【正文】 。 。 減小前角 ， 可提高刀刃強度 ， 但切屑流出不暢 ， 一般在加工脆性材料 ， 或加工硬度較高的材料及粗加工時往往減少前角 ， 如使用硬質(zhì)合金刀具加工不銹鋼時 ， γ0 =15176。 ～ 25176。 ， 加工高碳鋼時 γ0 =5176。 。 第 7章 金屬制造工藝 （ 2） 后角 α0的選擇 。 增大后角 ， 可以減少刀具后面與工件之間的摩擦 ， 但過大的后角要降低刀刃強度 ， 容易損壞刀具 。 當(dāng)加工塑性材料時 ， 后角可以取大些 ， 如采用高速鋼車刀加工中 、 低碳鋼或精加工時 ， α0 =6176。 ～ 18176。 。 當(dāng)強力車削或粗加工時 ， 適當(dāng)減小后角 ， 以提高刀刃強度 ， 如硬質(zhì)合金車刀粗車碳鋼工件時 ， α0 =6176。 ～ 8176。 ， 精車時 α0=8176。 ～ 12176。 。 第 7章 金屬制造工藝 （ 3） 主偏角 κr的選擇 。 在切削深度和進(jìn)給量不變的條件下 ， 增大主偏角 ， 使軸向切削力增大 ， 徑向切削力減小 ， 有利于加工細(xì)長軸類零件 ， 減小因徑向力引起的工件彎曲變形 ，提高加工精度 ， 使振動減小 。 但是 ， 增大主偏角 ， 會使參加切削工作的主切削刃長度縮短 ， 刀刃單位長度上切削負(fù)荷加大 ， 散熱性能下降 ， 刀具磨損加快 。 通常加工細(xì)長軸時 ， κr=75176。 ～ 93176。 ；加工硬材料時 ， κr=10176。 ～ 30176。 ；粗車 、 強力車削時 ， κr=60176。 ～ 70176。 。 第 7章 金屬制造工藝 （ 4） 刃傾角的選擇 。 增大刃傾角有利刀具承受沖擊 。 刃傾角為正值時 ， 切屑向待加工表面方向流出；為負(fù)值時 ， 切屑向已加工表面方向流出 。 通常精車時 ， λs=0176。 ～ 4176。 ；粗車時 ， λs =5176。 ～ 0176。 ， 有沖擊負(fù)荷或斷續(xù)切削時 , λs=15176。 ～ 5176。 。 第 7章 金屬制造工藝 3） 刀具材料性能的優(yōu)劣是影響表面加工質(zhì)量 、 切削效率 、刀具壽命的基本因素 。 正確選擇刀具材料是設(shè)計和選擇刀具的重要內(nèi)容之一 。 刀具材料應(yīng)具備高硬度 、 高耐磨性 、 高紅硬性和足夠的強度及韌性 ， 除此之外 ， 刀具材料還要有良好的工藝性及經(jīng)濟性 。 常用刀具材料分為工具鋼 、 硬質(zhì)合金 、陶瓷及超硬材料四大類 。 第 7章 金屬制造工藝 3. 切削液主要用來減少摩擦和降低切削溫度 。 合理使用切削液 ， 對提高刀具耐用度和保證表面加工質(zhì)量有著重要意義 。 （ 1） 冷卻 。 切削液澆注在切削區(qū)域后 ， 通過切削熱的傳導(dǎo) 、 對流和汽化 ， 使切屑 、 刀具和工件上的熱量散逸而起到冷卻作用 。冷卻的目的主要是降低前刀面的溫度 ， 以提高刀具的耐用度 。 第 7章 金屬制造工藝 （ 2） 潤滑 。 切削液在切削過程中滲透到刀具 、 切屑和工件之間形成潤滑膜而達(dá)到潤滑目的 。 （ 3） 洗滌和排屑 。 澆注切削液可沖走切削過程中留下的細(xì)屑和磨粒 （ 磨床加工時 ） ， 從而起到?jīng)_洗作用 ， 以防細(xì)屑刮傷工件表面和機床導(dǎo)軌表面 。 在深孔加工時 ， 注入切削液可以起到排屑作用 。 （ 4） 防銹 。 在切削液中加入防銹添加劑 ， 如亞硫酸鈉等 ， 使金屬產(chǎn)生保護(hù)膜 ， 防止機床 、 工件受到水分 、 空氣和酸介質(zhì)的腐蝕 ， 起到防腐作用 。 第 7章 金屬制造工藝 工件材料的切削加工性是指對某種材料進(jìn)行切削加工的難易程度 。 