【正文】 起冷卻作用， 適用于粗加工和磨削； 濃度高的乳化液，主要起潤(rùn)滑作用，適用于精加工。 乳化劑主要成分為蓖麻油、油酸或松脂，它呈液體或油膏狀。 3）乳化液 乳化液是在切削加工中使用較廣的切削液，它是由水和油混合而成的液體， 常用它代替動(dòng)植物油。 普通車削、攻絲可選用機(jī)油。它們中有 10 號(hào)和 20 號(hào)機(jī)油、輕柴油、煤油、豆油、菜油和蓖麻油等礦物油和動(dòng)、植物油。 電解水溶液是在水中加入各種電解質(zhì)，能滲透至表面油膜內(nèi)部起冷卻作用，它主要用在磨削、鉆孔和粗車等情況下； 表面活性水溶液是水中加入皂類、硫化蓖麻油等表面活性物質(zhì)，用以增強(qiáng)水溶液的潤(rùn)滑作用，常用于精車、精銑和鉸孔等。 （ 3）洗滌與防銹作用 澆注切削液能沖走在切削過程中留下的細(xì)屑或磨粒，從而能起到清洗、防止刮傷加工表面和機(jī)床導(dǎo)軌面的作用 分類 （ 1）水溶液 水溶液主要起冷卻作用。 （ 2）潤(rùn)滑作用 ——邊界潤(rùn)滑原理 切削液的潤(rùn)滑作用是通過切削液滲透到刀具與 切屑、工件表面之間形成潤(rùn)滑膜而達(dá)到的。冷卻的主要目的是使切削區(qū)切削溫度降低，尤為重要的是降低前刀面上最高溫度。合理使用切削液，對(duì)提高刀具耐用度和加工表面質(zhì)量、加工精度起重要的作用。 根據(jù) vc、 f 和 ap 對(duì) T 的影響程度可知，當(dāng)確定刀具耐用度合理數(shù)值后，應(yīng)首先考慮增大 ap、其次增大 f ，然后根據(jù) T、 ap 和 f 的值計(jì)算出 vT，這樣既能保持刀具耐用度又能發(fā)揮刀具切削性能，提高切削效率。 1）切削用量的影響 切削用量 vc、 f 和 ap 對(duì)刀具耐用度的影響規(guī)律如同對(duì)切削溫度的影響規(guī)律。 刀具耐用度高低 是衡量刀具切削性能好壞的重要標(biāo)志。用 T 分鐘表示。在主、副切削刃與切削層金屬表面接觸處，硬質(zhì)合金中 WC、 Co與空氣介質(zhì)中 O2 化合成脆性、低強(qiáng)度的氧化膜 WO2，該膜受到了工件表面中氧化皮、硬化層等摩擦和沖擊作用，形成了邊界磨損。 相變磨損造成了刀面塌陷和刀刃卷曲。 6 擴(kuò)散磨損是一種化學(xué)性質(zhì)的磨損 （ 4）相變磨損 當(dāng)?shù)毒呱献罡邷囟瘸^材料相變溫度時(shí)，刀具表面金相組織發(fā)生變化。 低、中速切削時(shí)，粘結(jié)磨損是硬質(zhì)合金刀具的主要磨損原因。 （ 2）粘結(jié)磨損 是由于接觸面滑動(dòng)在粘結(jié)處產(chǎn)生剪切破壞造成的，通常剪切破壞在較軟 金屬一方，但刀面受到摩擦壓力和溫度連續(xù)作用下使強(qiáng)度降低，也會(huì)破壞。這主要由于 “磨粒 ”的切削作用造成的。其中有： ①破損 : 在切削刃或刀面上產(chǎn)生裂紋、崩刃或碎裂。月牙洼磨損通常是在高速、大進(jìn)給（ f ＞ ）切削塑性金屬時(shí)產(chǎn)生的。 9 刀具磨損形式，刀具磨損原因（注意區(qū)別） （ 1）正常磨損 正常磨損是指在刀具設(shè)計(jì)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。 切削用量對(duì)切削溫度的影響，就是由生熱與散熱兩方面作 用的結(jié)果。 切削用量對(duì)切削溫度影響 規(guī)律是： 切削用量 ap、 f 和 vc 增大，切削溫度增加，其中切削速度 vc 對(duì)切削溫度影響最大，進(jìn)給量 f 次之，切削深度 ap 影響最小， 當(dāng)切削用量 ap、 f 和 vc 增大時(shí)，變形和摩擦加劇，切削功增大，故切削溫度升高。 進(jìn)給抗力 Fx消耗了總功率 5%左右，它是驗(yàn)算機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)主要零、部件強(qiáng)度和剛性的依據(jù)。 