金属切削加工的基础知识了解

1.金属切削加工概述

（1）金属切削加工概念

用切削工具切除毛坯（如铸件、锻件、焊接结构件或型材等还料）上多余的金属，从而获得几何形状、尺寸精度及表面粗糙度都符合图样要求的零件的加工过程，称为金属切削加工。

（2）金属切削加工分类

金属切削加工分为钳加工和机械加工（简称机加工）两类。

钳加工是由工人手持工具进行的切削加工，其工作内容包括划线、錾削、锯削、锉削、刮研、研磨、钻孔、铰孔、攻螺纹和套螺纹等。划线、装配、修理属于钳工的工作范围，但不属于切削加工。

机械加工是由工人操作金属切削机床进行的切削加工。机械加工按所用切削工具的类型又可分为刀具切削加工和磨具、磨料切削加工。刀具切削加工包括车削、钻削、镗削、刨削、插削、铣削、拉削、齿形切削等。磨具、磨料切削加工包括磨削、珩磨、研磨和超精加工等。

这里仅介绍机械加工的基础知识。

（3）金属切削加工的形成

由机床、夹具、刀具和工件组成，且刀具与工件间具有确定的相对运动轨迹的切削加工系统，称为金属切削加工的工艺系统。图2－12 所示为金属车削加工工艺系统。

把夹具安装在机床上，工件安装在夹具上，机床带动刀具、夹具和工件进行回转运动或平移运动，刀具切入工件表层，与工件进行确定的相对运动，就形成了切削加工。

2.切削运动及切削要素

（1）切削运动

零件表面都是靠刀具与工件之间一定的相对运动，即切削运动而形成的。按切削运动的作用可分为主运动（如图2－13 中的Ⅰ运动）和进给运动（如图2－13 中的Ⅱ运动）两类。

图2-12　金属切削加工的工艺系统

1—机床；2—夹具；3—工件；4—刀具

图2-13　切削运动

1）主运动。

主运动是切屑被切下所需要的最基本的运动，是形成机床切削速度或消耗主要动力的切削运动，其形式有旋转运动和直线往复运动两种。车削时，主运动是工件的回转运动；牛头刨床刨削时，主运动是刀具的往复直线运动；钻孔时，钻头的旋转是主运动。

2）进给运动。

进给运动是使刀具连续切下金属层所需要的运动，通常它的速度较低，消耗动力较少，其形式也有旋转和直线运动两种，而且既可连续，也可间歇。

车削外圆时，进给运动是刀具的纵向运动；车削端面时，进给运动是刀具的横向运动；牛头刨床刨削时，进给运动是工作台的移动；钻孔时，钻头的轴向移动是进给运动。

如图2－14 所示，工件在切削过程中将形成三种表面：待加工表面（工件上有待切除之表面）；加工表面（由切削刃形成的那部分表面）；已加工表面（工件上经刀具切削后产生的表面）。

（2）切削用量要素

切削要素包括切削用量和切削层的几何参数。

1）切削用量。

在一般的切削加工中，切削用量是切削速度、进给量和背吃刀量的总称。选择切削用量时的基本要求是：保证安全；保证工件的加工质量；充分发挥机床和刀具的潜力，提高劳动生产率，降低成本。

切削运动和切削表面如图2－14 所示。

①切削速度υc。指切削刃上选定点相对于工件主运动待加工表面的瞬时速度，即在单位时间内，工件和刀具沿主运动方向上相对移动的距离，单位为m／s 或m／min。

②进给量f。指刀具在进给运动方向上相对于工件的移动量，常用的单位有每转进给量（mm／r）、每齿进给量（mm／z）和每分钟进给量（m／min）等。如车削、钻削用每转进给量（mm／r），铣削用每齿进给量（mm／z）或每分钟进给量（m／min）。

③背吃刀量aP。指通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量，单位一般用mm，外圆车削时的待加工表面与已加工表面间的垂直距离即为背吃刀量。正确选用合理的切削用量前，首先应确定最大背吃刀量。

