機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)1

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1、 第 一 章 緒 論 第 一 節(jié) 機(jī) 械 制 造 工 業(yè) 在 國(guó) 民 經(jīng) 濟(jì) 中 的 地 位 與 作 用 機(jī) 械 制 造 工 業(yè) 是 制 造 業(yè) 最 重 要 組 成 之 一 。 它 擔(dān) 負(fù) 著 向國(guó) 民 經(jīng) 濟(jì) 的 各 個(gè) 部 門 提 供 機(jī) 械 裝 備 的 任 務(wù) 。 第 二 節(jié) 機(jī) 械 制 造 廠 的 生 產(chǎn) 過(guò) 程 和 工 藝 過(guò) 程 一 、 生 產(chǎn) 過(guò) 程 和 工 藝 過(guò) 程 1 生 產(chǎn) 過(guò) 程 從 原 材 料 (或 半 成 品 )進(jìn) 廠 一 直 到 把 成 品 制 造 出 來(lái) 的 各有 關(guān) 勞 動(dòng) 過(guò) 程 的 總 和 統(tǒng) 稱 為 工 廠 的 生 產(chǎn) 過(guò) 程 ， 它 包 括 原 材料

2、的 運(yùn) 輸 保 管 、 把 原 材 料 做 成 毛 坯 、 把 毛 坯 做 成 機(jī) 器 零 件 、把 機(jī) 器 零 件 裝 配 成 機(jī) 器 、 檢 驗(yàn) 、 試 車 、 油 漆 、 包 裝 等 。 2 工 藝 過(guò) 程 在 生 產(chǎn) 過(guò) 程 中 凡 屬 直 接 改 變 生 產(chǎn) 對(duì) 象 的 尺 寸 、 形 狀 、物 理 化 學(xué) 性 能 以 及 相 對(duì) 位 置 關(guān) 系 的 過(guò) 程 ， 統(tǒng) 稱 為 工 藝過(guò) 程 。 二 、 工 藝 過(guò) 程 的 組 成 1 工 序 一 個(gè) 工 人 或 一 組 工 人 ， 在 一 個(gè) 工 作 地 對(duì) 同 一 工 件或 同 時(shí) 對(duì) 幾 個(gè) 工 件 所 連 續(xù) 完 成 的 那 一

3、部 分 工 藝 過(guò) 程 ，稱 為 工 序 。 例 如 ， 加 工 圖 1-1所 示 零 件 ， 其 工 藝 過(guò) 程 可 由 表 1-1所 示 的 五 個(gè) 工 序 組 成 。 2 安 裝 安 裝 是 工 件 經(jīng) 一 次 裝 夾 后 所 完 成 的 那 一 部 分 工 藝 過(guò) 程 。 3 工 位 工 位 是 在 工 件 的 一 次 安 裝 中 ， 工 件 相 對(duì) 于 機(jī) 床 (或 刀具 )每 占 據(jù) 一 個(gè) 確 切 位 置 中 所 完 成 的 那 一 部 分 工 藝 過(guò) 程 。 4 工 步 工 步 是 在 加 工 表 面 、 切 削 刀 具 和 切 削 用 量 (僅 指 機(jī)床 主 軸 轉(zhuǎn) 速 和

4、進(jìn) 給 量 )都 不 變 的 情 況 下 所 完 成 的 那 一 部分 工 藝 過(guò) 程 。 5 走 刀 在 一 個(gè) 工 步 中 ， 如 果 要 切 掉 的 金 屬 層 很 厚 ， 可 分幾 次 切 ， 每 切 削 一 次 ， 就 稱 為 一 次 走 刀 ； 圖 1-3所 示 車表 面 分 兩 次 切 就 是 兩 次 走 刀 。 綜 上 分 析 可 知 ， 工 藝 過(guò) 程 的 組 成 是 很 復(fù) 雜 的 。 工藝 過(guò) 程 由 許 多 工 序 組 成 ， 一 個(gè) 工 序 可 能 有 幾 個(gè) 安 裝 ，一 個(gè) 安 裝 可 能 有 幾 個(gè) 工 位 ， 一 個(gè) 工 位 可 能 有 幾 個(gè) 工 步 ，如

5、此 等 等 。 第 三 節(jié) 生 產(chǎn) 類 型 及 其 工 藝 特 征 一 、 加 工 零 件 的 年 生 產(chǎn) 綱 領(lǐng) 加 工 零 件 的 年 生 產(chǎn) 綱 領(lǐng) ： 即 該 加 工 零 件 的 年 產(chǎn) 量 。 加 工 零 件 的 年 生 產(chǎn) 綱 領(lǐng) N可 按 下 式 計(jì) 算 N=Qn(1+a%)(1+b%)式 中 Q產(chǎn) 品 的 年 產(chǎn) 量 (臺(tái) /年 )； n每 臺(tái) 產(chǎn) 品 中 該 零 件 的 數(shù) 量 (件 /臺(tái) )； a 備 品 率 ； b 廢 品 率 。 二 、 生 產(chǎn) 類 型 根 據(jù) 加 工 零 件 的 年 產(chǎn) 綱 領(lǐng) 和 零 件 本 身 的 特 性 (輕 重 、大 小 、 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 程

6、 度 、 精 密 程 度 等 )， 將 零 件 的 生 產(chǎn) 類 型劃 分 為 ： 單 件 生 產(chǎn) 、 成 批 生 產(chǎn) 和 大 量 生 產(chǎn) 三 種 生 產(chǎn) 類 型 。 產(chǎn) 品 種 類 很 多 ， 同 一 種 產(chǎn) 品 的 數(shù) 量 不 多 ， 生 產(chǎn) 很 少 重復(fù) ， 此 種 生 產(chǎn) 稱 為 單 件 生 產(chǎn) 。 產(chǎn) 品 的 品 種 較 少 ， 數(shù) 量 很 大 ， 每 臺(tái) 設(shè) 備 經(jīng) 常 重 復(fù) 地 進(jìn)行 某 一 工 件 的 某 一 工 序 的 生 產(chǎn) ， 此 種 生 產(chǎn) 稱 為 大 量 生 產(chǎn) 。 成 批 地 制 造 相 同 零 件 的 生 產(chǎn) ， 稱 為 成 批 生 產(chǎn) 。 每 批 制造 的 相

7、同 零 件 的 數(shù) 量 ， 稱 為 批 量 。 按 照 批 量 多 少 和 被 加 工零 件 自 身 的 特 性 ， 成 批 生 產(chǎn) 又 可 進(jìn) 一 步 劃 分 為 小 批 生 產(chǎn) 、中 批 生 產(chǎn) 和 大 批 生 產(chǎn) 。 三 、 各 種 生 產(chǎn) 類 型 的 工 藝 特 征 （ 表 1-4） 第 四 節(jié) 基 準(zhǔn) 用 來(lái) 確 定 生 產(chǎn) 對(duì) 象 幾 何 要 素 間 幾 何 關(guān) 系 所 依 據(jù) 的 那些 點(diǎn) 、 線 、 面 ， 稱 為 基 準(zhǔn) 。 基 準(zhǔn) 可 分 為 設(shè) 計(jì) 基 準(zhǔn) 和 工 藝基 準(zhǔn) 兩 大 類 ； 工 藝 基 準(zhǔn) 又 可 分 為 工 序 基 準(zhǔn) 、 定 位 基 準(zhǔn) 、測(cè) 量 基

