机械制造基础第7章金属切削加工基础知识

机 械 制 造 基 础 第 7章 金 属 切 削 加 工 基 础 知 识 金 属 切 削 加 工 就 是 利 用 工 件 和 刀 具 之 间 的 相 对 （ 切削 ） 运 动 ， 用 刀 具 上 的 切 削 刃 切 除 工 件 上 的 多 余 金 属 层 ，从 而 获 得 具 有 一 定 加 工 质 量 零 件 的 过 程 。 由 此 可 见 ， 理解 零 件 加 工 质 量 的 概 念 ； 掌 握 切 削 运 动 和 金 属 切 削 刀 具的 基 本 知 识 ； 认 识 金 属 切 削 过 程 的 基 本 规 律 是 学 习 金 属切 削 加 工 的 基 本 内 容 。 7.1 加 工 质 量 为 了 保 证 机 电 产 品 的 质 量 ， 设 计 时 应 对 零 件 提 出 加 工 质量 的 要 求 ， 机 械 零 件 的 加 工 质 量 包 括 加 工 精 度 和 表 面 质 量 两方 面 ， 它 们 的 好 坏 将 直 接 影 响 产 品 的 使 用 性 能 、 使 用 寿 命 、外 观 质 量 、 生 产 率 和 经 济 性 。 7.1.1加 工 精 度 经 机 械 加 工 后 ， 零 件 的 尺 寸 、 形 状 、 位 置 等 参 数 的 实 际 数 值 与 设 计 理想 值 的 符 合 程 度 称 为 机 械 加 工 精 度 ， 简 称 加 工 精 度 。 实 际 值 与 理 想 值 相 符 合 的 程 度 越 高 ， 即 偏 差 （ 加 工 误 差 ） 越 小 ， 加 工 精度 越 高 。加 工 精 度 包 括 尺 寸 精 度 、 形 状 精 度 和 位 置 精 度 。 零 件 图 上 ， 对 被 加 工 件的 加 工 精 度 要 求 常 用 尺 寸 公 差 、 形 状 公 差 和 位 置 公 差 来 表 示 。 （ 1） 尺 寸 精 度 是 指 加 工 表 面 本 身 的 尺 寸 (如 圆 柱 面 的 直 径 )和 表 面 间 的 尺 寸 (如 孔 间距 离 等 )的 精 确 程 度 。尺 寸 精 度 的 高 低 ， 用 尺 寸 公 差 的 大 小 来 表 示 。尺 寸 公 差 是 尺 寸 允 许 的 变 动 量 ， 国 家 标 准 GB/T1800. 3-1998 极 限 与 配合 中 规 定 ， 尺 寸 公 差 分 20个 等 级 ， 即 IT01、 IT0、 IT1、 IT2IT18。IT后 面 的 数 字 代 表 公 差 等 级 ， 数 字 愈 大 ， 公 差 等 级 越 低 ， 公 差 值 越 大 ， 尺寸 精 度 越 低 。在 零 件 图 上 ， 通 常 只 规 定 尺 寸 公 差 ， 对 要 求 较 高 的 零 件 ， 除 了 规 定 尺 寸公 差 外 ,还 要 规 定 形 状 和 位 置 公 差 。 （ 2） 形 状 精 度 是 指 零 件 加 工 后 的 表 面 与 理 想 表 面 在 形 状 上 相 接 近 的 程 度 。常 用 的 有 直 线 度 、 平 面 度 、 圆 度 、 圆 柱 度 、 线 轮 廓 度 和 面 轮 廓 度 等 。 （ 3） 位 置 精 度 是 指 零 件 加 工 后 的 表 面 、 轴 线 或 对 称 平 面 之 间 的 实 际 位 置 与 理 想 位置 接 近 的 程 度 。常 用 的 有 平 行 度 、 垂 直 度 、 同 轴 度 、 对 称 度 等 。 机 械 加 工 精 度 愈 高 ， 加 工 费 用 也 愈 高 。 每 种 加 工 方 法 在 正常 条 件 下 所 能 达 到 的 加 工 精 度 范 围 称 为 经 济 精 度 。 7.1.2 表 面 质 量 主 要 是 指 零 件 加 工 后 的 表 面 粗 糙 度 以 及 表 面 层 材 质 的 变 化 。 主 要 包 括 ：表 面 粗 糙 度表 面 层 材 质 的 变 化 （ 1） 表 面 粗 糙 度 表 面 粗 糙 度 是 指 在 切 削 加 工 中 ， 由 于 刀 痕 、 塑 性 变 形 、 振 动 和 摩 擦等 原 因 ， 会 使 加 工 表 面 产 生 微 小 的 峰 谷 ， 这 些 微 小 峰 谷 的 高 低 程 度和 间 距 状 况 称 为 表 面 粗 糙 度 。表 面 粗 糙 度 对 零 件 的 耐 磨 性 、 抗 腐 蚀 性 和 配 合 性 质 等 有 很 大 影 响 。 它直 接 影 响 机 器 的 使 用 性 能 和 寿 命 。国 家 标 准 GB/T1031-2009规 定 了 表 面 粗 糙 度 的 评 定 参 数 及 其 数 值 。 常 用的 评 定 表 面 粗 糙 度 的 参 数 是 轮 廓 算 术 平 均 偏 差 Ra值 。一 般 来 说 ， 零 件 的 表 面 粗 糙 度 越 小 ， 零 件 的 使 用 性 能 越 好 ， 寿 命 也 越长 ， 但 零 件 的 制 造 成 本 也 会 相 应 增 加 。 （ 2） 表 面 层 材 质 的 变 化 是 指 零 件 加 工 后 在 表 面 层 内 出 现 不 同 于 基 体 材 料 的 力 学 、 冶 金 、 物 理及 化 学 性 能 的 变 质 层 。具 体 表 现 为 加 工 硬 化 、 金 相 组 织 变 化 、 残 余 应 力 产 生 、 热 损 伤 、 疲 劳 强 度变 化 及 耐 腐 蚀 性 下 降 等 。 在 满 足 零 件 使 用 性 能 要 求 和 后 续 工 序 要 求 的 前 提 下 ， 尽 可 能 选用 较 低 的 精 度 等 级 和 较 大 的 表 面 粗 糙 度 值 。在 确 定 零 件 加 工 精 度 和 表 面 粗 糙 度 时 ， 总 的 原 则 是 ： 7.2 切 削 运 动7.2.1 切 削 运 动 切 削 加 工 时 ,为 了 获 得 各 种 形 状 的 零 件 ,刀 具 与 工 件 必 须 具 有 一 定 的相 对 运 动 ,我 们 将 这 种 相 对 运 动 为 切 削 运 动 。 