1、第一章 数控加工的切削基础一、切削运动和加工中的工件表面（一）切削运动金属切削加工就是用金属切削刀具把工件毛坯上预留的金属材料切除，获得图样要求的零件。切削过程中，刀具和共建之间必须有相对运动，这种相对运动就成为切削运动。可分为主运动和进给运动。1、主运动主运动是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，从而使刀具前刀面接近工件并切除切削层。可以是旋转运动，也可以是直线运动。其特点是切削速度最高，消耗机床功率也最大。2、进给运动进给运动是由机床提供的使刀具与工件之间产生附加的相对运动，加上主运动即可间断的或者连续的切除切削层，并得出具有所需集合特性的已加工表面。可以是连续运动，也可
2、以是间断运动。主运动和进给运动都可以由工件完成或由刀具完成。在各类切削加工中，主运动只有一个，二进给运动可以有一个或多个。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成为合成切削运动。合成切削速度为主运动和仅给运动速度的矢量和。（二）加工中的工件表面1、已加工表面2、待加工表面3、过度表面二、切削要素（一）切削用量切削用量是用来表示切削运动，调整机床用的参数，并且可用它对主运动和进给运动进行定量的表述。1、切削速度 vc切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度。多数切削加工的主运动是回转运动，所以： 10dnc其中：d切削刃选定点处所对应的工件或刀具的回转直径，单位mm；n工件或刀
3、具的转速，单位 r/min。2、进给量（f）刀具在进给方向上相对与工件的位移称为进给量，可用刀具或工件每转或每行程的位移来表达或度量。车床铣床Z刀齿数。Fz 为每齿进给量，含义为多齿刀具每转或每行程中每齿相对于工件在进给方向上的位移量。3、背吃刀量已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，单位是 mm。（二）切削层参数在切削加工中，刀具或工件沿进给运动方向每移动 f 或 fz 后，由一个刀齿正在切除的金属层成为切削层。1、切削厚度 hD在垂直于切削刃的方向上度量的切削层界面的尺寸。2、切削宽度 bD沿切削刃方向度量的界面尺寸。3、切削面积 AD在给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面里的横截面积。三、刀
4、具几何角度（一）刀具切削部分组成要素普通外圆车刀切削部分组成为：1、前刀面 A； 2、主后刀面 A；3、副后刀面 A； 4、主切削刃 S；5、副切削刃 S； 6、刀尖（二）刀具切削部分的几何角度nfvfzf1、正交平面参考系（1）基面 Pr对于车刀、刨刀来说，Pr 是过切削刃选定点和刀柄安装面平行的平面；对于钻头、铣刀等旋转刀具来说，Pr 是过切削刃选定点并通过刀具轴线的平面。2）切削平面 Ps通过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于 Pr 的平面。（3）切削平面 Po通过切削刃选定点并垂直于 Pr 和 Ps 的平面。2、刀具的标注角度在正交平面中测量的角度前角 o 后角 o楔角 o在基面中测量角
5、度主偏角 k 副偏角 k 刀尖角 3、刀具的工作角度在实际切削过程中起作用的刀具角度称为工作角度。第二节 金属切削过程基本规律及其应用一、切屑的形成及种类（一）切屑的形成过程从实践中可知，切屑的形成过程就是切削层变形的过程，把切削区域划分为三个变形区：1、第 I 变形区即剪切滑移区。2、第 II 变形区切屑沿前刀面流出时，受到前刀面的挤压和摩擦，使靠近前面处的金属再次产生剪切变形，使其切屑底层薄薄的一层金属流动滞缓。3、第 III 变形区是刀具后刀面和工件的接触区。（二）切屑的种类由于工件材料不同，切削条件不同，切削过程中的变形程度也就不同。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