在相同的切削條件下 ， 若一定切削速度下刀具的耐用度較長 ， 則該材料的切削加工性好 ， 反之較差 。 切削加工性對加工質(zhì)量和生產(chǎn)率有很大影響 ， 所以在保證零件使用要求的條件下 ， 應(yīng)盡可能選擇切削加工性好的材料 。 第 7章 金屬制造工藝 對材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚硎歉纳魄邢骷庸ば缘闹匾緩?，例如 ， 對低碳鋼進(jìn)行正火 ， 可降低塑性 ， 提高硬度 ， 容易斷屑 ， 加工面易獲得較小的粗糙度值；對高碳鋼進(jìn)行退火 ， 可降低硬度 ， 改善切削加工性；對鑄鐵件切削加工前退火 ， 可降低表層硬度 ， 有利于切削加工 。 此外 ， 調(diào)整材料的化學(xué)成分也可改善切削加工性 ， 例如 ， 鋼中添加適量的硫 、 鉛等元素 ， 形成易切削鋼 ， 可提高刀具耐用度 ， 減小切削力 ， 易斷屑 ， 使加工質(zhì)量和效率得以提高 。 第 7章 金屬制造工藝 5. 1） 加工精度是指零件加工以后 ， 其尺寸 、 形狀 、 相互位置等參數(shù)的實際數(shù)值和它的理想數(shù)值相符合的程度 。 為了保證零件順利地進(jìn)行裝配并滿足機器使用要求 ， 就需要把零件的實際參數(shù)控制在一定的誤差范圍內(nèi) 。 零件實際參數(shù)的最大允許變動量稱為公差 。 加工精度用尺寸公差 、 形狀公差和位置公差來表示 。 尺寸公差有 20個公差等級 ， 從 IT01至 IT18等級依次降低 ，公差數(shù)值依次增大 。 形狀公差有直線度 、 平面度等六種 。 位置公差有平行度 、 垂直度 、 同軸度等八種 。 第 7章 金屬制造工藝 2） 表面質(zhì)量常用表面粗糙度來衡量 。 生產(chǎn)中常用輪廓算術(shù)平均偏差 Ra作為評定表面粗糙度的主要參數(shù) 。 第 7章 金屬制造工藝 金屬切削過程是指刀具從工件毛坯上切去多余金屬形成切屑的過程 。 根據(jù)切削變形的特點和切削的外形 ， 切削一般分為三種 ， 如圖 715所示 。 在切削過程中存在著許多物理現(xiàn)象 ， 如切削力 、 切削熱 、 積屑瘤和刀具磨損等 ， 這些現(xiàn)象都是以切屑形成過程為基礎(chǔ)的 。 研究這些現(xiàn)象的基本規(guī)律 ， 對保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)率很有幫助 。 第 7章 金屬制造工藝 圖 715 (a)崩碎切屑； (b)帶狀切削； (c)節(jié)狀切屑 [ 第 7章 金屬制造工藝 1. 在切削塑性材料的過程中 ， 當(dāng)?shù)都饨佑|工件時 ， 工件切削層受到擠壓 ， 使工件材料產(chǎn)生彈性變形；隨著刀具的繼續(xù)切入 ， 應(yīng)力 、 應(yīng)變逐漸增大 ， 直到克服材料的屈服極限產(chǎn)生塑性變形；刀具的繼續(xù)切入 ， 剪應(yīng)力繼續(xù)增大到克服材料的強度極限出現(xiàn)擠裂現(xiàn)象；最后 ， 被擠裂的金屬脫離工件 ， 沿刀具的前面流出成為切屑 。 重復(fù)上述過程 ， 直到將多余金屬全部切除 。 由此可見 ， 塑性材料切削過程的實質(zhì)是一個擠壓過程 ， 重復(fù)著彈性變形 、 塑性變形 、 擠裂和切離四個階段 。 由于脆性材料的塑性趨于零 ， 所以它的切削過程只經(jīng)歷了彈性變形 、 擠裂和切離三個階段 。 第 7章 金屬制造工藝 2. 1） 金屬被切削時 ， 刀具切入工件 ， 被加工材料發(fā)生變形 ，最后成為切屑所需要的力稱為切削力 。 實質(zhì)上它是由克服被加工材料的彈性變形和塑性變形的力 ， 以及刀具與工件和刀具與切屑之間的摩擦力共同構(gòu)成實際的切削力 。 