切 削 运 动 按 其 所 起 的 作 用 可 分 为 ：主 运 动进 给 运 动 （ 1） 主 运 动 主 运 动 是 使 刀 具 和 工 件 之 间 产 生 相 对 运 动 ， 从 而 使 刀 具 前 面 接 近 工 件实 现 切 削 的 运 动 。 主 运 动 的 特 点 速 度 最 高 ， 消 耗 的 功 率 最 大 。（ 2） 进 给 运 动 由 机 床 或 人 力 提 供 的 运 动 ， 它 使 刀 具 与 工 件 间 产 生 附 加 的 相 对 运 动 ，进 给 运 动 将 使 被 切 金 属 层 不 断 地 投 入 切 削 ， 以 加 工 出 具 有 所 需 几 何特 性 的 已 加 工 表 面 。 主 运 动 的 运 动 形 式 可 以 是 旋 转 运 动 ， 也 可 以 是 直 线 运 动 ；主 运 动 可 以 由 工 件 完 成 ， 也 可 以 由 刀 具 完 成 ；主 运 动 和 进 给 运 动 可 以 同 时 进 行 ， 也 可 以 间 歇 进 行 ； 主 运 动 通 常 只 有 一 个 ， 而 进 给 运 动 的 数 目 可 以 有 一 个 或 几 个 。 （ 3） 主 运 动 和 进 给 运 动 的 合 成 当 主 运 动 和 进 给 运 动 同时 进 行 时 ， 切 削 刃 上 某 一点 相 对 于 工 件 的 运 动 为 合成 运 动 ， 常 用 合 成 速 度 向量 ve来 表 示 ， 如 图 所 示 。 7.2.2 工 件 表 面 切 削 加 工 过 程 中 ， 在 切 削 运 动 的 作 用 下 ， 工 件 表 面 一层 金 属 不 断 地 被 切 下 来 变 为 切 屑 ， 从 而 加 工 出 所 需 要 的 新的 表 面 ， 在 新 表 面 形 成 的 过 程 中 ， 工 件 上 有 三 个 依 次 变 化着 的 表 面 ， 它 们 分 别 是 ： 待 加 工 表 面 即 将 被 切 去 金 属 层 的 表 面 ； 切 削 表 面 切 削 刃 正 在 切 削 而 形 成 的 表 面 , 切 削 表 面 又 称 加 工 表 面 或 过渡 表 面 ； 已 加 工 表 面 已 经 切 去 多 余 金 属 层 而 形 成 的 新表 面 。 7.2.3 切 削 用 量 切 削 用 量 是 用 来 表 示 切 削 加 工 中 主 运 动 和 进 给 运 动 参 数 的 数 量 。 切 削 用 量 包 括 ：切 削 速 度进 给 量背 吃 刀 量 三 个 要 素 。 （ 1） 切 削 速 度 vc 在 切 削 加 工 时 ， 切 削 刃 选 定 点 相 对 于 工 件 主 运 动 的 瞬 时 速 度 称 为 切削 速 度 ， 它 表 示 在 单 位 时 间 内 工 件 和 刀 具 沿 主 运 动 方 向 相 对 移 动 的距 离 ,单 位 为 m/min或 m/s。主 运 动 为 旋 转 运 动 时 ,切 削 速 度 vc计 算 公 式 为 : )/min/(1000 smmndv c 或式 中 d 工 件 直 径 （ mm） n 工 件 或 刀 具 每 分 (秒 )钟 转 数 (r/min或 r/s) 主 运 动 为 往 复 运 动 时 ,平 均 切 削 速 度 为 ： )/min/(10002 smmnLv rc 或式 中 L一 往 复 运 动 行 程 长 度 (mm) nr一 主 运 动 每 分 钟 的 往 复 次 数 (往 复 次 数 /min)。 （ 2） 进 给 量 f 进 给 量 是 刀 具 在 进 给 运 动 方 向 上 相 对 工 件 的 位 移 量 ， 可 用 刀 具 或工 件 每 转 或 每 行 程 的 位 移 量 来 表 述 或 度 量 。 车 削 时 进 给 量 的 单 位 是 mm/r， 即 工 件 每 转 一 圈 ,刀 具 沿 进 给 运 动 方 向 移动 的 距 离 。刨 削 等 主 运 动 为 往 复 直 线 运 动 ,其 间 歇 进 给 的 进 给 量 为 mm/双 行 程 ， 即每 个 往 复 行 程 刀 具 与 工 件 之 间 的 相 对 横 向 移 动 距 离 。 单 位 时 间 的 进 给 量 ， 称 为 进 给 速 度 ， 车 削 时 的 进 给 速 度 vf 计 算 公 式 为 :铣 削 时 ， 由 于 铣 刀 是 多 齿 刀 具 ， 进 给 量 单 位 除 mm/r外 ， 还 规 定 了 每 齿 进 给量 ， 用 az表 示 ， 单 位 是 (mm/z)， vf、 f、 az三 者 之 间 的 关 系 为 ：zanfnv ff )/min/( smmmmfnvf 或z为 多 齿 刀 具 的 齿 数 （ 3） 背 吃 刀 量 （ 切 削 深 度 ） ap 背 吃 刀 量 ap是 指 主 刀 刃 工 作 长 度 （ 在 基 面 上 的 投 影 ） 沿 垂 直 于 进给 运 动 方 向 上 的 投 影 值 。 对 于 外 圆 车 削 ， 背 吃 刀 量 ap等 于 工 件 已 加 工 表 面 和 待 加 工 表 面 之 间的 垂 直 距 离 ,单 位 为 mm 。 即 ： 2 mwp dda 式 中 dw 待 加 工 表 面 直 径 dm 已 加 工 表 面 直 径 7.3 刀 具 切 削 部 分 的 几 何 角 度 切 削 刀 具 种 类 很 多 ,如车 刀 、 刨 刀 、 铣 刀 和 钻 头等 。 它 们 几 何 形 状 各 异 ,复杂 程 度 不 等 ， 但 它 们 切 削部 分 的 结 构 和 几 何 角 度 都具 有 许 多 共 同 的 特 征 ， 其中 车 刀 是 最 常 用 、 最 简 单和 最 基 本 的 切 削 工 具 ， 因而 最 具 有 代 表 性 。 其 他 刀具 都 可 以 看 作 是 车 刀 的 组合 或 变 形 。 如 图 所 示 。 