机械加工工艺金属切削基础知识与刀具PPT学习教案

1、会计学1机械加工工艺金属切削基础知识与刀具机械加工工艺金属切削基础知识与刀具2.1.1 切削运动切削运动第1页/共90页2.1.1 切削运动切削运动第2页/共90页2.1.2 切削时的工件表面切削时的工件表面第3页/共90页2.1.3 切削用量切削用量1切削速度切削速度（1）主轴转速）主轴转速n。主轴转速是指主轴在单位时间内的转数，是表。主轴转速是指主轴在单位时间内的转数，是表示机床主运动的性能参数，用符号示机床主运动的性能参数，用符号n表示，其单位是表示，其单位是r/min或或r/s。（2）切削速度）切削速度vc 。切削速度是刀具切削刃上选定点相对于工件。切削速度是刀具切削刃上选定点相对于工

2、件的主运动的瞬时速度（线速度），用符号的主运动的瞬时速度（线速度），用符号vc表示，单位为表示，单位为m/min或或m/s。外圆车削或用旋转刀具切削加工时的切削速度计算公式为：外圆车削或用旋转刀具切削加工时的切削速度计算公式为： 式中：式中： vc 切削速度（切削速度（m/min）；）； d 工件或刀具直径（工件或刀具直径（mm）；）； n 工件或刀具转速工件或刀具转速(r/min)。c1000dnv第4页/共90页2.1.3 切削用量切削用量式中：fz 每齿进给量（mm/齿）；f 进给量（mm/r）； z 刀齿数。进给速度vf与进给量f之间的关系为： vf = nf=nfzz 即表示铣削进给

3、运动的进给量可用每齿进给量fz（mm/齿）、每转进给量f（mm/r）或进给速度vf（mm/min）来表示。zffz第5页/共90页2.1.3 切削用量切削用量式中：式中：dw工件待加工表面直径（工件待加工表面直径（mm）；）； dm工件已加工表面直径（工件已加工表面直径（mm）。wmp2dda第6页/共90页2.1.4 切削层参数切削层参数第7页/共90页2.1.4 切削层参数切削层参数第8页/共90页2.1.4 切削层参数切削层参数第9页/共90页2.2.1 刀具切削部分的组成刀具切削部分的组成第10页/共90页2.2.1 刀具切削部分的组成刀具切削部分的组成 第11页/共90页2.2.2

4、刀具标注角度刀具标注角度第12页/共90页2.2.2 刀具标注角度刀具标注角度 第13页/共90页2.2.2 刀具标注角度刀具标注角度第14页/共90页2.2.2 刀具标注角度刀具标注角度rrr180()ooo90()第15页/共90页2.2.3 刀具的工作角度刀具的工作角度第16页/共90页2.2.3 刀具的工作角度刀具的工作角度第17页/共90页2.2.3 刀具的工作角度刀具的工作角度第18页/共90页2.2.3 刀具的工作角度刀具的工作角度当刀尖安装低于工件中心时，刀具工作角度的变化则相反。内孔镗削时的角度变化情况恰好与外圆车削时的情况相反。第19页/共90页2.2.4 前角前角 o的功

5、用及选择的功用及选择第20页/共90页2.2.4 前角前角 o的功用及选择的功用及选择第21页/共90页2.2.4 前角前角 o的功用及选择的功用及选择第22页/共90页2.2.5 后角后角 o的功用及选择的功用及选择第23页/共90页2.2.5 后角后角 o的功用及选择的功用及选择第24页/共90页2.2.5 后角后角 o的功用及选择的功用及选择b第25页/共90页2.2.6 主偏角主偏角 r、副偏角、副偏角 r 及过渡刃的功用及选择及过渡刃的功用及选择第26页/共90页2.2.6 主偏角主偏角 r、副偏角、副偏角 r 及过渡刃的功用及选择及过渡刃的功用及选择硬质合金车刀合理主偏角的参考值见

6、表硬质合金车刀合理主偏角的参考值见表2-3。表表2-3硬质合金车刀合理主偏角和副偏角的参考数值硬质合金车刀合理主偏角和副偏角的参考数值第27页/共90页2.2.7 刃倾角刃倾角 s的功用及选择的功用及选择1刃倾角功用刃倾角功用刃倾角主要影响切屑流向和刀尖强度。刃倾角主要影响切屑流向和刀尖强度。刃倾角对切屑流向的影响如图刃倾角对切屑流向的影响如图2-16所示。刃倾角为正值，切削开所示。刃倾角为正值，切削开始时刀尖与工件先接触，切屑流向待加工表面，可避免缠绕和划伤已始时刀尖与工件先接触，切屑流向待加工表面，可避免缠绕和划伤已加工表面，对精加工和半精加工有利，如图加工表面，对精加工和半精加工有利，如

