第1章数控技术课件

数控加工工艺数控加工工艺 郑州大学机械工程学院侯伯杰绪论 一、数控加工技术在制造业中的地位、作用一、数控加工技术在制造业中的地位、作用 目前，国际制造业正处于新一轮的产业调整中，制造业逐渐向发展中国家转移，我国已逐渐成为世界制造业的大国，机械制造业更是如此。随着科学技术的飞速发展，社会对产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快，多品种、中小批量生产的比重明显增加；同时，随着航空工业、汽车工业和轻工消费品生产的高速增长，复杂形状的零件越来越多，精度要求也越来越高；此外，激烈的市场竞争要求产品的研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化与复杂形状的高效、高质量加工要求。因此，近几十年来，能有效解决复杂、精密、小批多变零件加工问题的数控(NC)加工技术得到了迅速发展和广泛应用，使制造技术发生了根本性的变化。当前,数控加工技术正得到大力发展，并且向着更高层次的自动化、柔性化、敏捷化、网络化方向发展。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所二、数控技术发展的趋势二、数控技术发展的趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。数控加工工艺和数字化制造技术是当前机械制造业发展的方向，是机械加工现代化的重要基础和关键技术。应用数控加工可大大提高生产率、稳定加工质量、缩短加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密零件的自动化加工，易于在工厂或车间实行计算机管理，还使车间设备总数减少，节省人力，改善劳动条件，有利于加快产品的开发和更新换代，提高企业对市场的适应能力和综合经济效益。效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期，提高企业的市场竞争能力。为了充分发挥数控加工技术的优势，数控加工正在向工序集中、更高速、更高效率、更高精度、更高可靠性及更完善的功能方向发展。数控加工技术的应用，使机械加丁的大量前期准备工作与机械加工过程联为一体，使零件的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工艺规划(CAPP)和计算机辅助制造(CAM)的一体化成为现实，使机械加工的柔性自动化水平不断提高。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所三、现代数控机床的特征和未来发展趋势三、现代数控机床的特征和未来发展趋势 随着新材料和新工艺的出现，对数控机床的要求越来越高，数控机床已经出现与传统机床完全不同的特征和结构。概括起来，数控机床的未来发展趋势主要有以下几个方面：高速化。随着汽车、航空航天工业的发展，铝合金及其他新材料的应用日益广泛，对高速加工的需求越来越强劲。高精度。机床的加工精度、可重复性和可信赖度较高，性能长期稳定，能够在不同的运行条件下“保证”零件的加工质量。工序集约化。在一台机床上能尽量加工完毕一个零件的所有工序，同时又保持机床的通用性，能够迅速适应加工对象的改变。机床的智能化。加工设备能够在线监测工况、独立自主地管理自己，并与企业的生产管理系统通信。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所四、机械制造的综合自动化四、机械制造的综合自动化 计算机集成制造系统(CIMS，Computer Integrated Manufacture System)是计算机应用技术在工业生产领域的主要分支技术之一。对于CIMS的认识，一般包括以下两个基本要点：（1）计算机辅助制造；（2）计算机集成制造管理 7/12/2024郑州大学机电一体化研究所1计算机辅助制造 计算机辅助制造(CAMComputer Aided Manufacture)的含义有广义与狭义之分。从广义来说，计算机辅助制造是利用计算机将产品的设计信息自动地转换成制造信息，以控制产品的加工、装配、检验、试验、包装等全过程以及与这些过程有关的全部物流系统和初步的生产调度；从狭义来说，计算机辆助制造是指制造过程中某个环节应用计算机，在计算机辅助设计和制造(CADCAM)集成系统中，通常是指计算机辅助机械加工(Computer Aided Machining)更明确地说是指数控加工(Numerical Control Machining)。计算机辅助制造是先进制造技术的重要组成部分，是提高制造水平的重要举措。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所 2计算机集成制造管理 利用计算机将产品的设计信息自动地转换成制造信息，以控制产品的加工、装配、检验、试验、包装等全过程以及与这些过程有关的全部物流系统和初步的生产调度。柔性制造系统(FMS)是指利用计算机控制系统和物流输送系统，把若干合设备联系起来，形成没有固定加工顺序和节拍，在加工完一定批量的某种工件后，能在不停机调整的情况下，自动地向加工另一种工件转换的自动化制造系统。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所五、五、“数控加工工艺数控加工工艺“课程的性质、任务课程的性质、任务“数控加工工艺”是本专科院校数控技术及应用专业的主干课程。“数控加工工艺”课程是以机械制造中的工艺基本理论为基础，结合数控加工特点，综合运用多方面的知识解决数控加工中的工艺问题。通过学习，学生应能规范、正确地掌握典型零件的机械加工工艺和数控加工工序的工艺要求，具备实施数控加工工序的能力。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所六、章节安排第一章 数控加工的切削基础(7)第二章 数控刀具与数控工具系统(4)第三章 数控加工中工件的定位与装夹(3)第四章 数控加工工艺基础(6)第五章 数控车削加工工艺(3)第六章 数控铣削加工工艺(3)第七章 加工中心加工工艺(2)7/12/2024郑州大学机电一体化研究所第一章第一章 数控加工的切削基础1.1 1.1 数控加工工艺系统概述数控加工工艺系统概述 1.2 1.2 刀具几何角度及切削要素刀具几何角度及切削要素 1.3 1.3 金属切削过程的基本理论及规律金属切削过程的基本理论及规律 1.4 1.4 金属切削过程基本规律的应用金属切削过程基本规律的应用 1.5 1.5 刀具几何参数的合理选择刀具几何参数的合理选择7/12/2024郑州大学机电一体化研究所1.1 1.1 数控加工工艺系统概述数控加工工艺系统概述 数数控控加加工工工工艺艺是是以以数数控控机机床床加加工工中中的的工工艺艺问问题题为为研研究究对对象象的的一一门门综综合合基基础础技技术术课课程程，它它以以机机械械制制造造中中的的工工艺艺基基本本理理论论为为基基础础，结结合合数数控控机机床床高高精精度度、高高效效率率和和高高柔柔性性等等特特点点，综综合合应用多方面的知识，解决数控加工中的工艺问题。