8、準(zhǔn) 和 裝 配 基 準(zhǔn) 等 。 一 、 設(shè) 計(jì) 基 準(zhǔn) 設(shè) 計(jì) 圖 樣 上 標(biāo) 注 設(shè) 計(jì) 尺 寸 所 依 據(jù) 的 基 準(zhǔn) ， 稱 為 設(shè) 計(jì)基 準(zhǔn) 。 二 、 工 藝 基 準(zhǔn) 工 藝 過(guò) 程 中 所 使 用 的 基 準(zhǔn) ， 稱 為 工 藝 基 準(zhǔn) 。 按 其 用途 之 不 同 ， 又 可 分 為 工 序 基 準(zhǔn) 、 定 位 基 準(zhǔn) 、 測(cè) 量 基 準(zhǔn) 和裝 配 基 準(zhǔn) 。 1 工 序 基 準(zhǔn) 在 工 序 圖 上 用 來(lái) 確 定 本 工 序 加 工 表 面 尺 寸 、 形 狀 和 位 置 所 依 據(jù) 的 基 準(zhǔn) ， 稱 為 工 序 基 準(zhǔn) (又 稱 原 始 基 準(zhǔn) )。 2 定 位 基 準(zhǔn) 在

9、 加 工 中 用 作 定 位 的 基 準(zhǔn) ， 稱 為 定 位 基 準(zhǔn) 。 作 為 定位 基 準(zhǔn) 的 點(diǎn) 、 線 、 面 ， 在 工 件 上 有 時(shí) 不 一 定 具 體 存 在 (例如 ， 孔 的 中 心 線 、 軸 的 中 心 線 、 平 面 的 對(duì) 稱 中 心 面 等 )，而 常 由 某 些 具 體 的 定 位 表 面 來(lái) 體 現(xiàn) ， 這 些 定 位 表 面 稱 為定 位 基 面 。 3 測(cè) 量 基 準(zhǔn) 工 件 在 加 工 中 或 加 工 后 ， 測(cè) 量 尺 寸 和 形 位 誤 差 所 依據(jù) 的 基 準(zhǔn) ， 稱 為 測(cè) 量 基 準(zhǔn) 。 4 裝 配 基 準(zhǔn) 裝 配 時(shí) 用 來(lái) 確 定 零 件

10、或 部 件 在 產(chǎn) 品 中 相 對(duì) 位 置 所 依據(jù) 的 基 準(zhǔn) ， 稱 為 裝 配 基 準(zhǔn) 。 述 各 種 基 準(zhǔn) 應(yīng) 盡 可 能 使 之 重 合 。 在 設(shè) 計(jì) 機(jī) 器 零 件 時(shí) ，應(yīng) 盡 量 選 用 裝 配 基 準(zhǔn) 作 為 設(shè) 計(jì) 基 準(zhǔn) ； 在 編 制 零 件 的 加 工工 藝 規(guī) 程 時(shí) ， 應(yīng) 盡 量 選 用 設(shè) 計(jì) 基 準(zhǔn) 作 為 工 序 基 準(zhǔn) ； 在 加工 及 測(cè) 量 工 作 時(shí) ， 應(yīng) 盡 量 選 用 工 序 基 準(zhǔn) 作 為 定 位 基 準(zhǔn) 及測(cè) 量 基 準(zhǔn) ； 以 消 除 由 于 基 準(zhǔn) 不 重 合 引 起 的 誤 差 (基 準(zhǔn) 不 重合 誤 差 計(jì) 算 參 見(jiàn) 第 四

11、 章 第 二 節(jié) 、 第 五 章 第 二 節(jié) )。 第 五 節(jié) 工 件 的 裝 夾 一 、 工 件 的 裝 夾 工 件 的 裝 夾 包 括 定 位 和 夾 緊 兩 層 含 義 。 在 開(kāi) 動(dòng) 機(jī) 床 進(jìn) 行 加 工 之 前 ， 必 須 首 先 將 工 件 放 在 機(jī) 床上 或 夾 具 中 ， 使 它 在 夾 緊 之 前 就 相 對(duì) 于 機(jī) 床 占 有 某 一 正 確的 位 置 ， 此 過(guò) 程 稱 為 定 位 。 工 件 在 定 位 之 后 還 不 一 定 能 承 受 外 力 的 作 用 ， 為 了 使工 件 在 加 工 過(guò) 程 中 總 能 保 持 其 正 確 位 置 ， 還 必 須 把 它 壓

12、 緊 ，此 過(guò) 程 稱 為 夾 緊 。 定 位 過(guò) 程 與 夾 緊 過(guò) 程 都 可 能 使 工 件 偏 離 所 要 求 的 正 確位 置 而 產(chǎn) 生 定 位 誤 差 與 夾 緊 誤 差 。 定 位 誤 差 與 夾 緊 誤 差 之和 稱 為 裝 夾 誤 差 。 二 、 工 件 的 定 位 1.工 件 的 六 個(gè) 自 由 度 物 體 在 空 間 具 有 六 個(gè) 自 由 度 ， 即 沿 三 個(gè) 坐 標(biāo) 軸 的 移 動(dòng)(分 別 用 符 號(hào) 表 示 )和 繞 三 個(gè) 坐 標(biāo) 軸 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) (分別 用 表 示 )。 2.工 件 定 位 的 六 點(diǎn) 定 位 原 理 工 件 定 位 的 實(shí) 質(zhì) 就 是 限

13、制 工 件 的 自 由 度 ， 要 使 工 件 在空 間 處 于 完 全 確 定 的 位 置 ， 必 須 限 制 工 件 的 六 個(gè) 自 由 度 ，這 就 是 工 件 定 位 的 六 點(diǎn) 定 位 原 理 。 可 以 用 定 位 支 承 點(diǎn) 來(lái) 限 制 工 件 的 自 由 度 ， 一 般 來(lái) 說(shuō) ，一 個(gè) 定 位 支 承 點(diǎn) 可 以 限 制 工 件 的 一 個(gè) 自 由 度 。 物 體 在 空 間 具 有 六 個(gè) 自 由 度 在 XOY面 上 用 三 個(gè) 定 位 支 承 點(diǎn) ， 限 制 了 ， 和 。 在 YOZ面 上 用 二 個(gè) 定 位 支 承 點(diǎn) ， 限 制 了 和 。在 XOZ面 上 用 一

14、 個(gè) 定 位 支 承 點(diǎn) ， 限 制 了 。 例 1： 銑 削 下 圖 所 示 工 件 上 的 槽 就 必 須 限 制 工 件 的 六 個(gè) 自 由 度 例 2： 銑 削 下 圖 所 示 的 通 槽 必 須 限 制 工 件 的 五 個(gè) 自 由 度 。 在 工 件 的 底 面 A用 三 個(gè) 定 位 支 承 點(diǎn) ， 限 制 了 、 和 。 在 工 件 的 側(cè) 面 B用 二 個(gè) 定 位 支 承 點(diǎn) ， 限 制 了 和 。 3.定 位 的 種 類 1） 完 全 定 位 2） 不 完 全 定 位 3） 過(guò) 定 位 4） 欠 定 位 4.常 見(jiàn) 典 型 定 位 方 式 及 定 位 元 件 所 限 制 的 自

15、 由 度 (1)工 件 定 位 基 面 為 平 面 （ 2） 工 件 定 位 基 面 為 圓 孔 （ 3） 工 件 定 位 基 面 為 外 圓 柱 面 （ 4） 工 件 定 位 基 面 為 錐 孔 第 二 章 切 削 過(guò) 程 及 其 控 制 第 一 節(jié) 金 屬 切 削 刀 具 基 礎(chǔ) 一 、 切 削 加 工 的 基 本 概 念 (一 )切 削 運(yùn) 動(dòng) 與 切 削 中 的 工 件 表 面 ve=vc+vf (2-1) (二 )切 削 用 量 1 切 削 速 度 vc(m/s或 m/min) 切 削 速 度 ： 切 削 刃 相 對(duì) 于 工 件 的 主 運(yùn) 動(dòng) 速 度 。 主 運(yùn) 動(dòng) 為 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn)

