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第一節(jié) 金屬切削基本知識
一、切削運動與切削用量 （一）切削運動
要使刀具從工件毛坯上切除多余的金屬，使其成為具有一定形狀和尺寸的零件，刀具和工件之間必須具有一定的相對運動，這種相對運動稱為切削運動 。 主運動和進給運動 : 1．主運動 2．進給運動 3．合成切削運動 （二）切削用量 1．切削速度vc切削刃選定點相對于工件的主運動的瞬時速度，單位為m/s或m/min。計算時，應(yīng)以最大的切削速度為準，車削外圓的計算公式如下： 式中 2．進給量f工件或刀具每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，兩者沿進給方向的相對位移，單位為mm/r，如圖2-2 所示。進給速度 v f 是單位時間的進給量，單位為 mm/s 或 mm/min 對多點切削刀具，如鉆頭、銑刀還規(guī)定每一個刀齒的進給量 式中 Z——刀齒數(shù)。 3．背吃刀量（切削深度） 式中 二、刀具切削部分的基本定義 （一）車刀的組成 車刀由刀柄和刀頭組成，如圖2-3所示。刀柄是刀具上的夾持部位，刀頭則用于切削。切削部分的結(jié)構(gòu)及其定義如下：
1．前刀面 2．后刀面 3．副后刀面 4．主切削刃 S 前刀面與后刀面的交線。 5．副切削刃
6．刀尖 主切削刃與副切削刃的連接部分，它可以是曲線、直線或?qū)嶋H交點（圖2-4）。 （二）刀具角度的參考系 刀具標注角度參考系（又稱刀具靜止參考系）是刀具設(shè)計時標注、刃磨和測量的基準，用此定義的刀具角度稱刀具標注角度。 刀具工作角度參考系 是確定刀具切削工作時角度的基準，用此定義的刀具角度稱刀具工作角度。 1． 正交平面參考系 如圖2-5所示，正交平面參考系由以下三個平面組成： ?。?）基面 ?。?）切削平面 ?。?）正交平面 2．法平面參考系 如圖2-5所示，法平面參考系由 法平面 3．假定工作平面參考系 如圖2-6所示，假定工作平面參考系由 ?。?）假定工作平面 ?。?）背平面
圖 2-5 正交平面與法平面參考系 圖 2-6 假定工作平面參考系
（三）刀具的標注角度 1．在正交平面內(nèi)標注的角度 （1）前角 ?。?）后角 ?。?）楔角 2．在切削平面內(nèi)標注的角度 刃傾角 3．在基面內(nèi)標注的角度 ?。?）主偏角 ?。?）副偏角 ?。?）刀尖角 上述角度中，
對于副切削刃，可采用與上述相同的方法，在副切削刃的選定點上作參考系 在法平面、假定工作平面參考系中，有法前角 在法平面參考系中，只需標注 三、刀具的工作角度 刀具的工作角度是刀具在工作時的實際切削角度。由于刀具標注角度是在進給量 f =0 條件下規(guī)定的角度，如果考慮合成運動和實際安裝情況，則刀具的參考系將發(fā)生變化。在刀具工作角度參考系中所確定的角度稱工作角度。 在一般條件下，刀具的工作角度與標注角度相差無幾，兩者差別不予考慮，只有在角度變化值較大時才需要計算工作角度。 （一）進給運動對工作角度的影響 如圖2-8所示，為切斷車刀加工時的情況。加工時，車刀作橫向進給運動，切削刃相對工件的運動軌跡為一平面阿基米德螺旋線。此時，工作基面 式中 f ——進給量（ mm/r ）； d ——工件切削點處表面直徑（ mm ）； μ ——正交平面內(nèi) 由式（ 2-9 ）可知，當進給量增大，則 μ 值增大；當瞬時直徑 d 減小， μ 值也增大。因此，車削至接近工件中心時， μ 值增長很快，工作后角將由正變負，導(dǎo)致工件被擠斷。 如圖 2-9 所示為縱車外圓車刀的工作角度。在考慮縱向進給運動時，切削刃相對于工件表面的運動軌跡為螺旋線。