应用多方面的知识，解决数控加工中的工艺问题。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所数控加工过程是在一个由数控机床、刀具、夹具和工件构成的数控加工工艺系统中完成的。数控机床是零件加工的工作机械，刀具直接对零件进行切削，夹具用来固定被加工零件并使之占有正确的位置，加工程序控制刀具与工件之间的相对运动轨迹。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所1.2刀具几何角度及切削要素 1.2.1切削运动和切削用量切削运动和切削用量(1)切削运动切削运动 金属切削加工是用金属切削刀具把工件毛坯上预留的金属材料（统称余量）切除。获得图样所要求的零件。在切削过程中，刀具和工件之间必须有相对运动，这些运动由金属切削机床完成。切削过程中的相对运动包括：7/12/2024郑州大学机电一体化研究所主主运运动动 由机床提供的主要运动，它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并切除切削层。如车削时工件的旋转运动、刨削时刀具或工件的往复运动等。一般说来，主运动的切削速度(vc)最高，消耗的机床功率也最大。进进给给运运动动 是由机床或人力提供的使刀具相对于工件产生的附加运动。加上主运动，即可不断地或连续地切除切削层并得出具有所需几何形状的加工表面。机床的进给运动可以是连续的运动，加车削外圆时车刀平行于工件轴线的纵向运动(vf)；也可以是间断运动。如刨削时刀具的横向移动。合合成成切切削削运运动动 当主运动和进给运动同时进行时，由主运动和进给运动合成的运动称为合成切削运动。刀具切削刃上选定点相对工件的瞬时合成运动方向称为合成切削运动方向，其速度称为合成切削速度。辅辅助助运运动动 除主运动、进给运动以外，机床在加工过程中还需完成一系列其他运动，即辅助运动。辅助运动的种类很多，主要包括：刀具接近工件、切入、退离工件、快速返回原点的运动；为使刀具与工件保持相对正确位置的对刀运动；多工位工作台和多工位刀架的周期换位以及逐一加工多个相向局部表面时，工件用期换位所需的分度运动等。另外，机床的启动、停车、变速、换向以及部件和工件的夹紧、松开等操纵控制运动，也属于辅助运动。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所(2)工件表面工件表面切削加上过程中，工件上形成了三个不断变化着的表面，分别如下：已加工表面已加工表面 工件上经刀具切削后产生的表面称为已加工表面。待加工表面待加工表面 工件上有待切除切削层的表面称为待加工表面。过渡表面过渡表面 工件上由切削刃形成的那部分表面，它在下一切削行程(如刨削)、刀具或工件的下一转中(如单刃镗削或车削)将被切除，或者由下一切削刃(如铣削)切除。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所（3）切削用量）切削用量 切削用量是用来表示切削运动、调整机床加工参数的参量，可用它对主运动和进给运动进行定量表述。切削用量包括切削速切削速度度、进给量进给量和背背吃刀量三个要素吃刀量三个要素。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所切削速度（vc）切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时线速度。回转主运动的线速度vc(mmmin)的计算公式如下：进给量(f)刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，称为进给量。用刀具或工件每转或每行程的位移量(mmr)来表示。其单位用mm/r或则mm/行程(如刨削等)表示。数控编程时，通常采用进给速度vf(F指令)表示刀具与工件的相对运动速度，单位是mmmin。车削时的进给速度vf为：7/12/2024郑州大学机电一体化研究所 对于铰刀、铣刀等多齿刀具，通常规定每齿进给量fz(mm)，其含义是刀具每转过一个齿，刀具相对于工件在进给运动方向上的位移量。进给速度vf与每齿进给量的关系为：背吃刀量(ap)已加工表面与被加工表面之间的垂直距离，称为背吃刀量(mm)。车削外圆时：式中 dw待加工表面直径(mm)；dm已加工表面直径(mm)；镗孔时式(1-5)中的d w与dm的位置互换一下。钻孔加工的背吃刀量为钻头的半径。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所1.2.2刀具切削部分的几何形状和角度 刀具由刀体、刀柄或刀孔和切削部分组成。刀体是刀具上夹持刀条或刀片的部分;刀柄是刀具上的夹持部分;刀孔是刀具上用以安装或紧固在主轴、刀杆或心轴上的内孔;顾名思义,切削部分就是刀具上起切削作用的部分。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所 1.2.2.1 刀具切削部分的组成刀具切削部分的组成 金属切削刀具的种类虽然很多，但其剖面的基本形状都是刀楔形。以外圆车刀为例(见图1-5)，由三个刀面组成的主、副两组刀楔，其楔角分别为0和0，切削部分的组成要素如下：7/12/2024郑州大学机电一体化研究所前刀面(A)切屑流过的表面。主后刀面(A)与过渡表面相对的表面。副后刀面(A)与已加工表面相对的表面。主切削刃(S)前刀面与主后刀面的交线，担负主要切削工作。副切削刃(S)前刀面与副后刀面相交得到的刃边。刀尖 主、副切削刃连接处的一小部分切削刃。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所刀尖类型如下图所示 7/12/2024郑州大学机电一体化研究所1.2.2.2 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度 为了确定刀具前面、后面及切削刃在空间的位置，首先应建立参考系，它是一组用于定义和规定刀具角度的各基准坐标平面。