(jìn)給量 f 增加使切削變形減小，摩擦面積不成倍增加，切削力只增加約 70％～ 80％。 f 單位切削力（單位為 ）由下式求得： 2mmN cFccFcFcyFPyxpFDcc fCfafaCAFk???? 1（ ） 若已知單位切削力 ， 如果給定背吃刀量和進(jìn)給量值 ， 切削力 （ 單位為 N） 用下式計(jì)算： fakAkF pcDcc ?? 單位切削力可從有關(guān)手冊中查到（表 ）。 式（ ）是校驗(yàn)和選用機(jī)床主電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算公式。 pFfFpF pFpfF fFfF （ ） 切削過程中消耗的功率稱為切削功率，用 表示。 不消耗切削功率。 分力的作用 （主切削力） 切向力是主運(yùn)動(dòng)方向上的切削分力，切于過渡表面并與基面垂直，消耗功率最多。為便于測量、計(jì)算和應(yīng)用的需要，常將作用力 F分解為三個(gè)分力。由于切屑沿前面流出，故有對刀具前面產(chǎn)生 摩擦力 ；刀具和工件間有相對運(yùn)動(dòng)，由有摩擦力作用于刀具后面。切削力是設(shè)計(jì)機(jī)床、刀具、夾具以及計(jì)算切削動(dòng)力消耗的主要依據(jù)。在高速切削時(shí)，切削層來不及充分變形已被切離，所以 很小。 hA —— 切削速度通過切削溫度和積屑瘤影響切削變形，當(dāng)無積屑瘤時(shí)，低速時(shí)溫度低，不易黏結(jié)，摩擦系數(shù) μ小，切削變形?。浑S切速提高，切削溫度增加，黏結(jié)逐漸嚴(yán)重，摩擦系數(shù) μ增大；切速再提高，切削溫度使被加工材料的剪切屈服強(qiáng)度降低，剪切應(yīng)力減小，摩擦系數(shù) μ減少，切削變形變小。 （ 6） 合理選用切削液。 （ 2） 增大前角或增大后角。 圖 切削速度對積屑瘤的影響 加工條件： 加工材料 45鋼 =、 =paf 已加工表面變形和加工硬化 任何刀具的切削刃口都不可能磨得絕對鋒利，當(dāng)在鈍圓弧切削刃和其鄰近的狹小后面的切削、擠壓和摩擦作用下，會(huì)使得已加工表面層的金屬晶粒產(chǎn)生扭曲、擠緊和破碎等嚴(yán)重的塑性變形，從而使表面層硬度增高，這種表面層硬度增高的現(xiàn)象 稱為加工硬化。 （ 3） 采用低速或高速切削，避開容易產(chǎn)生積屑瘤的切削速度，如圖 。又由于積屑瘤的產(chǎn)生、長大與脫落非周期性變化，所以 ΔhD值是變化的，會(huì)影響到被加工工件的尺寸精度。 （ 2）增大工作前角 。這樣生成、長大、脫落，再生成、再長大、再脫落 …… 經(jīng)歷著一個(gè)又一個(gè)非周期性變化的過程。 hA a） b） c） 圖 變形程度表示 a） 切屑與切削層的外形尺寸； b） 切屑的厚度增加、長度縮短； c） 前角、剪切角與切削變形的關(guān)系 需要說明的是： 在切削某些材料時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)＜ 1，這就不能正確反映切削變形的實(shí)際情況。如果把切削時(shí)形成的切屑與切削層尺寸比較，會(huì)發(fā)現(xiàn)切屑厚度增加（ ＞ ）、切屑長度縮短（ ＜ ），切屑寬度基本沒發(fā)生變化。 （ 4）崩碎切屑 在切削鑄鐵等脆性金屬時(shí)，由于脆性材料抗拉強(qiáng)度低，刀具切入后，切削層未經(jīng)塑性變形，就會(huì)在材料組織的石墨與鐵素體之間疏松界上產(chǎn)生不規(guī)則崩裂，形成崩碎切屑。 （ 2）節(jié)狀（擠裂）切屑 產(chǎn)生條件： 大多在切削塑性金屬材料時(shí)，如果切削速度較低、進(jìn)給量較大（亦即切削厚度較大）、刀具前角較小，容易產(chǎn)生這種屑型。 a） b） c） d） 圖 切屑的類型 a）帶狀切屑 b）節(jié)狀切屑 c）粒狀切屑 d） 崩碎切屑 （ 1）帶狀切屑 。已加工表面受到切削刃鈍圓部分與刀具后面的擠壓和摩擦產(chǎn)生變形，造成晶粒纖維化與表面加工硬化。 （ 2）第二變形區(qū) 。 圖 金屬的擠壓與切削的比較 圖 金屬的擠壓與切削的比較 在切削過程中存在著三個(gè)變形區(qū)（如圖 ）： （ 1）第一變形區(qū) 。本章主要研究產(chǎn)生上述諸多現(xiàn)象的成因、本質(zhì)及變化規(guī)律。機(jī)械制造技術(shù) Mechanism Manufacture Technology 孫慶群 制作 配套教材： 第 2章 金屬切削加工理論及其應(yīng)用 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 本章主要介紹金屬切削加工過程中的切削變形、積屑瘤、加工硬化、切削力、切削熱和切削溫度、刀具磨損和刀具壽命等物理現(xiàn)象以及磨削當(dāng)中的特點(diǎn)，同時(shí)介紹這些現(xiàn)象的影響因素和控制方法。在此過程中將產(chǎn)生許多物理現(xiàn)象，如切削變形、積屑瘤、鱗刺、振動(dòng)、表面硬化、切削力、切削熱和切削溫度、刀具磨損等。 金屬切削過程類似于金屬材料受擠壓的過程，當(dāng)塑性金屬材料受擠壓時(shí)，金屬先產(chǎn)生彈性變形而后是塑性變形，最大剪應(yīng)力方向與最大主應(yīng)力方向之間大致成 45o夾角，即沿著 OM或 AB產(chǎn)生剪切滑移（如圖 ）。 滑移面與切削速度的夾角稱為 剪切角 φ。它是指刀 — 工件接觸區(qū)，亦即近切削刃處已加工表面層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)域（ Ⅲ ）。 a） b） 圖 切屑的形成過程 a) 形成切屑的剪切滑移過程 b) b) 切屑形成模型 由于工件材料和切削條件的不同，切削中的變形程度也不相同，因此，會(huì)形成多種類型的切屑，如圖 。 缺點(diǎn)： 切屑連綿不斷，有時(shí)會(huì)纏