16、 動(dòng) 時(shí) ， 切 削 速 度 由 下 式 確 定 vc= 1000dn (2-2) 式 中 d工 件 (或 刀 具 )的 最 大 直 徑 (mm)； n工 件 (或 刀 具 )的 轉(zhuǎn) 速 (r/s或 r/min)。 2 進(jìn) 給 量 f 進(jìn) 給 量 ： 工 件 或 刀 具 轉(zhuǎn) 一 周 (或 每 往 復(fù) 一 次 )， 兩 者 在 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)方 向 上 的 相 對(duì) 位 移 量 。 其 單 位 是 mm/r(或 mm/雙 行 程 )。 v f=nf=nzfz (2-3) 式 中 z刀 齒 數(shù) 。 3 背 吃 刀 量 ap(mm) 背 吃 刀 量 ： 刀 具 切 削 刃 與 工 件 的 接 觸 長(zhǎng)

17、度 在 同 時(shí) 垂 直 于 主 運(yùn) 動(dòng)和 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 的 方 向 上 的 投 影 值 。 外 圓 車 削 的 背 吃 兒 量 就 是 工 件 已 加工 表 面 和 待 加 工 表 面 間 的 垂 直 距 離 (參 見(jiàn) 圖 2-2)。式 中 d w-工 件 上 待 加 工 表 面 直 徑 (mm)； dm工 件 上 已 加 工 表 面 直 徑 (mm)。 (2-4) (三 )切 削 層 參 數(shù) 切 削 刃 在 一 次 走 刀 中 從 工 件 上 切 下 的 一 層 材 料 稱 為 切削 層 。 切 削 層 的 截 面 尺 寸 參 數(shù) 稱 為 切 削 層 參 數(shù) 。 切 削 層 參數(shù) 通 常

18、在 與 主 運(yùn) 動(dòng) 方 向 相 垂 直 的 平 面 內(nèi) 觀 察 和 度 量 。 1 切 削 層 公 稱 厚 度 hD 切 削 層 公 稱 厚 度 hD： 垂 直 于 過(guò) 渡 表 面 度 量 的 切 削 層 尺寸 (以 下 簡(jiǎn) 稱 為 切 削 厚 度 )。 車 外 圓 時(shí) (圖 2-2)， 如 車 刀 主 切 削 刃 為 直 線 h D=fsinkr (2-5) 2 切 削 層 公 稱 寬 度 bD 切 削 層 公 稱 寬 度 bD： 沿 過(guò) 渡 表 面 度 量 的 切 削 層 尺 寸 (以 下 簡(jiǎn) 稱 為 切 削 寬 度 )。 如 車 刀 主 切 削 刃 為 直 線 bD= rpasin 3

19、切 削 層 公 稱 橫 截 面 積 AD 切 削 層 公 稱 橫 截 面 積 AD： 切 削 層 在 切 削 層 尺 寸 度 量平 面 內(nèi) 的 橫 截 面 積 (以 下 簡(jiǎn) 稱 為 切 削 面 積 )。 對(duì) 于 車 削 AD=hDbD=fap (2-7)（ 2-6） 二 、 刀 具 角 度 下 面 以 外 圓 車 刀 為 例 ， 給 出 刀 具 幾 何 參 數(shù) 方 面 的 有 關(guān)定 義 。 (一 )刀 具 切 削 部 分 的 構(gòu) 造 (1)前 刀 面 (2)主 后 刀 面 (3)副 后 刀 面 (4)主 切 削 刃 (5)副 切 削 刃 (6)刀 尖 (二 )刀 具 的 標(biāo) 注 角 度 1 刀

20、 具 標(biāo) 注 角 度 的 參 考 系 (1)基 面 Pr 通 過(guò) 主 切 削 刃 上 某 一 指 定 點(diǎn) ， 并 與 該 點(diǎn) 切 削 速 度 方 向 相 垂 直 的 平 面 。 (2)切 削 平 面 Ps 通 過(guò) 主 切 削 刃 上 某 一 指 定 點(diǎn) ， 與 主 切 削 刃 相 切 并 垂 直 于 該 點(diǎn) 基 面 的 平 面 。 (3)正 交 平 面 P o 通 過(guò) 主 切 削 刃 上 某 一 指 定 點(diǎn) ， 同 時(shí) 垂 直 于 該 點(diǎn) 基 面 和 切 削 平 面 的 平 面 。 上 述 三 個(gè) 參 考 平 面 是 互 相 垂 直 的 ， 由 它 們 組 成 的 刀 具標(biāo) 注 角 度 參 考

21、 系 稱 為 正 交 平 面 參 考 系 。 2 刀 具 的 標(biāo) 注 角 度 (1)前 角 o 在 正 交 平 面 內(nèi) 測(cè) 量 的 前 刀 面 和 基 面 間 的 夾 角 。 前 角 的 作 用 ： a.o變 形 切 削 力 。 b. o切 削 刃 強(qiáng) 度 。 c. o散 熱 體 積 。 所 以 應(yīng) 有 合 理 前 角 。 (2)后 角 o 在 正 交 平 面 內(nèi) 測(cè) 量 的 主 后 刀 面 與 切 削 平 面 的 夾 角 ， 一般 為 正 值 。 后 角 的 作 用 ： a. o 摩 擦 切 削 力 。 b. o切 削 刃 強(qiáng) 度 。 c. o散 熱 體 積 。 所 以 后 角 也 應(yīng) 有

22、合 理 值 。 (3)主 偏 角 kr 在 基 面 內(nèi) 測(cè) 量 的 主 切 削 刃 在 基 面 上 的 投影 與 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 方 向 的 夾 角 。 主 偏 角 的 作 用 ： a.在 ap和 f一 定 的 情 況 下 ， kr 切 削 刃 單 位 長(zhǎng) 度 上 的受 力 。 b. kr 徑 向 力 Fp， 軸 向 力 Ff 。 所 以 主 偏 角 也 應(yīng) 有 合 理 值 。 (4)副 偏 角 kr 在 基 面 內(nèi) 測(cè) 量 的 副 切 削 刃 在 基 面 上 的 投影 與 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 反 方 向 的 夾 角 。 副 偏 角 的 作 用 ： a. kr 摩 擦 。 b. kr 工 件 表

23、面 粗 糙 度 所 以 副 偏 角 也 應(yīng) 有 合 理 值 。 (5)刃 傾 角 s 在 切 削 平 面 內(nèi) 測(cè) 量 的 主 切 削 刃 與 基 面 之間 的 夾 角 。 刃 傾 角 的 作 用 ： a.影 響 切 屑 的 流 出 方 向 。 正 的 s切 屑 流 向 工 件 的 待 加 工 表 面 。 負(fù) 的 s切 屑 流 向 工 件 的 已 加 工 表 面 。 b.正 的 s刀 尖 強(qiáng) 度 。 所 以 刃 傾 角 也 應(yīng) 有 合 理值 。 3 刀 具 的 工 作 角 度 (1)進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 對(duì) 工 作 角 度 的 影 響 a.橫 向 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 對(duì) 工 作 角 度 的 影 響 oe=

24、o+ oe=o- b.縱 向 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 對(duì) 工 作 角 度 的 影 響 螺 紋 車 刀 左 側(cè) 刀 刃 上 A點(diǎn) 在 正 交 平 面 內(nèi) 的 工 作 前 角 度 oe=o+ oe=o- (2)刀 具 安 裝 位 置 對(duì) 工 作 角 度 的 影 響 a.刀 尖 高 于 或 低 于 工 件 中 心 的 影 響 刀 尖 高 于 工 件 中 心 （ 如 圖 ） ： oe o oe o 刀 尖 低 于 工 件 中 心 ： oe o oe o b.車 刀 刀 桿 中 心 線 與 進(jìn) 給 方 向 不 垂 直 時(shí) 的 影 響 kre=kr A kre =kr A式 中 A刀 桿 中 心 線 的 垂 線