2）切削层几何参数。

切削层是指由切削部分的一个单一动作（或指切削部分切过工件的一个单程，或指只产生一圈过渡表面的动作）所切除的工件材料层。

3.刀具与磨具

在切削加工中，磨具一般在磨床上使用，而刀具在其他机床上使用。

（1）刀具

1）刀具材料应具备的性能。

切削刀具种类很多，如车刀、刨刀、铣刀和钻头等。在切削过程中，刀具的切削部分要承受高的温度以及较大的压力、摩擦、冲击与振动，因此刀具切削部分的材料应具备以下性能：

①较高的硬度，刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般应在60HRC以上。

②足够的强度和韧性，以承受切削力、冲击和振动。

③较高的耐磨性，以减少切削过程中的磨损。

④热硬性，一般用热硬温度表示。

⑤较好的工艺性，以便于刀具的制造。

2）常用的刀具材料。

图2-14　切削运动和切削表面

1—待加工表面；2—过渡表面；3—已加工表面

刀具材料种类很多，常用的有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金以及新型刀具材料（陶瓷、人造金刚石和立方氮化硼）等。碳素工具钢（如T10A、T12A）和合金工具钢（如9SiCr、CrWMn），因其耐热性较差，故仅用于低速手工或切削速度较低的刀具。陶瓷、金刚石和立方氮化硼则由于性脆、工艺性差及价格昂贵等，目前只在较小的范围内使用。目前生产中所用的刀具材料以高速钢和硬质合金居多。一般制造车刀的材料选用高速钢和硬质合金两大类。但当工作条件要求不高，即切削速度较低、被切削材料硬度不太高时也可用合金刃具钢。

切削加工铸铁、轻合金以及硬度在300～320 HBW 的结构钢，切削速度在25～55 m／min，承受大的冲击、形状复杂的车刀，一般可采用高速钢制造。

加工马氏体不锈钢、超高强度钢等难加工材料，切削速度在30～90 m／min，且承受大的冲击、外形较复杂的车刀可选用超硬高速钢W6Mo5Cr4V2Al 等来制造。在切削速度为100～300 m／min，被切削材料为铸铁、非铁金属及非金属材料时，车刀可选用钨钻类硬质合金或通用硬质合金如YG8、YW1 等来制造；而当被切削材料为低碳钢或淬火钢等难加工材料时，可选用钨钴钛类硬质合金或通用硬质合金如YT5、YW1 等来制造；当切削速度低（8～10 m／min）、被切削材料为一般金属材料，如铸铁、有色金属以及一般结构钢时，可选用合金刃具钢制造。

3）刀具的结构和角度。

①刀具的结构。金属切削刀具的种类虽然很多，但它们在切削部分的几何形状与参数方面却有着共性的内容。各种复杂的刀具或多齿刀具，其中每一个刀齿，它的几何形状都相当于一把车刀的刀头。以普通外圆车刀为基础，如图2－15（a）所示。刀具切削部分构造要素及定义如下：

