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第四章 提高金属切削效益的途径
4-1、改善工件切削材料的切削加工性
一、衡量切削加工性的指标
1. 工件材料的加工性，除主要决定于材料自身的化学成分、 金相组织、机械物理性质外，还与切削条件和对切削过程的要求有关。
2. 衡量工件加工性的指标包括：
1) 刀具耐用度或在一定耐用度下允许的切削速度；
2) 切削力；
3) 表面粗糙度，或表面质量；
3. 相对加工性用Kr表示Kr=V60/V060→大于1，可加工性好；或小于1可加工性不好。
二、改善材料可切削性的途径
1. 材料中加入少量的添加剂Sn+黄铜
2. 进行适当的热处理：正火、退火、调质
三、几种难加工材料的切削加工性
1. 高锰钢的切削加工性
2. 不锈钢的切削加工性
对不锈钢切削应采取的措施
1) 对马氏体不锈钢进行调质，对奥氏体不锈钢在850—950摄氏度退火。
2) 在刀具方面，采用YG类硬质合金刀具材料。以减少粘结；采用大前角250—300 ，以减少加工硬化；采用较小主偏角xr ,以增强刀具的传热能力。
3) 在切削用量方面，为减少粘结现象，可采用较高或较低的切削速度。
4-2、合理选择切削液
合理选用切削液，可以改善切削时摩擦面间的摩擦状况，降低切削温度，减少刀具磨损，抑制积屑瘤和鳞刺的产生，提高加工表面的质量。
一、切削液的作用
1. 润滑作用
2. 冷却作用

3. 清洗与防锈作用
二、切削液中的添加剂
1. 油性剂
降低油与金属的表面张力，使切削油能很快地渗透到切削区，并形成物理吸附膜，减少切屑、刀具、工件间的摩擦。
2. 极压添加剂
可以在高温时与金属表面起化学反应，而生成硫化铁等化学吸附膜，可以防止金属界面完全直接接触，保持润滑，减少摩擦。
3. 乳化剂（表面活性剂）
4. 防锈剂
形成金属表面保护层，达到防锈作用
三、切削液的种类和选用
切削液可分为：水溶液、乳化液、切削油三大类
4-3、刀具合理几何参数的选择
刀具的几何参数除刀具的几何角度外，还包括前刀面形式和切削刃形状等。
一、 前角及前刀面型式的选择
1、 前角
刀具前角大小主要和三方面因素有关
1) 工件材料
加工塑性材料时应选择大的前角，加工脆性材料时应选择较小的前角。
2) 刀具材料
抗弯强度和冲击韧性较大的刀具材料，如高速钢，选择较大的前角。反之，如硬质合金钢的选小的前角。
3) 加工性质
粗加工时选用较小的前角，精加工时选用较大的前角。
2、 前刀面型式
1) 正前角平面型
多用于切削脆性材料、精加工刀具、成型刀具和多刃刀具
2) 正前角平面带倒棱型
倒棱可以提高切削刃的强度和增大传热能力，对于硬质合金刀，这时采用大的前角可以改善刀具切削性能。
3) 正前角曲面带倒棱型
他可以增大前角，并且起到卷屑的作用。多用于粗加工和半精加工。
4) 负前角单面型和负前角双面型
切削高强度、高硬度材料时，采用负前角可以使硬质合金刀具承受较大的压应力。
3、 卷屑槽与切屑控制
前刀面磨出卷屑槽可以使切屑卷曲，这样卷曲的切削就不容易绕在工件和刀具上，并且可以控制切屑按一定的规律排出或折断，这种措施称为切屑控制。
1) 切屑的卷曲
为使切屑卷曲，需要在前刀面磨出卷屑槽，其型式有三种：
a) 全圆弧型：主要用于切削高塑性材料
b) 直线圆弧型：切削碳钢及合金钢
c) 直线型：切削碳钢及合金钢
2) 切屑的折断
二、 后角的选择
三、 主、副偏角及过度刃的选择
1. 主偏角
为减小切削量，主偏角选大值
为降低切削温度、提高刀具耐用度，主偏角选小值
2. 负偏角
3. 过度刃
过度刃能增加刀尖强度和散热能力、减少刀具磨损、提高刀具耐用度。
四、 斜角切削与刃倾角的选择
1. 斜角切削
1) 切屑流出方向和流出角
斜角切削时，刃倾角=切屑流出角
2) 有效前角
2. 刃倾角λ
刃倾角主要起四个作用
1) 控制切屑流向
当λ=0时，切屑垂直于切屑刃流出
当λ<0时，切屑向以加工表面流出
当λ>0时，切屑向待加工表面流出
2) 控制切屑刃切入时首先与工件接触的位置
当λ<0时，首先与工件接触的是切削刃上离刀尖较远的点，可以起到保护刀尖的作用
当λ>0时刀尖首先接触工件，可能引起崩刀
当λ=0时，整个切削刃与工件同时接触，冲击力大
3) 控制切屑刃在切入和切出时的平稳性
有刃倾角可以使刀具与工件接触时切削力逐渐增加和逐渐减少，故切削过程平稳。
4) 控制切深抗力和进给抗力的比值
五、 典型车刀合理几何参数的综合分析
4-4、切削用量的合理选择与优化
一、切削加工的经济性
1. 最大生产率
2. 最低成本
3. 最高利润
二、切削用量最优化
三、切削用量的选择
通常切削用量的选择按照切削用量手册，以及已给定的刀具的材料、类型、几何参数、耐用度等按照以下步骤选取：
1. 粗加工切削用量选择
1) 切削深度
在保留半精加工余量的前提下，尽量将粗加工一次切削完。当余量过大或系统刚性太差时可二次切削。
2) 进给量
当切削深度已经确定，粗车时进给量主要根据工件材料，刀杆尺寸、工件直径和切削深度选取。
3) 切削速度和机床主轴转速
4) 校验机床功率
2. 半精、精加工切削用量选择
1) 切削深度
半精、精加工的切削余量较小，其切削深度通常都是一次走刀切除全部余量。
2) 进给量
为了保证表面粗糙度，进给量不能太大。
3) 切削速度和机床主轴转速
半精、精加工时，一般不可校验机床功率。
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