25、與 進(jìn) 給 方 向 的 夾 角 。 三 、 刀 具 材 料 (一 )刀 具 材 料 的 性 能 要 求 (1)較 高 的 硬 度 和 耐 磨 性 刀 具 材 料 的 常 溫 硬 度 要 求在 60HRC以 上 。 (2)足 夠 的 強(qiáng) 度 和 韌 性 (3)較 高 的 耐 熱 性 (4)良 好 的 導(dǎo) 熱 性 和 耐 熱 沖 擊 性 能 (5)良 好 的 工 藝 性 (二 )常 用 刀 具 材 料 1.碳 素 工 具 鋼 碳 素 工 具 鋼 是 含 碳 量 為 0.7 1.3%的 優(yōu) 質(zhì) 高 碳 鋼 。 常 用 牌 號(hào) 有 ： T8A、 T10A、 T12A。 碳 素 工 具 鋼 的 性 能

26、： 淬 火 硬 度 可 達(dá) HRC60 66， 且 刀 具 韌 磨 時(shí) 容 易 鋒 利 ，價(jià) 格 低 廉 。 但 耐 熱 性 差 ， 200 左 右 就 會(huì) 失 去 原 來(lái) 的 硬 度 ，故 允 許 的 切 削 速 度 不 高 （ 0.5m/s左 右 ） 。 淬 透 性 差 ， 熱 處理 變 形 大 。 碳 素 工 具 鋼 應(yīng) 用 ： 只 用 來(lái) 制 造 手 動(dòng) 刀 具 ， 如 銼 刀 、 手 工 鋸 條 等 。 2.合 金 工 具 鋼 在 碳 素 工 具 鋼 中 加 入 一 定 量 的 合 金 元 素 ， 如 鉻 （ Cr） 、鎢 （ W） 、 硅 （ Si） 、 錳 （ Mn） 等 即 成

27、 合 金 工 具 鋼 。 常 用 的 牌 號(hào) 有 ： 9SiCr、 CrWMn等 。 合 金 工 具 鋼 的 性 能 ： 淬 火 硬 度 與 碳 素 工 具 鋼 相 同 ， 而 耐 熱 性 有 所 提 高 ， 可耐 350 左 右 的 高 溫 ， 耐 磨 性 也 略 有 提 高 。 合 金 工 具 鋼 的最 大 優(yōu) 點(diǎn) 是 熱 處 理 時(shí) 變 形 較 小 。 合 金 工 具 鋼 應(yīng) 用 ： 常 用 來(lái) 制 造 形 狀 復(fù) 雜 、 要 求 熱 處 理 變 形 小 的 低 速 刀 具 ，如 絲 錐 、 板 牙 、 鉸 刀 等 。 3 高 速 鋼 高 速 鋼 是 加 入 了 較 多 的 鎢 (w)、

28、 鉬 (Mo)、 鉻 (Cr)、 釩(v)等 合 金 元 素 的 高 合 金 工 具 鋼 。 高 速 鋼 的 性 能 ： 具 有 較 高 的 硬 度 (62 67HRC)和 耐 熱 性 ； 高 的 耐 熱 性 ，溫 度 高 達(dá) 500 650 時(shí) 仍 能 進(jìn) 行 切 削 ； 高 強(qiáng) 度 (抗 彎 強(qiáng) 度是 一 般 硬 質(zhì) 合 金 的 2 3倍 ， 陶 瓷 的 5 6倍 )； 韌 性 好 ， 可在 有 沖 擊 、 振 動(dòng) 的 場(chǎng) 合 應(yīng) 用 ； 制 造 工 藝 性 好 ， 容 易 磨 出 鋒利 的 切 削 刃 。 高 速 鋼 的 應(yīng) 用 ： 適 于 制 造 各 類 刀 具 ， 尤 其 適 于 制

29、 造 鉆頭 、 拉 刀 、 成 形 刀 具 、 齒 輪 刀 具 等 形 狀 復(fù) 雜 的 刀 具 。 高 速 鋼 的 分 類 ： 按 切 削 性 能 可 分 為 普 通 高 速 鋼 和 高 性 能 高 速 鋼 按 制 造 工 藝 方 法 可 分 為 熔 煉 高 速 鋼 和 粉 木 冶 金 高 速 鋼 。 （ 1） 普 通 高 速 鋼 是 加 入 較 多 的 鎢 （ W） 、 鉬 （ Mo） 、 鉻 （ Cr） 、 釩（ V） 等 合 金 元 素 的 高 合 金 工 具 鋼 。 典 型 牌 號(hào) ： W18Cr4V(簡(jiǎn) 稱 W18)和 W6Mo5Cr4V2(M2)。 特 點(diǎn) 及 適 用 范 圍 ：

30、W18的 綜 合 性 能 較 好 ， 可 用 于 各 種 復(fù)雜 刀 具 。 M2的 碳 化 物 分 布 細(xì) 小 、 均 勻 ， 可 用 來(lái) 制 造 尺 寸 較大 ， 承 受 較 大 沖 擊 力 的 刀 具 ； M2的 熱 塑 性 好 ， 適 合 于 制 造熱 扎 鉆 頭 等 刀 具 。 （ 2） 高 性 能 高 速 鋼 在 普 通 高 速 鋼 的 基 礎(chǔ) 上 增 加 一 些 含 碳 量 、 含 釩 量 并 添加 鈷 、 鋁 等 合 金 元 素 熔 煉 而 成 。 典 型 牌 號(hào) ： W2Mo9Cr4VCo8(M42)和W6Mo5Cr4V2Al(501)。 特 點(diǎn) 及 適 用 范 圍 ： M42

31、的 綜 合 性 能 好 ， 常 溫 硬 度 接近 70HRC， 600 時(shí) 其 硬 度 為 55HRC， 刃 磨 性 能 也 好 ； 但M42含 鉆 多 ， 成 本 較 貴 。 501鋼 是 一 種 含 鋁 的 無(wú) 鈷 高 速 鋼 ，600 時(shí) 硬 度 達(dá) 54HRC， 501鋼 的 切 削 性 能 與 M42大 體 相當(dāng) ， 成 本 較 低 ， 但 刃 磨 性 能 較 差 。 表 2-1列 出 了 幾 種 常 用 高 速 鋼 的 力 學(xué) 性 能 。 (3)粉 末 冶 金 高 速 鋼 粉 末 冶 金 高 速 鋼 是 在 用 高 壓 惰 性 氣 體 (氬 氣 或 氮 氣 )把鋼 水 霧 化 成

32、粉 末 后 ， 再 經(jīng) 過(guò) 熱 壓 、 鍛 軋 成 材 。 特 點(diǎn) 及 適 用 范 圍 ： 有 效 地 解 決 了 熔 煉 高 速 鋼 的 碳 化 物 共 晶 偏 析 問(wèn) 題 ， 結(jié)晶 組 織 細(xì) 小 均 勻 。 與 熔 煉 高 速 鋼 相 比 ， 粉 末 冶 金 高 速 鋼 材質(zhì) 均 勻 ， 韌 性 好 ， 硬 度 高 ， 熱 處 理 變 形 小 ， 質(zhì) 量 穩(wěn) 定 ， 刃磨 性 能 好 ， 刀 具 壽 命 較 高 。 可 用 它 切 削 各 種 難 加 工 材 料 ，特 別 適 合 于 制 造 各 種 精 密 刀 具 和 形 狀 復(fù) 雜 的 刀 具 。 4 硬 質(zhì) 合 金 硬 質(zhì) 合 金

33、是 用 高 硬 度 、 難 熔 的 金 屬 碳 化 物 (WC、 TiC等 )和 金 屬 粘 結(jié) 劑 (Co、 Ni等 )在 高 溫 條 件 下 燒 結(jié) 而 成 的 粉末 冶 金 制 品 。 硬 質(zhì) 合 金 的 性 質(zhì) ： 硬 質(zhì) 合 金 的 常 溫 硬 度 達(dá) 89 93HRA， 760 時(shí) 其 硬 度為 77 85HRA， 在 800 1000 時(shí) 硬 質(zhì) 合 金 還 能 進(jìn) 行 切 削 ，刀 具 壽 命 比 高 速 鋼 刀 具 高 幾 倍 到 幾 十 倍 ， 可 加 工 包 括 淬 硬鋼 在 內(nèi) 的 多 種 材 料 。 但 硬 質(zhì) 合 金 的 強(qiáng) 度 和 韌 性 比 高 速 鋼 差 ，常

