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§4.3金属切削条件的选择一、切削力二、切削热和切削温度三、刀具的磨损与刀具耐用度四、合理选择刀具的几何参数柔性制造工艺一、切削力（1）、切削力的来源弹性变形和塑性变形产生的阻力；前刀面和后刀面产生的摩擦总合力：FR切削加工时，工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力（2）、总切削力的分解总切削力FR主切削力FZ：垂直于基面，与切削速度方向一致，所消耗的功最多轴向力FX：在基面内与工件回转轴线平行。径向力FY：在基面内，与工件回转轴线垂直，也叫背向力校核机床进给机构强度的主要依据确定机床功率的主要依据校验工艺系统刚性的依据（3）、影响切削力的因素影响切削力的因素工件材料：硬度和强度越高，变形抗力越大，切削力越大切削用量：背吃刀量和进给量；前者影响最大刀具角度前角：前角增大，切削力减小主偏角：主偏角增大，轴向力增大，径向力减小刃倾角：在10°-45°时，主切削力基本不变二、切削热和切削温度（1）、切削热的来源与传散变形与摩擦消耗的功第一变形区：弹性和塑性变形产生的热量Q弹和Q塑第二变形区：刀具前刀面和切屑摩擦产生的热量Q前摩第三变形区：刀具后刀面和工件摩擦产生的热量Q后摩（2）、切削区温度的分布（3）、切削温度对工件、刀具和切削的影响对工件材料机械性能的影响：对工件材料硬度、强度、剪切应力影响不明显，加热切削是切削难加工材料的方法，如等离子火焰切削对刀具材料的影响：对硬质合金，防止崩刃对工件尺寸的影响：工件受热膨胀；细长轴受热变形；刀杆受热对工件、刀具和切削过程的影响（3）、影响切削温度的因素影响切削温度的因素切削用量：切削速度影响最大刀具的几何参数：前角增大，切削温度降低；主偏角减小，切削温度下降刀具磨损：刀具磨损后切削温度上升被加工材料：强度高、硬度高、导热系数低三、刀具的磨损（1）、磨损的概念后刀面磨损：切削脆性金属时，前刀面摩擦小，温度低，后刀面摩擦加剧，如图前刀面磨损：切削塑性金属、切削速度高、切削厚度大时，在前刀面摩擦出月牙洼，如图边界磨损：主切削刃靠近表皮处；副切削刃靠近刀尖处，如图应力梯度、温度梯度加工硬化，刀刃打滑外皮太粗糙刀具的磨损方式：边界磨损：（2）、刀具磨损的原因刀具磨损的原因磨粒磨损：工件或切屑上的硬质点粘接磨损：切削塑性金属时，会产生材料分子间吸附作用扩散磨损：合金元素相互扩散相变磨损：当刀具上的最高温度超过材料的相变温度时，金相组织发生变化（3）、刀具的磨损过程初期磨损阶段：新刃磨刀具粗糙不平、显微裂痕、氧化、脱碳层，表层组织不耐磨正常磨损阶段：刀具的磨损变得缓慢而均匀，刀具的有效工作时间急剧磨损阶段：加工表面粗糙度增加，后刀面与工件的接触状况恶化，摩擦加剧，切削力与温度升高，磨损速度很快（4）、刀具的磨钝标准磨钝标准：以1/2背吃刀量处后刀面上测定的磨损量VB自动化生产的精加工刀具磨钝标准：以径向刀具磨损量NB判别标准：已加工表面粗糙度增大、切屑发毛变色、切削温度急剧上升、发生振动或噪声比较大（5）刀具使用寿命是指一把新刃磨后的刀具从开始切削到磨损量达到磨损标准为止的切削时间称为刀具使用寿命。用T表示，单位：min四、刀具几何参数的合理选择1）、合理选择刀具的几何参数2）、前角及前刀面形状的选择3）、后角及后刀面的选择4）、主偏角及副偏角的选择5）、过渡刃的选择6）、刃倾角的功用及其选择1）、合理选择刀具的几何参数（1）、考虑工件的实际情况（2）、考虑刀具材料和结构（3）、注意几何参数之间的关系（4）、了解具体加工条件（5）、正确处理刀具的锋锐性与强度、耐磨性的关系2）、前角及前刀面形状的选择（1）、正前角平面型（2）、正前角平面带倒棱型（3）、正前角曲面带倒棱型（4）、负前角平面型（5）、负前角双面型（6）、前角的选择方法（1）、正前角平面型特点：结构简单、刀刃锐利；但强度低，传热能力差、切削变形小，不易断屑。