机械行业制造管理技术知识基础条件

第三节选择合理的切削条件刀具材料刀具几何参数切削用量切削液一、工件材料的切削加工性1.切削加工性的概念和衡量指标切削加工性是指工件材料被切削加工的难易程度。

一、工件材料的切削加工性1.切削加工性的概念和衡量指标标准一用刀具寿命来衡量在相同的切削条件下，使用同一型号（最好是同一把）刀具，在同一磨钝标准（例如VB

=

0.3

mm）下，切削两种不同的工件材料，刀具寿命高的比寿命低的切削加工性好。一、工件材料的切削加工性1.切削加工性的概念和衡量指标标准二用切削速度来衡量在刀具寿命相同的条件下，允许切削速度高的工件材料，其切削加工性能好。一、工件材料的切削加工性标准二用切削速度来衡量

为统一标准起见，取正火状态下的45钢作基准材料，刀具寿命为60

min，这时的切削速度为基准（写作(vc

60)

j），而将其它材料的

(vc

60)与其相比，这个比值Kr称为相对加工性：请看表3-6一、工件材料的切削加工性标准三用已加工表面的表面质量来衡量精加工时，常以已加工表面质量作为衡量切削加工性的指标，容易获得良好已加工表面质量的，其加工性就好，反之就差。

一、工件材料的切削加工性能2.工件材料的物理力学性能对切削加工性的影响2.工件材料的物理力学性能对切削加工性的影响（1）硬度和强度（2）塑性和韧性（3）导热系数（4）其它物理力学性能：如线性膨胀系数

3.改善切削加工性的途径（1）热处理方法（2）调整材料的化学成分

二、刀具材料1.对刀具材料的要求

(1)

高的硬度和耐磨性；(2)足够的强度和韧性；(3)

高的耐热性（指高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能(4)