7.3.1 车 刀 的 组 成 车 刀 由 切 削 部 分 、 刀 柄 两部 分 组 成 。 切 削 部 分 承 担 切 削加 工 任 务 ， 刀 柄 用 以 装 夹 在 机床 刀 架 上 。 切 削 部 分 是 由 一 些面 、 切 削 刃 组 成 。 我 们 常 用 的外 圆 车 刀 是 由 一 个 刀 尖 、 两 条切 削 刃 、 三 个 刀 面 组 成 的 。 如图 所 示 。 （ 1） 刀 面 前 刀 面 A 刀 具 上 切 屑 流 过 的 表 面 ； 后 刀 面 A 与 工 件 上 切 削 表 面 相 对 的刀 面 ； 副 后 刀 面 A 与 已 加 工 表 面 相 对 的 刀 面 。 （ 2） 切 削 刃 主 切 削 刃 S 前 刀 面 与 后 刀 面 的 交 线 ， 承 担 主 要的 切 削 工 作 ； 副 切 削 刃 S 前 刀 面 与 副 后 刀 面 的 交 线 ， 承 担 少量 的 切 削 工 作 。 刀 尖 是 主 、 副 切 削 刃 相 交 的 一 点 ， 实 际上 该 点 不 可 能 磨 得 很 尖 ， 而 是 由 一段 折 线 或 微 小 圆 弧 组 成 ， 微 小 圆 弧的 半 径 称 为 刀 尖 圆 弧 半 径 ,用 r 表 示 ,如 图 所 示 。 7.3.2 刀 具 几 何 角 度 参 考 系 为 了 便 于 确 定 车 刀 上 的 几 何 角 度 ， 常 选 择 某 一 参 考 系 作为 基 准 ， 通 过 测 量 刀 面 或 切 削 刃 相 对 于 参 考 系 坐 标 平 面 的角 度 值 来 反 映 它 们 的 空 间 方 位 。 刀 具 几 何 角 度 参 考 系 有 两 类 ： 刀 具 标 注 角 度 参 考 系 刀 具 工 作 角 度 参 考 系 。 （ 1） 刀 具 标 注 角 度 参 考 系 刀 具 标 注 角 度 参 考 系 是 刀 具 设 计 时 标 注 、 刃 磨 和 测 量角 度 的 基 准 ， 在 此 基 准 下 定 义 的 刀 具 角 度 称 刀 具 标 注 角 度 。为 了 使 参 考 系 中 的 坐 标 平 面 与 刃 磨 、 测 量 基 准 面 一 致 ， 特别 规 定 了 如 下 假 设 条 件 。 假 设 运 动 条 件 用 主 运 动 向 量 vc近 似 地 代 替 相 对 运 动 合 成 速 度 向 量 ve(即vf=0)。 假 设 安 装 条 件 规 定 刀 杆 中 心 线 与 进 给 运 动 方 向 垂 直 ； 刀 尖 与 工 件 中 心 等高 。 1） 刀 具 标 注 角 度 参 考 系 种 类 根 据 ISO3002/1-1997标 准 推 荐 ， 刀 具 标 注 角 度 参 考 系 有 ： 正 交 平 面 参 考 系 法 平 面 参 考 系 假 定 工 作 平 面 参 考 系 三 种 。 2） 正 交 平 面 参 考 系正 交 平 面 参 考 系 由 以 下 三 个 平 面组 成 ： 基 面 Pr ：通 过 切 削 刃 选 定 点 与 主 运 动 方 向垂 直 的 平 面 。 基 面 与 刀 具 底 面 平行 。切 削 平 面 Ps：通 过 切 削 刃 选 定 点 与 主 切 削 刃 相切 且 垂 直 于 基 面 Pr的 平 面 。主 剖 面 Po：通 过 切 削 刃 选 定 点 垂 直 于 基 面 Pr 和 切 削 平 面 Ps的 平 面 。主切削刃主后刀面前刀面主剖面 Po A切削平面 Ps基面 Pr 3） 法 平 面 参 考 系 如 图 所 示 ， 法 平面 参 考 系 由 pr、 ps和法 平 面 pn组 成 。 其 中法 平 面 pn是 过 切 削 刃某 选 定 点 垂 直 于 切 削刃 的 平 面 。 4） 假 定 工 作 平 面 参 考 系 如 图 所 示 ， 假 定 工 作平 面 参 考 系 由 pr、 pf和 pp组 成 。 假 定 工 作 平 面 pf是过 切 削 刃 某 选 定 点 平 行 于假 定 进 给 运 动 并 垂 直 于 基面 的 平 面 。 背 平 面 pp是 过切 削 刃 某 选 定 点 既 垂 直 于假 定 进 给 运 动 又 垂 直 于 基面 的 平 面 。 刀 具 设 计 时 标注 、 刃 磨 、 测 量 角 度 最 常用 的 是 正 交 平 面 参 考 系 。 （ 2） 刀 具 工 作 角 度 参 考 系 刀 具 工 作 角 度 参 考 系 是 刀 具 切 削 工 作 时 角 度 的 基 准（ 不 考 虑 假 设 条 件 ） ， 在 此 基 准 下 定 义 的 刀 具 角 度 称 刀 具工 作 角 度 。 它 同 样 有 正 交 平 面 参 考 系 、 法 平 面 参 考 系 和 假定 工 作 平 面 参 考 系 。 7.3.3 刀 具 标 注 角 度 定 义（ 1） 在 基 面 内 测 量 的 角 度主 偏 角 r 主 切 削 刃 与 进 给 运 动 方 向 之 间的 夹 角 。副 偏 角 r 副 切 削 刃 与 进 给 运 动 反 方 向 之间 的 夹 角 。 刀 尖 角 r 主 切 削 平 面 与 副 切 削 平 面 间 的夹 角 。 )(180 rrr 刀 尖 角 与 主 偏 角 和 副 偏 角 的 关 系 ： （ 2） 在 主 切 削 刃 正 交 平 面 内 (O-O)测 量 的 角 度 前 角 o 前 刀 面 与 基 面 间 的 夹 角 。 当 前刀 面 与 基 面 平 行 时 ， 前 角 为 零 。基 面 在 前 刀 面 以 内 ， 前 角 为 负 。基 面 在 前 刀 面 以 外 ， 前 角 为 正 。后 角 o 后 刀 面 与 切 削 平 面 间 的 夹 角 。楔 角 o 前 刀 面 与 后 刀 面 间 的 夹 角 。楔 角 与 前 角 o和 后 角 o的 关 系 如 下 ： )(90 ooo （ 3） 在 切 削 平 面 内 (S向 )测 量 的 角 度 刃 倾 角 s 主 切 削 刃 与 基 面 间 的 夹 角 。 