a.前刀面：直接作用于被切削的金属层，并控制切屑沿其排出的刀面。

b.主后刀面：同工件上的加工表面相互作用和相对着的刀面。

c.副后刀面：同工件上已加工表面相互作用和相对着的刀面。

d.主切削刃：前刀面与主后刀面的相交部位，它完成主要的切除或表面成形工作。

e.副切削刃：前刀面与副后刀面的相交部位。

f.刀尖：主切削刃和副切削刃的连接部位。不重磨刀片则分别有主前刀面和副前刀面，如图2－15（b）所示。

图2-15　刀具切削部分的构造要素

②刀具几何角度。切削角度的参考平面如图2－16 所示。

a.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。

b.切削平面Ps：通过切削刃选定点，切削速度和切削刃的切线组成的平面，与基面垂直。

c.正交平面Po：通过切削刃选定点，同时垂直于基面和切削平面的平面。用正交平面（Po）剖切刀头在平面内投影，即得到刀具的前角和后角，如图2－17 所示。

图2-16　刀具角度参考平面

图2-17前角和后角

a.前角γ0：前刀面与基面间的夹角。前角影响主切削力，正前角切削力小，负前角反之。

b.后角α0：后刀面与切削平面间的夹角。后角不能为负值。

在基面（Pr）中投影得到主偏角和副偏角。

a.主偏角κ：主切削刃与进给方向在基面的投影所夹的角。主偏角会影响进给切削力。

b.副偏角κ′：副切削刃与进给方向在基面的投影所夹的角。副偏角会影响已加工表面质量。

在切削平面Ps 中投影可得到刃倾角，即主切削刃与基面的夹角，如图2－18 所示。通常通过刃倾角的正与负来控制切屑的流向。

（2）磨具

磨具是用种类不同、颗粒大小不同的磨料制成的，包括砂轮、油石、磨头、砂瓦、砂布、砂纸和研磨膏等，其中砂轮应用最为普遍。

1）砂轮的特性及选用。

砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺等不同，砂轮的特性也不同。砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定的。

磨料是砂轮的主要组成成分，常用的磨料有氧化物磨料、碳化物磨料和金刚石磨料。磨料特性会直接影响切削加工生产率和加工精度，对不同的加工材料要根据砂轮磨料特性适当选取不同磨料的砂轮，如主要用于碳素工具钢、合金工具钢、高速钢和铸铁工件研磨的磨料是氧化物磨料。

图2-18　刃倾角

磨料的粒度表示磨料颗粒尺寸的大小，分为磨粒与微粉两种。磨粒粒度号越大，磨粒越细，微粉则相反。磨粒粗，磨削深度大，生产率高，但表面粗糙度值大。反之，则磨削深度均匀，表面粗糙度值小。所以粗磨时，一般选粗磨粒，精磨时选细磨粒。磨软金属时，多选用粗磨粒，磨削硬而脆的材料时，则选用较细的磨粒。砂轮硬度指结合剂黏结磨粒的牢固程度，即砂轮硬度软的，磨粒易脱落；反之，不易脱落。一般情况下，工件材料越硬，砂轮的硬度应选得软些，使磨钝的砂粒及时脱落；工件材料越软，砂轮的硬度应选得硬些，以便充分发挥磨粒的切削作用。砂轮根据使用需要制成各种形状和尺寸，常用的有平形砂轮、薄片砂轮、筒形砂轮、碗形砂轮、碟形砂轮、杯形砂轮、双斜边砂轮等。砂轮标志由符号和数字组成，如“砂轮1—400 ×40 ×203—A46L5V－30 m／s”，其中1 表示平形砂轮；400 表示砂轮外径为400 mm；40 表示砂轮厚度为40 mm；203 表示砂轮安装孔的直径为203 mm；A 表示砂轮的磨料为棕刚玉；46 表示砂轮磨料的粒度为46；L 表示砂轮的硬度为中软；5 表示砂轮的组织为5 号；V表示砂轮的结合剂为陶瓷；30 表示砂轮的最高工作线速度为30 m／s。

2）砂轮的检查、安装、平衡和修整。

砂轮在安装前应进行外观检查及判断是否有裂纹，以防止高速旋转时破裂。安装时，砂轮内孔与砂轮轴配合间隙要合适，并用端盖与螺帽紧固。为使砂轮工作时平稳，不发生振动，一般直径在125 mm 以上的砂轮要进行静平衡调整。砂轮工作一段时间后，磨粒逐渐被磨钝，表面孔隙堵塞，几何形状失准，使磨削质量和生产率下降，此时要用金刚石工具对砂轮进行修整。

4.机床夹具

在金属切削加工工艺系统中，机床夹具的任务是保证在切削加工过程中工件相对于刀具始终处于正确的位置。这里有两层含义，其一是保证加工时，刀具与工件的相对位置正确，即工件只有处于这一位置上接受加工，才能保证其被加工表面达到工序所规定的各项技术要求，称为定位；其二是保证工件在加工过程中始终处于其正确的位置，即工件在加工过程中不因受到切削力、离心力、冲击力和振动等的影响，发生不应有的位移而破坏了定位，称为夹紧。所以，定位和夹紧是机床夹具的两项基本任务。