良好的冷加工工艺性、热加工（热处理、表面处理、锻造、铸造等）工艺性；(5)经济性。

二、刀具材材料常用的刀具具材料有：：碳素工具钢钢切削金属的的性能较差差，切削刃刃合金工具钢钢锋利，可加加工木材、、橡胶、塑塑料。高速钢生产中用的的最多、硬质合金最广。陶瓷强度低、脆脆性大，成成本高，金刚石仅用于某些些有限的场场合。立方氮化硼硼二、刀具材材料2.高速钢钢高速钢钢是一一种合金工工具钢钢，具有有一定定的硬硬度（（63HRC～70HRC）和耐磨磨性，，有较较高的的耐热热性，，在切切削温温度高高达500℃～600℃时尚尚能切切削。。2.高高速钢钢高速钢钢是强强度和和韧性性最好好的刀刀具材材料，，适于于加工工从有有色金金属到到高温温合金金的范范围广广泛的的金属属材料料。2.高高速钢钢高速钢钢的冷冷加工工工艺艺性特特别好好，在在热处处理前前，高高速钢钢可以以象一一般中中碳钢钢一样样的进进行各各种加加工；；热处处理后后，高高速钢钢刀具具可以以磨出出锋利利的切切削刃刃。2.高高速钢钢正是由由于高高速钢钢具有有足够够的强强度、、硬度度、耐耐热性性和耐耐磨性性，具具有特特别好好的冷冷加工工工艺艺性、、磨削削加工工工艺艺性和和较好好的热热加工工工艺艺性，，所以以，在钻头头、丝丝锥、、拉刀刀、齿齿轮刀刀具、、成形形刀具具等复复杂刀刀具制制造中中，高高速钢钢仍占占主导导地位位。2.高高速钢钢请看：：P107表3-7（1））通用用高速速钢：：典型牌牌号：：W18Cr4VW6Mo5Cr4V22.高高速钢钢（2））高性性能高高速钢钢：高性能能高速速钢是是在通通用高高速钢钢的成成分中中，增增加碳碳含量量形成成高碳碳高速速钢、、增加加碳化化钒含含量形形成高高钒高高速钢钢、或或者添添加钴钴、铝铝等元元素形形成钴钴高速速钢、、铝高高速钢钢，目目的是是为了了提高高高速速钢的的耐热热性和和耐磨磨性。2.高高速钢钢（1））通用用高速速钢：：典型牌牌号：：W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2（2））高性性能高高速钢钢：（3））粉末末冶金金高速速钢：：2.高高速钢钢（1））通用用高速速钢：：典型牌牌号：：W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2（2））高性性能高高速钢钢：（3））粉末末冶金金高速速钢：：（4））高速速钢涂涂层：：3.硬硬质合合金硬质合合金是是由高高硬度度的难难熔金金属碳碳化物物（如如WC、、TiC、、TaC、、NbC等）和和金属属粘结结剂（（如Co、、Ni等）用用粉末末冶金金方法法制成成的一一种刀刀具材材料。。3.硬硬质合合金硬质合合金的的硬度度、耐耐磨性性、耐耐热性性都很很高。。常用硬硬质合合金的的硬度度为89HRA～93HRA，比高速速钢（（83HRA～86.6HRA）高得多多，在在800℃～1000℃℃时还能能切削削，所所以硬硬质合合金的的耐热热性能能比高高速钢钢好。。3.硬硬质合合金在刀具具寿命命相同同的条条件下下，硬硬质合合金的的切削削速度度比高高速钢钢的可可提高高2～10倍，可可达100m/min以上。。3.硬硬质合合金但硬质质合金金的强强度和和韧性性比高高速钢钢差得得多，，使用用时要要注意意，硬硬质合合金刀刀具不不能承承受大大的振振动和和冲击击，也也不能能承受受大的的热冲冲击。。3.硬硬质合合金硬质合合金的的冷加加工性性和热热加工工性都都很差差。硬质合合金由由于具具有高高硬度度、高高耐热热性和和高耐耐磨性性，加加工性性能优优良，，而且且生产成成本较较低，，所以，，使用用极其其广泛泛。主要用用于制制造如如车刀刀、刨刨刀、、铣刀刀、深深孔钻钻、铰铰刀等等简单单刀具具。3.硬硬质合合金请看书书P109表3-8(1)钨钴类类硬质质合金金：钨钴类类硬质质合金金的国国标代代号是是YG，，相当于于ISO标准的的K类。（Wc+Co）3.硬硬质合合金(1)钨钴类类硬质质合金金：YG类具有有较高高的抗抗弯强强度和和韧性性，所所以适用于于加工工铸铁铁，也适适用于于加工工有色色金属属和非非金属属材料料。此此外，，YG类硬质质合金金还适适用于于加工工钛合合金和和不锈锈钢。。3.硬硬质合合金（2））钨钛钛钴类类硬质质合金金：钨钛钴钴类硬硬质合合金的的代号号为YT，相当于于ISO标准的的P类。（WC＋TiC+Co）YT类硬质质合金金适用用于在中高高切削削速度度下加加工钢钢料。。3.硬硬质合合金(3)钨钛钽钽（铌铌）钴钴类硬硬质合合金：：钨钛钽钽（铌铌）钴钴类硬硬质合合金的的代号号为YW，，相当于于ISO标准的的M类。（WC＋＋TiC+TaC(NbC)+Co））3.