劳动出版社《金属切削原理与刀具（第五版）》-B01-3509第四章

第一节 工件材料的切削加工性 第二节 已加工表面质量 第三节 切削用量的选择 第四节 切削液,第一节 工件材料的切削加工性,一、切削加工性的评定指标,1刀具耐用度指标,用刀具耐用度来衡量工件材料被切削的难易程度。 在切削普通金属材料时，用v60的高低来评定材料切削加工性的好坏。,相对加工性指标：,材料切削加工性等级,2已加工表面质量指标 表面质量越好，切削加工性越好；反之，切削加工性差。 3切屑控制难易指标 相同的切削条件下，越易断屑、得到的切屑形状越理想，也就是切屑越容易控制，切削加工性越好。 4切削温度、切削力和切削功率指标 根据切削加工时产生的切削温度的高低、切削力的大小和消耗功率的多少来判断材料的切削加工性。这些数值越大，说明材料的切削加工性越差。,二、切削加工性的评定方法,1根据不同加工条件和要求评定 实用中往往根据具体的加工情况和要求，以其中某一两项指标为主衡量工件材料的切削加工性。,2材料性能综合评定法,工件材料切削加工性分级表,三、影响材料切削加工性的因素,1工件材料的物理、力学性能的影响,（1）塑性和韧性 （2）硬度和强度 （3）导热系数 （4）线膨胀系数,2工件材料化学成分及组织的影响,（1）碳对钢的切削加工性的影响 （2）合金元素对钢和铸铁切削加工性的影响 （3）钢的金相组织对切削加工性的影响,四、改善材料切削加工性的途径,1调整材料的化学成分 2通过热处理控制材料的金相组织 3选择切削加工性好的原材料状态,第二节 已加工表面质量,一、已加工表面的表面粗糙度,1残留面积 在已加工表面上未被切去部分的截面积，称为残留面积。,影响工件表面粗糙度的主要因素有：,积屑瘤对表面质量的影响,2积屑瘤 因积屑瘤不稳定，它代替切削刃切削时会留下深浅不一的痕迹；脱落的积屑瘤嵌入已加工表面，使之形成硬点和毛刺，表面粗糙度值变大。,3机械振动 在切削过程中产生的振动会使工件表面出现振纹，增大工件表面粗糙度值。,常见表面粗糙度值偏大的现象和解决方法,二、已加工表面的加工硬化,经过切削加工，工件已加工表面层的硬度和强度提高的现象称为加工硬化，也叫冷作硬化。 一般来说，表层塑性变形是加工硬化的主要成因，变形程度越大，加工硬化程度越严重，硬化层越深。 凡对切削变形、摩擦、切削温度产生影响的因素，均会影响加工硬化。,1加工硬化的成因,2加工硬化对工件的影响,缺点：加工硬化会降低已加工表面质量，降低材料的疲劳强度。同时，切削加工时出现加工硬化，会给下一道工序的切削带来困难，加剧刀具的磨损，甚至无法加工。 优点：它可提高工件表层的强度、硬度、耐磨性，提高其使用性能。,3影响加工硬化的因素,（1）工件材料 （2）切削用量 （3）刀具方面,4加工硬化的控制,（1）提高刃磨质量，减小刀具刃口的钝圆半径，必要 时采用高速钢刀具。 （2）尽量增大刀具前角，减小切削变形。 （3）适当增大刀具主后角和副后角，减小摩擦。 （4）提高切削速度，使加工硬化不充分。 （5）避免采用很小的进给量，以减小刀具对工件的挤压作用。,三、残余应力,1残余应力的概念,经切削加工后在工件已加工表面层中所残存的内应力，叫做残余应力。残余应力有： （1）残余拉应力 （2）残余压应力,压应力 拉应力,2残余应力的成因 （1）弹塑性变形作用 （2）热塑性变形作用 （3）相变作用,3影响残余应力的因素 （1）工件材料 塑性较大的材料，在切削后容易产生残余拉应力，且塑性越大，残余拉应力越大。 切削脆性材料时，刀具后面挤压与摩擦严重，使加工表面产生拉伸变形，其产生的残余应力多为压应力。 （2）刀具 刀具前角由正值减小到负值时，表层拉应力减小，当 o-30°时甚至变成压应力，同时应力扩展深度增大。 切削刃钝圆半径和后面磨损量增大时，残余拉应力与扩展深度均随之增大。