此時，基面 在假定工作平面內(nèi)的工作角度為： 式中 在正交平面內(nèi)工作角度為： 式中 μ ——正交平面內(nèi) （二）刀具安裝對工作角度的影響 如圖2-10所示，當?shù)都獍惭b高于或低于工件中心時，則此時的切削速度方向發(fā)生變化，引起基面和切削平面的位置改變。此時工作角度與標注角度的換算關(guān)系如下： 式中 h ——刀尖高于或低于工件中心的數(shù)值（ mm ）。 d ——工件切削刃上選定點處直徑（ mm ）。 四、切削層參數(shù) 切削層為切削部分切過工件的一個單程所切除的工件材料層。切削層形狀、尺寸直接影響著刀具承受的負荷。為簡化計算，切削層形狀、尺寸規(guī)定在刀具基面中度量。切削層的尺寸稱為切削層參數(shù)。
現(xiàn)以外圓車削為例來說明切削層參數(shù)的定義。外圓車削時，工件轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，主切削刃移動一個進給量 f 所切除的金屬層稱為切削層。如圖 2-11 所示，當主、副切削刃為直線，且 1．切削層公稱厚度 由式（ 2-19）可知， f 或 2．切削層公稱厚度 由式（ 2-20）可知，
圖 2-13 曲線刃時各點的
圖 2-12 圖2-12為
 不同時， 與 的變化。圖2-13為曲線刃時切削層各點的切削層公稱厚度。 3．切削層公稱橫截面積
第二節(jié) 金屬切削機床的基本知識
一、機床的分類和型號編制方法 1994年頒布的國家標準GB/T15375—1994《金屬切削機床型號編制方法》。 （一）機床的分類 目前我國將機床分為11大類：車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機床、螺紋加工機床、銑床、刨插床、拉床、鋸床和其他機床。在每一類機床中，又按工藝范圍、布局形式和結(jié)構(gòu)等分為若干組，每一組又分為若干個系（系列）。 按照萬能性程度，機床可分為 ： 1.通用機床 2.專門化機床 3.專用機床 按照自動化程度，可分為手動機床、機動機床、半自動機床和自動機床 。 按照機床的工作精度，可分為普通機床、精密機床和高精度機床。 按照重量和尺寸，可分為儀表機床、中型機床、大型機床、重型機床和超重型機床。 按照機床的主要工作部件數(shù)目，可分為單刀機床、多刀機床、單軸機床、多軸機床等。 按照數(shù)控功能，又可分為非數(shù)控機床、一般數(shù)控機床、加工中心、柔性制造單元等。 （二）金屬切削機床型號編制方法 機床型號亦即機床的代號，用以表明機床的類型、通用和結(jié)構(gòu)特性、主要技術(shù)參數(shù)等。GB/T15375—1994《金屬切削機床型號編制方法》 1．通用機床型號 通用機床型號的表示方法為：
注：①有“( )”的代號或數(shù)字，當無內(nèi)容時，則不表示。若有內(nèi)容則不帶括號； ?、谟?#8220; 〇 ”符號者，為大寫的漢語拼音字母； ?、塾?#8220;△”符號者，為阿拉伯數(shù)字； （1）機床類別代號機床的類別代號如表2-1所示。 表 2-1 通用機床類別代號
（2）機床的通用特性和結(jié)構(gòu)特性代號 1）通用特性代號 對具有某種通用特性的機床，則在類代號后加上相應(yīng)的特性代號，通用特性代號可多個同時使用。機床的通用特性代號如表2-2所示。 表 2-2 通用特性代號
2）結(jié)構(gòu)特性代號 對于主參數(shù)相同而結(jié)構(gòu)、性能不同的機床，在型號中加結(jié)構(gòu)特性代號予以區(qū)分。例如， CA6140 型臥式車床型號中的“ A ”，可以理解為這種車床在結(jié)構(gòu)上區(qū)別于 C6140 型機床。 （ 3 ）機床的組別、系別代號 用兩位阿拉伯數(shù)字表示，前一位表示組別，后一位表示系別。不同類機床組的劃分如表 2-3 所示（系的劃分可參閱有關(guān)文獻）。 表 2-3 通用機床類、組劃分表