6、形态。1、带状切屑，这种切屑的底层（与前刀面接触的面）光滑，而外表面呈毛茸状，无明显裂纹。一般加工塑性金属材料（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，容易得到这种切屑。形成带状切屑时，切削过程较平稳，切削力波动较小，加工表面质量高。2、挤裂切屑，又称节状切屑。这种切屑的底面有时出现裂纹，而外表面呈明显的锯齿状。挤裂切屑大多在加工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。产生挤裂切屑时，切削过程不太稳定，切削力波动也较大，巳加工表面质量较低。3、单元切屑，又称粒状切屑
7、。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，已加工表面质量较差。4、崩碎切屑，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。工件材料越硬脆、刀具前角越小、切削厚度越大时，越容易产生崩碎切屑。产生崩碎切削时，切削力波动大，加工表面凹凸不平，刀刃容易损坏。二、积屑瘤（一）积屑瘤的现象在中速或较低切削速度范围内，切削一般钢料或其它塑性金属材料，而又能形成带状切屑时，常在切削刃口
8、附近粘结一硬度很高（通常为工件材料硬度的 23.5 倍）的楔状金属块，它包围着切削刃且覆盖部分前刀面，这种楔状金属块称为积屑瘤。（二）积屑瘤的形成过程在切削过程中，由于刀屑间的摩擦，使前刀面和切屑底层一样都是刚形成的新鲜表面，它们之间的粘附能力较强。因此在一定的切削条件（压力和温度）下，切屑底层与前刀面接触处发生粘结，使与前刀面接触的切屑底层金属流动较慢，而上层金属流动较快。流动较慢的切屑底层，称为滞流层。如果温度与压力适当，滞流层金属就与前刀面粘结成一体。随后，新的滞流层在此基础上逐层积聚、枯合，最后长成积屑瘤。长大后的积屑瘤受外力作用或振动影响会发生局部断裂或脱落。积屑瘤的产生、成长扮脱落
9、过程是在短时间内进行的，并在切削过程中周期性地不断出现。（三）积屑瘤在切削过程中的作用1、增大前角：积屑瘤粘附在前刀面上，它增大了刀具的实际前角，当积屑瘤最高时，刀具有 30左右的前角，因而可减少切屑变形，降低切削力。2、增大切削厚度：积屑瘤前端伸出于切削刃外，伸出量为 hD ，使切削厚度增大了 hD，因而影响了加工尺寸。3、增大已加工表面粗糙度：积屑瘤的产生、成长与脱落是一个带有一定周期性的动态过程（每秒钟几十至几百次） , 使切削厚度不断变化，以及有可能由此而引起振动。4 影响刀具耐用度：积屑瘤一旦形成，它便代替切能刃和前刀面进行切削，从而减少了刀具磨损。但在积屑瘤不稳定的情况下使用硬质合
10、金刀具时，积屑瘤的破裂可能使硬质合金刀具颗粒剥落，使刀具磨损加剧。（四）影响积屑瘤的主要因家及防止方法1 、切削速度：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。所以控制切削速度使切削温度控制在 300 以下或 380 以上，就可以减少积屑瘤的生成。 2 、进给量：进给量增大，则切削厚度增大。切削厚度越大，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。 3、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 35时，一般不产生积屑瘤。4、切削液采用润滑性能
11、良好的切削液可以减少或消除积屑瘤的产生。三、切削力这些分别作用于刀具和工件上的大小相等、方向相反的力的总和称为切削力。（一）切削力的来源及分解切削时作用在刀具上的力来自两个方面，即三个变形区内产生的弹性变形抗力和塑性变形抗力；切属、工件与刀具间的摩擦力。通常将合力 Fr 分解成如图 所示的三个互相垂直的分力。1 、主切削力 Fc2 、背向力 Fp3 、进给抗力 Ff（三）切削功率切削功率是切削过程消耗的功率，它等于总切削力 Fr 的三个分力消耗功率的总和。外圆车削时，由于 Ff 消耗的功率所占比例很小，约 1 5 % ，通常略去不计； Fp 方向的运动速度为零，不消耗功率，所以切削功率（用 P