主切削力 Fz 是最大的一個(gè)分力，它消耗了切削總功率的 95%左右，是設(shè)計(jì)與使用刀具的主要依據(jù)，并用于驗(yàn)算機(jī)床、夾具主要零部件的強(qiáng)度和剛度以及機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率。由于積屑瘤會(huì)改變刀具的尺寸，影響加工精度，同時(shí)積屑瘤的脫落，會(huì)留在已加工表面上，會(huì)使工件 的表面粗糙度增大。同時(shí)，切削塑性高的材料，需選用高的切削速度才能消除積屑瘤。 在中速（ vc≈ 20m/min），積屑瘤的高度達(dá)到最大值。 合理控制切削條件，調(diào)節(jié)切削參數(shù)，盡量不形成中溫區(qū)域，就能較有效地抑制或避免積屑瘤的產(chǎn)生。 在中溫區(qū)，例如切削中碳鋼的溫度在 300～ 380℃時(shí) ，切屑底層材料軟化，粘結(jié)嚴(yán)重，摩擦系數(shù) μ 最大，產(chǎn)生的積屑瘤高度達(dá)到很大值。 主要決定于切削溫度。長(zhǎng)高了的積屑瘤，受外力或振動(dòng)的作用可能發(fā)生局部斷裂或脫落。該粘結(jié)層經(jīng)過劇烈的塑性變形使硬度提高，在繼續(xù)切削時(shí)，硬的粘結(jié)層又剪斷軟的金屬層。當(dāng)溫度和壓力增加到一定程度，滯流層中底層與前刀面產(chǎn)生了粘結(jié)。當(dāng)在一定的加工條件下，隨著切屑與前刀面間溫度和壓力的增加，摩擦力也增大，使近前刀面處切屑中塑性變形層流速減慢，產(chǎn)生 “滯流 ”現(xiàn)象。 (4)崩碎切屑 在切削脆性金屬時(shí) ,例如鑄鐵 、黃銅等材料 ,切削層幾乎不經(jīng)過塑性變形就產(chǎn)生脆性崩裂 ,得到的切屑呈不規(guī)則的細(xì)粒狀。 (3)單元切屑 當(dāng)剪切面上的剪應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限時(shí)產(chǎn)生了剪切破壞 ,使切屑沿厚度斷裂成均勻的顆粒狀。切削塑性較高的金屬材料 ,例如碳素鋼、合金鋼、銅和鋁合金時(shí) ,常出現(xiàn)這類切屑 2)擠裂切屑 在形成切屑的過程中 ,剪切面上局部位置處的剪應(yīng)力 τ 達(dá)到材料的強(qiáng)度極限 ,使切屑上與前刀面接觸的一面較光潔 ,其背面局部開裂成節(jié)狀。 5 刀具 材料應(yīng)具備的性能 (1)高的硬度和耐磨性 (2)足夠的強(qiáng)度和韌性 (3)高的耐熱性 (4)良好的工藝性 (5)良好的經(jīng)濟(jì)性 4 6 切削過程（切屑類型、積屑瘤） 切削刃作用部位的金屬層劃分為三個(gè)變形區(qū)： 第Ⅰ變形區(qū) 近切削刃處切削層內(nèi)產(chǎn)生的塑性變形區(qū)；金屬的剪切滑移變形； 第Ⅱ變形區(qū) 與前刀面接觸的切屑層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)；金屬的擠壓摩擦變形； 第Ⅲ變形區(qū) 近切削刃處已加工表層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)；金屬的擠壓摩擦變形。 副偏角可減小副切削刃與工件已加工表面之間的摩擦，減小已加工表面的粗糙度。 3) 主偏角 κ r 主切削平面與假定工作平面之間的夾角。 切削用量三要素 ： 切削速度 vc 、進(jìn)給量 f(或進(jìn)給速度值 vf),還要選定適宜的背吃刀量值 ap 3 刀具的標(biāo)注角度參考系（正交主剖面參考系）及標(biāo)注角度 2 3 4 刀具工作角度的變化 1)前角 γ 0 在正交平面內(nèi)測(cè)量，前刀面與基面之間的夾角。 