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| 3-2 金属切削过程的基本规律 |
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第二节金属切削过程基本规律一、金属切削过程1.切屑的形成1.切屑的形成1.切屑的形成1.切屑的形成2.积屑瘤2.
积屑瘤2.积屑瘤（1）积屑瘤对切削过程的影响：1)?积屑瘤包围着切削刃，可以代替前面、后面和切削刃进行切削，从而保护了
刀刃，减少了刀具的磨损。2)?积屑瘤使刀具的实际工作前角增大，而且，积屑瘤越高，实际工作前角越大，刀具越锋利。3)?积屑瘤前端
伸出切削刃外，直接影响加工尺寸精度。4)?积屑瘤直接影响工件加工表面的形状精度和表面粗糙度。2.积屑瘤2.积屑瘤
2.积屑瘤2.积屑瘤二、切削力1.总切削力的分解和切削功率（1）总切削力的分解1）切削力Fc?
2）背向力Fp??3）进给力Ff?1.总切削力的分解和切削功率（1）总切削力的分解?1.总切削力的分
解和切削功率（2）切削功率?1.总切削力的分解和切削功率（2）切削功率?二、切削力2.切削力的经
验公式切削力2.切削力的经验公式切削力背向力进给力切削时消耗的功率2.切削力的经验公式[计算举例]：
用YT5硬质合金车刀外圆纵车σb?=?630?MPa的热轧45钢，车刀几何参数为go=10°、kr?=?75°
、ls=?–5°，切削用量为asp?=?2mm、f?=?0.3mm/r、vc?=?100?m?/?min。试
计算切削力Fc、Fp、Ff及切削功率Pc。2.切削力的经验公式[解]：查表3-2得：
CFC=2795xFC=1.0
yFC=0.75
zFC=-0.152.切削力的经验公式[解]：2.切削力的经验公式
[解]：2.切削力的经验公式续：2.切削力的经验公式续：二、切削力3.影响切削力的因素总切削力的来
源有两个方面：一是克服被加工材料对弹性变形和塑性变形的抗力；二是克服切屑对刀具前面的摩擦阻力和工件表面对刀具后
面的摩擦阻力。3.影响切削力的因素1）工件材料的性能对切削力有显著的影响。工件材料的硬度或强度愈高，材料的
剪切屈服强度也愈高，发生剪切变形的抗力也愈大，故切削力也愈大。3.影响切削力的因素2）切削用量对切削力的影响。a）背吃
刀量asp和进给量f对切削力的影响;二、切削力标准切削试验：刀具材料P10，工件材料45钢σb?=?650?Mpa，车刀
几何参数为go=10°、kr?=?45°、ls=0°。二、切削力3.影响切削力的因素2）切削
用量对切削力的影响。b）切削速度Vc对切削力的影响;3.影响切削力的因素2）切削用量对切削力的影响。b）切削速度Vc对
切削力的影响;3.影响切削力的因素3）刀具几何参数对切削力的影响。a）前角go对切削力的影响;3.影响切削力
的因素3）刀具几何参数对切削力的影响。a）前角go对切削力的影响;3.影响切削力的因素3）刀具几何参数对切削力的影
响。b）主偏角kr对切削力的影响;3.影响切削力的因素3）刀具几何参数对切削力的影响。c）刃倾角ls
对切削力的影响;3.影响切削力的因素3）刀具几何参数对切削力的影响。d）刀尖圆弧半径re对切削力的影响;3.
影响切削力的因素3）刀具几何参数对切削力的影响。e）使用切削液对切削力的影响;三、切削热和切削温度1.切削热的来源与
传出三、切削热和切削温度1.切削热的来源与传出三、切削热和切削温度1.切削热的来源与传出三、切削热和切削温度
1.切削热的来源与传出三、切削热和切削温度2.切削温度的分布三、切削热和切削温度3.影响切削温度的主要因素(1
)工件材料工件材料的强度、硬度越高，总切削力越大，单位时间内产生的热量越多，切削温度也就越高。
工件材料的导热性好，从切屑和工件传出的切削热相应增多，切削区的平均温度降低。例如，合金结构钢的强度
普遍高于45钢，而导热系数又一般均低于45钢，所以切削合金结构钢的切削温度高于切削45钢的切削温度。3.影响切削温度的主要因素
(2)切削用量在切削用量中，切削速度对切削温度的影响最大。随着切削速度的提高，材料切除率随之成正比例的增加
。但随着切削速度的提高，切屑变形相应减小，所以，切削功和切削热虽然有所增高，但不可能成正比例的增高，因此，切削温度也不会成正比例的
增高。3.影响切削温度的主要因素(2)切削用量切削速度3.影响切削温度的主要因素(2)切削用量
进给量3.影响切削温度的主要因素(2)切削用量背吃刀量3.影响切削温度的主要因素综
上所述，切削用量对切削温度的影响程度以切削速度为最大，进给量次之，背吃刀量最小。因此，若要切除给定的余量，又要求切削温
度较低，则在选择切削用量时，应优先考虑采用大的背吃刀量，然后选择一个适当的进给量，最后再选择合理的切削速度。上述切削用
量选择原则是从最低切削温度出发考虑的，这也是制订零件加工工艺规程时，确定切削用量的原则。
3.影响切削温度的主要因素(3)刀具几何参数1）前角2）?主偏角3.影响切削温度的主要因素(4)切削液
4.切削温度的试验公式切削温度的实验公式是由标准切削实验得来的。实验条件如下：C620-1改装无