（續(xù)）
（ 4 ）機床主參數(shù)、設(shè)計順序號及第二主參數(shù) 機床主參數(shù)是表示機床規(guī)格大小的一種參數(shù)。在機床型號中，用阿拉伯數(shù)字給出主參數(shù)的折算值，折算系數(shù)一般是 1/10 或 1/100 ，也有少數(shù)是 1 。幾種常用機床的主參數(shù)及折算系數(shù)見表 2-4 。 表 2-4 主要機床的主參數(shù)和折算系數(shù)
（ 5 ）機床的重大改進順序號 當機床的性能和結(jié)構(gòu)有重大改進，并按新產(chǎn)品重新設(shè)計、試制和鑒定時，在原機床型號尾部加重大改進順序號，即漢語拼音字母 A 、 B 、 C …… 。 （ 6 ）其他特性代號 主要用以反映各類機床的特性，如對于數(shù)控機床，可以用來反映不同的數(shù)控系統(tǒng)；對于一般機床可以用來反映同一型號機床的變型等。其他特性代號用漢語拼音字母或阿拉伯字母或二者的組合表示。 （ 7 ）企業(yè)代號 生產(chǎn)單位為機床廠時，由機床廠所在城市名稱的大寫漢語拼音字母及該廠在該城市建立的先后順序號或機床廠名稱的大寫漢語拼音字母表示。生產(chǎn)單位為機床研究所時，由該所名稱的大寫漢語拼音字母表示。 根據(jù)通用機床型號的編制方法，舉例如下： 某機床廠生產(chǎn)的 MG1432A 型高精度萬能外圓磨床。 2 ．專用機床型號 專用機床型號表示為：
設(shè)計單位代號同通用機床型號中的企業(yè)代號。專用機床的設(shè)計順序號按各單位設(shè)計制造的專用機床的先后順序排列。例如，北京第一機床廠設(shè)計制造的第15種專用機床為專用銑床，其型號為 B1 — 015 。 二、機床的運動 （一）工件表面的形成
圖 2-14 機器零件上常見的各種表面 （二）機床的運動 機床在加工過程中，為了獲得所需的工件表面形狀，必須完成一定的運動，這種運動稱為表面成形運動。此外， 還有各種輔助運動。 1．表面成形運動 圖 2-15 常見表面的加工方法及成形運動
2．輔助運動 機床上除表面成形運動外的所有運動都是輔助運動，其功用是實現(xiàn)機床加工過程中所必需的各種輔助動作。 三、機床的傳動 （一）機床的傳動鏈 為了實現(xiàn)加工過程中所需的各種運動，機床必須具備三個基本部分：執(zhí)行件、動力源和傳動裝置。
1．外聯(lián)系傳動鏈 2．內(nèi)聯(lián)系傳動鏈 （二）機床傳動原理圖
圖2-17是臥式車床的傳動原理圖。在車削螺紋時，車床有兩條主要傳動鏈。一條是外聯(lián)系傳動鏈，即從電動機—1—2—u v —3—4—主軸，亦稱主運動傳動鏈，該傳動鏈把電動機的動力和運動傳遞給主軸，傳動鏈中 u v 為主軸變速及換向機構(gòu)。另一條由主軸—4—5—u f —6—7—絲杠—刀具，得到刀具和工件間的復(fù)合運動——螺旋運動，這是一條內(nèi)聯(lián)系傳動鏈，調(diào)整 u f 即可得到不同的螺紋導(dǎo)程。在車削外圓或端面時，主軸和刀具之間無嚴格的比例關(guān)系，二者的運動是兩個獨立的簡單成形運動，因此，除了從電動機到主軸的主傳動鏈外， 另一條可視為由電動機—1—2—uv—3—5—u f—6—7—刀具（通過光杠），這時就是一條外傳動鏈。
（三）機床傳動系統(tǒng)圖 圖2－18是某中型臥式車床的主傳動系統(tǒng)的傳動系統(tǒng)圖。這是12級的分級變速傳動系統(tǒng)，通過中間三組滑移齒輪機構(gòu)使主軸得到12級轉(zhuǎn)速。 表 2-5常用的傳動元件符號
第三節(jié) 金屬切削過程 金屬切削過程就是通過刀具把被切金屬層變?yōu)榍行嫉倪^程。 一、切屑的形成過程及變形區(qū)的劃分 切屑形成的過程實質(zhì)是切削層受到前刀面的擠壓后產(chǎn)生的以滑移為主的塑性變形過程。