（1）机床夹具的分类

机床夹具按使用特点分为通用夹具、专用夹具、组合夹具和可调整夹具。

通用夹具适用于中小批量生产，已经规格化，如卡盘、顶尖、平口钳、分度头、钻夹头等。专用夹具适用于大批量生产，是针对工件某一工序而设计制造的。组合夹具适用于单件、小批量生产或新产品试制，它是由预先制造好的高度标准化、系列化的原件根据需要组合而成的。可调整夹具适用于中小批量生产，一般是针对形状相同而尺寸不同的一组工件的某一道工序而设计制造的。

（2）机床夹具的组成部分及其作用

1）定位元件的作用是保证工件在夹具中具有确定的位置。

2）夹紧装置的作用是保证已确定的工件位置在加工过程中不发生变更。夹紧力过大和夹紧位置不适当，将会造成工件严重变形或夹坏。

3）引导元件的作用是引导刀具并确定刀具与工件的相对位置。

4）夹具体是组成夹具的基础件，作用是将上述各元件、装置连成一个整体。

（3）工件装夹的方法

在机械加工工艺过程中，常见的工件装夹方法，按其实现工件定位的方式来分，可以归纳为以下两类：

1）按找正方式定位。

这是用于单件和小批量生产中通用夹具装夹工件的方法。

这种方法是以工件的有关表面或专门划出的线痕作为找正依据，用划针或指示表进行找正，以确定工件正确定位的位置，然后再将工件夹紧。划线找正加工精度不稳定，生产效率较低。

2）用专用夹具装夹工件。

这是用于大批量生产中装夹工件的方法。它的特点是夹具上具有定位元件、对刀元件及夹紧装置。夹具在机床上调好位置并对刀后，在机床上锁紧，然后将工件在夹具上定位并夹紧以获得正确定位的位置。用专用夹具装夹工件比划线找正加工精度高，其作用是能保证加工精度，稳定产品质量，提高生产效率。但工件在夹具中定位时，由于工件和定位元件总会有制造误差，故在加工中也会产生定位误差。

（4）工件的定位

1）六点定位原则。

使用专用夹具的主要目的是使工件准确定位，保证加工精度，提高劳动生产率。为达到上述目的，工件在夹具中定位应遵守六点定位原则。一个自由刚体在空间直角坐标系中有六种活动的可能性，即沿三个坐标轴的移动和绕三个坐标轴的转动。把自由刚体沿三个坐标轴的移动和绕三个坐标轴转动的可能性称为自由度，这就是自由刚体的六个自由度，如图2－19 所示。

六点定位原则是根据物体在空间占有确定的位置而必须约束、限制六个自由度的物理现象确定的。通常在夹具定位时，将对物体某个自由度的约束和限制的具体定位元件抽象化为一个定位支撑点，用适当分布的六个定位支撑点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是夹具的六点定位原则，如图2－20 所示的矩形块定位。定位一个平面点必须有三个定位支撑点，定位一条边必须有两个定位支撑点，定位一端只需有一个定位支撑。

图2-19　自由刚体的自由度

图2-20　矩形块的定位

在实际加工中，并不是所有的工件都需要六点定位，应该有多少个定位点，视加工的具体需要而定。一般在没有加工尺寸要求及位置精度要求的方向上，允许工件存在自由度，所以在此方向上可以不进行定位。根据工件加工要求并不需要铣槽完全定位，这种没有全部限制工件六个自由度的定位为不完全定位。如图2－21 所示，铣槽的工件只需五点定位，剩下端面一个自由度并不影响实际加工，所以无须定位。

2）欠定位和超定位。

①欠定位。欠定位是指工件在某个方向上影响加工精度的自由度没有限制。欠定位在生产中是不允许的。

②超定位。超定位是指工件在某个方向上的自由度被两个以上定位元件重复限制。超定位在生产中一般是不允许的，它会引起工件的变形，影响加工精度。

（5）常见定位方式与定位元件

1）工件以平面定位。

当工件以粗基准（毛面）定位时，可选用B 型（球头）、C 型（锯齿头）支撑钉或可调支撑钉，如图2－22 所示；当工件以精基准（光面）定位时，可选用A 型（平头）支撑钉或支撑板，如图2－22 和图2－23 所示。