刃 倾 角 正 负 的 规 定 如 图 所 示 。 刀 尖 处 于 最 高 点 时 ， 刃 倾 角 为 正 ； 刀 尖 处 于最 低 点 时 ， 刃 倾 角 为 负 ； 切 削 刃 平 行 于 底 面 时 ， 刃 倾 角 为 零 。 s=0的 切 削 称 为 直 角 切 削 ， 此 时 主 切 削 刃 与 切 削 速 度 方 向 垂 直 ， 切 屑 沿切 削 刃 法 向 流 出 。s 0的 切 削 称 为 斜 角 切 削 ， 此 时 主 切 削 刃 与 切 削 速 度 方 向 不 垂 直 ， 切 屑的 流 向 与 切 削 刃 法 向 倾 斜 了 一 个 角 度 ， 如 下 图 所 示 。 （ 4） 在 副 切 削 刃 正 交 平 面 内 （ O-O） 测 量 的 角 度 副 后 角 o ： 副 后 刀 面 与 副 切 削 刃 切 削 平 面 间 的 夹 角 。 7.3.4 刀 具 工 作 角 度 切 削 过 程 中 ， 由 于 刀 具 的 安 装 位 置 、 刀 具 于 工 件 间 相 对 运 动 情 况 的变 化 ， 实 际 起 作 用 的 角 度 与 标 注 角 度 有 所 不 同 ， 我 们 称 这 些 角 度 为工 作 角 度 。 现 在 仅 就 刀 具 安 装 位 置 对 角 度 的 影 响 叙 述 如 下 。 （ 1） 刀 柄 中 心 线 与 进 给 方 向 不 垂 直 时 对 主 、 副 偏 角 的 影 响 当 车 刀 刀 柄 与 进 给 方 向 不 垂 直 时 ， 主 偏 角 和 副 偏 角 将 发 生 变 化 ， 如 图 所 示 。 Grre G rre （ 2） 切 削 刃 安 装 高 于 或 低 于 工 件 中 心 时 ， 对 前 角 、 后 角 的 影 响 切 削 刃 安 装 高 于 或 低 于 工 件 中 心 时 ， 按 辅 助 平 面 定 义 ， 通 过 切 削 刃 作 出 的切 削 平 面 、 基 面 将 发 生 变 化 ， 所 以 使 刀 具 角 度 也 随 着 发 生 变 化 ， 如 图 所 示 。切 削 刃 安 装 高 于 工 件 中 心 时 ：切 削 刃 安 装 低 于 工 件 中 心 时 ：Nooe N ooe Nooe Nooe 7.3.5 切 削 层 参 数 切 削 层 是 刀 具 切 削 部 分 切 过 工 件 的 一 个 单 程 所 切 除 的 工 件 材 料 层 。切 削 层 参 数 就 是 指 这 个 切 削 层 的 截 面 尺 寸 。 为 了 简 化 计 算 ， 切 削 层 形 状 、 尺 寸 规 定 在 刀 具 的 基 面 中 度 量 ， 切削 层 的 形 状 和 尺 寸 将 直 接 影 响 刀 具 切 削 部 分 所 承 受 的 负 荷 和 切 屑 的 尺寸 大 小 。 通 常 在 基 面 Pr内 度 量 。 如 所 示 ， 车 外 圆 时 ， 当 主 、 副 切 削 刃 为 直 线 ， 且 s =0， 切 削 层 就 是 车 刀 由 位置 移 动 到 位 置 即 一 个 f距 离 ， 刀 具 正 在 切 削 的 那 层 金 属 层 ， 可 见 ， 切 削 层的 形 状 是 平 行 四 边 形 。 hD fap bDr 切 削 层 公 称 厚 度 hD 简 称 切 削 厚 度 ， 是 垂 直 于 切 削 表 面度 量 的 切 削 层 尺 寸 。 hD f sin r 切 削 层 公 称 宽 度 bD 简 称 切 削 宽 度 ， 是 沿 切 削 表 面 度 量的 切 削 层 尺 寸 。 bD ap/sin r切 削 层 公 称 横 截 面 积 A DDDpD bhafA 7.4 刀 具 材 料 切 削 过 程 中 ， 刀 具 的 切 削 性 能 取 决 于 刀 具 的 几 何 形 状 和 刀 具 切削 部 分 材 料 的 性 能 。 切 削 技 术 发 展 的 基 础 是 刀 具 材 料 的 发 展 。 早期 使 用 的 碳 素 工 具 钢 ， 切 削 速 度 只 有 10m/min左 右 ， 加 工 一 根 直 径 100mm、 长 500mm的 碳 钢 轴 件 ， 需 要 100min才 能 完 成 ； 20世 纪 出现 高 速 钢 刀 具 ， 切 削 速 度 提 高 到 每 分 钟 几 十 米 ； 20世 纪 30年 代 出现 了 硬 质 合 金 刀 具 ， 切 削 速 度 提 高 到 每 分 钟 100到 几 百 米 ； 陶 瓷 刀具 和 超 硬 材 料 刀 具 的 出 现 ， 使 切 削 速 度 提 高 到 每 分 钟 1 000m以 上 ；如 今 加 工 一 根 2 105 kW的 电 机 转 子 轴 ， 仅 需 要 1min， 切 削 效 率 提高 100倍 。 7.4.1 刀 具 材 料 应 当 具 备 的 性 能 刀 具 切 削 部 分 的 材 料 应 具 备 以 下 基 本 条 件 ： 高 硬 度 ： 常 温 硬 度 应 在 HRC60以 上 。 耐 磨 性 ： 耐 磨 性 是 硬 度 、 组 织 及 化 学 性 能 等 的 综 合 反 映 。 强 度 和 韧 性 ： 为 了 承 受 切 削 力 、 冲 击 和 振 动 ， 刀 具 材 料 应 具 有 足够 的 强 度 和 韧 性 。 耐 热 性 ： 高 温 硬 度 、 强 度 、 耐 磨 性 ， 抗 氧 化 性 、 抗 扩 散 粘 结 性 等 ，是 衡 量 刀 具 材 料 综 合 切 削 性 能 的 主 要 指 标 。 工 艺 性 ： 为 了 便 于 刀 具 制 造 ， 包 括 锻 、 轧 、 焊 接 、 切 削 加 工 、 可磨 削 性 和 热 处 理 特 性 等 。 （ 2） 常 用 刀 具 材 料 性 能 特 征刀 具 材 料 性 能 特 征 刀 具 种 类 适 用 工 件 材 料 适 用 加 工 条 件碳 素 工 具 钢Tl0A、 T12A HRC61-65,高 温 强 度 低 、淬 火 时 易 裂 、 变 形 。 