【文章內(nèi)容簡介】 ④合理使用切削液 圖 322 積屑瘤高度與 切削速度的關系 第 3章 金屬切削及 金屬切削機床的基本知識 切削力 切削過程中工件材料抵抗刀具切削所產(chǎn)生的抗 力稱為 切削力 。在切削過程中，切削力直接影響切 削熱的產(chǎn)生、刀具磨損、刀具耐用度、加工精度和 已加工表面質(zhì)量。 （ 1）工件材料對彈性變形的抗力 （ 2）克服切屑形成過程中工件材 料對塑性變形的抗力。 （ 3）克服切屑與前刀面摩擦力 Ff 和后刀面與已加工表面及過渡表面 間的摩擦力 Ff 。 這三方面的力的合力構(gòu)成了切 削部分的總切削力。 圖 323 切削力的來源 第 3章 金屬切削及 金屬切削機床的基本知識 外圓車削時總切削力可以分解為主切削力 Fc、 進給力 Ff 和背向力 Fp ，這三個分力與總切削力之 間的關系為 圖 324 切削力的分解 第 3章 金屬切削及 金屬切削機床的基本知識 （ 1）主切削力是最大的一個分力，它消耗切削總 功率的 95% 左右，作用于主運動方向， 是計算機 床切削功率、主運動機構(gòu)強度與刀桿、刀片強度以 及設計機床夾具、選擇切削用量等的主要依據(jù)。 （ 2）背向力不消耗功率，它作用在工件與機床剛 性最差的方向上，使工件在水平面內(nèi)變形，影響加 工精度，是校驗機床剛度的主要依據(jù)。 （ 3）進給力作用在機床的進給運動方向，是設計 和校驗機床走刀機構(gòu)必用的數(shù)據(jù)。 第 3章 金屬切削及 金屬切削機床的基本知識 、切削功率的計算 （ 1）切削力的計算 常用指數(shù)公式來計算切削力，可查閱有關資料。 （ 2）切削功率的計算 切削功率 是指切削時在切削區(qū)內(nèi)消耗的功率。 它是主切削力 Fc 與進給力 Ff 消耗的功率之和通常 略去不計。即 Pc =（ Fcvc 103） / 60 式中 Pc —— 切削功率， kW； Fc —— 主切削力， N； vc —— 切削速度， m/min。 機床電動機所需功率 PE 為 PE = Pc /η 式中， η為機床傳動效率，一般取 ～ 。 上式為校驗與選取機床電動機的主要依據(jù)。 第 3章 金屬切削及 金屬切削機床的基本知識 （ 1）工件材料的強度、硬度越高，切削力越大。 （ 2）背吃刀量增大一倍時，切削力約增大一倍 。進 給量增大一倍時，切削力約增大 70%～ 80%。 （ 3）前角增大，切削力減小。主偏角對三個分力 Fc 、 Fp 、 Ff 都有影響，對 Fp 與 Ff 影響較大。 （ 4）合理使用切削液，可以減小切削力。 第 3章 金屬切削及 金屬切削機床的基本知識 切削熱與切削溫 在金屬切削過程中，金屬的變形與摩擦所消耗的功絕大 部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。切削熱產(chǎn)生于三個變形區(qū)，即 Q = Q剪 + Q前摩 + Q后摩 式中 Q—— 切削產(chǎn)生的總熱量； Q剪 —— 剪切區(qū)變形所產(chǎn)生的熱量； Q前摩 —— 刀具前刀面與切屑摩擦所產(chǎn)生的熱量； Q后摩 —— 刀具后刀面與工件摩擦所產(chǎn)生的熱量。 切削熱由切屑、工件、刀具和周圍介質(zhì)傳導出去。即 Q = Q屑 + Q工 + Q刀 + Q介 式中 Q—— 切削熱傳出的總熱量； Q屑 —— 切屑傳出的熱量； Q工 —— 工件傳出的熱量； Q刀 —— 刀具傳出的熱量； Q介 —— 切削區(qū)周圍介質(zhì)傳出的熱量。 第 3章 金屬切削及 金屬切削機床的基本知識 加工方法和切削速度不同， 由切屑、工件、刀具和周圍介 質(zhì)傳出的切削熱百分比就不同。 干車削時， 50%～ 86% 的切削 熱由切屑帶走， 10%～ 40% 傳 入工件， 3%～ 9% 傳入刀具， 1% 傳入周圍介質(zhì) 。鉆削時約 28% 的切削熱由切屑帶走， 15% 傳 入鉆頭， 52% 傳入工件， 5% 傳入周圍介質(zhì)。 圖 325 切削熱的 產(chǎn)生和傳導 第 3章 金屬切削及 金屬切削機床的基本知識 切削溫度 一般指切屑與刀具前刀面接觸區(qū)域的 平均溫度。