2）工件以圆孔定位。

当工件以圆孔定位时，可采用心轴（见图2－24）、定位销（见图2－25）和锥销（见图2－26）。

图2-21　铣槽工件所需的定位

1—端面无须定位；2—侧边定位2 点；3—夹紧面；4—铣槽；5—底面定位3 点

图2-22　支撑钉

（a）A 型；（b）B 型；（c）C 型

图2-23　支撑板

（a）A 型；（b）B 型

图2-24　心轴

图2-25　定位销

3）工件以外圆定位。

当工件以外圆柱面定位时，可采用V 形块定位，如图2－27 所示。

图2-26　锥销

图2-27　V 形块定位

5.金属切削机床的基础知识

（1）机床的类型及代号

机床主要是按加工性质和所用刀具进行分类的，目前我国机床根据GB／T 15375—2008 分11 大类，每一类机床根据需要又可细分为若干分类，如磨床类分为M、2M、3M三个分类。机床名称以汉语拼音字首（大写）表示，并按汉字名称读音，见表2－1。

表2-1　机床分类及代号

除上述基本分类方法外，还可根据其他特性进行分类。

例如，按机床使用范围的宽窄可分为通用机床（万能机床）、专门化机床和专用机床等；按机床的加工精度可分为普通机床、精密机床和高精度机床；按机床的质量和加工工件的大小可分为仪表机床、中小型（一般）机床、大型机床和重型机床等；按机床自动化程度的不同，分为手动、机械、半自动和自动机床。随着机床的不断发展，其分类方法也将不断发展。

（2）机床型号的编制方法

机床型号是机床产品的代号，用来表示机床的类型、主要技术参数、性能和结构特点。

目前我国机床型号是按GB／T 15375—2008 《金属切削机床型号编制方法》编制的。机床型号采用汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律组合表示。

例如CM6132 型精密卧式车床，型号中字母及数字含义为：C—机床类别代号（车床类）；M—机床通用特性代号（精密机床）；6—机床组别代号（落地及卧式车床组）；1—机床系别代号（卧式车床系）；32—主参数代号（床身上最大回转直径的1／10，即320 mm）。

机床特性代号代表机床所具有的特殊性能，在机床型号中列在机床类别代号的后面，并按特性用汉语拼音字首（大写）表示。机床特性代号分为通用特性代号和结构特性代号。在各类机床型号中通用特性代号有统一的表达含义，见表2－2。对主参数相同而结构、性能不同的机床，在型号中用结构特性代号予以区别。结构特性代号在型号中没有统一的含义。

表2-2　机床特性代号

根据GB／T 15375—2008 将机床分11 大类，每一类机床根据需要又可细分为若干类，当型号中既有通用特性代号又有结构特性代号时，通用特性代号排在结构特性代号之前；若型号中没有通用特性代号，则结构特性代号直接排在类型代号之后。例如CA6140 车床，A 在特性表中没有列出，表示普通型。

每类机床按用途、性能、结构相近或派生关系分为若干组，每组机床又分为若干系，同一系机床的主参数、基本结构和布局形式相同，工件和刀具的运动特点基本相同。在机床型号中，在类别代号和特性代号之后，第一位阿拉伯数字表示组别，第二位阿拉伯数字表示系别。车床的分组及代号见表2－3，落地及卧式车床组的系别及代号见表2－4。

表2-3　车床的分组及代号

表2-4　落地及卧式车床组的系别及代号

机床的主参数代表机床规格的大小，各类机床以什么尺寸作为主参数有一定的规定。主参数代号以其主参数的折算值表示，位于组系代号之后。在某些机床型号中还标出第二主参数，也用其折算值表示，位于型号的后部，并以“ ×”（读作“乘”）分开。表2－5 给出了常见机床的主参数及折算值。

表2-5　常见机床的主参数及折算值

续表

当机床性能及结构有重大改进时，按其改进设计的顺序，用汉语拼音字母A、B、C 表示，写在机床型号的末尾。例如MG1432A 表示第一次重大改进后的万能外圆磨床。另外，按JB 1838—1985 规定，对过去已定型号、目前仍在生产的机床，其型号一律不变，例如C620－1、B665 等。