12、c 表示，单位为 kW ）为：Fc 主切削力，单位为 N ; Vc切削速度，单位为 m/min。（四）影响切削力的主要因素 1、工件材料的影响工件材料的强度、硬度越高，材料的剪切越屈服强度越高，切削力大。在强度、硬度相近的情况下，材料的塑性、韧性越大，则切削力越大。2、切削用量的影响（1）背吃刀量和进给量当 ap 或 f 加大时，切削面积加大，变形抗力和摩擦阻力增加，从而引起切削力增大。实验证明，当其他切削条件一定时， ap 加大 1 倍，切削力增加一倍；f 加大一倍，切削力增加 68% 86%；（2）切削速度：切削塑性金属时，在形成积屑瘤范围内，Vc 较低时，随着 Vc 的增加，积屑瘤增高，
13、前角增大，切削力减小。Vc 较高时，随着 Vc 的增加，积屑瘤逐渐消失， y 。减小，切削力又逐渐增大。在积屑瘤消失后 Vc 再增大，使切削温度升高，切削层金恳的强度和硬度降低，切屑变形减小，摩擦力减小，因此切削力减小。Vc 达到一定值后再增大时，切削力变化减缓，渐趋稳定。3 、刀具几何角度的影响前角增大，被切金属变形减小，切削力减小。切削塑性大的材料，加大前角，可使塑性变形显著减小，故切削力减小得多一些。主偏角对进给抗力，背向力影响较大，增大主偏角时，背向抗力 Fp 减小，近给抗力 Ff 增大。刃倾角对主切削力 Fc 影响很小，但对背向力 Fp、进给抗力 Ff影响显著。刃倾角减小时，背向抗力
14、 Fp 增大， Ff 减小。4 、刀具磨损的影响当刀具后刀面磨损后，形成零后角，且刀刃变钝，后刀面与加工表面间挤压和摩擦加剧，使切削力增大。 5 、切削液的影响以冷却作用为主的水溶液对切削力影响很小。以润滑作用为主的切削油熊显著地降低切削力。由于润滑作用，减小了刀具前刀面与切屑、后刀面与工件表面间的摩擦。四、切削热与切削温度（一）切削热的产生与传散1 、切削热的产生切削热是由切削功转变而来的，一是切削层发生的弹、塑性变形功；二是切屑与前刀面、工件与后刀面间消耗的摩擦功。1 ）剪切区的变形功转变的热 Qp ; 2 ）切屑与前刀面的摩擦功转变的热 Qrf 3 ）已加工表面与后刀面的摩擦功转变的热
15、Qaf产生的总热量口为：2 、切削热的传散切削热由切屑、工件、刀具和周围介质传出。1）车削加工时：切屑 50%86%，刀具 4010%，工件 9%3%，周围介质1%。2）钻削加工时：切屑 28%，刀具 14.5%，工件 52.5%，周围介质 5%。切削速度越高，切削厚度越大，则由切屑带走的热量越多。影响切削热传出的主要因素是工件和刀具材料的热导率以及周围介质的状况。（二）切削温度及其影响因素通常所说的切削温度，都是指切屑、工件和刀具接触区的平均温度。1、切削用力对切削温度的影响切削速度对切削温度形响显著。实验证明，随着切削速度的提高，切削温度明显上升。因为当切屑沿前刀面流出时，切屑底层与前刀面
16、发生强烈摩擦，因而产生大量的热量。进给量对切削温度有一定的影响。随着进给 f 的增大，单位时间内的金属切除量增多，切削过程产生的切削热也增多，切削温度上升。背吃刀量对切削温度影响很小。随着背吃刀量的增大，切削层金属的变形与摩擦成正比增加，切削热也成正比增加。但由于切削刃参加工作的长度也成正比地增长，改善了散热条件，所以切削温度的升高并不明显。2 、刀具几何参数对切削温度的影响前角的数值直接影响到第 I 变形区的变形大小和第 II 变形区摩擦的大小及散热条件的好坏，所以对切削温度有明显的影响。前角大，产生的切削热少，切削温度低；前角小，切削温度高。主偏角增大，切削温度将升高。因为主偏角加大后，切
17、削刃工作长度缩短，切削热相对地集中，刀尖角减小，散热条件变差，切削温度升高。3 、工件材料对切削温度的影响工件材料影响切削温度的因素主要有强度、硬度、塑性及传热系数。工件材料的强度与硬度越高，切削时消耗的功率越大，产生的切削热也越多，切削温度越高；工件材料塑性主要影响到第 I 变形区的变形和第 II变形区的摩擦，从而影响切削温度；工件材料传热系数大，从工件传出去的热量大、切削温度低。4 、刀具磨损对切削温度的影响刀具磨损后切削刃变钝，刃区前方的挤压作用增大，切削区金属的塑性变形增加；同时，磨损后的刀具后角基本为零，使工件与刀具的摩擦加大，两者均使切削热增多。5、切削液对切削温度的影响切削液能降