二、變形系數(shù) 在切削過程中，被切金屬層在刀具的推擠下被壓縮，因此切屑厚度 h ch 通常要大于切削層的厚度 h D ，而切屑長度 l ch 卻小于切削長度 l c ，如圖 2-20 所示。切屑厚度與切削層厚度之比稱為厚度變形系數(shù) ξ h （切屑厚度壓縮比 A h ）；切削長度與切屑長度之比稱為長度變形系數(shù) ξ l ，即： 厚度變形系數(shù) 長度變形系數(shù) 由于切削層變?yōu)榍行己?，寬度變化很小，根?jù)體積不變原理，有 三、切屑的類型
1. 帶狀切屑 帶狀切屑的動態(tài)演示 2. 節(jié)狀切屑 節(jié)狀切屑的動態(tài)演示 3. 單元切屑 單元切屑的動態(tài)演示 4. 崩碎切屑 崩碎切屑的動態(tài)演示 四、積屑瘤
在切削塑性金屬材料時，經(jīng)常在前刀面上靠刃口處沾結(jié)一小塊很硬的金屬楔塊（如圖 3-6 ），這個金屬楔塊稱積屑瘤。 （一）積屑瘤的產(chǎn)生 （二）積屑瘤對切削過程的影響 圖2-24為實驗測出的切削區(qū)域各部分的硬度。 積屑瘤使切屑與前刀面的接觸摩擦位置后移，前刀面的磨損發(fā)生在離切削刃較遠處，并且使工件與后刀面不接觸，減輕甚至避免了后刀面的摩擦。有保護切削刃、減輕前刀面及后刀面磨損的作用。當積屑瘤破裂脫落時，切屑底部和工件表面帶走的積屑瘤碎片，分別對前刀面和后刀面有機械擦傷作用；當積屑瘤從根部完全破裂時，將對刀具表面產(chǎn)生粘結(jié)磨損。由此可見，積屑瘤對刀具磨損有正、反兩方面的影響。
積屑瘤生成后，刀具的前角增大，因而減少了切屑的變形，降低了切削力。 積屑瘤伸出切削刃之外，使切削層公稱厚度發(fā)生變化。
（三）控制積屑瘤產(chǎn)生的措施 在生產(chǎn)實踐中常采用以下措施來抑制或消除積屑瘤：
1.避開容易產(chǎn)生積屑瘤的切削速度范圍。 2.降低材料塑性。 3.合理使用切削液。 4.增大刀具前角、提高刀具刃磨質(zhì)量。 第四節(jié) 切削力、切削熱與切削溫度
一、切削力的來源、合力及其分力 切削力的來源有兩個方面：一是切削層金屬、切屑和工件表面層金屬的彈性變形、塑性變形所產(chǎn)生的抗力；二是刀具與切屑、工件表面間的摩擦阻力。如圖 2-26 所示。 以車削外圓為例（如圖2-27所示）。為了便于測量和應(yīng)用，將合力F 分解為三個互相垂直的分力。 主切削力Fc——切削合力在主運動方向上的分力，又稱切向力。其垂直于基面，與切削速度方向一致，是計算機床主運動機構(gòu)強度與刀桿、刀片強度以及設(shè)計機床、選擇切削用量等的主要依據(jù)。 背向力Fp——切削合力在垂直于工作平面上的分力，又稱徑向力。作用在基面內(nèi)，與進給方向垂直，其與主切削力的合力會使工件發(fā)生彎曲變形或引起振動，進而影響工件的加工精度和表面粗糙度。因此，在工藝系統(tǒng)不足時，應(yīng)設(shè)法減小Fp。
合力與分力之間的關(guān)系： 一般情況下， Fc最大， Fp次之，Ff最小。隨著切削條件的不同，Fp與Ff對Fc的比值在一定范圍內(nèi)變動： F p =（0.15~0.7）Fc F f =（0.1~0.6） Fc 二.切削功率 切削功率應(yīng)是各切削分力功率之和。由于Fp方向的運動速度為零，所以不做功。Ff消耗的功率所占比例很小， 約為總功率的1%~5%，通常忽略不計。故切削功率 Pc（單位kw）為： 式中 Fc——主切削力（N）； vc——切削速度（m/s）。 機床電機所需功率 PE應(yīng)滿足： 式中 ηm——機床傳動效率，一般取 ηm =0.75~0.85 。 三．單位切削力 單位切削力是指單位面積上的主切削力，用 KC表示（單位N/mm2 ）。 KC = Fc / A D (2-29) 式中 AD——切削層公稱橫截面積（mm 2） AD=ap? .f； Fc——主切削力（N）。 四。切削力測量與經(jīng)驗公式 （一）切削力的經(jīng)驗公式 利用測力儀測出切削力，再將實驗數(shù)據(jù)加以適當處理，得出計算切削力的經(jīng)驗公式，形式如下： 式中 表 2-6 主切削力經(jīng)驗公式中的系數(shù)、指數(shù)值（車外圓）