用刀具前面、后面和切削刃相对各基准坐标平面的夹角来表示它们在空间的位置，这些夹角就是刀具切削部分的几何角度。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所确定刀具几何角度的参考系 刀具静止参考系(在此参考系中确定的角度称为刀具标注角度)刀具工作参考系(在此参考系中定义和测量的角度称为工作角度)7/12/2024郑州大学机电一体化研究所(2)刀具静止参考系刀具静止参考系 静止参考系的确定有两个假定条件：一是不考虑进给运动的大小，只考虑其方向，这时合成切削运动方向就是主运动方向；二是刀具的安装定位基准与主运动方向平行或垂直，刀柄的轴线与进给运动方向平行或垂直。下面先介绍(正交平面)静止参考系。如下图所示，该参考系主要由以下三个基准坐标平面组成：7/12/2024郑州大学机电一体化研究所7/12/2024郑州大学机电一体化研究所基面基面Pr 通过切削刃选定点，垂直于该点切削速度方向的平面。由于刀具静止参考系是在假定条件下建立的，因此，对车刀、刨刀来说，其基面平行于刀具的底面，对钻头、铣刀等旋转刀具来说，则为通过切削刃某选定点，包含刀具轴线的平面。基面是刀具制造、刃磨及测量时的定位基准。切削平面切削平面Ps 通过切削刃选定点，与主切削刃相切并垂直于基面的平面。当切削刃为直线刃时，过切削刃选定点的切削平面即是包含切削刃并垂直于基面的平面。正交平面正交平面Po 通过切削刃选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面。由基面Pr、切削平面Ps、正交平面Po组成标注刀具角度的正交平面参考系。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所此外，在刀具静止参考系中还用到以下三个平面：法平面Pn 法平面是指通过切削刃选定点并垂直于主切削刃的平面。假定工作平面Pf 假定工作平面是通过切削刃选定点并垂直于基面的平面，一般来说，其方位要平行于假定的进给运动方向。背平面Pp 背平面是指通过切削刃选定点并垂直于基面和假定工作平面的平面。右图为这三平面的与刀具前面、后面及切削刃相互位置关系的立体示意图。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所在设计刀具和绘制刀具图样(工作图)时，是采用平面视图表示的。图1-8以车刀为例表示各基准平面及几何角度的相互位置关系。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所(3)刀具的标注角度刀具的标注角度 在正交平面中测量的角度在正交平面中测量的角度a前角(o)是前面(A)与基面(Pr)之间的夹角，其大小影响刀具的切削性能。当前面与切削平面夹角小于90o时，前角为正值，大于90o时，前角为负值。b后角(o)是后面(A)与切削平面(Ps)间的夹角，其作用是减小后刀面与过渡表面之间的摩擦。当后面与基面夹角小于90o时后角为正值；大于90o时，后角为负值。c楔角(o)是前面(A)与后面(A)间的夹角，反映刀体强度和散热能力大小。它是由前角o 和后角o得到的派生角度，即7/12/2024郑州大学机电一体化研究所在基面中测量的角度在基面中测量的角度 a.主偏角(r)是主切削平面Ps假定工作平面Pf间的夹角。b副偏角(r)是副切削平面Ps与假定工作平面Pf间的夹角。c.刀尖角(r)是主切削平面Ps与副切削平面Ps间的夹角，它是由主偏角r和副偏角r计算得到的派生角度，即 7/12/2024郑州大学机电一体化研究所 在切削平面中测量的角度在切削平面中测量的角度 在切削平面中测量的角度有刃倾角s，它是主切削刃与基面Pr间的夹角，在S向视图中才能表示清楚。当刀尖相对车刀刀柄安装面处于最高点时，刃倾角为正值；刀尖处于最低点时，刃倾角为负值(见图1-8的S向视图)。当切削刃平行于刀柄安装面时，刃倾角为零，这时切削刃在基面内。同理，可以给出副前角o、副后角o、副刃倾角s的定义。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所在上述角度中，前角o和刃倾角s确定前面的方位。主偏角r和后角o确定主后面的方位。随之，由主偏角r和刃倾角s也就自然确定了主切削刃的方位。可见，主切削刃及其前面和主后面在空间的方位只用四个基本角度o、o、r和s就能完全确定。同理，只用副前角o、副后角o、副刃倾角s，则副切削刃及其对应的前面和副后面在空间的方位也就完全确定。当主切削刃和副切削刃共处在一个平面前面中时，因前面的方位只要o和s两个角度就能完全确定，这时，副前角o便是由前面方位确定之后面随之确定的派生角度。同理，若副偏角r确定后，副刃倾角s也是随之确定的派生角度。由上可知，当外圆车刀主切削刃和副切削刃共处在一个平面时。若已知o、o、s、r、r 和o 以及刀尖的位置，则刀具前面、主、副后面和主、副切削刃在空间的位置也就完全确定。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所法平面参考系中测量的角度法平面参考系中测量的角度 在法平面内测量的角度有法前角n、法后角n和法楔角n。对于某些大刃倾角刀具，为表明其刀齿强度，常要求标注法平面参考系中的角度。当s=0时，法平面与正交平面重合。当s 0时，法平面与正交平面相夹s角。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所在假定工作平面和背平面参考系中测量的角度在假定工作平面和背平面参考系中测量的角度 为了机械刃磨刀具或分析讨论问题的需要，常常要利用在假定工作平面和背平面中测量的角度。在假定工作平面中测量的前角和后角分别称侧前角f和侧后角f，在背平面中测量的前角和后角分别称背前角p和背后角p。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所1.2.2.3 几种典型车刀的刀具角度标注几种典型车刀的刀具角度标注 90o外圆车刀外圆车刀 该车刀刀具角度的特点在于主偏角r90o，过主切削刃选定点的正交平面和假定工作平面重合，侧向视图就是切削平面投影视图(见图1-9)。由于图示刀具的主、副切削刃共处在同一平向上，o 和s为派生角度，不必标注。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所45o端面车刀端面车刀 它和45o外圆车刀的画法基本相同，区别是由于假定进给方向不同，主切削刃和副切削刃的位置不同(见图1-10)。