丝 锥 、 锉 刀 、 锯条 、 小 钻 头 低 强 度 、 软 材 料 、 有色 金 属 及 塑 性 材 料 简 单 手 动 工 具合 金 工 具 钢9SiCr,CrWMn HRC 61-65,高 温 强 度 度比 碳 素 钢 稍 好 。 拉 刀 、 绞 刀 、 钻头 同 上 热 处 理 变 形 小的 低 速 工 具高 速 钢 HRC 61-65,能 耐 600 C高 温 ， 热 硬 性 尚 好 ,耐 磨性 稍 好 。 钻 头 、 铣 刀 、 齿轮 刀 具 （ 低 、 中速 ） 低 、 中 强 度 和 硬 度 的材 料 复 杂 刀 具 硬 质 合 金 HRC 74-81,能 耐 1000 C高 温 ， 热 硬 性 好 ,耐磨 性 好 。 车 、 铣 、 拉 、 刨钻 头 、 绞 刀 （ 中高 速 ） 中 等 以 上 强 度 和 硬 度的 材 料 各 种 刀 具陶 瓷 材 料 HRA 91-95 ， 热 硬 性 好 ，抗 弯 性 差 ， 易 碎 。 车 刀 （ 高 速 ） 各 种 材 料 不 可 断 续 切 削立 方 氮 化 硼 HV 73-9000 ， 热 硬 性 高 ，可 耐 1500 C， 与 铁 素 的亲 和 力 小 。 车 刀 、 铣 刀 （ 中高 速 ） 淬 硬 合 金 钢 、 高 速 钢 、淬 硬 、 冷 硬 铸 铁 、 纯镍 高 温 合 金 用 于 连 续 切 削 、避 免 冲 击 振 动人 造 金 刚 石 1000HV， 热 硬 性 好 。 车 刀 、 铣 刀 、 砂轮 等 硬 质 合 金 、 陶 瓷 、 玻璃 、 有 色 金 属 及 合 金 不 易 加 工 的 铁 族金 属 7.4.2 高 速 钢 特 点 ： 具 有 较 高 的 强 度 、 韧 性 和 耐 磨 性 耐 热 性 为 540C 600C 工 艺 性 能 较 好 ， 容 易 磨 出 锋 利 的 刃 口 硬 度 和 耐 热 性 不 如 硬 质 合 金 ， 但 刀 具 的 刃 口 强 度 和 韧 性 比 硬 质 合 金 高 ， 能 承 受 较 大 的 冲 击 载 荷 。适 用 范 围 ： 结 构 复 杂 的 刀 具 ， 如 成 形 车 刀 、 铣 刀 、 钻 头 、 铰 刀 、 拉刀 、 齿 轮 刀 具 、 螺 纹 刀 具 等 。 牌 号 ： 通 用 高 速 钢 ： 钨 系 W18Cr4V 钼 系 W6Mo5Cr4V2 主 要 用 于 一 般 材 料 的 常 规 加 工 ， 速 度 不 高 于 50m/min. 高 性 能 高 速 钢 ： 高 钒 高 速 钢 W12Cr4V4Mo 高 钴 高 速 钢 W2Mo9Cr4VCo8 高 铝 高 速 钢 W6Mo5Cr4V2Al 主 要 用 于 难 加 工 材 料 的 加 工 ， 加 工 普 通 材 料 可 达 90m/min. 7.4.3 硬 质 合 金特 点 ： 硬 度 较 高 ， 常 温 下 可 达 74 81HRC， 它 的 耐 磨 性 较 好 耐 热 性 较 高 ， 能 耐 800 1000C的 高 温 抗 弯 强 度 和 冲 击 韧 度 比 高 速 钢 低 刃 口 不 能 磨 得 象 高 速 钢 刀 具 那 样 锋 利 。 适 用 范 围 ： 结 构 简 单 的 刀 具 ， 如 车 刀 、 铣 刀 、 刨 刀 等 。 YG (K) 类 YT (P)类 YW (M)类 WC+ Co WC+ TiC+ CoWC+ TiC+ TaC+ Co 短 切 屑 黑 色 金 属 （ 铸 铁 ） 有 色金 属 非 金 属 钢 材 等加 工 长 切 屑 的 黑 色 金 属 （ 钢 材 ）钢 材 、 铸 铁 有 色 金 属 非 金 属牌 号 ： 7.5 金 属 切 削 过 程 金 属 切 削 过 程 是 指 工 件 上 一 层 多 余 的 金 属 被 刀 具 切 除 的 过 程 和已 加 工 表 面 的 形 成 的 过 程 。 在 这 个 过 程 中 始 终 存 在 着 刀 具 与 工 件 （ 金 属 材 料 ） 之 间 切 削 和 抗 切削 的 矛 盾 ， 并 产 生 一 系 列 重 要 现 象 。 如 形 成 切 屑 、 切 削 力 、 切 削 热 与 切削 温 度 及 刀 具 的 磨 损 等 。 在 对 金 属 切 削 过 程 进行 实 验 研 究 时 ， 常 用 的 切削 模 型 是 直 角 自 由 切 削 ，所 谓 自 由 切 削 就 是 只 有 一个 直 线 切 削 刃 参 加 切 削 ， 如 图 所 示 。 7.5.1 切 屑 的 形 成 过 程 实 验 研 究 表 明 ， 金 属 切 削 与 非 金 属 切 削 不 同 ， 金 属 切 削的 特 点 是 被 切 金 属 层 在 刀 具 的 挤 压 、 摩 擦 作 用 下 产 生 变形 以 后 转 变 为 切 屑 和 形 成 已 加 工 表 面 。 正 挤 压 ： 金 属 材 料 受 挤 压 时 ， 最 大 剪 应 力 方 向 与 作用 力 方 向 约 成 45偏 挤 压 ： 金 属 材 料 一 部 分 受 挤 压 时 ， 金 属 只 能 沿OM线 滑 移 。切 削 ： 与 偏 挤 压 情 况 类 似 。 弹 性 变 形 剪 切 应 力增 大 ， 达 到 屈 服 点 产 生 塑 性 变 形 ， 沿 OM线 滑 移 剪 切 应 力 与 滑 移 量 继 续 增 大 ， 达 到 断 裂 强 度 切 屑与 母 体 脱 离 。 