注：切削條件 切鋼用 YT15 刀片，切鑄鐵、銅鋁合金用 YG6 刀片； v c ≈ 1.67m/s ； VB =0 ； γ 0 =15 o 、 κ r =75 o 、 λ s =0 o 、 r e =0.2~0.25mm 。 五。影響切削力的因素
（一）工件材料的影響 工件材料的強度、硬度越高，雖然切削變形減小，但由于剪切屈服強度 τ s 越高，產(chǎn)生的變形抗力越大，切削力也就越大；對于強度和硬度相近而塑性和韌性大的材料，切削時產(chǎn)生的塑性變形大，切屑與刀具間的摩擦增加，故切削力越大。 切削脆性材料時，為崩碎切屑，塑性變形及前刀面的摩擦都很小，故產(chǎn)生的切削力小。例如：與 45 鋼比較，加工 35 鋼的切削力減少了 13% ；加工調(diào)質(zhì)鋼和淬火鋼產(chǎn)生的切削力要高于正火鋼的切削力。不銹鋼 1Cr18Ni9Ti 的延伸率是 45 鋼的 4 倍，加工時產(chǎn)生的切削力較 45 鋼增大 25% ?；诣T鐵 HT200 與 45 鋼的硬度較接近，但切削產(chǎn)生的切削力減少 40% 。 （二）切削用量的影響 1．背吃刀量和進給量 背吃刀量 a p 或進給量 f 加大，均使切削力增大，但兩者的影響程度不同。 a p 增大時，變形系數(shù)基本保持不變，切削力成正比增大；加大進給量 f 時，變形系數(shù)有所下降，所以切削力不成正比增大。當 a p 增大 1 倍時，切削力 F C 也相應(yīng)增加一倍左右，但 f 增大 1 倍時，切削力 F C 只增加 68%~86% 。因此，在切削加工中，如果從切削力和切削功率來考慮，加大進給量比加大切深有利。 2.切削速度 加工塑性金屬時，在中速和高速下，切削力一般隨著 v c 的增大而減小。這主要是因為 v c 增大，使切削溫度提高， μ 下降，從而使變形系數(shù)減小。如圖 2-30所示，在低速范圍內(nèi)，由于存在著積屑瘤，所以切削速度對切削力的影響有著特殊的規(guī)律。 （三）刀具幾何參數(shù)的影響 1．前角 前角 γ 0 加大，使切屑變形減小，因此切削力下降。 2。負倒棱 在鋒利的切削刃上磨出負倒棱，可以提高刃區(qū)的強度，從而提高刀具使用壽命，但使切削變形加大，切削力增加。 3.主偏角 主偏角 4．刃傾角 刃傾角對主切削力 F c 的影響甚微；對 F p 的影響較大。 5。刀尖圓弧半徑 刀尖圓弧半徑 r ε 對 F p 、 F f 的影響較大，對 F c 的影響較小。 （四）刀具磨損的影響 刀具后刀面磨損后形成后角等于零的棱面，棱面越大摩擦越大，使切削力增大。 （五）切削液的影響 以冷卻作用為主的水溶液對切削力的影響較小，而潤滑作用強的切削油能夠顯著地降低切削力。這是由于它可以減小摩擦力，甚至還能減小金屬的塑性變形。 （六）刀具材料的影響 刀具材料不是影響切削力的主要因素。但由于不同的刀具材料之間的摩擦系數(shù)不同，因此對切削力也有一定的影響。 六。切削熱的產(chǎn)生與傳出