6.金属的切削过程

金属的切削过程实际上是切屑的形成过程，在这个过程中切削力、切削热、加工硬化和刀具、磨具磨损等都直接对加工质量和生产率有很大影响。

（1）刀具切削过程

1）切屑形成过程及切屑种类。

①切屑形成过程。金属的切削过程就其本质来说是被切削金属层在刀具切削刃及前刀面的作用下，因受挤压，而在局部区域产生剪切滑移变形，当应力达到其强度极限时，被切削层金属产生挤裂，而变为切屑，经前刀面流出，留下已剪切滑移变形区加工表面，如图2－28所示。被切削层金属除了在分离过程中产生变形外，在变为切屑流经前刀面时，因前刀面的挤压与摩擦会进一步产生变形。

②切屑的种类。工件材料的塑性不同，刀具角度及切削用量不同，会形成不同类型的切屑，并对切削加工产生不同的影响，常见切屑分为三类，如图2－29 所示。

图2-28　切削的形成

图2-29　切屑的种类

（a）带状切屑；（b）节状切屑；（c）崩碎切屑

a.带状切屑：使用较大前角的刀具、较高的切削速度和较小的进给量切削塑性材料时容易形成带状切屑。

b.节状切屑：采用较低的切削速度和较大的进给量切削中等硬度的钢材时，容易形成节状切屑。

c.崩碎切屑：在加工铸铁、青铜等脆性材料时，易形成崩碎切屑。

2）积屑瘤。

切削塑性好的金属时，在刀具切削刃附近前刀面上黏结一个金属模块，称为积屑瘤，如图2－30 所示。

①积屑瘤的形成。切削塑性金属时，在一定的切削条件下，随着切屑和刀具前刀面温度的提高、压力的增大、摩擦阻力的增大，切削刃处的切屑底层流速降低，当摩擦阻力超过这层金属与切屑本身分子间的结合力时，这部分金属便黏附在切削刃附近，形成楔形的积屑瘤。

②积屑瘤对切削过程的影响。积屑瘤经过强烈的塑性变形而被硬化，其硬度很高，可代替切削刃进行切削，起到保护切削刃的作用。同时积屑瘤增大了刀具的实际工作前角，使切削轻快，因此粗加工时可利用积屑瘤。但是积屑瘤是不稳定的，不断产生和脱落，其顶端伸出切削刃之外，使背吃刀量不断变化，影响尺寸精度，并导致切削力变化，引起振动。另外，积屑瘤会使表面粗糙度增大，所以在精加工时应避免产生积屑瘤。

③避免产生积屑瘤的措施。采用低速（2～5 m／min）或高速（ ＞75 m／min）切削、减小进给量、增大刀具前角、降低前面粗糙度值、合理使用切削液、适当降低材料塑性等，都是防止积屑瘤产生的有效措施。

3）切削力及其影响因素。

①切削力指切削时，刀具切入工件使切削层产生变形成为切屑所需要的力。它直接影响刀具、机床、夹具的设计与使用。

切削力由三部分构成：

a.被切削金属层因弹、塑性变形和剪切滑移变形产生的变形抗力。

b.刀具前刀面与切屑之间产生的切屑挤压变形抗力和摩擦力。

图2-30　积屑瘤

c.主后刀面与工件切削表面之间、副后刀面与已加工表面之间因相对运动而产生的摩擦阻力。总切削力是一个空间力，常将其分解为主切削力、背向力和进给力三个互相垂直的分力进行研究和分析。

②影响切削力的因素主要有工件材料、刀具材料、切削用量、刀具几何角度及切削液等。一般工件材料越硬，加工硬化倾向越突出，切削力越大。工件材料与刀具材料越接近，切削力越大。在切削用量中，背吃刀量对切削力的影响最大，基本上成正比。进给量对切削力有一定的影响，但不成正比。切削速度对切削力的影响较小。刀具的几何角度中，前角对切削力的影响最为明显，且大多数情况下前角越大，切削力越小。切削液的润滑性能越高，越能降低切削力。