应用：高速钢刀具、成形刀具及加工铸铁、青铜等脆性材料硬质合金刀具（2）、正前角平面带倒棱型倒棱：能提高切削刃强度，防止因前角增大，使刀刃强度削弱切削刃钝圆：能提高切削刃强度，减少刀具破损，切挤熨压及消振倒棱的宽度选取要保证切屑能沿着正前角的前刀面流出。宽度的取值与进给量f有关。一般选择为（0.3-0.8）f，多适用粗加工铸锻件或断续切削。（3）、正前角曲面带倒棱型直线圆弧形：半径RN对切屑的卷曲变形有影响，切屑卷曲半径较小，切屑变形大，易折断；过小切屑堵在槽内，增大切削力，容易崩刃直线形：槽底角（180°-σ）对卷曲变形的影响同上断屑槽全圆弧形：卷屑槽宽WN越小，切屑卷曲半径越小，切屑易折断，太小，切屑变形很大，易飞溅；可获得较大的前角，刃部强度不弱前2种适合加工碳素钢、合金钢、工具钢等后种适合加工紫铜、不锈钢等高塑性材料（4）、负前角平面型特点：负前角使切削力、能耗增大，机床易产生振动用途：切削高强度、高硬度材料，主要用于硬质合金（5）、负前角双面型用途：当刀具磨损产生于前刀面时采用，负前角的棱面具有足够的宽度，确保切屑沿该面流出（6）、前角的选择方法前角的选择原则刀具强度允许的条件，选用大的前角成形刀具，减小刀具形状误差，用较小的前角塑性材料，前角较大脆性材料，前角较小粗加工，前角较小精加工，前角较大工艺系统刚性不足，前角较大数控机床，前角较小3）、后角及后刀面的选择主后角及后刀面：增大后角减小主后刀面与过渡表面之间的摩擦；影响楔角的大小，后角过大，楔角过小，切削刃强度削弱，散热条件变差，降低刀具寿命消振棱主后角的选择：粗加工，后角较小精加工，后角较大；材料强度、硬度高，后角较小，反之较大副后角及后刀面：一般与主后角数值相同4）、主偏角及副偏角的选择主偏角的作用影响主切削刃单位长度上的负荷、刀尖强度和散热条件。主偏角减小时：主切削刃单位长度的负荷减轻，刀尖角增大，刀尖强度提高影响切削分力的比值：主偏角减小时，径向切削力增加，轴向切削力减小。影响断屑效果和排屑方向，以及残留面积高度。增大主偏角有利于切屑折断，有利于切屑沿轴向排出。副偏角的作用副偏角的作用：影响刀尖强度、散热条件、刀具使用寿命、振动等减小副偏角可提高刀尖强度，增大散热面积。减小表面粗糙度，有利于提高刀具的寿命主偏角的选择原则：1、强度、硬度高的材料，主偏角较小2、工艺系统刚性不足，减小径向力，选取较大的主偏角5）、过渡刃的选择直线形过渡刃：提高刀具使用寿命和改善工件表面质量；刃磨过渡刃时不要磨得过大，否则会使径向切削力增大，引起振动圆弧形过渡刃：提高刀具使用寿命和表面的修光作用，但刃磨比较困难，刀具圆弧半径过大时，径向切削力增大，易引起振动6）、刃倾角的功用及其选择刃倾角的功用控制切屑流向影响刀尖强度和切削平稳性影响实际切削前角和切削刃的锋利：增大刃倾角使实际切削前角增大，实际切削刃刃口圆弧半径减小，使切削刃锋利。控制切屑流向Λs=0°：切屑近似于切削刃的法向流出。Λs为负值：切屑流向已加工表面，但刀头强度好Λs为正值：切屑流向待加工表面，但刀头强度较差影响刀尖强度和切削平稳性Λs为负值：刀尖位于主切削刃的最低点，切削时，离刀尖较远的切削刃首先接触工件，保护刀尖受冲击Λs=0°：主切削刃同时切入，冲击力大Λs≠0°：主切削刃逐渐切入工件，冲击力小，刃倾角的绝对值越大，切削越平稳5、切削液切削液的作用润滑作用冷却作用防锈作用清洗作用切削液的种类切削液的种类水溶液乳化液切削油合成切削液固体润滑油极压切削油课后作业十二1．刀具的磨损形式有哪些？哪些因素影响刀具的耐用度？2．切削加工时刀具的前角和后角如何选择？刃倾角如何选择？主偏角如何选择？