切削熱來源于切削層金屬產(chǎn)生的彈性變形和塑性變形所作的功；同時，刀具前、后刀面與切屑和工件加工表面間消耗的摩擦功，也轉(zhuǎn)化為熱能。因此，三個變形區(qū)也是三個熱源，其中變形熱主要來源于第 Ⅰ變形區(qū)，摩擦熱主要來源于第Ⅱ、Ⅲ變形區(qū)（圖2-31）。略去進給運動所消耗的功，假定主運動所消耗的功全部轉(zhuǎn)化為熱能，則單位時間內(nèi)產(chǎn)生的切削熱可由下式算出： Q=Fc*vc (2-32) 式中Q—— 每秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的切削熱（ J/s ）； Fc—— 主切削力（ N ）； vc—— 切削速度（m/s ）。 切削熱由切屑、工件、刀具及周圍的介質(zhì)傳導(dǎo)出去，熱平衡式可寫為： Q=Qe+Qt+Qw+Qm (2-33) 式中Qe——單位時間內(nèi)傳給切屑的熱量（ J/s ）； Qt——單位時間內(nèi)傳給刀具的熱量（ J/s ）； Qw ——單位時間內(nèi)傳給工件的熱量（ J/s ）； Qm ——單位時間內(nèi)傳給周圍介質(zhì)的熱量（ J/s ）。 切削熱對切削加工十分不利，它傳入工件，使工件溫度升高，產(chǎn)生熱變形，影響加工精度；傳入刀具，使刀具溫度升高，加劇刀具磨損。 七。影響切削溫度的主要因素 ?。ㄒ唬┕ぜ牧蠈η邢鳒囟鹊挠绊? 工件材料的硬度和強度越高，切削時消耗的功越多，產(chǎn)生的切削熱多，切削溫度越高。 工件材料的塑性越大，切削溫度越高。脆性金屬的抗拉強度和延伸率小，切削過程中變形小，切屑呈崩碎狀與前刀面摩擦也小，故切削溫度一般比切鋼時低。 （二）切削用量對切削溫度的影響 在切削用量中切削速度 vc對切削溫度影響最大。其原因為：隨 vc的增大，變形熱與摩擦熱增多。熱傳導(dǎo)需要一定的時間，在一個很短的時間內(nèi)，切屑底層的切削熱來不及向切屑和刀具內(nèi)部傳導(dǎo)，而積聚在切屑底層，從而使切削溫度顯著升高。 進給量 f對切削溫度的影響次于 vc對切削溫度的影響。隨 f 的增加，一方面金屬切除率增多，切削溫度升高；另一方面單位切削力和單位切削功率減小，切除單位體積金屬所產(chǎn)生的熱量減少。此外，當 f 增大后，切屑變厚，由切屑帶走的熱量增多。故切削溫度上升不顯著。 背吃刀量 ap對切削溫度的影響很小。因為 ap增大后，產(chǎn)生熱量雖成比例增多，但因切削刃參加工作的長度也成正比例增長，改善了散熱條件，所以切削溫度升高的不明顯。 除上述影響因素外，還有刀具前角、主偏角及刀具磨損等影響切削熱的產(chǎn)生與傳散，即影響切削溫度的高低。 適當增大前角 γ0可減小金屬的變形和前刀面上的摩擦，致使切削溫度下降；但前角不宜過大，以免由于刀頭容熱體積的減小，使切削溫度升高。 減小主偏角
，可使主切削刃與工件的接觸長度增加，刀頭的散熱條件得到改善，切削溫度下降。刀具磨損后切削刃變鈍，刃區(qū)前方的擠壓作用增大，使切削區(qū)金屬的變形增加；同時，磨損后的刀具與工件的摩擦增大，兩者均使切削熱增多，切削溫度升高。 第五節(jié) 刀具的磨損與刀具使用壽命
一、刀具磨損方式 刀具的磨損形式可分為正常磨損和非正常磨損兩大類。 刀具的磨損發(fā)生在與切屑和工件接觸的前刀面和后刀面上。多數(shù)情況下二者同時發(fā)生，相互影響，如圖２-３6所示。 二、刀具的磨損原因 刀具是在高溫和高壓下受到機械的和熱化學(xué)的作用而發(fā)生磨損的，其原因如下： 磨料磨損 磨料磨損也稱機械磨損，由于切屑或工件的摩擦面上有一些微小的硬質(zhì)點，能在刀具表面刻劃出溝紋，這就是磨料磨損。硬質(zhì)點有碳化物或積屑瘤碎片。磨料磨損在各種切削速度下都存在，但對低速切削刀具（如拉刀、板牙等）磨料磨損是主要原因。高速鋼刀具的硬度和耐磨性低于硬質(zhì)合金，故磨料磨損所占比重較大。 粘結(jié)磨損 粘結(jié)磨損也稱冷焊磨損。切屑或工件的表面與刀具表面之間發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象。由于有相對運動，刀具上的微粒被對方帶走而造成磨損。粘結(jié)磨損與切削溫度有關(guān)，也與刀具及工件兩者的化學(xué)成分有關(guān)（元素的親和作用）。 