车削应用篇

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车削加工时的切削阻力

镗刀杆的高频振动与切削力

车削刀具的选择

外圆加工用刀片的选择
外圆加工时车刀刀柄的选择
内孔加工时刀片的选择
内孔加工时镗刀的选择

切削条件变更的影响

刀具形状变化的影响

刃口修磨的重要性

切屑处理

影响切屑处理的主要原因
刀片断屑槽的功能
断屑槽设计的基本理念

影响加工面粗糙度的主要因素

切削刃的损伤与对策

故障分析与对策

成果测试

切削刃的损伤与对策正常损伤与工件摩擦后只产生后刀面与前刀面磨损的情况。

异常损伤突发的情况。（要从工具选择、条件设定来预防此类情况发生。）

后刀面常与工件接触，因此通常后刀面磨损由摩擦产生，工件材料硬时磨损会加剧。这种摩擦磨损也因切削热而加速，因此，加工切削热易升高的工件材料，也就是具有强度或粘度的材料时，后刀面磨损会加剧。这时，刀刃会产生“塌边”，“钝化”等塑性变形，降低切削锋利性，导致切削阻力增大、后刀面磨损增大。

前刀面磨损多是由于刀具材料被切屑带走而发生的。前刀面磨损首先是因为刀具达到高温，刀具组织变得不稳定，从而使很多刀具材料被切屑带走而造成的。也就是说，加工易产生高温的高强度材料和粘性材料时，易发生这种损伤。此外，加工导热系数低的材料时，热量也会聚集在刀刃上，使前刀面磨损加剧。另外，如果构成刀具的成分与工件材料的成分易发生反应（亲和性高），前刀面磨损也会急剧加速。

积屑瘤是车削加工中容易出现的现象，它是附着于刀刃部分的发生加工硬化的工件材料。它一般与粘结的工件材料相同，但积屑瘤非常坚硬，它自身也成为刀刃参与切削。产生的主要原因有以下两点 - 切削温度低，未达到工件材料的再结晶温度。 - 刀具材料与工件材料的亲和性高。

- 提高切削速度,使切削温度上升。 - 采取增大前角、减小刃口修磨、使用润滑性高的冷却液等措施，以防止附着物堆积。 - 改用金属陶瓷或涂层材料等与工件材料亲和性低的刀具材料。

切削刃的接触宽度边界部损伤受到材料的加工硬化层、铸件的表皮、锻造品的淬火表皮影响而加剧。由切削加工造成塑性变形的工件材料表面附近由于加工硬化而变硬。切削那个部分的接触宽度边境部会比切削刃的其他部分损伤大。铸件表皮与淬火表皮也是一样，表面附近变硬，所以会助长接触宽度边界损伤。因此切削易加工硬化的材料、铸件、热锻造品、热处理品等时，必须注意主切削刃的接触宽度边界损伤问题。在副切削刃的后刀面等常见的氧化损伤，是切削刃在高温条件下、刀具的表面组织变得不稳定而引起的。因此，在切削具有一定强度和粘度易产生高温的材料、或导热系数低的材料时，经常看到这种氧化损伤。

采取下面的对策可以减小切屑厚度、增大切屑宽度，将变硬的工件材料表面部分分散到切削刃上。 - 增大切削刃的余偏角。 - 增大刀尖圆弧半径，设定小于刀尖圆弧半径的切削深度。 - 在需要大切削深度的难切削材料的加工中，选用圆形刀片。

刀刃的破损一般是由冲击引起的。所谓切削加工，是指工件材料与工具之间反复进行冲击与摩擦，所以无论切削哪种材料，刀具都有可能发生破损。特别是切削硬质材料时，冲击力增大，因此必须注意切削初期的破损。

- 选择较软的刀具材料。 - 增大刀片的刃口修磨量。 - 若有可能，增大刀尖圆弧半径。 - 减小前角，保证切削刃强度。 - 改变刀片断屑槽，增大棱边部分。 - 强断续切削时，降小进给量、增大刀柄尺寸，确保刀具的刚性。