级调速车床，工件与刀片材料切削对为YT15?–?45钢，切削速度vc?=?60?m?/?min?～?200?m?/?min，进
给量f?=?0.4mm?/?r?～?0.6?mm?/?r，背吃刀量asp?=?0.5mm?～?3.0?mm。四
、刀具磨损与刀具寿命刀具失效刀具磨损刀具破损四、刀具磨损与刀具寿命1.刀具磨损的形式
四、刀具磨损与刀具寿命2.刀具磨损的原因(1)擦伤磨损（任何切削温度）(2)粘结磨损(3)扩散磨损（高速切
削）(4)氧化磨损（高速切削）四、刀具磨损与刀具寿命2.刀具磨损的原因(1)擦伤磨损(2)粘结磨损(3)
扩散磨损(4)氧化磨损四、刀具磨损与刀具寿命3.刀具磨损过程及磨钝标准(1)刀具的磨损过程四、刀具磨损与刀具寿
命3.刀具磨损过程及磨钝标准(2)刀具的磨钝标准刀具允许达到的最大的磨损量，称为“磨钝标准”。对于一般刀具
，常以后面磨损带高度VB的允许极限值作为磨钝标准，定尺寸刀具和自动化生产中的精加工刀具，常以径向磨损量NB的允许值作为磨钝标准。
四、刀具磨损与刀具寿命3.刀具磨损过程及磨钝标准(2)刀具的磨钝标准（2）刀具的磨钝标准1）精加工
VB＝0.1mm?～?0.3mm；粗加工VB＝?0.6mm?～?0.8mm。2）?工艺系统
刚性较差时，应规定较小的磨钝标准；3）粗车钢件，特别是粗车合金钢和高温合金时，磨钝标准要比粗车铸铁时取得小些。4）加工同一
种工件材料时，硬质合金刀具的磨钝标准要比高速钢刀具取得小些。四、刀具磨损与刀具寿命4.刀具寿命(1)定义刃磨或
换刃后的刀具，自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间，称为刀具寿命，符号用T，单位用min或s。四、刀具磨损
与刀具寿命4.刀具寿命(2)刀具寿命与切削用量的关系四、刀具磨损与刀具寿命4.刀具寿命(2)刀具寿命与切削
用量的关系四、刀具磨损与刀具寿命4.刀具寿命(2)刀具寿命与切削用量的关系切削用量对刀具
寿命T的影响程度与切削用量对切削温度θ的影响程度是一致的，切削速度对刀具寿命的影响最大，其次是进给量，背吃刀量的影响很小。
四、刀具磨损与刀具寿命4.刀具寿命(2)刀具寿命与切削用量的关系制订工艺规程时，如果既要保证较长的刀具
寿命，又要追求较高的切削效益，那么，确定切削用量就应该遵循下列原则：采用尽可能大的背吃刀量，采用能满足已加工表面粗糙度要求的尽可能
大的进给量，再根据所确定的刀具寿命值，按切削用量与刀具寿命的关系公式计算切削速度。↑刀刃锋利↑↓前角go变形抗力切削力
↓图3-25前角对切削力的影响asp?=?4?mmf?=?0.25?mm?/?rls↑↓背前角gp↑
侧前角gfFp↓Ff↑图3-29切削热的来源与传出式中Q——单位时间产生的热量，单位：J?/?s；
Fc——切削力，单位：N；vc——切削速度单位：m?/?s。图3-30不同切削速度下
的热量传出比例12%>80%4%磨削15%>50%30%钻、镗削5%<30%70%铣削<5%10~40
%50~80%车削刀具工件切屑加工方法a）法平面内的切削温度分布b）刀具前面上的切削温度
分布图3-33切削温度的分布材料切除率Q?=?1000?vc??asp??f材料切除率Q?=?1000?vc??
asp??f图3-36车刀典型磨损形式示意图图3-37切削温度对磨损影响的示意图①擦伤磨损②粘结磨损
③扩散磨损④氧化磨损图3-38硬质合金车刀的典型磨损曲线YD05-30CrMnSiA；go=4o，ao=8o，k
r=45o，ls=-4o；vc=150m/min，f=0.2mm.r，asp=0.5mm图3-39车刀的径向磨损式中，C
v、CT是与切削条件有关的常数；m、n、p为指数．其值为：例如，当用硬质合金车刀车削sb?=?0.65GPa的中碳钢时，切削用
量与刀具寿命的关系为：图3-10金属切削过程中的滑移线和流线图3-12切屑类型图3-10金属切削
过程中的滑移线和流线衡量切屑变形程度的方法：切屑厚度压缩比Λh图3-13切屑厚度压缩比Λh的计算图3-15积屑
瘤与切削刃的金相显微照片图3-16积屑瘤高度及其实际工作前角（2）积屑瘤的成因：1）工件材料的塑性；（2）积屑瘤的
成因：1）工件材料的塑性；2）切削速度；图3-17切削速度对积屑瘤的影响（2）积屑瘤的成因：1）工件材料的塑性；
2）切削速度；3）刀具前角；（2）积屑瘤的成因：1）工件材料的塑性；2）切削速度；3）刀具前角；4）冷却润滑条件。
单位：kwFc——切削力，单位：N；vc——切削速度，单位：m/min。单位：kw?c?——机床传动效率，一般，取?c?=?0.75～0.85。当??b=?630MPa时按kr=75°查表3-4，得按go=10°查表3-4，得按ls=-5°查表3-4，得背吃刀量asp进给量fAD↑↑↑↑变形抗力摩擦力切削力↑即，asp增大一倍，FC也增大一倍；而f增大一倍，FC只能增大68%～80％。由此可见，从减小切削力和节省动力消耗的观点出发，在切除相同余量的条件下，增大f比增大asp更为有利。切削塑性材料时 |
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