34、 溫 下 的 沖 擊 韌 性 僅 為 高 速 鋼 的 1/8 1/30， 因 此 ， 硬 質(zhì) 合金 承 受 切 削 振 動(dòng) 和 沖 擊 的 能 力 較 差 。 硬 質(zhì) 合 金 的 分 類 ： ISO把 切 削 用 硬 質(zhì) 合 金 分 為 三 類 ： P類 、 K類 和 M類 。 (1)P類 (相 當(dāng) 于 我 國(guó) YT類 )硬 質(zhì) 合 金 由 WC、 TiC和 Co組 成 ， 也 稱 鎢 鈦 鈷 類 硬 質(zhì) 合 金 。 常 用 牌 號(hào) 有 ： YT5(TiC的 質(zhì) 量 分 數(shù) 為 5 )、 YTl5等 。 性 能 ： 隨 著 TiC質(zhì) 量 分 數(shù) 的 提 高 ， 鈷 質(zhì) 量 分 數(shù) 相 應(yīng) 減

35、少 ， 硬度 及 耐 磨 性 增 高 ， 抗 彎 強(qiáng) 度 下 降 。 應(yīng) 用 范 圍 ： 主 要 用 于 加 工 鋼 料 及 有 色 金 屬 等 韌 性 材 料 。 但 是 不 宜加 工 不 銹 鋼 和 鈦 合 金 。 (2)K類 (相 當(dāng) 于 我 國(guó) YG類 )硬 質(zhì) 合 金 由 WC和 Co組 成 ，也 稱 鎢 鈷 類 硬 質(zhì) 合 金 。 常 用 牌 號(hào) ： YG6(鈷 的 質(zhì) 量 分 數(shù) 為 6 )、 YG8(鉆 的 質(zhì) 量 分 數(shù) 為 8 )等 。 性 能 ： 隨 著 鈷 質(zhì) 量 分 數(shù) 增 多 ， 硬 度 和 耐 磨 性 下 降 ， 抗 彎 強(qiáng) 度和 韌 性 增 高 。 應(yīng) 用 范

36、圍 ： 主 要 用 來(lái) 加 工 鑄 鐵 、 青 銅 等 脆 性 材 料 ， 也 可 加 工 有 色金 屬 及 其 合 金 。 (3) M類 (相 當(dāng) 于 我 國(guó) YW類 )硬 質(zhì) 合 金 ， 是 在 WC、 TiC、Co的 基 礎(chǔ) 上 再 加 入 TaC(或 NbC)而 成 。 常 用 牌 號(hào) ： YW1和 YW2等 。 性 能 ： 加 入 TaC(或 NbC)后 ， 改 善 了 硬 質(zhì) 合 金 的 綜 合 性 能 。這 類 硬 質(zhì) 合 金 既 可 以 加 工 鑄 鐵 和 有 色 金 屬 ， 又 可 以 加 工 鋼料 ， 還 可 以 加 工 高 溫 合 金 和 不 銹 鋼 等 難 加 工 材

37、料 ， 有 通 用硬 質(zhì) 合 金 之 稱 。 表 2-2列 出 了 幾 種 常 用 的 硬 質(zhì) 合 金 的 牌 號(hào) 、 性 能 及 其使 用 范 圍 。 (三 )其 他 刀 具 材 料 1 陶 瓷 用 于 制 作 刀 具 的 陶 瓷 材 料 主 要 有 兩 類 ： 氧 化 鋁 (Al2O3)基 陶 瓷 和 氮 化 硅 (Si3N4)基 陶 瓷 。 A12O3基 陶 瓷 硬 度 高 達(dá) 91 95HBA， 耐 磨 性 好 、 耐 熱性 好 、 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 高 、 抗 粘 結(jié) 能 力 強(qiáng) ， 但 抗 彎 強(qiáng) 度 和 韌 性差 ； 這 種 陶 瓷 用 于 精 加 工 和 半 精 加 工 冷

38、硬 鑄 鐵 、 淬 硬 鋼 很有 效 。 Si 3N4基 陶 瓷 有 較 高 的 抗 彎 強(qiáng) 度 和 韌 性 ， 適 于 加 工 鑄鐵 及 高 溫 合 金 ， 切 削 鋼 料 效 果 不 顯 著 。 2 立 方 氮 化 硼 立 方 氮 化 硼 (CBN)是 由 六 方 氮 化 硼 經(jīng) 高 溫 高 壓 處 理轉(zhuǎn) 化 而 成 ， 其 硬 度 高 達(dá) 8000HV， 僅 次 于 金 剛 石 。 CBN是 一 種 新 型 刀 具 材 料 ， 它 可 耐 1300 1500 的高 溫 ， 熱 穩(wěn) 定 性 好 ； 它 的 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 也 很 好 ， 即 使 溫 度高 達(dá) 1200 1300t也 不

39、 與 鐵 產(chǎn) 生 化 學(xué) 反 應(yīng) 。 立 方 氮 化 硼 能 以 硬 質(zhì) 合 金 切 削 鑄 鐵 和 普 通 鋼 的 切 削速 度 對(duì) 冷 硬 鑄 鐵 、 淬 硬 鋼 、 高 溫 合 金 等 進(jìn) 行 加 工 。 3 人 造 金 剛 石 金 剛 石 分 為 天 然 金 剛 石 和 人 造 金 剛 石 兩 種 ， 由 于 天 然 金剛 石 價(jià) 格 昂 貴 ， 工 業(yè) 上 多 使 用 人 造 金 剛 石 。 人 造 金 剛 石 又分 為 單 晶 金 剛 石 和 聚 晶 金 剛 石 (PCD)。 金 剛 石 的 硬 度 高 達(dá) 6000 10000HV， 是 目 前 已 知 的 最 硬物 質(zhì) ， 可

40、用 于 加 工 硬 質(zhì) 合 金 、 陶 瓷 、 高 硅 鋁 合 金 等 高 硬 度 、高 耐 磨 材 料 。 金 剛 石 不 是 碳 的 穩(wěn) 定 狀 態(tài) ， 遇 熱 易 氧 化 和 石 墨 化 ， 用 金剛 石 刀 具 進(jìn) 行 切 削 時(shí) 須 對(duì) 切 削 區(qū) 進(jìn) 行 強(qiáng) 制 冷 卻 。 金 剛 石 刀具 不 宜 加 工 鐵 族 元 素 ， 因 為 金 剛 石 中 的 碳 原 子 和 鐵 族 元 素的 親 和 力 大 ， 刀 具 壽 命 低 。 人 造 金 剛 石 目 前 主 要 用 于 制 作 磨 具 及 磨 料 ， 用 作 刀 具 材料 主 要 用 于 有 色 金 屬 的 高 速 精 細(xì) 切

41、 削 。 第 二 節(jié) 金 屬 切 削 過(guò) 程 中 的 變 形 一 、 切 屑 的 形 成 過(guò) 程 1 變 形 區(qū) 的 劃 分 (1)第 一 變 形 區(qū) 圖 中 I區(qū) (2)第 二 變 形 區(qū) 圖 中 區(qū) (3)第 三 變 形 區(qū) 圖 中 區(qū) 在 第 一 變 形 區(qū) 內(nèi) 的 變 形 ： 變 形 的 主 要 特 征 就 是 沿 滑 移 線 的 剪 切 變 形 ， 以 及 隨 之產(chǎn) 生 的 加 工 硬 化 。 OA、 OB和 OM等 都 是 等 剪 應(yīng) 力 曲 線 。 OA稱 作 始 滑 移 線 OM稱 作 終 滑 移 線 滑 移 與 晶 粒 的 伸 長(zhǎng) ： 當(dāng) 金 屬 沿 滑 移 線 發(fā) 生 剪