1 1 機(jī)械加工工藝系統(tǒng) 工藝系統(tǒng) 機(jī)床、夾具、刀具和工件，構(gòu)成一個(gè)機(jī)械加工工藝系統(tǒng)，切削過程的各種現(xiàn)象和規(guī)律都在這個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中去研究。 2 切削運(yùn)動(dòng)與切削用量 切削運(yùn)動(dòng) 為實(shí)現(xiàn)切削過程，工件與刀具之間要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即切削運(yùn)動(dòng)，它由金屬切削機(jī)床來完成。 2) 后角 α 0 在正交平面內(nèi)測(cè)量，主后刀面與切削平面之間的夾角。 4) 副偏角 κ r’ 副切削平面與假定工作平面之間的夾角。 副偏角一般為 50～ 150 5) 刃傾角 λ s 在切削平面中測(cè)量，主切削刃與基面的夾角。 屑分為四類： (1)帶狀切屑 它是經(jīng)過上述塑性變形過 程形成的切屑 ,外形呈帶狀。切削黃銅或用低速切削鋼 ,較易得到這類切屑。切削鉛或用很低的速度切削鋼時(shí)可得到這類切屑。 積屑瘤是堆積在前刀面上近切削刃處的一個(gè)楔塊 積屑瘤的形成有許多解釋： 通常認(rèn)為是由于切屑在前刀面上粘結(jié)造成的。越貼近前刀面處的金屬層，流速越低。當(dāng)切屑底層中剪應(yīng)力超過金屬的剪切屈服極限時(shí)，底層金屬流速為零而被剪斷，并粘結(jié)在前刀 面上。這樣層層堆積，高度逐漸增加，形成了積屑瘤。有些資料表明積屑瘤的產(chǎn)生、成長(zhǎng)和脫落是在瞬間內(nèi)進(jìn)行的，它們的頻率很高，是個(gè)周期性的動(dòng)態(tài)過程 形成積屑瘤的條件： 是切屑底層與前刀面發(fā)生冷焊的結(jié)果。 在切削溫度很低時(shí) , 故不易形成粘結(jié)； 在溫度很高時(shí) , 潤(rùn)滑，積屑瘤同樣不易形成。 此外，接觸面間壓力、粗糙程度、粘結(jié)強(qiáng)度等因素都與形成積屑瘤的條件有關(guān)。 以切削中碳鋼為例，從 圖示 的曲線可知，低速（ vc≤ 3m/min 左右）切削時(shí)，產(chǎn)生的切削溫度很低；較高速（ vc＞ 60m/min）切削時(shí)，產(chǎn)生的切削溫度較高，這兩種情況的摩擦系數(shù)均小，故不易形成積屑瘤。 為 了抑制積屑瘤，通常選用中等以上切削速度加工。 積屑瘤的特性 ：硬度高，為母體金屬的 23倍，積屑瘤具有形成、長(zhǎng)大、脫落的周期過程；積屑瘤效果： 粗加工時(shí)可以利用積屑瘤，可代替刀尖參加切削，增加刀具的耐用度，； 精加工時(shí)應(yīng)限制積屑瘤的產(chǎn)生。 5 7 切削力的合成和分解，各分力的作用 主切削力 Fz 主運(yùn)動(dòng)切削速度方向的分力； 切深抗力 Fy 切深方向的分力； 進(jìn)給抗力 Fx 進(jìn)給方向的分力。 切深抗力 Fy 不消耗功率，但在機(jī)床 —工件 —夾具 —刀具所組成的工藝系統(tǒng)剛性不足時(shí)，是造成振動(dòng)的主要因素。 8 切削用量對(duì)切削溫度的影響 切削用量是影響切削溫度的主要因素。 背吃刀量 ap 增大后，切屑與刀具接觸面積以相同比例增大，散熱條件顯著改善； 進(jìn)給量 f 增大，切屑與前刀面接觸長(zhǎng)度增加，散熱條件有所改善； 切削速度增高，雖切削力減少，但切屑與前刀面接觸長(zhǎng)度減短，故散熱較差。由此可見，在金屬切除率相同的條件下，增大切削深度 ap 或給進(jìn)量 f 比增大切削速度 vc 更有利。①后刀面磨損 ②前刀面磨損 ③前后刀面同時(shí)磨損 在生產(chǎn)中，較常見到的是后刀面磨損，尤其是在切削脆性金屬和切削厚度 hD 較小情況下。 （ 2）非正常磨損 非正常 磨損是指刀具在切削過程中突然或過早產(chǎn)生損壞現(xiàn)象。 ②卷刃 : 切削時(shí)在高溫作用下，使切削刃或刀面產(chǎn)生塌陷或隆起的塑性變形現(xiàn)象 刀具磨損原因 (1)磨粒磨損 在切削過程中 ,刀具上經(jīng)常被一些硬質(zhì)點(diǎn)刻出深淺不一的溝痕。