,（3）切削用量 切削速度提高时，因热塑性变形作用而产生的残余拉应力增大，但扩展深度减小。 进给量增大时，表层残余拉应力与扩展深度均有所增大。 （4）切削液 采用冷却润滑效果良好的切削液有助于减小表面残余应力的扩展深度。,第三节 切削用量的选择,一、合理选择切削用量的意义,合理选择切削用量是指在加工对象、刀具材料、刀具几何形状及其他切削条件已经确定的情况下，选择最佳的切削用量要素进行切削加工，在保证加工质量的前提下，充分发挥刀具的切削性能和机床性能，获得较高的切削效率和较低的加工成本。,二、切削用量的选择原则,1切削用量与生产率的关系,衡量生产率高低的指标之一是基本（机动）时间tm。 车削外圆时基本时间tm可由下式计算：,解： 因为需要一次进给车成 所以,例41 ：车一直径为60mm的轴，行程长度l=1000mm，切削速度=60m/min，进给量f =0.5mm/r，ap=3mm，一次进给车成，求加工此工件需要的基本时间。,即：,故加工此工件需要的基本时间为6.28min。,2粗加工时切削用量的选择,（1）背吃刀量ap的选择 背吃刀量ap应根据加工余量来确定，除留给必要的精加工余量外，其余的应尽可能一次切除完。 当余量太大时，应分两次或多次切除。 工艺系统刚度较差时，则应相应减小背吃刀量ap，以减小切削力，单边加工余量A可多次切除。但应把第一次进给的背吃刀量ap选得大些，最后一次选得小些。,（2）进给量f 的选择 粗加工时，进给量的选择受工艺系统所能承受的切削力的限制。工艺系统刚度较好时，可选用较大的进给量，一般取f0.30.9mmr 。,（3）切削速度的选择 在ap和 f确定之后，在保证合理刀具耐用度的前提下，选择合理的切削速度。,3精加工时切削用量的选择,（1）切削速度 精加工时的ap和f较小，可忽略切削力对工艺系统刚度的影响，故切削速度主要受刀具耐用度和已加工表面质量的限制。在保证刀具耐用度的前提下， 硬质合金刀具通常应选用较高的切削速度（大于70m/min）。 而高速钢刀具则应选用较低的切削速度（小于5m/min），以尽量减小和避免积屑瘤的产生。,（2）进给量f 精加工时一般选用较小的进给量。常取f 0.080.30mm/r。,普通硬质合金外圆车刀精车、半精车时的进给量,（3）背吃刀量ap 精加工时的背吃刀量ap通常由上一工序合理留下，并应于一次进给切除掉。 例如：采用硬质合金车刀精车，由于刀具的刃磨性能较差，锋利程度受到限制， ap不宜过小，一般应取0.30.5mm 。,第四节 切削液,一、切削液的作用,1冷却作用 2润滑作用 3清洗与排屑作用 4防锈作用,二、切削液添加剂及切削液种类,1切削液添加剂,2切削液的种类 （1）水溶液 电介质水溶液是在水中加入电介质作为防锈剂，主要用于磨削、钻孔和粗车等加工。 表面活性水溶液中是加入了皂类、硫化蓖麻油等表面活性物质，以增加水溶液的润滑作用，主要用于精车、精铣和铰孔等。 （2） 乳化液 浓度低（如浓度为3%5%）的乳化液，冷却和清洗作用较好，适于粗加工和磨削。 浓度高（如浓度为10%20%）的乳化液润滑作用较好，适于精加工（如拉削和铰孔等）。,（3）切削油 切削油主要起润滑作用。 一类是以矿物油为基体加入油性添加剂的混合油。 一类是极压切削油，它是在矿物油或混合油中加入极压添加剂而制成。 常用的有： L-AN15、 L-AN32全损耗系统用油 轻柴油 煤油,三、切削液的合理选用,选择切削液的一般原则： 1根据加工性质选用 2根据工件材料选用 3根据刀具材料选用,四、切削液的使用方式,几种常见的浇注方法,常见切削液的使用方式有浇注法、高压冷却法和喷雾冷却法，应用最多的是浇注法。,喷雾冷却法是利用压力为0.30.6MPa的压缩空气使切削液雾化，并高速喷向切削区。此方法多应用于难加工材料的切削。,喷雾冷却装置原理图,