42、切 變 形 時(shí) ， 晶 粒 會(huì) 伸 長(zhǎng) ， 如 圖2-12所 示 。 晶 粒 伸 長(zhǎng) 的 方 向 與 滑 移 方 向 (即 剪 切 面 方 向 )是不 重 合 的 ， 它 們 成 一 夾 角 。 塑 性 金 屬 切 屑 形 成 過(guò) 程 ： 一 般 切 削 速 度 范 圍 內(nèi) ， 第 一 變 形 區(qū) 的 寬 度 僅 為 0.020.2mm， 所 以 可 以 用 一 剪 切 面 來(lái) 表 示 。 剪 切 面 與 切 削 速 度 方 向 的 夾 角 稱 作 剪 切 角 ， 以 表 示 。 我 們 可 以 用 圖 2-13形 象 地 模 擬 塑 性 金 屬 切 屑 形 成 過(guò) 程 。 卡 片 之 間 滑

43、 移 的 方 向 就 是 剪 切 面 的 方 向 。 2 切 屑 的 受 力 分 析 在 直 角 自 由 切 削 的 情 況 下 ， 作 用 在 切 屑 上 的 力 有 ： 前刀 面 上 的 法 向 力 Fn和 摩 擦 力 Ff； 剪 切 面 上 的 正 壓 力 Fns和剪 切 力 Fs； 這 兩 對(duì) 力 的 合 力 互 相 平 衡 ， 如 圖 所 示 。 如 將 上 述 兩 對(duì) 力 都 畫 在 切 削 刃 的 前 方 ， 就 可 得 到 圖 2-15所 示 的 力 關(guān) 系 圖 。 圖 中 F是 Ff和 Fn的 合 力 ， 稱 為 切 屑 形成 力 ； 是 剪 切 角 ； 是 前 刀 面 對(duì)

44、切 屑 作 用的 摩 擦 角 ； o是 刀 具 前角 ； Fc是 切 削 運(yùn) 動(dòng) 方向 的 切 削 分 力 ； Fp是 垂 直 于 切 削 運(yùn) 動(dòng) 方向 的 切 削 分 力 ； hD 是 切削 層 公 稱 厚 度 。 令 bD表 示 切 削 層 公 稱 寬 度 ， AD表 示 切 削 層 公 稱 橫 截面 積 (AD=hDbD)， As表 示 剪 切 面 的 面 積 (As=AD/sin)， 表 示剪 切 面 上 的 剪 應(yīng) 力 ， 則 如 用 測(cè) 力 儀 直 接 測(cè) 得 作 用 在 刀 具 上 的 切 削 分 力 Fc和 Fp， 在 忽 略 被 切 材 料 對(duì) 刀 具 后 刀 面 作 用 力

45、 的 條 件 下 ，即 可 由 式 (2-9)與 式 (2-10)推 導(dǎo) 求 得 前 刀 面 對(duì) 切 屑 作 用 的摩 擦 角 ， 進(jìn) 而 可 近 似 求 得 前 刀 面 與 切 屑 間 的 摩 擦 系 數(shù)。 以 式 (2-10)除 以 式 (2-9)得 二 、 切 削 變 形 程 度 切 削 變 形 程 度 有 三 種 表 示 方 法 ， 分 述 如 下 。 1 變 形 系 數(shù) h 切 屑 厚 度 hch與 切 削 層 厚 度 hD之 比 稱 為 厚 度 變 形 系 數(shù)ha； 而 切 削 層 長(zhǎng) 度 lc與 切 屑 長(zhǎng) 度 lch之 比 稱 為 長(zhǎng) 度 變 形 系 數(shù) hl。 （ 2-11）

46、 由 于 切 削 層 變 成 切 屑 后 ， 寬 度 變 化 很 小 ， 根 據(jù) 體 積 不變 原 理 ， 可 求 得 ha= hl ha與 hl可 統(tǒng) 一 用 符 號(hào) h表 示 。 變 形 系 數(shù) h的 值 是 大于 1的 數(shù) 。 h越 大 ， 變 形 越 大 。 h值 可 通 過(guò) 實(shí) 測(cè) 求 得 。 由 式 (2-11)知 ， h與 剪 切 角 有 關(guān) ， 增 大 ， h減 小 ，切 削 變 形 減 小 。 2 相 對(duì) 滑 移 相 對(duì) 滑 移 (剪 應(yīng) 變 )。 圖 2-17中 ， 平 行 四 邊 形 OHNM發(fā) 生 剪 切 變 形 后 ， 變 為 平 行 四 邊 形 OGPM， 其 相

47、對(duì) 滑 移 （ 2-12） 3 剪 切 角 由 式 (2-11)知 ， 剪 切 角 與 切 削 變 形 有 密 切 關(guān) 系 ， 我 們也 可 以 用 剪 切 角 來(lái) 衡 量 切 削 變 形 的 程 度 。 因 為 主 應(yīng) 力 方 向 與 最 大 剪 應(yīng) 力 方 向 的 夾 角 應(yīng) 為 45 ，即 Fs與 F的 夾 角 應(yīng) 為 45 ， 由 圖 2-15可 知（ 2-13）討 論 ： 1)前 角 o增 大 時(shí) ， 剪 切 角 隨 之 增 大 ， 變 形 減 小 。 2)摩 擦 角 增 大 時(shí) ， 剪 切 角 隨 之 減 小 ， 變 形 增 大 。 三 、 前 刀 面 上 的 摩 擦 在 OA區(qū)

48、： 由 于 正 應(yīng) 力 值 大 ， 切 屑 在 前 刀 面 上 形 成 粘結(jié) 接 觸 。 =s 各 點(diǎn) 的 摩 擦 系 數(shù) ： 由 于 (x)隨 x變 化 ， 故 在 粘 結(jié) 接 觸 區(qū) 切 屑 與 前 刀 面 的摩 擦 系 數(shù) 是 一 個(gè) 變 值 ， 離 切 削 刃 越 遠(yuǎn) ， 摩 擦 系 數(shù) 越 大 。 其 平 均 摩 擦 系 數(shù) avsAO sAOD Dsnf dxxOAdxxb OAbFF )()(111平 均 =式 中 Ff1， Fn1分 別 為 粘 結(jié) 接 觸 區(qū) 的 摩 擦 力 和 正 壓 力 ； bD切 削 層 公 稱 寬 度 ； av粘 結(jié) 接 觸 區(qū) 平 均 正 應(yīng) 力 。

49、 在 AB區(qū) ： 切 屑 在 前 刀 面 上 形 成 滑 動(dòng) 接 觸 ， 各 點(diǎn) 的 摩擦 系 數(shù) 相 同 ， 切 應(yīng) 力 =。 四 、 積 屑 瘤 的 形 成 及 其 對(duì) 切 削 過(guò) 程 的 影 響 1 積 屑 瘤 的 形 成 及 其 影 響 積 屑 瘤 的 概 念 ： 積 屑 瘤 的 成 因 ： 影 響 積 屑 瘤 的 的 因 素 ： 積 屑 瘤 的 產(chǎn) 生 及 其 成 長(zhǎng) 與 工 件 材 料 的 性 質(zhì) 、 切 削 區(qū) 的 溫 度 分 布 和 壓 力 分 布 有 關(guān) 。 2 積 屑 瘤 對(duì) 切 削 過(guò) 程 的 影 響 (1)使 刀 具 前 角 變 大 (2)使 切 削 厚 度 變 化 (

50、3)使 加 工 表 面 粗 糙 度 增 大 (4)對(duì) 刀 具 壽 命 的 影 響 積 屑 瘤 對(duì) 切 削 過(guò) 程 的 影 響 有 積 極 的 一 面 ， 也 有 消 極 的一 面 。 精 加 工 時(shí) 必 須 防 止 積 屑 瘤 的 產(chǎn) 生 。 采 取 的 控 制 措 施 有 ： 1)正 確 選 用 切 削 速 度 ， 使 切 削 速 度 避 開(kāi) 產(chǎn) 生 積 屑 瘤 的區(qū) 域 。 2)使 用 潤(rùn) 滑 性 能 好 的 切 削 液 ， 目 的 在 于 減 小 切 屑 底層 材 料 與 刀 具 前 刀 面 間 的 摩 擦 。 3)增 大 刀 具 前 角 o， 減 小 刀 具 前 刀 面 與 切 屑 之