F AB OM45 a） 正 挤 压 FAB OM45b） 偏 挤 压 OMF c） 切 削 变 形 区 的 划 分 ： 根 据 金 属 切 削 实 验 绘 制 的 金 属 切 削 过 程 中 的 变 形 滑 移 线 和 流 线 ， 通 常 把被 切 削 刃 作 用 的 金 属 层 划 分 为 三 个 变 形 区 ： 第 I变 形 区 位 于 切 削 刃 和 前 刀 面 的 前方 ， 面 积 是 三 个 变 形 区 中 最 大 的 ， 为主 变 形 区 ；第 II变 形 区 是 与 前 刀 面 相 接 触 的 附近 区 域 ， 切 屑 沿 前 刀 面 流 出 时 ， 受 到前 刀 面 的 挤 压 和 摩 擦 ， 靠 近 前 刀 面 的切 屑 底 层 会 进 一 步 发 生 变 形 ；第 III变 形 区 是 已 加 工 表 面 靠 近 切 削刃 处 的 区 域 ， 这 一 区 域 金 属 受 到 切 削 刃 钝 圆 部 分 和 后 刀 面 的 挤 压 、 摩 擦 与回 弹 ， 发 生 变 形 造 成 加 工 硬 化 。 7.5.2 第 I变 形 区 主 要 特 征 ： 剪 切 滑 移 变 形 , 加 工 硬 化 、 形 成 切 屑终 剪切 面 始 剪切 面 1） 切 屑 类 型由 于 工 件 材 料 和 切 削 条 件 的 不 同 ， 切 屑 过 程 中 的 变 形 情 况 也 不 同 ， 因 而 产 生的 切 屑 形 状 也 不 同 ， 从 变 形 的 观 点 来 看 ， 可 将 切 屑 的 形 状 分 为 四 种 类 型 。 节 状 （ 挤 裂 ） 切 屑 ： 在 加 工 较 硬 的 塑 性 金 属 材 料 且 所 用 的 切 削 速 度 较低 、 切 削 厚 度 较 大 、 刀 具 前 角 较 大 的 情 况 下 产 生 。 这 是 由 于 材 料 在 剪 切滑 移 过 程 中 滑 移 量 较 大 ， 由 滑 移 变 形 所 产 生 的 加 工 硬 化 使 剪 切 应 力 增 大 ，在 局 部 地 方 达 到 了 材 料 的 断 裂 强 度 所 引 起 的 。 因 此 切 削 力 波 动 较 大 ， 已加 工 表 面 粗 糙 度 较 大 。带 状 切 屑 ： 通 常 在 加 工 塑 性 金 属 材 料 、 切 削 厚 度 较 小 、 切 削 速 度 较 高 、刀 具 前 角 较 大 的 情 况 下 获 得 。 形 成 带 状 切 屑 时 ， 材 料 没 有 充 分 变 形 。 因 此切 削 中 产 生 的 力 和 热 均 较 小 ， 切 削 平 稳 ， 已 加 工 表 面 粗 糙 度 低 。 粒 状 （ 单 元 ） 切 屑 ： 切 屑 沿 剪 切 面 完 全 断 开 ， 因 而 呈 单 元 状 。 当 切削 塑 性 较 差 的 材 料 ， 在 切 削 速 度 极 低 时 ， 会 产 生 这 种 切 屑 。崩 碎 切 屑 ： 在 加 工 铸 铁 、 青 铜 等 脆 性 材 料 时 ， 易 形 成 崩 碎 切 屑 。 产 生崩 碎 切 屑 时 ， 切 削 热 和 切 削 力 都 集 中 在 主 切 削 刃 和 刀 尖 附 近 ， 刀 尖 易 磨损 ， 容 易 产 生 振 动 ， 影 响 工 件 表 面 质 量 。 工 件 材 料 愈 硬 脆 ， 刀 具 前 角 愈小 ， 切 削 厚 度 愈 大 ， 愈 易 形 成 这 类 切 屑 。 切 脆 性 材 料不 平 稳 ,表 面 粗 糙带 状 切 屑 挤 裂 切 屑 粒 (节 )状 切 屑 崩 碎 切 屑 加 工 塑 性 材 料切 塑 性 材 料 ： 带 状 切 屑 挤 裂 切 屑 粒 状 切 屑0v hD0 v hD 0 v hD0v hD切 削 不 平 稳 ， 力 波 动 大加 工 表 面 粗 糙切 削 平 稳 ， 力 波 动 小加 工 面 光 洁 ， 断 屑 难 滑 移 量 较 大 ， 局 部剪 应 力 达 断 裂 强 度 2） 变 形 系 数切 削 过 程 中 ， 切 削 层 经 塑 性 变 形 后 ， 厚 度 增 加 ， 长 度 缩 小 ， 宽 度 基 本 不 变 。可 用 其 表 示 切 削 层 变 的 变 形 程 度 。 根 据 体 积 不 变 原 理 ， 变 形 系 数 h可 用 下式 表 示 ： DDhDhDh hhLL 式 中 LD 切 削 层 的 长 度 LDh 切 屑 的 长 度 hDh 切 屑 的 厚 度 hD 切 削 层 的 厚 度 L Dhh D h Dh LD切 屑 与 切 削 层 尺 寸 在 一 定 条 件 下 ， 变 形 系 数 h值 的 大 小 能 直 观 地 反 映 切 屑 的 变 形 程 度 ， 且测 量 方 便 ， h值 越 大 ， 表 示 切 屑 越 厚 而 短 ， 切 屑 变 形 就 越 大 ， 否 则 反 之 。参 照 右 图 ， 可 以 推 导 出 变 形 系 数 的计 算 公 式 ： sin )cos( oh 由 此 可 见 ， 影 响 切 削 变 形 的 主要 因 素 是 前 角 o和 剪 切 角 。剪 切 角 减 小 ， 切 屑 就 变 厚 、变 短 ， 变 形 系 数 h增 大 。 剪切 角 增 大 ， 变 形 系 数 h减 小 。 3） 剪 切 角 如 图 所 示 ， 根 据 纯 剪 切 理 论 ， 主 应 力 方 向 与 最 大 剪 应 力 方 向 之 间 的 夹 角 呈45 ， 且 主 应 力 Fa与 作 用 合 力 Fr一 致 ， 可 得 到 剪 切 角 的 计 算 公 式 为 ：o 4当 前 角 增 大 时 ， 随 之 增 大 ， 变形 减 小 。 可 见 在 保 证 切 削 刃 强 度的 前 提 下 增 大 刀 具 前 角 对 改 善 切削 过 程 有 利 。当 摩 擦 角 增 加 时 ， 随 之 减 小 ，变 形 增 大 。 所 以 采 用 优 质 切 削 液 减 小 前 刀 面 上 的 摩 擦 系 数 是 很 重要 的 。 7.5.3 第 II变 形 区 此 变 形 区 的 变 形 是 造 成 前 刀 面 磨 损 和 产 生 积 屑 瘤 的 主 要 原 因 。 