所谓崩刃，指的是切削刃发生微小破损，由振动或冲击引起，但粘结的工件材料脱落时一起带走刀刃的一部分造成崩刃的情况也是有的。所以说，不管是切削硬质材料还是软质材料，都有可能发生崩刃。切削刃发生崩刃，切削阻力就会增大，使后刀面磨损或前刀面磨损加剧。

- 选择较软的刀具材料。 - 增大刀片的刃口修磨量。 - 若有可能，增大刀尖圆弧半径。 - 减小前角，保证切削刃强度。 - 改变刀片断屑槽，增大棱边部分。 - 强断续切削时，降小进给量、增大刀柄尺寸，确保刀具的刚性。

刀刃产生大的裂纹，很少是因为工件材料的机械性质造成的，需要重新选定切削条件、刀具形状与刀具材料。特别是在刀具安装方法上存在问题时容易产生裂纹。另外，刀片与刀垫的形状存在很大差异也是裂纹产生的主要原因。总之，产生裂纹时重要的是重新研究刀具的安装方法、形状、组合。

确认安装状态。 - 清洁刀片的安装部分，采取适合的安装方法。 - 用适合的扭矩拧紧。 - 检查工件的安装和机床的振动，在无高频振动状态下进行切削加工。

剥落是指贝壳状的破损，原因有以下几点。 - 切削部位的工件发生弹性变形，导致切削刃部分产生压应力。 - 粘结物质脱落时引起剥离。剥落与刀具寿命相关的代表事例是高硬度材料的切削。高硬度材料的切削过程中，容易产生非常大的背分力，使切削刃部分产生压应力。在背分力的作用下，从后刀面方向承受的应力使前刀面发生剥落。

防止切削高硬度材料时发生的剥落难度非常大。虽说减小切削阻力可以得到较理想的结果，但若减小刃口修磨、增大前角，则会降低切削刃强度，所以并非上策。 - 降小进给量与切削速度，可有效抑制后刀面磨损。 - 减小刀尖圆弧半径。这是因为，原本高硬度材料的加工余量很少，多为精加工，但小于刀尖圆弧半径的微小切削深度会导致背分力增大。

加工在切削热的作用下易熔化的软材料时，容易发生工件材料成分附着在刀刃上的粘结现象。与前刀面磨损相同，如果工件材料与刀具的亲和性高，就会引起粘结。粘结加剧，形成的积屑瘤可以推迟刀具的磨损进程，虽然这一点是有利的，但另一方面，粘结会招致加工面恶化、刀尖崩刃，进而有可能发展成为更大的问题，因此应该尽量避免粘结的发生。

- 提高切削速度。 - 加工铝合金时，弹性变形也会引起后刀面部分发生粘结。因此与普通的钢或铸铁加工相比需增大后角。 - 为了使切屑排出流畅，对前刀面进行抛光。

刀刃的塑性变形是受切削阻力的作用而发生的。但仅仅是由于切削阻力的作用使刀刃受力变形的情况很少。大多数情况下是切削热使刀刃软化，从而引起较大变形的。加工易产生切削热的材料、或导热系数低的材料，容易发生刀刃的塑性变形。

- 改用坚硬的刀具材料。 - 抑制切削热，降低切削条件（减小切削速度，进给量）。 - 增大刀尖圆弧半径。 - 使用冷却液。

热龟裂是在热冲击下发生的。热冲击指的是短时间内反复加热和冷却造成的冲击。在这种情况下，无论什么样的物质，都会反复的发生加热膨胀、冷却收缩。这种热冲击造成的连续膨胀和收缩使刀具材料粒子的边界面发生龟裂。热龟裂有可能引发破损等突发性损伤，且在加工产生高温的材料时易发生。但断续切削和湿式切削等条件是促进其发生的主要原因。

采取以下对策效果显著。 - 使用切削锋利性好的刀具，有效抑制发热。 - 选择耐热冲击性好的刀具材料。 - 使用空气冷却。 - 尽可能多的、不间断地使用冷却液。

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