制造工艺装备

2制造工艺装备金属切削刀具机床机床夹具12.1金属切削刀具的基本知识金属切削加工的基本概念（1）工件表面待加工表面已加工表面过渡表面2（2）切削运动（主运动和进给运动）与切削用量图2-1外圆车削的切削运动与加工表面图2-2平面刨削的切削运动与加工表面切削运动：主运动，进给运动，（吃刀运动）3切削用量：切削速度Vc，进给量f(或进给速度Vf)和背吃刀量apd——运动件直径，mmn——运动件转速，r/mindw——待加工表面直径，mmdm——已加工表面直径，r/min4（3）切削层参数：

公称厚度hD，公称宽度bD，公称横截面积AD=hDbD=fap5刀具角度（1）切削部分的组成前刀面Aγ

主后刀面Aα

副后刀面主切削刃S

副切削刃S’

刀尖6其他刀具可看作是车刀的演变和组合7刀具标注角度参考系正交平面参考系：基面Pr

切削平面Ps

正交平面P0（2）定义刀具角度的参考系法平面参考系进给、背平面参考系

非直线刃的参考系？8（3）刀具的标注角度前角0：前刀面—基面（在正交平面内）后角

0

：主后刀面—切削平面（在正交平面内）主偏角r

：主刃投影—假定进给方向（在基面内）副偏角’

r

：副刃投影—假定进给方向（在基面内）刃倾角s

：主刃—基面（在切削平面内）9图2-7车刀的主要标注角度10图2-8刃倾角的正负规定11横（径）向进给运动的影响（4）刀具的工作角度12轴向进给运动的影响13安装高度的影响14刀杆中心线偏斜的影响15刀具材料加工时要承受高温、高压、强烈的摩擦，冲击和振动。（1）刀具材料应具备的性能高的硬度

：比工件高，>HRC60高的耐磨性：耐用度足够的强度和韧性：不崩刃，不断高的耐热性（热稳定性）：高温时保持切削特性良好的热物理性能和耐热冲击性能良好的工艺性能：刀具制造成本低16常用刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼等。（2）高速钢（锋钢、风钢、白钢）*含有较多钨、钼、铬、钒等元素的高合金工具钢*

较高的硬度（热处理硬度达HRC62—67）和耐热性（切削温度可达550—600º）*切速比碳素工具钢和合金工具钢高1—3倍（因此而得名），刀具耐用度高10—40倍，甚至更多17*可以加工从有色金属到高温合金的、范围广泛的材料*制造工艺简单，能锻造，容易磨出锋利的刀刃*在复杂刀具（钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等）的制造中占有重要地位。*按用途分：通用型高速钢和高性能高速钢*按制造工艺分：熔炼高速钢和粉末冶金高速钢表18（3）硬质合金用高耐热性和高耐磨性的金属碳化物（碳化钨，碳化钛，碳化钽，碳化铌等）与金属粘结剂（钴，镍，钼等）在高温下烧结而成的粉末冶金制品。硬度：HRA89-93，能耐850-1000ºC的高温，良好的耐磨性，切速可达100-300m/min，可加工包括淬硬钢在内的多种材料。19广泛应用硬质合金的抗弯强度低，冲击韧性差，不锋利，较难加工，不易做成形状复杂的整体刀具。常用的硬质合金有钨钴类（YG类），钨钛钴类（YT类）和通用硬质合金（YW类）三类。表20（4）涂层刀具和其它刀具材料涂层刀具：耐磨性高的难熔金属化合物耐用度至少可提高1—3倍（刀片），或2—10倍（高速钢）。加工材料的硬度愈高，效果愈好。人造金刚石：在高温高压下由石墨转化而成极高的硬度（显微硬度可达HV10000）和耐磨性，摩擦系数小，切削刃非常锋利。很高的加工表面质量。热稳定性较差（不得超过700～800℃），与铁元素的化学亲和力很强，不宜加工钢铁件。加工硬质合金。陶瓷材料：以氧化铝为主要成分，经压制而成在1200°C时可保持HRA80的硬度，脆，化学稳定。立方氮化硼：由六方氮化硼在高温高压下转变而成硬度热稳定性很高（可达1300—1400°C）。最大的优点：在高温（1200—1300°C）时也不易与铁族金属起反应。21刀具角度的选择

选择前角g0

选择后角αo

选择主偏角κr

和副偏角κ´r

选择刃倾角ls

应当指出，刀具各角度之间是相互联系，相互影响的，孤立地选择某一角度并不能得到所希望的合理值。22

（1）前角g0影响：切削的难易程度关联很大。前角↖，使刀刃变得锋利，使切削更轻快，切屑变形↘，切削力和切削功率↘前角↖，刀刃和刀尖强度↘，散热体积↘，影响刀具寿命。对表面粗糙度，排、断屑等有一定的影响23选择前角g0主要取决于：工件材料、刀具材料、加工要求工件强度、硬度较低时，取较大的前角，反之取较小的前角；加工塑性材料（如钢）选较大的前角，脆性材料（如铸铁）选较小的前角（甚至负前角）。24刀具材料韧性好（如高速钢），前角可选得大些，反之（如硬质合金）则前角应选得小一些。粗加工时，特别是断续切削时，应选用较小的前角；精加工时应选用较大前角。硬质合金车刀的前角在－5°～＋20°范围内选，高速钢刀具的前角应比硬质合金刀具大5°～10°，而陶瓷刀具的前角一般取－5°～15。25（2）后角αo后角的主要功用：减小后刀面与工件的摩擦和后刀面的磨损，其大小对刀具耐用度和加工表面质量都有很大的影响。

大小取决于：切削厚度（或进给量），也与工件材料，工艺系统的刚性有关。车削一般钢和铸铁时，车刀后角常选用4°～6°。大进给量加工时，注意后角要选得足够大。26（3）主偏角κr和副偏角κ´r影响：主偏角和副偏角对刀具耐用度影响很大。减小主偏角和副偏角刀尖角增大，刀尖强度提高，散热条件改善，刀具耐用度提高。减小副偏角可降低残留面积高度，减小加工表面粗糙度。主偏角和副偏角还会影响各切削分力的大小和比例。主偏角取值：在工艺系统刚性较好时，主偏角κr宜取较小值，如κr=30°~45°。一般情况取κr=60°~75°。车削细长轴时，取κr=90°~93°，以减小背向力Fp。副偏角κr的大小主要根据表面粗糙度的要求选取，一般为5°~15°，粗加工时取大值，精加工时取小值。27（4）刃倾角ls影响：刀头的强度和切屑流动的方向。取值：在加工一般钢件和铸铁时，无冲击的