18、低切削区的温度，改善切削过程中的摩擦状况，减少刀具和切屑的粘结，减少工件热变形，保证加工精度，减小切削力，提高刀具耐用度和生产效率。五、刀具磨损与刀具耐用度（一）刀具磨损形式刀具失效的形式分为正常磨损和破损两大类。1、前刀面磨损在切削速度较高、切削厚度较大的情况下，加工钢料等高熔点塑性金属时，前刀面在强烈的摩擦下，经常会磨出一个月牙形的洼坑。在切削过程中，月牙洼的宽度与深度逐渐扩展，使棱边逐渐变窄，最后导致崩刃。2、后刀面磨损刀具主后刀面与工件过渡表面接触，产生强烈摩擦，在毗邻主切削刃的部位很快磨出后角等于零的小棱面，此种磨损形式称为后刀面磨损。在切削速度较低、切削厚度较小的情况下，不管是切削
19、脆性金属（如铸铁等）还是切削塑性金属，刀具都会产生主后刀面磨损。3 前刀面和主后刀面同时磨损在中等切削速度和进给级的情况下，切削高熔点塑性金属时，经常发生前刀面月牙洼磨损和主后刀面磨损兼有的磨损形式。（二）刀具磨损过程与磨钝标准 1、刀具磨损过程在一定切削条件下，不论何种磨损形态，其磨损量都将随切削时间的增长而增长。刀具的磨损过程可分为三个阶段。（1）初期磨损阶段这一阶段磨损速率大，是因为新刃磨的刀具主后刀面存在粗糙不平、显微裂纹、氧化或脱碳层等缺陷，而且切削刃较锋利，主后刀面与过度表面接触面积较小，压应力和切削温度集中于刃口所致。（2）正常磨损阶段经过初期磨损后，刀具主后刀面粗糙表面已经磨平
20、，承压面积增大，压应力减小，从而使磨损速率明显减小，且比较稳定，即刀具进人正常磨损阶段。（3）急剧磨损阶段当磨损带宽度 VB 增大到一定限度后，摩擦力增大，切削力和切削温度急剧上升，刀具磨损速率增大，以致刀具迅速损坏而失去切削能力。2、刀具的磨钝标准刀具磨损到一定程度后，切削力、切削温度显著增加，加工表面变得粗糙，工件尺寸可能会超出公差范围，切屑颜色、形状发生明显变化，甚至产生振动或出现不正常的噪声等。这些现象都可说明刀具已经磨钝，因此需要根据加工要求规定一个最大的允许磨损值，这就是刀具的磨钝标准。由于后刀面磨损最常见，且易于控制和测量，通常以主后刀面中间部分平均磨损量 作为磨钝标准。（三）刀
21、具耐用度1、刀具耐用度的概念所谓刀具耐用度，指的是从刀具刃磨后开始切削，一直到磨损量达到磨钝标准为止所经过的总切削时间，用符号 T 表示，单位为 min 。耐用度应为切削时间，不包括对刀、测量、快进、回程等非切削时间。2、影响刀具耐用度的因素（1）切削用量切削用量是影响刀具耐用度的一个重要因素。用硬质合金车刀切削碳钢时，切削用量与刀具耐用度的关系为：所以在保证一定刀具耐用度的条件下，为了提高生产率，应首先选取大的背吃刀量，然后选择较大的进给量 f ，最后选择合理的切削速度。（2）刀具几何参数刀具集合参数对刀具耐用度影响最大的是前角和主偏角。前角增大，可使切削力减小，切削温度降低，耐用度提高；但
22、前角太小，刀具强度削弱，散热差，且易于破损，刀具耐用度反而下降了。由此可见，对于每一种具体加工条件，都有一个使刀具耐用度 T 最高的合理数值。主偏角减小，可使刀尖强度提高，改善散热条件，提高刀具耐用度；但主偏角过小，则背向力增大，对刚性差的工艺系统，切削时易引起振动。此外，如减小副偏角 ，增大刀尖圆弧半径，其对刀具耐用度的影响与主偏角减小时相同。（3）刀具材料刀具材料的高温强度越高，耐磨性越好，刀具耐用度越高。但在有冲击切削、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是冲击韧性和抗弯强度。韧性越好，抗弯强度越高，刀具耐用度越高，越不易产生破损。（4 ）工件材料工件材料的强度、硬度越高