構(gòu)成這些 “磨粒 ”硬質(zhì)點(diǎn)的來源 ,是切屑底層和切削表面材料中含有氧化物 磨粒磨損對(duì)高速鋼作用較明顯。此外，當(dāng)前刀面上粘結(jié)的積屑瘤脫落時(shí)，帶走了刀具材料，也形成粘結(jié)磨損。 （ 3）擴(kuò)散磨損 切削時(shí)在高溫作用下，接觸面間分子活動(dòng)能量大，造成了合金元素相互擴(kuò)散置換，使刀具材料機(jī)械性能降低，若再經(jīng)摩擦作用，刀具容易被磨損。如馬氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，使硬度下降，磨損 加劇。 （ 5）氧化磨損 氧化磨損是一種化學(xué)性質(zhì)的磨損。 10 刀具耐用度，切削用量對(duì)刀具耐用度的影響 刀具耐用度是指刃磨后的刀具從開始切削至磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止所用的切削時(shí)間。刀具耐用度還可以用達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)過的切削路程 lm 或加工出的零件數(shù) N 表示。利用刀具耐用度來控制磨損量 VB 值，比用測(cè)量 VB 來判別是否達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)要簡(jiǎn)便。即 vc、 f 和 ap 增大，使切削溫度提高、刀具耐用度下降，其中 vc 影響最大，其次 f ， ap 最小。 11 切削液的作用和分類 切削液主要用來減少切削過程中的摩擦和降低切削溫度。 （ 1）冷卻作用 切削液澆注在切削區(qū)域后，通過切削熱的傳導(dǎo)、對(duì)流和汽化，使切屑、刀具和工件的熱量散逸起到冷卻作用。 通常采用的從前刀面上方往下澆注切削液的方法，由于受切屑排出的影響，冷卻效果并不最好。由于切削時(shí)各接觸面間具有高速、高溫、高壓和粘結(jié)等特點(diǎn)，故切削液的滲透作用是較困難的。由于水的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱和汽化熱均較大，故水溶液就是以水為主要成分并加入防銹添加劑的切削液。 （ 2）切削油 切削油主要起潤(rùn)滑作用。但由于動(dòng)、植物油用于食用，且易變質(zhì)，故較少使用。在精加工有色金屬和鑄鐵時(shí)，為了保證加工表面質(zhì)量，常選用粘度小、浸潤(rùn)性好的煤油或煤油與礦物油的混 7 合物。由于油不能溶于水，為使二者混合，須添加乳化劑。利用乳化劑分子的二個(gè)頭中一頭親水、另一頭親油的特點(diǎn)使水和油均勻地混合。 （ 4）極壓切削油和極壓乳化液 在切削油或乳化液中加入了硫、氯和磷極壓添加劑后，能在高溫條件下顯著提高冷卻和潤(rùn)滑效果，特別在精加工、關(guān)鍵工序和難加工材料切削時(shí)尤為需要。 （ 1） 增大前角，使切削變形和摩擦減小，從而降低切削力、切削溫度和功率消耗，抑制積屑瘤的產(chǎn)生，減輕切削振動(dòng)，改善加工質(zhì)量，并提高刀具耐用度。如下頁(yè)圖。在一定的加工條件下，存在一個(gè)合理前角，此時(shí)刀 具耐用度為最大 前角選擇原則 ： (1)刀具的前角取決于工件材料的種類和性質(zhì)。 (2)選擇前角時(shí)還應(yīng)考慮具體加工條件。（刨削時(shí)，有時(shí)還采用 γ o ） 2)精加工時(shí)，對(duì)切削力要求較低，為使刀刃鋒利，降低 F，以減小工件變形和降低表面粗糙度，選大γ o 后角的作用規(guī)律： a、減小后角，會(huì)加劇后刀面與加工表面間摩擦，使刀具磨損加大，加工表面冷硬程度增加、質(zhì)量變差。 在磨損量 VB 相同條件下，小后角刀具經(jīng)重磨后，刀具材料損耗小