金属切削原理与刀具(4).ppt

金属切削原理与刀具,湖南工业高级技工学校贺卫红,第一章刀具材料,第一节刀具材料应具备的性能第二节刀具材料的种类和选择,第一节刀具材料应具备的性能,1、高的硬度和耐磨性刀具材料抵抗摩擦和磨损的能力，必须高于工件硬度。常温硬度60HRC以上。2、足够的强度和韧性刀具在承受较大的载荷和机械冲击时不崩刃和折断的能力。3、高的耐热性刀具材料在高温下保持高的硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。4、良好的工艺性能和经济性,第二节刀具材料的种类和选择,常用的刀具材料高速钢硬质合金超硬刀具材料,常用刀具材料,1、高速钢（1900年首次使用）,基本性能硬度6265HRC耐热性500600℃切削速度V30m/min工艺性好，适用于制造复杂刀具。,常用牌号W18Cr4VW6MO5Cr4V2W6MO5Cr4V2Al,常用刀具材料,2、硬质合金,基本性能硬度7482HRC耐热性8001000℃切削速度V100300m/min工艺性差，不适用于制造整体结构的复杂刀具。,典型牌号钨钴类YG（K类）钨钴钛类YT（P类）通用类YW（M类）,成分WCCo多用于加工短切屑的金属或非金属，如铸铁、青铜等。常用牌号YG3K01、YG6K20、YG8K40等精加工粗加工,成分WCTiCCo多用于加工长切屑的黑色金属，如钢材等。常用牌号YT5P30、YT15P20、YT30P10等粗加工精加工,成分WCTiCTaCNbCCo既可用于加工短切屑的铸铁，也可用于加工长切屑的钢材。常用牌号YW1M10、YW2M20、YW3M30等精加工粗加工,超硬刀具材料,陶瓷人造聚晶金刚石（PCD）立方氮化硼（CBN）,“Al2O3或Si3N4添加不同的金属元素Ni、Co、Mo、W或金属炭化物TiC、WC，采用热压和烧结的方法获得”。特点硬度高、耐磨性好。9195HRA耐热性高。1200℃切削速度高达100400m/min抗弯强度、冲击韧性较差。主要用于冷硬铸铁、高硬钢等精加工和半精加工。,“高温下借助合金触媒的作用，由石墨转化而成”。特点硬度高、耐磨性极好。5000HV以上。耐热性700800℃，不能在高温下切削冲击韧性、抗弯强度低。只有硬质合金的1/4。与Fe的亲和力强，不能加工铁族材料。适用于硬质合金、玻璃等高硬材料的精加工,与金刚石相比硬度80009000HV。耐热性13001500℃与Fe的亲和力小，能加工铁族材料。主要适用于淬硬钢、耐磨铸铁、高温合金等高硬铁族材料的精加工或半精加工。,第二章金属切削加工的基础术语和定义,第一节切削运动及形成的表面第二节切削用量与切削层参数第三节刀具切削部分的几何参数,第一节切削运动及形成的表面,完成切削加工必须具备的两个条件1、切削刀具与工件之间必须有一定的相对运动；2、切削刃有一定的形状；,一、切削运动分析,切削运动,,,直线运动,旋转运动,,一、切削运动分析,1、主运动直接切除工件上的切削层，使之变为切屑，以形成工件新表面的运动。通常用切削速度vcm/min表示。,特点速度高、功耗大、只能有一个。,2、进给运动不断地把切削层投入切削的运动。通常用进给量f（mm/r）、或进给速度vf（mm/min）表示。,特点速度低、功耗小、可以是断续运动、可以有多个。,3、合成切削运动主运动和进给运动合成的运动。,二、切削过程工件形成的表面,,第二节切削用量与切削层参数,一、切削用量二、切削层参数,一、切削用量三要素,切削速度vc,进给量f,背吃刀量ap,“切削刃选定点相对与工件主运动的瞬时速度”。通常以最大线速度为准。主运动是旋转运动时主运动是直线运动时,“工件或刀具每转一转时，两者沿进给方向的相对位移”。fmm/r,vfmm/s,fzmm/z,“工件上已加工表面和待加工表面之间的垂直距离”。对于外圆车削,二、切削层参数,切削层“刀具沿进给方向移动一个进给量f，由一个刀齿正在切削着的金属层”。切削层的大小和形状直接影响刀具切削部分承受的载荷大小；决定了切削的尺寸和形状；,二、切削层的参数,切削厚度hD“垂直于过渡表面度量的切削层尺寸”hDf∙sinКrmm,切削宽度bD“沿着过渡表面度量的切削层尺寸”bDap/sinКrmm,切削面积ADADhD∙bDmm2对于外圆车削ADf∙apmm2,残留面积,第二节刀具切削部分的几何参数,一、外圆车刀切削部分的组成二、刀具角度的参考系三、正交平面参考系刀具的标注（静止）角度四、常用车刀标注角度举例五、刀具工作角度,一、外圆车刀切削部分的组成,,一、外圆车刀切削部分的组成,归结起来“三面两刃一尖”,前刀面Ar,后刀面Aα,副后刀面Aα’,,,,交线,交线,,主切削刃s,副切削刃s’,,,刀尖,连接部分,二、刀具标注角度参考系,前提条件不考虑进给运动；车刀刀尖与工件中心等高；刀杆中心线与进给方向垂直；刀具的安装面与基面Pr平行；,正交平面参考系,基面Pr“通过主切削刃上选定点垂直于主运动方向的平面”,正交平面参考系,切削平面Ps“通过主切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面”。,正交平面参考系,正交平面（主剖面）Po“通过主切削刃上选定点，并同时垂直于基面和切削平面的平面”。,法平面参考系,法平面Pn“通过主切削刃上选定点，并垂直于切削刃的平面”。,假定工作平面、背平面参考系,假定工作平面（进给剖面）Pf“通过主切削刃上选定点，平行于进给方向并垂直于基面的平面”,假定工作平面、背平面参考系,背平面（切深剖面）Pp“通过主切削刃上选定点，同时垂直于基面和假定工作平面的平面”。,三、刀具的标注角度,在基面内测量的角度,主偏角“主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角”。,副偏角“副切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角”。,刀尖角“主切削刃与副切削刃之间的夹角”。εr180-КrКr’,,,,三、刀具的标注角度,在正交平面内测量的角度,后角αo“后刀面与切削平面的夹角”,前角γo“前刀面与基面之间的夹角”。,楔角βo“后刀面与前刀面的夹角”βo90-γoαo,三、刀具的标注角度,在切削平面内,刃倾角λS“主切削刃与基面之间的夹角”,在切削平面内,三、刀具的标注角度,四、常用车刀标注角度举例,1、90外圆车刀2、切断刀,五、刀具的工作角度,1、进给运动对刀具角度的影响,五、刀具的工作角度,2、内孔车刀安装高低对工作角度的影响,,车外圆呢,五、刀具的工作角度,3、刀具安装偏斜对工作角度的影响,分析题有一外圆车刀，主偏角Kr＝75，副偏角Kr′＝10，前角γ020，后角α08，试问车刀的刀尖角εr和楔角β0各为多少若安装车刀时，刀尖中心线向尾座端偏斜5，则车刀工作时主偏角和副偏角各为多少,解1根据εr180-КrКr’得εr95βo90-γoαoβo62,2刀尖中心线向尾座端偏斜时，主偏角增大，副偏角减小，故有Kre75＋5＝80Kre′＝10－55,,再见,