23、，产生的切削温度越高，故刀具耐用度越低。此外，工件材料的塑性、韧性越高，导热性越低，切削温度越高，刀具耐用度越低。3、刀具耐用度的确定合理选择刀具耐用度，可以提高生产率和降低加工成本。刀具耐用度定得过高，就要选取较小的切削用量，从而降低了金属切除率，降低了生产率，提高了加工成本。反之耐用度定得过低，虽然可以采取较大的切削用量 ，但却因刀具磨损快，换刀、磨刀时间增加，刀具费用增大，同样会使生产率降低和成本提高。选择刀具耐用度时，还应考虑以下几点： 1 ）复杂的、高精度的、多刃的刀具耐用度应比简单的、低精度的、单刃刀具高； 2 ）可转位刀具换刃、换刀片快捷，为使切削刃始终处于锋利状态，刀具耐用度可
24、选得低一些；3 ）精加工刀具切削负荷小，刀具耐用度应比粗加工刀具选得高一些； 4 ）精加工大件时，为避免中途换刀，耐用度应选得高一些； 5 ）数控加工中，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。第四节 刀具几何参数的合理选择一、前角的选择（一）前角的功用前角的功用主要影响切屑变形和切削力的大小及刀具耐用度和加工表面质量的高低。增大前角使切削变形和摩擦减小，故切削力小、切削热少，加工表面质量高。但前角过大，刀具强度降低，散热体积减小，刀耐用度下降。减小前角，刀具强度提高，切屑变形增大，易断屑。但前角过小，会使切削力和切削热增加，刀具耐用度降低。（二）合理前角的选择原则 1、工件
25、材料加工塑性材料时，特别是加工硬化严重的材料（如不锈钢等） ，为了减小切屑变形和刀具磨损，应选用较大的前角；加工脆性材料时，由于产生的切屑为崩碎切屑，切屑变形也小，增大前角的意义不大，而这时刀一屑之间的作用力集中在切削刃附近，为保证切削刃具有足够的强度，应采用较小的前角。工件材料的强度和硬度低时，由于切削力不大，为使切削刃锋利,可选用较大的甚至很大的前角；工件材料的强度和硬度高时，应选用较小的前角；加工特别硬的工件材料（如淬火钢）时，应选用很小的前角，甚至选用负前角。这是因为工件材料强度、硬度愈高，产生的切削力愈大，切削热愈多，为了使切削刃具有足够的强度和散热容量，以防崩刃和迅速磨损，因此应选
26、用较小的前角。2、刀具材料刀具材料的抗弯强度和冲击韧度较低时应选用较小的前角。高速钢刀具比硬质合金刀具的合理前角约可大 510 。陶瓷刀具的合理前角，应选得比硬质合金刀具更小一些。3、加工性质粗加工时，特别是断续切削，不仅切削力大，切削热多，并且承受冲击载荷，为保证切削刃有足够的强度和散热面积，应适当减小前角；精加工时，对切削刃强度要求较低，为使切削刃锋利，减小切屑变形和获得较高的表面质量，前角应取得较大一些。工艺系统刚性差和机床功率小时，宜选用较大的前角，以减少切削力和振动。数控机床和自动机、自动线用刀具，为保证刀具工作的稳定性（不发生崩刃及破损） , 一般选用较小的前角。二、后角的选择（一
27、）后角的功用后角的主要功用是减小主后刀面与过渡表面的弹性恢复层之间的摩擦，减轻刀具磨损。后角小使主后刀面与工件表面间的摩擦加剧，刀具磨损加大，工件冷硬程度增加，加工表面质量差；尤其是切削厚度较小时，由于刃口钝圆半径的影响，上述情况更为严重。后角增大，摩擦减小，也减小了刃口钝回半径，这对切削厚度较水的情况有利，但使刀刃强度和散热情况变差。（二）合理后角的选择原则1、根据切削厚度选择后角切削厚度 hD 愈大，则后角应该愈小；而切削厚度 hD 愈小，则后角应愈大。因为切削厚度较大时，切削力较大，切削温度也较高，为了保证刃口强度和改善散热条件，所以应取较小的后角。切削厚度愈小，切削层上被切削刃的钝圆半
28、径挤压而留在已加工表面上，并与主后刀面挤压摩擦的这一薄层金属，占切削厚度的比例愈大。若这时增大后角，即可减小刃口钝圆半径，使刃口锋利，便于切下薄切屑，可提高刀具耐用度和加工表面质量。粗加工、强力（大进给量）切削以及承受冲击载荷的刀具，增大刃口强度是首要任务，这时应选取较小的后角；精加工时则应选取较大的后角。2 适当考虑被加工材料的力学性能工件材料硬度、强度较高时，为保证切削刃强度，宜取较小的后角；工件材料硬度较低、塑性较大，以及易产生加工硬化时，主后刀面的摩擦对已加工表面质金和刀具磨损影响较大，此时应取较大的后角；加工脆性材料时，切削力集中在力刃附近，为强化切削刃，宜选取较小的后角。3、考虑工