7、图2-16（b）所示。刃倾角为）所示。刃倾角为负值时，切削中切屑流向已加工表面，如图负值时，切削中切屑流向已加工表面，如图2-16（a）所示，容易缠绕）所示，容易缠绕和划伤已加工表面。和划伤已加工表面。 第28页/共90页2.2.7 刃倾角刃倾角 s的功用及选择的功用及选择第29页/共90页2.2.7 刃倾角刃倾角 s的功用及选择的功用及选择第30页/共90页2.3.1 刀具材料应具备的性能刀具材料应具备的性能第31页/共90页2.3.2 刀具材料的种类刀具材料的种类表2-4各种刀具材料的物理力学性能第32页/共90页2.3.3 高速钢高速钢第33页/共90页2.3.3 高速钢高速钢第34页/

8、共90页2.3.4 硬质合金硬质合金第35页/共90页2.3.4 硬质合金硬质合金第36页/共90页2.3.4 硬质合金硬质合金第37页/共90页2.3.4 硬质合金硬质合金表2-6硬质合金的用途第38页/共90页2.3.5 其他刀具材料和涂层刀具其他刀具材料和涂层刀具第39页/共90页2.3.5 其他刀具材料和涂层刀具其他刀具材料和涂层刀具第40页/共90页2.3.6 刀体材料刀体材料第41页/共90页2.4.1 切屑形成切屑形成切削过程中，切削层受刀具挤压后也产生塑性变形，由于受下部金属母体的阻碍，切削层只能沿OM方向滑移，产生以剪切滑移为主的塑性变形而形成切屑的过程，如图2-18所示。第

9、42页/共90页2.4.1 切屑形成切屑形成第43页/共90页2.4.2 切削过程切削过程（1）第1变形区。被切削金属层在刀具前面挤压力的作用下，首先产生弹性变形，当达到材料的屈服极限时，沿OA面（称为始滑移面）开始产生剪切滑移，到OM面（称为终滑移面）晶粒的剪切滑移基本完成，切削层形成切屑沿刀具前面流出。（2） 第2变形区。当剪切滑移形成的切屑在刀具前面流出时，切屑底层进一步受到刀具的挤压和摩擦，使靠近刀具前面处的金属再次产生剪切变形，称为第二变形区。第二变形区主要集中在和刀具前面摩擦的切屑底面的一薄层金属里。（3） 第3变形区。工件与刀具后面接触的区域受到刀具刃口与刀具后面的挤压和摩擦，造

10、成已加工表面变形，称为第三变形区。已加工表面的形成与第三变形区（刀具后面与工件接触区）有很密切的关系。由于已加工表面是经过多次复杂的变形而形成的，造成已加工表面金属的纤维化和加工硬化，并产生一定的残余应力，第三变形区的金属变形将影响工件的表面质量和使用性能。第44页/共90页2.4.2 切削过程切削过程第45页/共90页2.4.2 切削过程切削过程 第46页/共90页2.4.2 切削过程切削过程第47页/共90页2.4.3 切屑的形状及控制切屑的形状及控制第48页/共90页2.4.3 切屑的形状及控制切屑的形状及控制第49页/共90页2.4.3 切屑的形状及控制切屑的形状及控制 在重型车床上用

11、大切深、大进给量车削钢件时，切屑宽且厚，所在重型车床上用大切深、大进给量车削钢件时，切屑宽且厚，所以通常将卷屑槽的槽底圆弧半径加大，使切屑卷曲成发条状，在工件以通常将卷屑槽的槽底圆弧半径加大，使切屑卷曲成发条状，在工件表面上折断，并靠其自重坠落。表面上折断，并靠其自重坠落。在自动机床、数控机床或自动线上，宝塔状卷屑不会缠绕工件或在自动机床、数控机床或自动线上，宝塔状卷屑不会缠绕工件或刀具，清理也方便，是比较好的屑形。刀具，清理也方便，是比较好的屑形。车削铸铁等脆性材料时，切屑崩碎成针状或碎片，无论对清理和车削铸铁等脆性材料时，切屑崩碎成针状或碎片，无论对清理和人身安全都不利，这时应设法使切屑连

12、成卷屑。人身安全都不利，这时应设法使切屑连成卷屑。第50页/共90页2.4.3 切屑的形状及控制切屑的形状及控制在断屑槽的尺寸参数中，宽度lBn和反屑角B是影响断屑的主要因素。宽度lBn减小或反屑角B增大，均能使切屑卷曲半径减小，卷曲变形和弯曲应力增大，切屑易断，但lBn太小或B太大，切屑易堵塞，使切削力和切削温度升高。通常lBn按下式初选：反屑角B按槽型选：折线型B = 6070、直线圆弧型B = 4050、全圆弧型B = 3040。一般取断屑槽的圆弧半径rBn =（0.40.7）lBn。上述数值经试切后修正。BnD(10 13)lh第51页/共90页2.4.3 切屑的形状及控制切屑的形状及