硬硬质合合金(3)钨钛钽钽（铌铌）钴钴类硬硬质合合金：：YW类硬质质合金金兼有有YG类和YT类的优优点，，具有有硬度度高、、耐热热性好好和强强度高高、韧韧性好好的特特点，，既可可加工工钢材材，也可加加工铸铸铁和和有色色金属属，故故被称称为通通用硬硬质合合金。。3.硬硬质合合金(3)钨钛钽钽（铌铌）钴钴类硬硬质合合金：：YW类硬质质合金金主要要用于于耐热热钢、、高锰锰钢、、不锈锈钢等等难加加工材材料。。YW1适用于于精加加工，，YW2适用于于粗加加工。。YW类硬质质合金金成本本高，，使用用受限限。3.硬硬质合合金(4)碳化钛钛基硬硬质合合金：：碳化钛钛基硬硬质合合金的的国标标代号号为YN，以TiC为主要要成分分，以以Ni、Mo作为粘粘结剂剂。3.硬硬质合合金(4)碳化钛钛基硬硬质合合金：：TiC基硬质质合金金的特特点是是硬度度更高高。TiC基硬质质合金金的硬硬度已已经达达到93HRA，接近陶陶瓷的的水平平。因而，，TiC基硬质质合金金的刀刀具寿寿命比比WC基硬质质合金金高。。3.硬硬质合合金(4)碳化钛钛基硬硬质合合金：：TiC基硬质质合金金可加加工钢钢，也也可加加工铸铸铁。。但是是，TiC基硬质质合金金的抗抗弯强强度和和韧性性不如如WC基硬质质合金金，因因此不不适于于重载载荷切切削及及断续续切削削，只只适用用于精精加工工。4.其其他刀刀具材材料(1)陶陶瓷（2））金刚刚石（3））立方方氮化化硼三、刀刀具几几何参参数的的合理理选择择1.前前角的的选择择1）前前角的的功用用2）合合理前前角的的选择择2.后后角的的选择择1）后后角的的功用用2）后后角的的选择择取决于切削厚度或进给量的大小3.主主偏偏角的的选择择1）主主偏角角功用用2）主主偏角角的选选择取决于工艺系统的刚度的大小4.刃刃倾倾角的的选择择1）刃刃倾角角功用用控制切切屑流出的的方向向影响刀刀头的的强度度影响刀刀刃的的锋利利程程度度度度影响响轴轴向向力力和和径向向力力的的大大小小4.刃刃倾倾角角的的选选择择2））刃刃倾倾角角的的选选择择第四四节节磨磨削削磨削削是是一一种种精精加加工工方方法法。。尺寸寸精精度度可可达达IT5～～IT6。。表面面粗粗糙糙度度能能达达到到0.8～～0.08.一、、砂砂轮轮特特性性及及其其选选择择1.砂砂轮轮主要要起起切切削削作作用用主要要起起粘粘接接作作用用主要要起起容容屑屑和和冷冷却却作作用用2.砂砂轮轮的的特特性性2.砂砂轮轮的的特特性性1））砂砂轮轮的的磨磨料料磨料氧化物碳化物超硬磨料棕刚玉白刚玉络刚玉黑色碳化硅绿色碳化硅碳化硼人造金刚石立方氮化硼磨削碳钢、合金钢、通用高速钢磨削硬铸铁、硬质合金、非铁金属磨削硬脆材料、硬质合金、宝石、高温合金取决于工件材料的硬度2.砂砂轮轮的的特特性性2））砂砂轮轮硬硬度度由结合剂的强度和数量决定工件材料软——硬砂轮工件材料硬——软砂轮选择原则：2.砂砂轮轮的的特特性性3））磨磨料料粒粒度度取决于加工表面的粗糙度磨粒微粉<63μm磨料2.砂砂轮轮的的特特性性3））砂砂轮轮粒粒度度取决于加工表面的粗糙度的要求选择原则：加工表面粗糙度值越大→选用越粗的磨料加工表面粗糙度值越小→选用越细的磨料2.砂砂轮轮的的特特性性4））砂砂轮轮的的结结合合剂剂结合剂陶瓷结合剂树脂结合剂橡胶结合剂取决于磨削速度价格便宜，耐酸、耐碱，用的最多，使用90%以上VC>35m/s2.砂砂轮轮的的特特性性5））砂砂轮轮的的组组织织取决于容屑空间选择原则：一般选用中等组织号的砂轮。3.砂砂轮轮的的型型号号、、代代号号、、标标记记和和尺尺寸寸形状状——尺尺寸寸——磨磨料料——粒粒度度号号——硬硬度度——组组织织号号——结结合合剂剂——最最高高线线速速度度形状状例：P300×30×75WA60L6V35外径径××厚厚度度××内内径径白刚刚玉玉粒度度号号硬度度组织织号号结合合剂剂最高高线速速度度二、、磨磨削削运运动动及及磨磨削削用用量量常用用的的磨磨削削方方法法：：外圆圆磨磨削削平面面磨磨削削内圆圆磨磨削削成型型磨磨削削无心心外外圆圆磨磨削削二、、磨磨削削运运动动及及磨磨削削用用量量1.磨磨削削的的主主运运动动m/s2.工工件件的的切切向向进进给给运运动动VWm/s或m/min3.工工件件轴轴向向进进给给运运动动famm/r或mm/st4.径径向向进进给给量量frmm三、、磨磨削削过过程程1.砂砂轮轮工工作作表表面面的的形形貌貌特特征征1））磨磨粒粒在在砂砂轮轮工工作作表表面面上上是是随机机分分布布的的；；2））每每一一颗颗磨磨粒粒的的形形状状和和大大小小都是是不不规规则则的的。。三、、磨磨削削过过程程1.砂砂轮轮工工作作表表面面的的形形貌貌特特征征三、、磨磨削削过过程程2.磨磨屑屑的的形形成成过过程程2））多多颗颗磨磨