29、艺系统刚性工艺系统刚性差，容易产生振动时，为了增强刀具对振动的阻尼作用，应选取较小的后角。4、考虑尺寸精度要求对于尺寸精度要求高的精加工用刀具（如铰刀等） ，为了减小重磨后刀具尺寸变化，保证有较高的尺寸耐用度，后角应取得较小。副后角可减少副后刀面与已加工表面间的摩擦。一般车刀、刨刀等的副后角取得与主后角相等；而切断刀、切槽刀及锯片铣刀等的副后角因受刀头强度限制，只能取得较小，通常为 12。三、主偏角及副偏角的选择（一）主偏角的功用及合理主偏角的选择 1、主偏角的功用主偏角的功用主要影响刀具耐用度、已加工表面粗糙度、切削力的大小。主偏角较小，则刀头强度高，散热条件好，已加工表面残留面积高度小，作
30、用主切削刃的长度长，单位作用主切削力上的切削负荷小；其负面效应为背向力大，切削厚度小，断屑效果差。主偏角较大时，所产生的影响与上述完全相反。2、合理主偏角的选择原则1）粗加工和半精加工时，硬质合金车刀应选择较大的主偏角，以利于减少振动，提高刀具耐用度和断屑。例如在生产中效果显著的强力切削车刀的主偏角就取为 75。 2）加工很硬的材料，如淬硬钢和冷硬铸铁时，为减少单位长度切削刃上的负荷，改善刀刃散热条件，提高刀具耐用度，应取主偏角 1030，工艺系统刚性好的取小值，反之取大值。3 ）工艺系统刚性低（如车细长轴、薄壁筒）时，应取较大的主偏角，甚至取大于等于 90，以减小背向力 Fp ，从而降低工艺
31、系统的弹性变形和振动。 4 ）单件小批生产时，希望用一两把车刀加工出工件上所有表面，则应选用通用性较好的主偏角为 45或 90的车刀。 5 ）需要从工件中间切人的车刀，以及仿形加工的车刀，应适当增大主偏角和副偏角；有时主偏角的大小决定于工件形状，例如车阶梯轴时，则需用 Kr =90的刀具。（二）副偏角的功用及合理副偏角的选择1 副偏角的功用副偏角的功用主要是减小副切削刃和已加工表面的摩擦。较小的副偏角，可减小残留面积高度，提高刀具强度和改善散热条件，但将增加副后刀面与已加工表面之间的摩擦，且易引起振动。2 副偏角的选择原则1）一般刀具的副偏角，在不引起振动的情况下，可选取较小的副偏角。2）精加
32、工刀具的副偏角应取得更小一些，以减小残留面积，从而减小了表面粗糙度。 3）加工高强度、高硬度材料或断续切削时，应取较小的副偏角（Kr =46） ，以提高刀尖强度，改善散热条件。 4）切断刀、锯片刀和槽铣刀等，为了保证刀头强度和重磨后刀头宽度变化较小，只能取很小的副偏角，即 Kr =12。四、刃倾角的选择（一）刃倾角的功用刃倾角主要影响切屑流向和刀尖强度。刃倾角为正值，切削开始时刀尖与工件先接触，切屑流向待加工表面，可避免缠绕和划伤已加工表面，对半精加工、精加工有利。刃倾角为负值，切削开始时刀尖后接触工件，切屑流向已加工表面，容易将已加工表面划伤；在粗加工开始，尤其是在断续切削时，可避免刀尖受冲
33、击，起保护刀尖的作用，并可改善刀具散热条件。（二）合理刃倾角的选择原则1）粗加工刀具，可取刃倾角0，使切屑流向待加工表面，以提高表面质量。2）断续切削、工件表面不规则，冲击力大时，应取负的刃倾角，以提高刀尖强度。 3）切削硬度很高的工件材料（如淬硬钢）时，应取绝对值较大的负刃倾角，以使刀具有足够的强度。4）工艺系统刚性差时，应取刃倾角0，以减小背向力，避免切削中的振动。第五节 切削用量及切削液的选择一、切削用量的选择切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著形响。选择切削用量时，就是在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，