13、控制第52页/共90页2.5.1 切削力切削力切削力是一个空间力，其方向和大小受多种因素影响而不易确定，为了便于分析切削力的作用和测量计算其大小，便于生产应用，一般把总切削力F分解为3个互相垂直的切削分力Fc、Fp和Ff。车削外圆时力的分解如图2-28所示。第53页/共90页2.5.1 切削力切削力22222DCcpfFFFFFF第54页/共90页2.5.1 切削力切削力ccDpFFpAa f3ccc1060F vPEPcP 第55页/共90页2.5.1 切削力切削力第56页/共90页2.5.1 切削力切削力第57页/共90页2.5.2 切削热与切削温度切削热与切削温度切削时所产生的切削热主要

14、以热传导的方式分别由切屑、工件、刀具及周围介质向外传散。各部分传出热量的百分比，随工件材料、刀具材料、切削用量、刀具几何参数及加工方式的不同而变化。在一般干切削的情况下，大部分切削热由切屑带走，其次传至工件和刀具，周围介质传出的热量很少。第58页/共90页2.5.2 切削热与切削温度切削热与切削温度第59页/共90页2.5.2 切削热与切削温度切削热与切削温度第60页/共90页2.6.1 刀具磨损的形式刀具磨损的形式刀具正常磨损主要包括以下3种形式。（1）前面磨损。在切削塑性材料、切削速度较高、切削厚度较大的情况下，当刀具的耐热性和耐磨性稍有不足时，切屑在前刀面上经常会磨出一个月牙洼。（2）后

15、面磨损。由于工件表面和刀具后面间存在着强烈的挤压、摩擦，在后面上毗邻切削刃的地方很快被磨出后角为零的小棱面，这就是后面磨损。（3）边界磨损。切削钢料时，常在主切削刃靠近工件外皮处以及副切削刃靠近刀尖处的后刀面上，磨出较深的沟纹，这就是边界磨损第61页/共90页2.6.1 刀具磨损的形式刀具磨损的形式第62页/共90页2.6.2刀具磨损的过程及磨钝标准刀具磨损的过程及磨钝标准初期磨损阶段（OA段）：在开始切削，磨损较快。由于新刃磨的刀具表面粗糙不平或表面组织不耐磨造成的。另外，新刃磨的刀具锋利，与工件接触面积小，压力大，因此刀具后面上很快被磨出一个窄的棱面。正常磨损阶段（AB段）：经初期磨损，接

16、触面积增大，压力减小，故磨损量随时间的增加而均匀增长，磨损比较缓慢、稳定。这是刀具工作的有效阶段。急剧磨损阶段（BC段）：磨损量达到一定值后，切削刃变钝，切削力增大，切削温度升高，刀具强度、硬度降低，磨损急剧加速。在这个阶段之前应及时更换刀具，及时刃磨。刀具磨损是由机械摩擦和热效应两方面作用造成的，因此，影响刀具磨损的因素基本上与影响切削温度的因素相同。第63页/共90页2.6.2刀具磨损的过程及磨钝标准刀具磨损的过程及磨钝标准表2-7磨钝标准VB值（单位：mm）第64页/共90页2.6.3刀具耐用度刀具耐用度表2-8刀具耐用度数值 （单位：min）第65页/共90页第66页/共90页2.7.

17、1车削刀具车削刀具第67页/共90页2.7.1车削刀具车削刀具第68页/共90页2.7.1车削刀具车削刀具第69页/共90页2.7.1车削刀具车削刀具3常见数控车削常见数控车削刀具及选择刀具及选择第70页/共90页2.7.1车削刀具车削刀具3常见数控车削常见数控车削刀具及选择刀具及选择第71页/共90页2.7.2 孔加工刀具孔加工刀具第72页/共90页2.7.2 孔加工刀具孔加工刀具第73页/共90页2.7.2 孔加工刀具孔加工刀具麻花钻有两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃。两条螺旋槽钻沟形成前刀面，主后刀面在钻头端面上。钻头外缘上两小段窄棱边形成的刃带是副后刀面，在钻孔时刃带起导向作用，为减小与孔壁的摩擦，刃带向柄部方向有减小的倒锥量，从而形成副偏角。两条主切削刃通过横刃相连接。根据柄部不同，麻花钻有莫氏锥柄和圆柱柄两种。直径为880mm的麻花钻多为莫氏锥柄，可直接装在带有莫氏锥孔的刀柄内。直径为0.120mm的麻花钻多为圆柱柄，可装在钻夹头刀柄上。中等尺寸麻花钻两种形式均可选用。第74页/共90页2.7.2 孔加工刀具孔加工刀具第75页/共90页2.7.2 孔加工刀具孔加工刀具图2-47 手用铰刀图2-48 机用铰刀第76页/共90页2.7.2 孔加工刀具孔加工刀具图2-50 双刃镗刀图2-49 单刃镗刀第77