被 切 削 层 金 属 经 过 终 滑 移 线 OM形成 切 屑 沿 前 刀 面 流 出 时 ， 切 屑 底 层 仍受 到 刀 具 的 挤 压 和 接 触 面 之 间 强 烈 的摩 擦 ， 继 续 以 剪 切 滑 移 为 主 的 方 式 变形 ， 其 切 屑 底 层 的 变 形 程 度 比 切 屑 上层 剧 烈 ， 从 而 使 切 屑 底 层 晶 粒 弯 曲 拉长 ， 在 摩 擦 阻 力 的 作 用 下 ， 这 部 分 切屑 流 动 速 度 减 慢 ， 称 为 滞 流 层 。 积 屑 瘤 在 切 削 速 度 不 高 而 又 能 形 成 连 续 性 切 屑 的 情 况 下 ， 加 工 一 般 钢 料 或 其 它 塑性 材 料 时 ， 常 常 在 刀 具 前 刀 面 切 削 处 粘 着 一 块 剖 面 呈 三 角 状 的 硬 块 如 图 所 示 ，这 块 冷 焊 在 前 刀 面 上 的 金 属 就 称 为 积 屑 瘤 。 积 屑 瘤 的 硬 度 很 高 ， 通 常 是 工 件 材 料的 2 3倍 ， 当 它 处 于 比 较 稳 定 的 状 态 时 ，能 够 代 替 切 削 刃 进 行 切 削 起 到 了 保 护 刀 具的 作 用 ， 而 且 增 大 了 实 际 前 角 ， 可 减 少 切屑 变 形 和 切 削 力 ， 但 是 会 引 起 过 量 切 削 ，降 低 了 加 工 精 度 ， 当 积 屑 瘤 脱 落 时 ， 其 残片 会 粘 附 在 已 加 工 表 面 上 恶 化 表 面 粗 糙 度 ，如 果 残 片 粘 附 在 切 屑 底 层 会 划 伤 刀 具 表 面 ，因 此 在 粗 加 工 时 可 以 利 用 积 屑 瘤 的 有 利 之 处 ， 精 加 工 时 应 避 免 产 生 积 屑 瘤 。 hDhDoe Hb 影 响 积 屑 瘤 产 生 的 主 要 因 素 是工 件 材 料 和 切 削 速 度 。 工 件 材 料塑 性 越 好 ， 越 易 生 成 积 屑 瘤 ； 实践 证 明 ， 切 削 速 度 很 高 或 很 低 时 ，很 少 生 成 积 屑 瘤 ， 在 某 一 速 度 范围 内 ， 积 屑 瘤 容 易 生 成 ， 右 图 是切 削 速 度 与 积 屑 瘤 高 度 Hb的 关 系曲 线 。 此 外 增 大 刀 具 前 角 、 改 善前 刀 面 的 表 面 粗 糙 度 、 使 用 合 适的 切 削 液 ， 都 可 减 少 或 避 免 积 屑瘤 生 成 。 切 削 速 度 v与 积 屑 瘤 高 度 Hb的 关 系 7.5.4 第 变 形 区 第 变 形 区 在 刀 具 后 刀 面 和 已 加 工 表 面 接 触 的 区 域 上 。 是 挤 压 摩 擦 回 弹 区 ，直 接 影 响 已 加 工 表 面 的 质 量 和 刀 具 的 磨 损 。 h D hD刀 刃 钝 圆 半 径 rn :前 后 刀 面 过 渡 圆 弧 半 径 。后 刀 面 磨 损 带 VB :后 刀 面 实 际 后 角 为 零 的 棱 带 。弹 性 恢 复 区 CD：已 加 工 面 受 到 后 刀 面 挤 压与 摩 擦 产 生 变 形 ， 是 造 成已 加 工 面 加 工 硬 化 和 残 余应 力 的 主 要 原 因 。 7.6 切 削 力 金 属 切 削 时 ， 刀 具 切 入 工 件 使 被 切 金 属 层 发 生 变 形 成 为 切 屑 所 需 要的 力 称 为 切 削 力 。 金 属 切 削 时 ， 力 来 源 于 两 个 方 面 ：其 一 是 克 服 在 切 屑 形 成 过 程 中 工 件 材料 对 弹 性 变 形 和 塑 性 变 形 的 变 形 抗 力 ；其 二 是 克 服 切 屑 与 前 刀 面 和 后 刀 面 的摩 擦 阻 力 。 7.6.1 切 削 力 的 来 源 、 合 力 及 其 分 力 变 形 力 和 摩 擦 力 形 成 了 作 用 在 刀 具 上 的 合 力 F。 为 了 便 于 测 量 、 计 算 和 反 映实 际 作 用 的 需 要 ， 常 将 合 力 F分 解 为 互 相 垂 直 的 Fc、 Ff和 Fp三 个 分 力 ， 如 图 所示 。 切 削 力 Fc（ 主 切 削 力 Fz） ： 在 主 运 动 方向 上 的 分 力 ， 它 切 于 加 工 表 面 ,并 与 基 面垂 直 。 Fc用 于 计 算 刀 具 强 度 ， 设 计 机 床 零件 ,确 定 机 床 功 率 等 。进 给 力 Ff（ 进 给 抗 力 Fx） ： 在 进 给 运 动方 向 上 的 分 力 ， 它 处 于 基 面 内 与 进 给 方 向相 反 。 Ff用 于 设 计 机 床 进 给 机 构 和 确 定 进给 功 率 等 。背 向 力 Fp（ 切 深 抗 力 Fy） ： 在 垂 直 于 工作 平 面 上 分 力 ， 它 处 于 基 面 内 并 垂 直 于 进 给 方 向 。 Fp用 来 计 算 工 艺 系 统 刚 度 等 。 它也 是 使 工 件 在 切 削 过 程 中 产 生 振 动 的 力 。 F、 FD、 Ff、 Fp之 间 的 关 系 ： 22222 pfcpc FFFFFF rDf FF sin rDp FF cos r Fc FFp FDFf FDFD f v 7.6.2 切 削 力 的 计 算 目 前 生 产 实 际 中 采 用 的 计 算 公 式 都 是 通 过 大 量 的 试 验 经 数 据 处 理 后 而 得 到的 经 验 公 式 。 如 指 数 形 式 公 式 ： F Fc cc c F Fp pp pF Ff ff fx yc F p Fx yp F p Fx yf F p FF C a f KF C a f KF C a f K 式 中 CFc , CFp , CFf 与 工 件 、 刀 具 材 料 有 关 系 数 ； xFc , xFp , xFf 切 削 深 度 ap 对 切 削 力 影 响 指 数 ； yFc , yFp , yFf 进 给 量 f 对 切 削 力 影 响 指 数 ； KFc , KFp , KFf 考 虑 切 削 速 度 、 刀 具 几 何 参 数 、 刀 具 磨 损 等 因 素 影 响 的 修 正 系 数 。 