粘結(jié)磨損一般在中等偏低的切削速度下比較嚴重。對高速鋼刀具，正常工作的切削速度和硬質(zhì)合金刀具在偏低的切削速度下粘結(jié)磨損所占比重較大。 擴散磨損 擴散磨損是刀具材料和工件材料在高溫下化學(xué)元素相互擴散而造成的磨損。 氧化磨損 當切削溫度達700 ~ 800℃時，空氣中的氧與硬質(zhì)合金中的鈷及碳化鎢、碳化鈦等發(fā)生氧化作用，產(chǎn)生較軟的氧化物（如CoO、WO2 、TiO2 ）被切屑或工件摩擦掉而形成的磨損稱氧化磨損。氧化磨損與氧化膜的粘附強度有關(guān)。一般空氣不易進入刀—屑接觸區(qū)，氧化磨損最容易在主、副切削刃的工作邊界處形成，這是造成“邊界磨損”的原因之一。 綜上所述，切削溫度對刀具磨損起決定性的影響。高溫時主要出現(xiàn)擴散和氧化磨損，中低溫時，粘結(jié)磨損占主導(dǎo)地位，磨料磨損則在不同的切削溫度下都存在。 三、刀具的磨損過程及磨鈍標準 刀具的磨損過程 如圖2-37所示：
1.初期磨損階段 2.正常磨損階段 由于刀具表面高低不平之處已被磨去，壓強減小，磨損緩慢，這一階段磨損曲線基本上是一條直線，其斜率代表刀具正常工作時的磨損強度。磨損強度是比較刀具切削性能的重要指標之一。正常磨損階段也是刀具的有效工作階段。 3.劇烈磨損階段 刀具磨損量VB增長到一定程度時，切削力增大，切削溫度升高，刀具磨損加劇。生產(chǎn)中為保證質(zhì)量，減少刀具消耗，應(yīng)在這階段之前及時重磨或更換刀具。
（一）刀具的磨鈍標準 刀具磨損到一定限度就不能再繼續(xù)使用，這個磨損限度稱為磨鈍標準。 國際標準 ISO統(tǒng)一規(guī)定，刀具磨鈍標準是指后刀面磨損帶中間部分品均磨損量允許達到的最大值，以 VB 表示。因為刀具的后刀面上都有磨損，它對加工精度和切削力的影響比前刀面磨損顯著，且易于測量，因此在刀具管理中多按后刀面磨損尺寸來制定磨鈍標準。詳細情況可查閱國家標準 GB/T16461-1996 。 四、刀具使用壽命的經(jīng)驗公式
（一）刀具使用壽命（刀具耐用度） 刀具的使用壽命是個時間概念，是指新刃磨的刀具從開始切削一直到磨損量達到磨鈍標準時的切削時間，用符號 T 表示，單位為秒（或分鐘）。刀具使用壽命也稱刀具耐用度。 刀具使用壽命也有用達到磨鈍標準前的切削路程 （二）切削用量與刀具使用壽命的關(guān)系 切削速度對 T的影響最大，其次是進給量，背吃力量影響最小。所以在優(yōu)選切削用量以提高生產(chǎn)率時，首先應(yīng)盡量選大的ap，然后根據(jù)加工條件和加工要求選允許最大的 f ，最后根據(jù)T選取合理的vc 。 五、刀具合理使用壽命的選擇 根據(jù)單件工序工時最短的原則來確定刀具的使用壽命，即最大生產(chǎn)率使用壽命 ( T p )； 根據(jù)工序成本最低的原則來制訂刀具的使用壽命，即經(jīng)濟使用壽命（Tc ）。根據(jù)上述原則可分別推導(dǎo)出，刀具最大生產(chǎn)率使用壽命和刀具經(jīng)濟使用壽命公式： 式中m —— 指數(shù)； tct —— 刀具磨鈍后，換刀一次所需要時間； Ct —— 刀具成本； M —— 該工序單位時間的機床折舊費及所分擔(dān)的全廠開支。 |
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(2-1) 
——工件待加工表面直徑（ mm ）； 
——工件轉(zhuǎn)速（ r/s 或者 r/min ）。 
(2-2) 
，即后一個刀齒相對于前一個刀齒的進給量，單位為 mm/Z（毫米/齒） 
(2-3) 
工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距離，單位為mm ，如圖2-2。車削外圓時： 
(2-4) 
——待加工表面直徑（ mm ）； 