51、 間 的 壓力 。 4)適 當(dāng) 提 高 工 件 材 料 硬 度 ， 減 小 加 工 硬 化 傾 向 。 五 、 影 響 切 屑 變 形 的 因 素 1 工 件 材 料 工 件 材 料 強(qiáng) 度 越 高 ， 切 屑 的 變 形 越 小 。 2 刀 具 前 角 o 增 大 刀 具 前 角 o， 剪 切 角 將 隨 之 增 大 ， 變 形 系 數(shù) h將 隨 之 減 小 。 3 切 削 速 度 vc 切 削 速 度 vc越 大 ， 變 形 系 數(shù) h越 小 。 4 切 削 層 公 稱 厚 度 h D 切 削 層 公 稱 厚 度 hD越 大 ， 變 形 系 數(shù) h越 小 。 第 三 節(jié) 切 屑 的 類 型

52、 及 控 制 一 、 切 屑 的 類 型 由 于 工 件 材 料 不 同 ， 切 削 條 件 各 異 ， 切 削 過(guò) 程 中 生 成的 切 屑 形 狀 是 多 種 多 樣 的 。 切 屑 的 形 狀 主 要 分 為 帶 狀 、 節(jié)狀 、 粒 狀 和 崩 碎 四 種 類 型 。 (1)帶 狀 切 屑 這 是 最 常 見(jiàn) 的 一 種 切 屑 。 它 的 內(nèi) 表 面 是 光 滑 的 ， 外 表面 呈 毛 茸 狀 。 加 工 塑 性 金 屬 時(shí) ， 在 切 削 厚 度 較 小 、 切 削 速 度 較 高 、刀 具 前 角 較 大 的 工 況 條 件 下 常 形 成 此 類 切 屑 。 (2)節(jié) 狀 切

53、 屑 又 稱 擠 裂 切 屑 。 它 的 外 表 面 呈 鋸 齒 形 ， 內(nèi) 表 面 有 時(shí) 有裂 紋 。 在 切 削 速 度 較 低 、 切 削 厚 度 較 大 、 刀 具 前 角 較 小 時(shí) 常產(chǎn) 生 此 類 切 屑 。 (3)粒 狀 切 屑 又 稱 單 元 切 屑 。 在 切 屑 形 成 過(guò) 程 中 ， 如 剪 切 面 上 的 剪 切 應(yīng) 力 超 過(guò) 了 材料 的 斷 裂 強(qiáng) 度 ， 切 屑 單 元 從 被 切 材 料 上 脫 落 ， 形 成 粒 狀 切屑 。 (4)崩 碎 切 屑 切 削 脆 性 金 屬 時(shí) ， 由 于 材 料 塑 性 很 小 、 抗 拉 強(qiáng) 度 較 低 ，刀 具 切

54、人 后 ， 切 削 層 金 屬 在 刀 具 前 刀 面 的 作 用 下 ， 未 經(jīng) 明顯 的 塑 性 變 形 就 在 拉 應(yīng) 力 作 用 下 脆 斷 ， 形 成 形 狀 不 規(guī) 則 的崩 碎 切 屑 。 加 工 脆 性 材 料 ， 切 削 厚 度 越 大 越 易 得 到 這 類 切 屑 。 二 、 切 屑 的 控 制 切 屑 經(jīng) 第 、 第 變 形 區(qū) 的 劇 烈 變 形 后 ， 硬 度 增加 ， 塑 性 下 降 ， 性 能 變 脆 。 在 切 屑 排 出 過(guò) 程 中 ， 當(dāng) 碰到 刀 具 后 刀 面 、 工 件 上 過(guò) 渡 表 面 或 待 加 工 表 面 等 障 礙時(shí) ， 如 某 一 部 位

55、 的 應(yīng) 變 超 過(guò) 了 切 屑 材 料 的 斷 裂 應(yīng) 變 值 ，切 屑 就 會(huì) 折 斷 。 還 可 以 采 取 以 下 措 施 控 制 切 屑 ： (1)采 用 斷 屑 槽 通 過(guò) 設(shè) 置 斷 屑 槽 對(duì) 流 動(dòng) 中 的 切 屑 施 加 一 定 的 約 束 力 ，使 切 屑 應(yīng) 變 增 大 ， 切 屑 卷 曲 半 徑 減 小 。 斷 屑 槽 的 尺 寸 參 數(shù)應(yīng) 與 切 削 用 量 的 大 小 相 適 應(yīng) ， 否 則 會(huì) 影 響 斷 屑 效 果 。 常 用的 斷 屑 槽 截 面 形 狀 有 折 線 形 、 直 線 圓 弧 形 和 全 圓 弧 形 ， 見(jiàn)圖 2-23。 前 角 較 大 時(shí) ，

56、 采 用 全 圓 弧 形 斷 屑 槽 刀 具 的 強(qiáng) 度 較 好 。 斷 屑 槽 位 于 前 刀 面 上 的 形 式 有 平 行 、 外 斜 、 內(nèi) 斜 三 種 。 (2)改 變 刀 具 角 度 增 大 刀 具 主 偏 角 r， 切 削 厚 度 變 大 ， 有 利 于 斷 屑 。 減小 刀 具 前 角 o可 使 切 屑 變 形 加 大 ， 切 屑 易 于 折 斷 。 刃 傾 角s可 以 控 制 切 屑 的 流 向 。 (3)調(diào) 整 切 削 用 量 提 高 進(jìn) 給 量 f使 切 削 厚 度 增 大 ， 對(duì) 斷 屑 有 利 ； 但 增 大 f會(huì) 增 大 加 工 表 面 粗 糙 度 。 適 當(dāng) 地

57、降 低 切 削 速 度 使 切 削 變 形增 大 ， 也 有 利 于 斷 屑 ， 但 這 會(huì) 降 低 材 料 切 除 效 率 。 須 根 據(jù)實(shí) 際 條 件 適 當(dāng) 選 擇 切 削 用 量 。 第 四 節(jié) 切 削 力 一 、 切 削 力 、 切 削 合 力 與 分 力 、 切 削 功 率 1 切 削 力 切 削 力 來(lái) 源 于 以 下 兩 個(gè) 方 面 (圖 2-25)： 1） 變 形 抗 力 2） 摩 擦 阻 力 2 切 削 合 力 及 分 解 切 削 合 力 為 F Fc稱 為 切 削 力 (也 稱 切 向 力 、 主 切 削 力 )。 Fp稱 為 背 向 力 (也 稱 切 深 抗 力 、 徑

58、 向 力 )。 Ff稱 為 進(jìn) 給 力 (也 稱 軸 向 力 )。 在 上 述 三 個(gè) 分 力 中 ， Fc值 最 大 ， Fp約 為 (0.150.7)Fc， Ff約 為 (0.1 0.6)Fc。 由 圖 2-26可 知 3 切 削 功 率式 中 Fc切 削 力 (N)； vc切 削 速 度 (m/s)； Ff進(jìn) 給 力 (N)； nw工 件 轉(zhuǎn) 速 (r s)； f 進(jìn) 給 量 (mm r)。 Pc=Fcvc 10-3 （ 2-17） 機(jī) 床 電 動(dòng) 機(jī) 的 功 率 PE， 應(yīng) 為 （ 2-16）式 中 m機(jī) 床 傳 動(dòng) 效 率 ， 一 般 取 為 0.75 0.85。 （ 2-18） 4