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所切断刀切断刀 切断刀有一条公共的主切削刃、两条副切削刃和左右两个刀尖，可以看成是两把端面车刀的组合，同时车削左右两个端面(见图1-11。切断刀共有四个刀具表面，因主切削刃和副切削刃同处在一个前面上，副前角o和副刃倾角s为派生角度。当主偏角r90o时，侧视图和正交平面剖视图重合，当主偏角r90o时，左、右刀尖主偏角的关系为rL180o-rR。当刃倾角r0o时，左、右刀尖刃倾角的关系为rL-rR。切断刀的主切削刃较窄，为使排屑畅通，主切削刃大多平行于工件轴线(r90o，r0o)，为保持刀尖强度，副偏角和副后角较小(1o2o)。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所车孔刀车孔刀 图1-12所示为车孔刀车通孔时刀具角度、其切削部分的几何形状基本与外圆车刀相似。车不通孔或台阶孔时，切削部分几何形状基本与偏刀相似，取主偏角等于或大于90o。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所1.2.3 刀具的工作角度 以上讨论的刀具角度是刀具在静止参考系中定义的角度，其功用是在设计和制造时用以确定刀具切削部分的几何形状以及切削刃和刀面相对于刀具安装基准的空间位置，故在一些教材和参考书中又称为刀具的标注角度或刃磨角度。刀具的使用性能不仅与标注角度有关，还与刀具在机床上的安装位置和合成切削速度有关。当刀具相对于工件或机床的安装位置发生变化时，或受进给运动的影响，常常使刀具实际切削的角度发生变化，我们称它为工作角度。工作角度是在刀具工作参考系中定义的刀具角度。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所(1)刀具工作参考系及工作角度刀具工作参考系及工作角度 刀具工作参考系刀具工作参考系 a工作基面pre 过切削刃上选定点并与合成切削速度ve垂直的平面称为工作基面pre。b工作切削平面pse 过切削刃上选定点,与切削刃相切并垂直于工作基面pre的平面称为工作切削平面pse。它包含合成切削速度ve的方向。c.工作正交平面poe 过切削刃上选定点并同时与工作基面pre和工作切削平面pse相垂直的平面叫做工作正交平面poe。d工作平面pfe 过切削刃上选定点且同时包含主运动速度vc和进给运动速度vf方向的平面叫做工作平面pfe。显然它垂直于工作基面pre。c.工作法平面pne 和法平面pn的定义是相同的均是过切削刃上选定点并垂直于切削刃的平面。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所刀具工作角度刀具工作角度 a.工作前角oe 在工作正交平面poe内度量的工作基面pre与前面A间的夹角。b工作后角oe 在工作正交平面poe内度量的工作切削平面pse与后面A间的夹角。c工作侧前角fe 在工作平面pfe内度量的工作基面pre与前面A间的夹角。d工作侧后角fe 在工作平面pfe内度量的工作切削平面pse与后面A间的夹角。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所需特别指出的是：由于在不同参考系中切削刃和刀面是一样的，法向平面相对于切削刃的位置固定不变，因此工作参考系法向楔角ne与静止参考系法向楔角n相等，它是机夹可转位刀具、齿轮刀具等设计计算中不同参考系间角度关系的“桥梁”。实际切削加工过程中，一般情况下，由于进给运动速度远小于主运动线速度，刀具的工作角度近似等于标注角度、所以不必计算工作角度。但是，在车螺纹、车丝杠、车凸轮或刀具位置装高、装低、左右倾斜等情况下，必须计算工作角度。由于影响刀具工作角度的因素较多，综合一起进行分析相当繁杂，为便于初学者掌握，下面就单因素对工作角度的影响进行分析讨论。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所(2)进给运动对刀具工作角度的影响进给运动对刀具工作角度的影响 横车外圆对工作角度的影响横车外圆对工作角度的影响 以r90o的切断刀为例(见图113)，由于受进给运动速度vf的影响，刀具工作角度发生了变化，它与标注角度的关系为：由式(1-8)可知，横车时切削刃上选定点愈接近工件回转中心，即d值越小时，值越大，工作后角oe越小，甚至为负值，使刀具后面和过渡表面间产生剧烈摩擦，甚至出现抗刀现象而使切削无法进行。切削刃为平行于工件轴线的切断刀，切断时最后实际是挤断，在工件上留下层巴，甚至还会产生打刀现象，就是由于oe为负值的原因所造成的。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所纵车外圆对工作角度的影响纵车外圆对工作角度的影响 纵车外圆时，由于进给量不大，值很小(一般为3040)，工作角度和标注角度的差别不大。但车削螺纹时，特别是车削多线螺纹时，其工作角度和标注角度会有很大差别，必须进行工作角度的计算。图1-14所示为纵车梯形螺纹时，工作平面内的工作角度和刀具静止参考系中的标注角度之间的关系。螺纹车刀左刃A点和右刃B点在工作平面内的工作侧前角和工作侧后角的变化情况讨论如下。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所7/12/2024郑州大学机电一体化研究所a.标注角度标注角度 为便于分析螺纹车刀取零度前角，即fLfR0o。；左、右刃主后面形状对称，即fLfRf。b工作角度工作角度 由图1-14可知，工作平面内的工作侧前角和工作侧后角为 式中 p螺纹导程，mm；d螺纹外径，mm。由式(1-9)可知，当螺纹车刀左、右刃的刀具角度磨成图l-14(b)所示的对称形状时，则左、右刃的工作侧前角和工作侧后角不相等，特别是在值较大时，左刃工作侧后角变得很小，右刃工作侧前角负值很大，左、右刃切削条件不同，影响螺纹两侧面加工质量的均一性。当刀具刃形能满足螺纹的加工精度要求时，为了适应工作角度的变化，使左、右刃的切削条件一致，可把刀具切削部分预先刃磨成不对称形状(见图1-14(c)。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所刀尖安装高低对工作角度的影响刀尖安装高低对工作角度的影响 图1-15所示为车外圆时，刀尖安装位置高低对工作角度的影响情况。由图可知，当刀尖高时见图1-15(a)当刀尖低时见图1-15(b)式中 h刀尖低于工件中心的距离，mm d刀尖处工件的直径，mm。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所车内孔时，当车刀刀尖安装高于工件中心时见图1-16(a)，工作背前角比背前角减小p，工作背后角比背后角增大p。