4）切削热和切削温度。

①切削热的产生。在切削过程中，绝大部分的切削功都转变成热，这些热称为切削热。切削热的主要来源是被切削层金属的变形、切屑与刀具前面的摩擦及工件与刀具后面的摩擦。

②切削热的传出。切削热主要由切屑、工件、刀具及周围介质传出。由切屑及周围介质传出的热量通常对切削加工没有影响，所以应尽量使它们传出的热量多。由工件、刀具传出的热量会使工件、刀具的温度升高，影响切削加工，故应尽量让其传热少，或提高其热导率。

③切削温度及其影响因素。切削温度是指切削区的平均温度。切削温度的高低取决于切削热的产生和传出情况，它受切削用量、工件材料、刀具材料及其几何形状等因素的影响。

a.切削用量的影响。增大切削用量，单位时间内的金属切除量增加，产生的切削热也相应增多，切削温度上升。

b.工件材料的影响。工件材料的强度及硬度越高，切削中消耗的功越大，切削热产生的越多，材料的导热性好，可以使切削温度降低。

c.刀具角度的影响。前角和主偏角对切削温度影响较大。前角加大，变形和摩擦减小，因而切削热少。但前角不能过大，否则刀头部分散热体积减小，不利于切削温度的降低。主偏角减小将使刀刃工作长度增加，散热条件改善，因而使切削温度降低。

5）刀具的磨损原因。

①硬质点磨损：切削时，切屑、工件材料中含有一些碳化物、氮化物和氧化物等硬质点以及积屑瘤碎片等，可在刀具表面刻划出沟纹，这就是磨料磨损。

②黏结磨损：切削时，切屑、工件与前、后刀面之间存在很大的压力和强烈的摩擦，形成新鲜表面接触而发生冷焊黏结。由于切屑在滑移过程中产生剪切破坏，带走刀具材料，故而造成黏结磨损。

③扩散磨损：在切削高温下，使工件与刀具材料中的合金元素在固态下相互扩散置换造成的刀具磨损，称为扩散磨损。

④化学磨损：在一定温度下，刀具材料与某些周围介质起化学作用，在刀具表面形成一层硬度较低的化合物，被切屑或工件擦掉而形成磨损，称为化学磨损。

⑤相变磨损：当切削温度达到或超过刀具材料的相变温度时，刀具材料中的金相组织将发生变化，硬度显著下降，引起的刀具磨损称为相变磨损。

（2）磨削过程

磨削过程实际上是为数甚多的磨粒，相当于微小的刀头，对工件表面进行错综复杂的切、刻划作用。此外，碎裂和脱落的磨粒细末对工件表面也起到研磨抛光作用。所以磨削过程是切削、刻划和摩擦抛光综合作用的结果。一般来说，粗磨以切削作用为主，精磨既有切削作用又有摩擦抛光作用。

（3）零件的加工质量

零件的加工质量包括加工精度和表面质量两个方面。

1）加工精度。

加工精度是指零件在加工之后，其尺寸、形状和相互位置等参数的实际数值与它们绝对准确的各个理论参数相符合的程度。相符合的程度越高，即偏差（加工误差）越小，则加工精度越高。加工精度包括零件的尺寸公差、形状公差和位置公差。

2）表面质量。

表面质量包括零件表面的粗糙度和表面层的物理、力学性能（表层加工硬化的深度和程度、表层残余应力的性质和尺寸）。

①表面粗糙度。无论用何种加工方法加工，在零件表面总会留下细微的凹凸不平的痕迹，这些凹凸不平的小峰谷的微观不平度称为表面粗糙度。它主要影响零件的配合性质、疲劳强度、耐磨性和密封性。

②已加工表面的加工硬化和残余应力。在切削过程中，由于刀具与工件之间的挤压与摩擦，致使已加工表面层的晶粒变形，发生加工硬化。加工硬化常使加工表面伴有微小裂纹，从而使零件疲劳强度降低。同时在切削过程中，由于切削力和切削热的作用，在已加工表面层常存在一定的残余应力，这将影响零件的表面质量与使用性能。因此，对重要零件要注意控制其表面加工硬化层的深度和程度以及表层残余应力的性质与大小。常用方法是加工时粗加工与精加工分开。