59、 單 位 切 削 力 的 概 念 單 位 切 削 面 積 上 的 切 削 力 稱 為 單 位 切 削 力 ， 用 kc(Nmm2)表 示 ：式 中 Fc切 削 力 (N)； AD切 削 面 積 (mm2)。 若 已 知 單 位 切 削 力 kc， 可 通 過(guò) 式 (2-19)計(jì) 算 切 削 力 Fc。(2-19) 二 、 切 削 力 的 測(cè) 量 及 切 削 力 經(jīng) 驗(yàn) 公 式 1 切 削 力 的 測(cè) 量 （ 略 ） 2 切 削 力 經(jīng) 驗(yàn) 公 式 生 產(chǎn) 實(shí) 際 中 應(yīng) 用 比 較 廣 泛 的 切 削 力 經(jīng) 驗(yàn) 公 式 為 表 2-3車 削 力 公 式 中 的 系 數(shù) 和 指 數(shù) 三 、 影

60、 響 切 削 力 的 因 素 1 工 件 材 料 的 影 響 工 件 材 料 的 強(qiáng) 度 、 硬 度 越 高 ， 切 削 力 越 大 。 切 削 脆 性材 料 時(shí) ， 被 切 材 料 的 塑 性 變 形 及 它 與 前 刀 面 的 摩 擦 都 比 較小 ， 故 其 切 削 力 相 對(duì) 較 小 。 2 切 削 用 量 的 影 響 （ 1） 背 吃 刀 量 ap和 進(jìn) 給 量 f ap和 f增 大 ， 都 會(huì) 使 切 削 力 增 大 ， 但 兩 者 的 影 響 程 度不 同 。 a p增 大 時(shí) ， 變 形 系 數(shù) h不 變 ， 切 削 力 成 正 比 增 大 ；f增 大 時(shí) ， h有 所 下 降

61、 ， 故 切 削 力 不 成 正 比 增 大 。 (2)切 削 速 度 vc 切 削 塑 性 材 料 時(shí) ， 在 無(wú) 積 屑 瘤 產(chǎn) 生 的 切 削 速 度 范 圍 內(nèi)隨 著 vc的 增 大 ， 切 削 力 減 小 ； 這 是 因 為 vc增 大 時(shí) ， 切 削 溫度 升 高 ， 摩 擦 系 數(shù) 減 小 ， 從 而 使 h減 小 ， 切 削 力 下 降 。在 產(chǎn) 生 積 屑 瘤 的 情 況 下 ， 刀 具 的 實(shí) 際 前 角 是 隨 積 屑 瘤 的 成長(zhǎng) 與 脫 落 變 化 的 。 在 積 屑 瘤 增 長(zhǎng) 期 ， vc增 大 ， 積 屑 瘤 高 度增 大 ， 實(shí) 際 前 角 增 大 ， h減

62、小 ， 切 削 力 下 降 ； 在 積 屑 瘤 消退 期 ， vc增 大 ， 積 屑 瘤 減 小 ， 實(shí) 際 前 角 變 小 ， h增 大 ， 切削 力 上 升 。 切 削 鑄 鐵 等 脆 性 材 料 時(shí) ， 被 切 材 料 的 塑 性 變 形 及 它 與前 刀 面 的 摩 擦 均 比 較 小 ， v c對(duì) 切 削 力 沒(méi) 有 顯 著 影 響 。 3 刀 具 兒 何 參 數(shù) 的 影 響 （ 1） 前 角 o o增 大 ， h減 小 ， 切 削 力 下 降 。 切 削 塑 性 材 料 時(shí) ， o對(duì) 切 削 力 的 影 響 較 大 ； 切 削 脆 性 材 料 時(shí) ， 由 于 切 削 變 形 很小

63、， o對(duì) 切 削 力 的 影 響 不 顯 著 。 （ 2） 主 偏 角 kr 由 圖 2-26可 知 ， 主 偏 角 kr增 大 ， 背 向 力 Fp減 小 ， 進(jìn) 給力 Ff增 大 。 （ 3） 刃 傾 角 s 改 變 刃 傾 角 將 影 響 切 屑 在 前 刀 面 上 的 流 動(dòng) 方 向 ， 從 而使 切 削 合 力 的 方 向 發(fā) 生 變 化 。 增 大 s， Fp減 小 ， Ff增 大 。s在 45 10 范 圍 內(nèi) 變 化 時(shí) ， Fc基 本 不 變 。 4 刀 具 磨 損 后 刀 面 磨 損 增 大 時(shí) ， 后 刀 面 上 的 法 向 力 和 摩 擦 力 都 增大 ， 故 切 削

64、力 增 大 。 5 切 削 液 使 用 以 冷 卻 作 用 為 主 的 切 削 液 （ 如 水 溶 液 ） 對(duì) 切 削 力影 響 不 大 ， 使 用 潤(rùn) 滑 作 用 強(qiáng) 的 切 削 液 （ 如 切 削 油 ） 可 使 切削 力 減 小 。 6 刀 具 材 料 刀 具 材 料 與 工 件 材 料 間 的 摩 擦 系 數(shù) 影 響 摩 擦 力 的 大 小導(dǎo) 致 切 削 力 變 化 。 第 五 節(jié) 切 削 熱 和 切 削 溫 度 一 、 切 削 熱 的 產(chǎn) 生 與 傳 導(dǎo) 切 削 熱 的 產(chǎn) 生 ： 一 是 切 削 層 金 屬 發(fā) 生 彈 性 和 塑 性 變 形 所 消 耗 的 能 量 ； 二 是 切

65、 屑 與 前 刀 面 、 工 件 與 后 刀 面 間 產(chǎn) 生 的 摩 擦 熱 。 切 削 熱 的 傳 導(dǎo) ： 切 削 熱 由 切 屑 、 工 件 、 刀 具 及 周 圍 的 介 質(zhì) （ 空 氣 ， 切 削 液 ） 向 外 傳 導(dǎo) 。 二 、 切 削 溫 度 的 測(cè) 量 （ 略 ） 三 、 影 響 切 削 溫 度 的 主 要 因 素 1 切 削 用 量 對(duì) 切 削 溫 度 的 影 響 用 實(shí) 驗(yàn) 方 法 求 得 的 刀 具 與 切 屑 接 觸 區(qū) 平 均 切 削 溫 度 的經(jīng) 驗(yàn) 公 式 為 (2-22)式 中 刀 具 與 切 屑 接 觸 區(qū) 平 均 溫 度 （ ） ； C 切 削 溫 度 系

66、數(shù) ； vc切 削 速 度 （ m/min)； f進(jìn) 給 量 （ mm/r) ; ap背 吃 刀 量 （ mm) ; z， y， x分 別 為 vc、 f、 ap的 指 數(shù) 。 2 刀 具 幾 何 參 數(shù) 對(duì) 切 削 溫 度 的 影 響 (1)前 角 o 對(duì) 切削 溫 度 的 影 響 o增 大 ， 變 形 減小 ， 切 削 力 減 小 ，切 削 溫 度 下 降 。 （ 2） 主 偏 角 kr對(duì) 切 削 溫 度 的 影 響 減 小 kr， 切 削 刃 工 作 長(zhǎng) 度 和 刀 尖 角 增 大 ， 散 熱 條 件 變好 ， 使 切 削 溫 度 下 降 。 3 工 件 材 料 對(duì) 切 削 溫 度 的 影 響 強(qiáng) 度 和 硬 度 高 ， 產(chǎn) 生 的 切 削 熱 多 ， 切 削 溫 度 就 高 。 導(dǎo)熱 系 數(shù) 小 時(shí) ， 切 削 熱 不 易 散 出 ， 切 削 溫 度 相 對(duì) 較 高 。 切 削 灰 鑄 鐵 等 脆 性 材 料 時(shí) ， 切 削 變 形 小 、 摩 擦 小 ， 切削 溫 度 一 般 較 切 削 鋼 時(shí) 低 。 4 刀 具 磨 損 對(duì) 切 削 溫 度 的 影 響 刀 具 磨 損 使