34、加工成本最低。（一）切削用量选择原则 1、粗加工时切削用量的选择原则首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。2、精加工时切削用量的选择原则首先根据粗加工后的余量确定背吃刀 量；其次根据已加工表面粗糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下尽可能选用较高的切削速度。（二）切削用量选择方法 1、背吃刀量的选择根据加工余量确定。粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功率机床上，背吃刀量可达 810mm。半精加工时，背吃刀量取为0.52mm。精加工时，背吃刀量取为 0.10.4mm。在工艺系统刚
35、性不足或毛坯余量很大，或余量不均匀时，粗加工要分几次进给，并且应当把第一、二次进给的背吃刀量尽量取得大一些。2、进给量的选择粗加工时，由于对工件表面质量没有太高的要求，这时主要考虑机床进给机构的强度和刚性及刀杆的强度和刚性等限制因素。根据加工材料、刀杆尺寸、工件直径及已确定的背吃刀量来选择进给量。在半精加工和精加工时，则按表面粗糙度要求，根据工件材料、刀尖圆弧半径、切削速度来选择进给量。3、切削速度的选择根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度选择切削速度。可用经验公式计算，也可根据生产实践经验在机床说明书允许的切削速度范围内查表选取。切削速度确定后，用式（11）算出机床转速 n （对有级变
36、速的机床，须按机床说明书选择与所算转速 n 接近的转速） 。在选择切削速度时，还应考虑以下几点：1）应尽量避开积屑瘤产生的区域。2）断续切削时，为减小冲击和热应力，要适当降低切削速度。 3）在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激振动的临界速度。 4）加工大件、细长件和薄壁工件时，应选用较低的切削速度。 5）加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度。二、切削液的选择在金属切削过程中，合理选择切削液，可以改善工件与刀具间的摩擦状况，降低切削力和切削温度，减轻刀具磨损，减小工件的热变形，从而可以提高刀具耐用度，提高加工效率和加工质量。（一）切削液的作用 1、冷却作用2、润滑作用：可减少或避免刀具与工
37、件或切屑间的直接接触，减轻摩擦和粘结程度，减轻刀具的磨损，提高工件表面的加工质 量。3、清洗作用4、防锈作用：为了减轻工件、刀具和机床受周围介质（如空气、水分等）的腐蚀，要求切削液具有一定的防锈作用。（二）切削液的种类常用的切削液分为三大类：1、水溶液：水的导热性能好，冷却效果好。但单纯的水容易使金属生锈，润滑性能差。常在水溶液中加人一定量的添加剂。如果是硬水，必须进行软化处理。 2、乳化液：乳化液是将乳化油用 95%98%的水稀释而成，具有良好的冷却作用。但润滑、防锈性能较差。常再加人一定量的油性、极压添加剂和防锈添加剂，配制成极压乳化液或防锈乳化液。 3、切削油：切削油的主要成分是矿物油，
38、少数采用动植物油或复合油。纯矿物油不能在摩擦界面形成坚固的润滑膜，润滑效果较差。实际使用中，常加人油性添加剂、极压添加剂和防锈添加剂，以提高其润滑和防锈作用。（三）切削液的选用 1、粗加工时切削液的选用粗加工时，加工余量大，所用切削用量大，产生大量的切削热。采用高速钢刀具切削时，使用切削液的主要目的是降低切削温度，减少刀具磨损。硬质合金刀具耐热性好，一般不用切削液，必要时可采用低浓度乳化液或水溶液。但必须连续、充分地浇注，以免处于高温状态的硬质合金刀片产生巨大的内应力而出现裂纹。2、精加工时切削液的选用精加工时，要求表面粗糙度值较小，一般选用润滑性能较好的切削液，如高浓度的乳化液或含极压添加剂的切削油。 3、根据工件材料的性质选用切削液切削塑性材料时需用切削液。切削铸铁、黄铜等脆性材料时，一般不用切削液，以免崩碎切屑粘附在机床的运动部件上。加工商强度钢、高温合金等难加工材料时，由于切削加工处于极压润滑摩擦状态，故应选用含极压添加剂的切削液。切削有色金属和铜、铝合金时，为了得到较高的表面质量和精度，可采用 10 %20% 的乳化液、煤油或煤油与矿物油的混合物。但不能用含硫的切削液，因硫对有色金属有腐蚀作用。切削镁合金时，不能用水溶液，以免嫩烧。