当车刀刀尖安装低于工件中心时见图l-16(b)，工作背角和工作背后角的变化与上述情况相反。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所实际生产中，一般允许车刀装高或装低0.01d(d为工件直径)。为使切削顺利，避免车刀固刚度差而产生扎刀把孔车大，对整体单刃车刀，允许刀尖高于工件中心0.01D。对刀杆上安装小刀头的车刀，由于结构的需要，一般取h0.05D(D为孔径)。而在切断、车端面时，刀尖应严格安装在工件中心位置，否则容易打刀。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所1.2.4 切削层切削层（1）切削层参数）切削层参数 在切削过程中，刀具或工件沿进给运动方向每移动一个f(车削)或fz(多齿刀具切削)所切除的金属层，称为切削层。图1-17所示为车削时的切削层，当工件转一转时，车刀主切削刃由过渡表面I的位置移到过渡表面II的位置，其间所切除的工件材料层即为车削时的切削层。切削层的尺寸称为切削层参数，切削层参数通常在基面内测量。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所切削厚度(hD)是指在垂直于切削刃方向度量的切削层截面的尺寸。主切削刃为直线时，各点的切削厚度相等(见图1-17)，并可近似按式(1-12)计算。曲线切削刃上各点的切削厚度是变化的(见图1-18)。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所切削宽度(bD)是指沿切削刃方向度量的切削层截面的尺寸，反映了主切削刃参与切削工作的长度(见图1-18)。直线刃的切削宽度有以下近似关系：切削面积(AD)是指切削层的横截面积。车削时切削面积可按下式计算。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所(2)正切屑和倒切屑正切屑和倒切屑 上述切削层横截面中bD、hD与ap和f的关系是属于 的情况，在这种情况下切下来的切屑称为正切屑。生产中多为此种情况，即主切削刃担负主要切削工作。当采用大进给切削时，常出现 的情况，在这种情况下切下的切屑称为倒切屑。这时，主要切削负荷已由主切削刃转移到副切削刃上，副前角o成为刀具的主要角度，而前角o下降为次要地位。(3)材料切除率Q 材料切除率是指在特定瞬间、单位时间里被刀具切除的工件材料体积。相当于切削层横截面积以vc值沿切削速度方向运动一个单位时间所包含的空间体积(单位:mm3)，它是反映切削效率高低的一个指标。其计算公式为 7/12/2024郑州大学机电一体化研究所1.3金属切削过程的基本理论及规律 1.3.1 切削过程中的变形 实验研究证明：金属切削过程实质上是被切削金属层在刀具偏挤压作用下产生剪切滑移的塑性变形过程。虽然切削过程中必然产生弹性变形，但其变形量与塑性变形相比则可忽略不计。在研究切屑形成的机理时都是以直角自由切削为基础。所谓“直角自由切削”的含义是：只有一条直线切削刃参加切削；切削刃与合成切削速度ve垂直。这样被切削金属层只发生平面变形而无侧向移动，因此问题比较简单。为了研究方便，通常把切削过程的塑性变形划分为三个变形区，如图1-19所示。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所7/12/2024郑州大学机电一体化研究所(1)第一变形区的剪切变形第一变形区的剪切变形 被切削金属层在刀具前面的挤压力作用下，首先产生弹性变形，当最大切应力达到材料的屈服极限时，即沿图1-20中的OA曲线发生剪切滑移。随着刀具前面的逐渐趋近，塑性变形逐渐增大，并伴随有变形强化，直至OM曲线滑移终止，被切削金属层与母体脱离成为切屑沿前面流出。曲线OAMO所包围的区域是剪切滑移区，又称第一变形区，它是金属切削过程中的主要变形区，消耗大部分功率并产生大量的切削热。实际上曲线OA与曲线OM间的宽度很窄约为0.02-0.2mm，且切削速度越高，宽度越窄。为使问题简化，设想用一个平面OM代替剪切滑移区，平面OM称为剪切平面。剪切平面与切削速度之间的夹角称为剪切角，以表示。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所(2)第二变形区的挤压摩擦和变形第二变形区的挤压摩擦和变形 经第一变形区剪切滑移而形成的切屑，在沿前面流出过程中，靠近前面处的金属受到前面的挤压而产生剧烈摩擦，再次产生剪切变形，使切屑底层薄薄的一层金属流动滞缓。这一层滞缓流动的金属层称为滞流层。滞流层的变形程度比切屑上层大几倍到几十倍。(3)第三变形区的变形第三变形区的变形 第三变形区的变形是指工件过渡表面和已加工表面金属层受到切削刃钝圆部分和后面的挤压、摩擦而产生塑性变形的区域，造成表层金属的纤维化和加工硬化，并产生一定的残余应力。第三变形区的金属变形，将影响到工件的表面质量和使用性能。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所1.3.2 积屑瘤与鳞刺(1)积屑瘤积屑瘤 积屑瘤及其特征积屑瘤及其特征 切削塑性金属材料时，常在切削刃口附近黏结一硬度很高(通常为工件材料硬度的2-3.5倍)的楔状金属块，它包围着切削刃且覆盖部分前面，这种楔状金属块称为积屑瘤，如图l-21所示。积屑瘤能代替刀尖担负实际切削工作，故而可减轻刀具磨损。同时积屑瘤使实际前角增大(可达35o)，刀和屑的接触面积减小，从而使切屑变形和切削力减小。另一方面积屑瘤顶部和被切削金属界限不清，不断发生着长大和破裂脱离的过程。脱落的碎片会损伤刀具表面，或嵌入己加工表面造成刀具磨损和已加工表面的表面粗糙度值增大。由于积屑瘤的不稳定常会引起切削过程的不稳定(切削力变动)，同时积屑瘤还会形成“切削刃”的不规则和不光滑，使已加工表面非常粗糙、尺寸精度降低，因此精加工时必须设法抑制积屑瘤的形成。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所 积屑瘤的成因及其抑制措施积屑瘤的成因及其抑制措施 积屑瘤的形成和刀具前面上的摩擦有看密切关系。一般认为，最基本的原因是由于高压和一定的切削温度，以及刀和屑界面在新鲜金属接触的情况下加之原子间的亲和力作用，产生切屑底层的黏结和堆积。影响积屑瘤的因素很多，主要有工件材料、切削速度、切削液、刀具表面质量和前角以及刀具材料等切削条件。工件材料塑性高、强度低时，切屑与前面摩擦大，切屑变形大，容易粘刀而产生积屑瘤，而且积屑瘤尺寸也较大。