切削力是設(shè)計和使用機床 、 刀具 、 切削加工工藝裝備等必要的依據(jù) ， 切削過程中出現(xiàn)的物理現(xiàn)象大都是由切削力引起的 。 在實際加工中 ， 為了滿足設(shè)計和工藝分析的需要 ， 往往不是直接研究刀具總切削力 ， 而是研究它的分力 ， 如圖 716所示 ， 現(xiàn)以車削為例分析如下： 第 7章 金屬制造工藝 (1)切削力 Fs。 總切削力 F在主運動方向上的正投影 。 這是在切削速度方向上的分力 ， 其大小約占總切削力的 95％ ～ 99％ ， 是三個分力中最大的 、 消耗功率最多的分力 ， 它是機床動力 、 重要零件的強度和鋼度的設(shè)計 、 校核 、 以及工藝裝備設(shè)計的主要依據(jù) 。 （ 2） 進(jìn)給力 Ff。 總切削力 F在進(jìn)給運動方向上的正投影 。這是在進(jìn)給運動方向上的分力 ， 消耗功率很小 ， 只占總切削力的 1％ ～ 5％ ， 它是設(shè)計和驗算機床進(jìn)給機構(gòu)必需的參數(shù) 。 第 7章 金屬制造工藝 (3)背向力 Fp。 總切削力在垂直工作平面上的分力 。 由于它是切削深度方向上的分力 ， 在每次走刀時沒有該方向的運動 ， 所以不消耗功率 。 但是它作用在工件鋼性較差的方向 ，容易使工件變形 ， 同時引起振動 ， 影響加工精度 。 所以 ， 在加工鋼性較差的工件 (如細(xì)長軸 )時 ， 應(yīng)該力求減小切削力 。常用的方法有增大刀具前角 ， 減小背向力 Fp(常取 κr=90176。 )，以及減小每次走刀的背吃刀量 。 上述三個互相垂直的切削分力是總切削力分解而來的 : 2p2f2s FFFF ???第 7章 金屬制造工藝 圖 716切削力的分解 第 7章 金屬制造工藝 2） 在切削過程中 ， 切削力使切屑變形 、 刀具與工件以及刀具與切屑之間的摩擦共同產(chǎn)生了大量的切削熱 ， 這些切削熱實質(zhì)上是由切削功轉(zhuǎn)變來的 。 切削熱產(chǎn)生后 ， 大量的熱 (約為 50％ ～ 86％ )由切屑帶走 ，周圍介質(zhì)也帶走微量切削熱 (約為 1％ )， 余下的熱傳入工件(約為 40％ ～ 10％ )和刀具 (約為 9％ ～ 3％ )。 切削熱傳入工件 ，將使工件變形 ， 使工件產(chǎn)生形狀和尺寸誤差；切削熱傳入刀具 ， 將加快刀具磨損 。 因此 ， 切削熱對切削加工非常有害 ，應(yīng)盡量減少切削熱的產(chǎn)生和改善散熱條件 。 通常的辦法如下： 第 7章 金屬制造工藝 （ 1） 合理選用刀具角度 ， 在刀具上開好排屑槽 ， 使得排屑流暢 ， （ 2） 合理選用切削用量 ， 特別是要根據(jù)刀具材料的耐熱程度控制切削速度 ， 這是因為切削速度對切削熱的產(chǎn)生影響 （ 3）使用冷卻液，將切削熱帶走。 第 7章 金屬制造工藝 3） 在一定的溫度和壓力下切削塑性材料時 ， 切屑沿刀具的前面流出的阻力很大 ， 流速降低 。 當(dāng)金屬與前面的摩擦阻力超過切屑本身分子間的結(jié)合力時 ， 切屑底層金屬被阻滯并粘附在刀尖上 ， 長出一個 “ 瘤 ” 狀的金屬塊 ， 這就是積屑瘤 ， 俗稱 “ 冷焊 ” 。 積屑瘤的硬度很高 ， 一般為工件材料的 2～ 3倍 。 實驗表明：切削速度在 5m/min＜ vc＜ 60m/min， 溫度在300～ 350℃ ， 以及一定壓力的情況下 ， 最容易產(chǎn)生積屑瘤 。 第 7章 金屬制造工藝 而當(dāng)切削速度 vc＜ 5m/min時 ， 金屬與刀具前面的摩擦力減弱 、 溫度低 ， 切屑本身分子的結(jié)合力大于切屑底層與前面的摩擦力 ， 所以不會產(chǎn)生積屑瘤