它取決于該處產(chǎn)生熱量的多少與傳散熱 量的快慢。切削溫度在切屑、工件、刀具上的分布 是不均勻的。切削塑性材料時，刀具前刀面的溫度 高于后刀面。切削脆性材料 時，最高溫度則發(fā)生在刀具 后刀面上，溫度也比切削塑 性材料低。切削溫度的目的 是控制刀具上的最高溫度和 防止刀具過快磨損。 圖 326 切削溫度的分布 第 3章 金屬切削及 金屬切削機床的基本知識 （ 1）工件材料的強度與硬度高，切削溫度就高； 工件材料的塑性大，切削溫度就高；工件材料的熱 導性好，切削溫度就低。 （ 2）切削用量是影響切削溫度的主要因素， vc 、 f 、 ap 增大，切削溫度增高，其中 vc 對切削溫度的 影響最大， f 的影響次之， ap 的影響最小。 （ 3）前角 γo 增大，切削變形減小，產(chǎn)生的切削熱 少，使切削溫度下降。 （ 4）冷卻是切削液的一個重要功能。水溶液、乳 化液、煤油等都有很好的冷卻效果。 第 3章 金屬切削及 金屬切削機床的基本知識 刀具磨損與刀具耐用度 在切削過程中，刀具在高溫高壓下與切屑及工 件在接觸區(qū)里產(chǎn)生強烈的摩擦，使鋒利的切削部分 逐漸磨損而失去正常的切削能力，這種現(xiàn)象稱為 刀 具的磨損 。 為了恢復刀具的正常切削性能，必須及時對刀 具進行刃磨。刃磨后的刀具應滿足下列要求：刀具 切削部分具有正確的幾何形狀和鋒利的切削刃；多 刃刀具切削刃的徑向及端面圓跳動不應超出規(guī)定的 公差，用于自動線或數(shù)控機床上的單刃刀具需控制 刀尖的位置不變；刀具的前、后刀面應達到規(guī)定的 表面粗糙度要求；表面不允許有燒傷和裂紋。 第 3章 金屬切削及 金屬切削機床的基本知識 刀具磨損有正常磨損和非正常磨損兩種。 正常 磨損 是指刀具在設計與使用合理、制造與刃磨質(zhì)量 符合要求的情況下，刀具在切削過程中逐漸產(chǎn)生的 磨損。包括前刀面磨損、后刀面磨損和前、后刀同 時磨損。 圖 327 刀具磨損 第 3章 金屬切削及 金屬切削機床的基本知識 正常磨損情況下，刀具 的磨損量隨切削時間的增加 而逐漸擴大。以后刀面磨損 為例，其典型磨損過程分為 初期磨損階段（ OA 階段）、 正常磨損階段（ AB 階段）和 急劇磨損階段（ BC 階段）。 圖 328 刀具磨損過程 第 3章 金屬切削及 金屬切削機床的基本知識 刀具磨損限度 是對刀具規(guī)定一個允許磨損量的 最大值，或稱 刀具磨鈍標準 。刀具磨損限度一般規(guī) 定在刀具后刀面上，以磨損量的平均值 VB 表示。 刃磨好的刀具從開始切削到磨損量達到磨鈍標 準為止總的切削時間稱為 刀具耐用度 ，用 T 表示。 也可用達到磨鈍標準前的切削路程長度或加工出的 零件數(shù)來表示刀具的耐用度。 刀具耐用度與刀具壽命的概念不同。所謂 刀具 壽命 ，是指一把新刀從投入使用到報廢為止總的切 削時間，它等于刀具耐用度乘以刃磨次數(shù)（包括新 刀開刃）。 第 3章 金屬切削及 金屬切削機床的基本知識 提高切削效益的途徑 切削液的合理選擇 第 3章 金屬切削及 金屬切削機床的基本知識 （ 1）潤滑作用 切削液的潤滑性能與其滲透性、形成潤滑膜的 能力及潤滑膜的強度有著密切關系。 （ 2）冷卻作用 切削液冷卻性能的好壞，取決于其熱導率、流 量和流速等數(shù)值的大小。 （ 3）清洗與防銹作用 切削液清洗性能的好壞，取決于其種類、流動 性和使用的壓力和流量。在切削液中加入防銹添加 劑后，能在金屬表面形成保護膜，起到防銹作用。 第 3章 金屬切削及 金屬切削機床的基本知識 （ 1）水溶液 水溶液是以水為主要成分并加入防銹添加劑的 切削液。水溶液主要起冷卻作用，主要用于粗加工 和普通磨削加工中。 （ 2）切削油 切削油是以礦物油為主要成分并加入一定的添 加劑而構(gòu)成的切削液。切削油主要起潤滑作用。 （ 3）乳化液 乳化液是乳化油加 95%～ 98% 水稀釋成的一 種切削液。乳化油由礦物油、乳化劑配制而成。乳 化劑可使礦物油與水乳化形成穩(wěn)定的切削液。 第 3章 金屬切削及 金屬切削機床的基本知識 （ 1）切削