切削脆性金属材料时切屑呈崩碎状，刀和屑接触长度较短，靡擦较小，切削温度较低，一般不易产生积屑瘤。实际生产中，可采取下列措施抑制积屑瘤的生成。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所a.切削速度切削速度 实验研究表明，切削速度是通过切削温度对前刀面的最大摩擦系数和工件材料性质的影响而影响积屑瘤的，控制切削速度使切削温度控制在300以下或500以上，就可以减少积屑瘤的生成，所以具体加工中采用低速或高速切削是抑制积屑瘤的基本措施。b进给量进给量 进给量增大，则切削厚度增大，刀、屑的接触长度越长，从而形成积屑瘤的生成基础。若适当降低进给量，则可削弱积屑瘤的生成基础。c.前角前角 若增大刀具前角，切屑变形减小，则切削力减小，从而使前刀面上的摩擦减小，减小了积屑瘤的生成基础。实践证明，前角增大到35o时，一般不产生积屑瘤。d切削液切削液 采用润滑性能良好的切削液可以减少或消除积屑瘤的产生。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所(2)鳞刺鳞刺 鳞刺是已加工表面上出现的鳞片状反刺，如图1-22(a)所示。它是一较低的速度切削塑性金属时(如拉削、插齿、滚齿、螺纹切削等)常出现的一种现象，使己加工表面质量恶化，表面粗糙度值增大24级。鳞刺生成的原因是由于部分金属材料的黏结层积，而导致即将切离的切屑根部发生断裂，在已加工表面层留下金属被撕裂的痕迹见图1-22(b)。与积屑瘤相比，鳞刺产生的频率较高。避免产生鳞刺的措施与积屑瘤类似。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所1.3.3 影响切削变形的因素 切削变形的大小，主要取决于第一变形区及第二变形区挤压及摩擦情况。凡是影响这两个变形区变形和摩擦的因素都会影响切削的变形。其主要影响因素及规律如下。工件材料 实验结果表明，工件材料强度和硬度越高，变形系数越小；而塑性大的金属材料变形大，塑性小的金属材料变形小。刀具前角 前角越大，变形系数越小。这是因为增大前角可使剪切角增大，从而使切削变形减小。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所切削速度 切削速度vc与切削变形系数的实验曲线如图1-23所示，中低速切削30钢时，首先切削变形系数随切削速度的增加而减小，它对应于积屑瘤的成长阶段，由于实际前角的增大而使减小。而后随着速度的提高，又逐渐增大，它对应于积屑瘤减小和消失的阶段。最后在高速范围内，又随着切削速度的继续增高而减小。这是因为切削温度随vc的增大而升高，使切削底层金属被软化，剪切强度下降，降低了刀和屑之间的摩擦系数，从而使变形系数减小。此外，当切削速度vc很高时，切削层有可能未充分滑移变形就成为切屑流出，这也是变形系数减小的原因之一。切削厚度 由图1-23可知，当进给量增加(切削厚度增加)时，切削变形系数减小。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所1.3.4 切削力 在切削过程中，为切除工件毛坯的多余金属使之成为切屑，刀具必须克服金属的各种变形抗力和摩擦阻力。这些刀具和工件间大小相等、方向相反的力的总和称为切削力。(1)切削力的来源及分解切削力的来源及分解 来源于三个变形区内产生的弹性变形抗力和塑性变形抗力，以及切屑、工件与刀具间的摩擦力。如图1-24所示，作用在前刀面上的弹、塑性变形抗力Fn和摩擦力Ff；作用在后刀面上的弹、塑性变形抗力Fn和摩擦力Ff。它们的合力Ft，作用在前刀面上近切削刃处，其反作用力Ft，作用在工件上。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所为便于分析切削力的作用和测量，通常将切削力分解成如图1-25所示的三个互相垂直的分力。主切削力主切削力Fc 垂直于基面，与切削速度方向一致(Y方向)。功率消耗最大，是计算刀具强度、机床切削功率的主要依据。背向力背向力Fp X方向分力，是验算工艺系统刚度的主要依据。进给抗力进给抗力Ff Z方向分力，是机床进给机构强度和刚度设计、校验的主要依据。各分力Fc、Fp、Ff与合力Fr的关系为 7/12/2024郑州大学机电一体化研究所7/12/2024郑州大学机电一体化研究所（2）切削力的经验公式）切削力的经验公式 指数公式指数公式 式中 x Fc、x Fp、x Ff背吃刀量ap对Fc、Fp、Ff的影响指数；y Fc、y Fp、y Ff进给量f对Fc、Fp、Ff的影响指数；n Fc、n Fp、n Ff切削速度vc对Fc、Fp、Ff的影响指数。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所用单位切削力计算切削力的公式用单位切削力计算切削力的公式 单位切削力p是指单位切削面积上的主切削力(Nmm2)，可从切削用量手册中查出。式中 Kfp进给量对单位切削力的修正系数；Kvc Fc切削速度改变时对主切削力的修正系数；KFc刀具几何角度不同时对主切削力的修正系数。式(1-20)中的各项系数可从切削用量手册中查到。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所(3)切削功率切削功率 切削过程中三个分力消耗的功率之和，通常用主切削力Fc消耗的功率Pc（kW）表示。机床电动机功率消耗按下式验算：式中 机床传动效率，一般取0.75-0.85。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所(4)影响切削力的主要因素影响切削力的主要因素 工件材料的影响工件材料的影响 工件材料的强度、硬度越高，剪切屈服强度越高，切削力就越大强度、硬度相近的材料，塑性、韧性越大，则切削力越大。切削用量的影响切削用量的影响 a背吃刀量和进给量背吃刀量和进给量 ap加大倍，切削力增大一倍；f加大一倍，切削力增大6886。b切削速度切削速度 切削速度对切削力的影响如图1-26所示。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所刀具几何角度的影响刀具几何角度的影响 前角o增大，变形减小，切削力减小；主偏角r增大，Fp减小、Ff增大；刃倾角s减小，Fp增大、Ff减小，对主切削力Fc的影响不显著。刀具磨损的影响刀具磨损的影响 后刀面磨损形成零后角，且刀刃变钝、后刀面与已加工表面间的挤压和摩擦加剧，使切削力增大。切削液的影响切削液的影响 润滑作用为主的切削油可减小刀具与工件之间的摩擦，降低切削力。