7.6.3 切 削 功 率 的 计 算在 切 削 加 工 过 程 中 ， 所 需 的 切 削 功 率 Pc可 以 按 下 式 计 算 ：式 中 Fc 主 切 削 力 （ N） ； vc 主 运 动 速 度 （ m/s）根 据 上 式 求 出 切 削 功 率 ， 可 按 下 式 计 算 机 床 电 动 机 功 率 PE：)(103 KwvFP ccc cE PP c 机 床 传 动 效 率 ， 一 般 取 c=0.75 0.85 7.6.4 影 响 切 削 力 的 主 要 因 素（ 1） 工 件 材 料 工 件 材 料 的 强 度 、 硬 度 越 高 ， 剪 切 屈 服 强 度 s越 高 ， 切 削 时 产 生 的 切 削 力越 大 。工 件 材 料 的 塑 性 、 冲 击 韧 度 越 高 ， 切 削 变 形 越 大 ， 切 屑 与 刀 具 间 摩 擦 增 加 ，则 切 削 力 越 大 。 加 工 脆 性 材 料 时 ， 因 塑 性 变 形 小 ， 切 屑 与 刀 具 间 摩 擦 小 ， 切 削 力 较 小 。 例 如 ： 加 工 60钢 的 切 削 力 Fc比 45钢 增 大 4%， 加 工 35钢 的 切 削 力 Fc比 45钢减 小 13%。 （ 2） 刀 具 几 何 参 数 前 角 。 增 大 ， 切 削 变 形 减 小 ， 故切 削 力 减 小 。主 偏 角 对 切 削 力 Fc的 影 响 较 小 ， 而对 进 给 力 Ff和 背 向 力 Fp影 响 较 大 ， 由右 图 可 知 当 主 偏 角 增 大 时 ， Ff增 大 ，Fp减 小 。刃 倾 角 s在 很 大 范 围 (-40 +40)内 变 化 时 ， 对 Fc没 有 什 么 影 响 ， 但 s增 大 时 ， Ff增 大 ， Fp减 小 。 主 偏 角 对 Ff和 Fp的 影 响 （ 3） 切 削 用 量 切 削 用 量 对 切 削 力 的 影 响 较 大 ， 背 吃 刀 量 和 进 给 量 增 加 时 ， 使 切 削 面积 AD成 正 比 增 加 ， 变 形 抗 力 和 摩 擦 力 加 大 ， 因 而 切 削 力 随 之 增 大 ， 当 背 吃 刀量 增 大 一 倍 时 ， 切 削 力 近 似 成 正 比 增 加 ； 切 削 塑 性 材 料 时 ， 切 削 速 度 对 切 削 力 的 影 响 分 为 有 积 屑 瘤 阶 段 和 无 积 屑瘤 阶 段 两 种 情 况 ：在 低 速 范 围 内 ， 随 着 切 削 速 度 的 增 加 ， 积 屑 瘤 逐 渐 长 大 ， 刀 具 实 际 前 角 增大 ， 使 切 削 力 逐 渐 减 小 。在 中 速 范 围 内 ， 积 屑 瘤 逐 渐 减 小 并 消 失 ， 使 切 削 力 逐 渐 增 至 最 大 。在 高 速 阶 段 ， 由 于 切 削 温 度 升 高 ， 摩 擦 力 逐 渐 减 小 ， 使 切 削 力 得 到 稳 定 的降 低 。 （ 4） 其 它 因 素 刀 具 材 料 与 工 件 材 料 之 间 的 摩 擦 系 数 会 直 接 影 响 到 切 削 力 的 大 小 。 一般 按 立 方 碳 化 棚 刀 具 、 陶 瓷 刀 具 、 涂 层 刀 具 、 硬 质 合 金 刀 具 、 高 速 钢 刀 具的 顺 序 ， 切 削 力 依 次 增 大 。切 削 液 有 润 滑 作 用 ， 使 切 削 力 降 低 。 切 削 液 的 润 滑 作 用 愈 好 ,切 削 力 的 降低 愈 显 著 。 在 较 低 的 切 削 速 度 下 ， 切 削 液 的 润 滑 作 用 更 为 突 出 。刀 具 后 刀 面 磨 损 带 VB愈 大 ， 摩 擦 越 强 烈 ， 切 削 力 也 越 大 。 VB对 背 向 力 的 影响 最 为 显 著 。 7.7 切 削 热 和 切 削 温 度7.7.1 切 削 热 的 产 生 和 传 出 切 削 热 的 产 生 ： 切 削 过 程 变 形 和 摩 擦 所 消 耗 功 ， 绝 大 部 分 转 变 为 切 削 热 。)/( sJvFQ cc 切 削 区 域 产 生 的 切 削 热 ， 在 切 削 过 程 中 分 别 由 切 屑 、 工 件 、 刀 具 和 周围 介 质 向 外 传 导 出 去 ，例 如 在 空 气 冷 却 条 件 下 车 削 时 ， 切 削 热 50% 86%由 切 屑 带 走 ， 40%10%传 人 工 件 ， 9% 3%传 人 刀 具 ， 1%左 右 通 过 辐 射 传 人 空 气 。 7.7.2 切 削 温 度 的 分 布 在 切 削 过 程 中 ， 切 屑 、 刀 具 和 工件 上 不 同 部 位 的 切 削 温 度 分 布 是 不均 匀 的 ， 如 图 所 示 。 在 前 刀 面 和 后刀 面 上 ， 最 高 温 度 点 都 不 在 切 削 刃上 ， 而 是 在 离 切 削 刃 有 一 定 距 离 的地 方 。 这 是 摩 擦 热 沿 前 刀 面 不 断 增加 的 缘 故 。 在 靠 近 前 刀 面 的 切 屑 底层 上 ， 温 度 变 化 很 大 ， 说 明 前 刀 面上 的 摩 擦 热 集 中 在 切 屑 底 层 。 在 已加 工 表 面 上 ， 较 高 温 度 仅 存 在 切 削刃 附 近 的 一 个 很 小 的 范 围 ， 说 明 温 度 的 升 降 是 在 极 短 的 时 间 内 完 成 的 。 7.7.3 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 ， 切 削 时 消 耗 的 功 就 越 多 ， 产 生 的 切 削 热越 多 ,切 削 温 度 就 越 高 。工 件 材 料 的 热 导 率 愈 大 ， 通 过 切 屑 和 工 件 传 出 的 热 量 越 多 ， 切 削 温 度下 降 越 快 。 （ 2） 刀 具 几 何 参 数 前 角