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所1.3.5 切削热与切削温度(1)切削热的产生与传散切削热的产生与传散 切削热的产生切削热的产生 切削层金属的弹、塑性变形和刀具与切屑、工件之间的摩擦所消耗的功，均可转变为切削热。切削热的来源与传散如图1-27所示。切削过程中产生的总切削热Q为 式中 QP剪切区金属变形功转变的热；Qf切屑与前刀面的摩擦功转变的热；Qf已加工表面与后刀面的摩擦功转变的热。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所切削热的传散切削热的传散 通过切屑、工件、刀具和周围介质传出的热量分别用Qch，Qw，Qc和Qf表示。切削热的产生与传出的关系为 切削热传出的大致比例如下。a.车削加工时 Qch5086)、Qc(4010)、Qw(93)、Qf(1)。b钻削加工时 Qch(28)、Qc(145)、Qw(525)、Qf(5)。影响传热的主要因素是工件和刀具材料的导热率及周围介质的状况。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所（2）切削温度的分布）切削温度的分布 图1-28所示为切削塑性金属时切削温度分布的实例。由图中的等温曲线和温度分布曲线可知：刀屑界面温度比切屑的平均温度高得多，一般约高22.5倍，且最高温度在前面上离刀刃一定距离的地方，而不在切削刃上，沿剪切平面各点温度几乎相同，由此可以推想剪切平面上各点的应力应变规律基本上相差不大；切屑沿前面流出时，在垂直前面方向上温度变化较大，说明切屑在沿前面流出时被摩擦加热；后面上温度分布也与前面类似，即最高温度在刚离开切削刃的地方，但较前面上最高温度低；工件材料的热导率越低(如钛合金比碳钢热导率低)，刀具前、后面的温度越高；工件材料的塑性越低，脆性越大，前面上最高温度处越靠近切削刃，同时沿切屑流出方向的温度变化越大。切削脆性材料时最高温度在靠近刀刃的后面上。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所7/12/2024郑州大学机电一体化研究所(3)影响切削温度的因素和变化规律影响切削温度的因素和变化规律 切削用量对切削温度的影响 切削速度对切削温度的影响最明显，速度提高，温度明显上升；进给量对切削温度的影响次之，进给量增大，切削温度上升；背吃刀量对切削温度的影响很小，背吃刀量增大，温度上升不明显。刀具几何参数对切削温度的影响 前角增大，切削变形减小。产生的切削热少，切削温度降低。但前角太大，刀具散热体积变小。温度反而上升；主偏角增大，切削刃工作长度缩短、刀尖角减小，散热条件变差，切削温度上升。工件材料对切削温度的影响 工件括料强度和硬度越高，切削时消耗的功率越大，切削温度越高。热导率大，散热好，切削温度低。刀具磨损对切削温度的影响 刀具磨损，挤压、摩擦加剧，切削温度升高。切削液对切削温度的影响 切削液能降低切削区的温度，改善切削过程中的摩擦状况，提高刀具耐用度。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所1.3.6 刀具磨损和耐用度(1)刀具磨损形式刀具磨损形式刀具磨损的形式有正常磨损和非正常磨损两大类。正常磨损的形式如图1-29所示。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所前刀面磨损前刀面磨损 在切削速度较高、切削厚度较大的情况下，切削高熔点塑性金属材料时，易产生前刀面磨损。磨损量用月牙洼的深度KT表示见图1-29(a)。后刀面磨损后刀面磨损 在切削速度较低、切削厚度较小的情况下，会产生后刀面磨损，如图1-29(c)所示，刀尖和靠近工件外皮两处的磨损严重，中间部分磨损比较均匀。前刀面和主后刀面同时磨损前刀面和主后刀面同时磨损 在中等切削速度和进给量的情况下，切削塑性金属材料时，经常发生前、后刀面同时磨损。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所(2)刀具磨损过程与磨钝标准刀具磨损过程与磨钝标准 刀具磨损过程刀具磨损过程 如图1-30所示，刀具磨损过程可分为以下三个阶段。a.初期磨损阶段初期磨损阶段(OA)因表面粗糙不平、主后刀面与过渡表面接触面积小，压应力集中于刃口，导致磨损速率大。b正常磨损阶段正常磨损阶段(AB)应力减小。c.急剧磨损阶段急剧磨损阶段(BC)磨损量VB达到一定限度后，摩擦力增大、切削力和切削温度急剧上升，导致刀具迅速磨损而失去切削能力。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所刀具的磨钝标准刀具的磨钝标准 根据加工要求规定的主后刀面中间部分的平均磨损量VB作为磨钝标准。一般情况下，车刀磨钝标淮的推茬值见表1-1。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所(3)刀具耐用度刀具耐用度 刀具耐用度的概念刀具耐用度的概念 刀具从刃磨后开始切削，一直到磨损量达到磨钝标准为止所经过的总切削时间（T），称为刀具的耐用度，单位为min。注意：刀具耐用度T不包括对刀、测量、快进、回程等非切削时间。影响刀具耐用度的因素影响刀具耐用度的因素7/12/2024郑州大学机电一体化研究所a.切削用量切削用量 切削用量三要素对刀具耐用度的影响程度为：vc最大,f次之，ap最小。b刀具几何参数刀具几何参数 前角增大，切削力降低和切削温度降低，刀具耐用度提高；但前角太大，刀具强度降低，散热变差，刀具耐用度反而降低了。主偏角减小，刀尖强度提高，散热条件改善，刀具耐用度提高；但是主偏角太小，Fp增大，当工艺系统刚性较差时，易引起振动。c.刀具材料刀具材料 刀具材料的红硬性越高，则刀具耐用度就越高。但是，在有冲击切削、重型切削和难加工材料切削时，影响刀具耐用度的主要因素为冲击韧性和抗弯强度。d工件材料工件材料 工件材料的强度、硬度越高，产生的切削温度越高，故刀具耐用度越低。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所刀具耐用度的确定刀具耐用度的确定 合理刀具耐用度的确定原则是提高生产效率和降低加工成本。选择刀具耐用度时，还应该考虑以下几点。a复杂、高精度、多刃刀具耐用度应比简单、低精度、单刃刀具高。b可转位刀具换刃、换刀片快捷方便，为保持刀刃锋利，刀具耐用度可选得低一些c.精加工刀具切削负荷小，刀具耐用度应选得比粗加工刀具高一些。d精加工大件时，为避免中途换刀，T应选得高一些。e.数控加工中的刀具耐用度应大于一个工作班，至少应大于一个零件的切削时间。生产中常用刀具耐用度参考值见表1-2。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所1.4 金属切削过程基本规律的应用 1.4.1 切屑的种类及其控制切屑的种类及其控制(1)切屑的种类切屑的种类不同工件材料，不同切削条件，切削过程中的变形程度也就不同，从而形成不同的切屑。根据切削过程中变形程度的不同，可把切屑分为四种不同的形态，如图1-31所示。带状切屑带状切屑见图1-31(a)这种切屑的底层光滑，上表面呈毛茸状，无明显裂纹。当加工塑性金属材料(如软钢、铜、铝等)，在切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大时，容易得到达种切屑。形成带状切屑时，切削过程较平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙度的值较小 7/12/2024郑州大学机电一体化研究所节状切屑见图l-31(b)又称挤裂切屑。这种切屑的底面有时出现裂纹，上表面呈明显的锯齿状。节状切屑大多在加上塑性较低的金属材料(如黄铜)，切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时产生；特别当工艺系统刚性不足、加工碳素钢材料时，也容易得到这种切屑。产生节状切屑时，切削过程不太稳定，切削力波动也较大，已加工表面粗糙度值较大。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所粒状切屑见图1-31(c)又称单元切屑。采用小前角或负前角，以极低的切削速度和大的切削厚度切削塑性金属(延伸率较低的结构钢)时，会产生这种切屑。产生单元切屑时，切削过程不平稳，切削力波动较大，已加工表面粗糙度值较大。崩碎切屑见图1-31(d)切削脆性金属(铸铁、青铜等)时，由于材料的塑性很小，抗拉强度很低，在切削时切削层内靠近切削刃和前刀面的局部金属未经明显的塑性变形就被挤裂，形成不规则状的碎块切屑。工件材料越硬、刀具前角越小、切削厚度超大时，越容易产冷崩碎切屑。产生崩碎切屑时，切削力波动大，加工表面凹凸不平，刀刃容易损坏。由于刀屑接触长度较短，切削力和切削热量集中作用在刀刃处。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所(2)切屑的流向和卷曲切屑的流向和卷曲切屑的流向切屑的流向 如图1-32所示，在直角自由切削时，切屑沿正交平面方向流出。在直角非自由切削时，由于刀尖圆弧半径和切削刃的影响，切屑流出方向与主剖面形成一个出屑角，与r和副切削刃工作长度有关；斜角切削时，切屑的流向受刃倾角s影响，出屑角近似等于刃倾角s。图1-33所示为s对切屑流向的影响示意。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所7/12/2024郑州大学机电一体化研究所切屑的卷曲切屑的卷曲 是由于切削过程中的塑性和摩擦变形、切屑流出时的附加变形而产生的。在前刀面上制出卷屑槽(断屑槽)、凸台、附加挡块以及其他障碍物可以使切屑产生充分的附加变形。采用卷屑槽能可靠地促使切屑卷曲。切屑在流经卷屑槽时，受外力F作用产生力矩M使切屑卷曲，如图1-34所示，切屑的卷曲半径可由下式算出：式中，lBn卷屑槽宽度，mm。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所(3)影响断屑的因素影响断屑的因素 卷屑槽的尺寸参数卷屑槽的尺寸参数 卷屑槽的槽型有折线型、直线圆弧型和全圆弧型三种，如图1-35所示。槽的宽度lBn和反屑角Bn。是影响断屑的主要因素。宽度减小和反屑角增大，都能使切屑卷曲变形增大，切屑易折断。但lBn太小或Bn太大，切屑易堵塞，排屑不畅，会使切削力、切削温度升高。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所刀具角度刀具角度 主偏角和刃倾角对断屑影响最明显，r越大，切削厚度越大，切屑在卷曲时弯曲应力越大，易于折断。一般来说，r在75o90o范围较好。刃倾角是控制切屑流向的参数。刃倾角为负值时切屑流向已加工表面或加工表面；刃倾角为正值时，切屑流向待加工表面或背离工件。切削用量切削用量 切削速度提高，易形成长带状屑，不易断屑；进给量增大，切削厚度也按比例增大，切屑卷曲应力增大，容易折断；背吃刀量减小，主切削刃工作长度变小，副切削刃参加工作比例变大，使出屑角增大，切屑易流向待加工表面碰断。当切屑薄而宽时，断屑较困难；反之，较易断屑。生产中,应综合考虑各方面因素根据加工材料和已选定的刀具角度和切削用量，选定合理的卷肩槽结构和参数。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所1.4.2 金属材料的切削加工性金属材料的切削加工性(1)金属材料切削加工性的概念金属材料切削加工性的概念金属材料切削加工的难易程度称为材料的切削加工性。良好的切削加工性能是指：刀具耐用度较高或在一定耐用度下的切削速度vc较高、切削力较小、切削温度较低、容易获得较好的表面质量和切屑形状容易控制或容易断屑。研究材料切削加工性的目的是为了寻找改善材料切削加工性的途径。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所(2)衡量金属材料切削加工性的指标衡量金属材料切削加工性的指标 切削速度指标vcT。其含义是当刀具耐用度为T时，切削某种材料允许达到的切削速度。在相同耐用度下，。vcT值高的材料切削加工性好。一般用T60min时所允许的vc60来评定材料切削加工性的好坏。难加工材料用vc20来评定。相对加工性指标Kr 以正火状态45钢的vc60为基准，记作(vc60)j。其他材料的vc60与(vc60)j的比值Kr称为该材料的相对加工性。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所常用材料的相对加工性分为8级(见表1-3)。7/12/2024郑州大学机电一体化研究所(3)改善金属材料切削加工性的途径改善金属材料切削加工性的途径 材料的切削加工性对生产效率和表面质量有很大的影响，因此在满足零件使用要求前提下，应尽量选用加工性较好的材料。改善材料的切削加工性有以下几种措施。热处理方法热处理方法 例如对低碳钢进行正火处理，适当降低塑性，提高硬度，可提高精加工表面质量。又如对高碳钢和工具钢进行球化退火处理，降低硬度，可改善切削加工性。调整材料的化