(2024年)金属切削刀具教案

金属切削刀具教案12024/3/26CONTENTS刀具基础知识金属切削过程与切削力刀具磨损与寿命管理金属切削刀具选用原则与方法金属切削过程中常见问题及解决方案现代金属切削技术发展趋势与挑战22024/3/26刀具基础知识0132024/3/26金属切削刀具是用于切削金属材料的工具，具有锋利的切削刃，能够去除工件上的多余材料，形成所需的形状和尺寸。刀具定义在金属切削加工中，刀具是实现切削过程的重要工具，直接影响加工精度、表面质量和生产效率。刀具作用刀具定义及作用42024/3/26硬质合金由难熔金属的硬质化合物和粘结剂经粉末冶金工艺制成，具有高硬度、高耐磨性、高红硬性和良好的化学稳定性，适用于高速切削和重载切削。碳素工具钢具有较高的硬度和耐磨性，但耐热性较差，适用于低速切削和手动工具。合金工具钢在碳素工具钢的基础上加入合金元素，提高了硬度和耐磨性，同时增强了耐热性和韧性，适用于中速切削。高速钢具有高硬度、高耐磨性和良好的耐热性，允许在较高速度下进行切削，广泛应用于现代切削加工。刀具材料及其特性52024/3/26第二季度第一季度第四季度第三季度前角后角主偏角副偏角刀具几何角度与切削性能前刀面与基面之间的夹角。增大前角可以减小切削变形和切削力，提高切削刃强度和切削性能。但前角过大会降低刀尖强度和散热性能。后刀面与切削平面之间的夹角。增大后角可以减小后刀面与工件之间的摩擦，提高刀具耐用度和加工表面质量。但后角过大会降低刀刃强度和散热性能。主切削刃在基面上的投影与进给方向之间的夹角。改变主偏角可以影响切削力的大小和方向，以及切削热的产生和传导。副切削刃在基面上的投影与进给反方向之间的夹角。副偏角主要影响已加工表面的粗糙度和刀具散热性能。62024/3/26金属切削过程与切削力0272024/3/26金属切削过程中，刀具与工件之间的相对运动。切削速度、进给量和切削深度等参数的选择和确定。切削层的厚度、宽度和切削面积等参数的变化规律。切削过程中的变形、摩擦、切削力和切削热等现象。切削运动切削用量切削层参数切削过程现象金属切削过程概述82024/3/26金属切削过程中，刀具切入工件时受到的阻力。工件材料、刀具材料、切削用量、刀具几何角度和切削液等。主切削力、进给力、背向力和径向力等。影响工件的加工精度、表面质量、刀具磨损和机床功率等。切削力产生原因影响因素切削力分类切削力对加工的影响切削力产生原因及影响因素92024/3/26根据切削用量和切削条件，利用经验公式或理论公式计算切削力。切削力计算公式针对不同材料和切削条件，进行切削力计算和实例分析，掌握切削力的变化规律。实例分析通过合理选择切削用量、优化刀具几何角度和采用先进的切削技术等方法，降低切削力，提高加工效率和质量。切削力控制分析切削力对加工质量的影响，提出相应的控制措施。切削力与加工质量的关系切削力计算与实例分析102024/3/26刀具磨损与寿命管理03112024/3/26切削热使刀具温度升高，导致硬度下降和氧化磨损。切削过程中，刀具与工件材料间的化学反应导致刀具表面材料损失。切削过程中，刀具与工件材料间的摩擦导致刀具表面材料逐渐损失。切削过程中，刀具与工件材料间的粘结现象导致刀具表面材料被撕裂。机械磨损热磨损化学磨损粘结磨损刀具磨损类型及原因122024/3/26根据刀具在切削过程中的累计切削距离评估刀具寿命。01020304根据刀具在切削过程中的累计切削时间评估刀具寿命。根据切削过程中切削力的变化评估刀具磨损和寿命。利用光学仪器对刀具磨损部位进行观察和测量，评估刀具磨损程度。切削时间法切削力法切削距离法光学检测法刀具寿命评估方法132024/3/26根据工件材料和加工要求，选择合适的切削速度、进给量和切削深度，以降低刀具磨损。合理选择切削参数使用冷却液选用高性能刀具材料对刀具进行定期维护和保养采用合适的冷却液，降低切削温度和摩擦，减少刀具磨损。采用具有高硬度、高耐磨性和高热稳定性的刀具材料，提高刀具寿命。对刀具进行定期清洗、涂油和研磨等维护和保养措施，保持刀具的良好状态。延长刀具寿命措施142024/3/26金属切削刀具选用原则与方法04152024/3/26刀具应适应被加工材料的物理机械性能、化学性能和切削加工工艺要求。例如，加工高硬度材料时应选择硬质合金刀具。适应性原则在满足加工要求的前提下，优先选择切削效率高、耐用度长的刀具。例如，高速钢刀具具有较高的切削速度和较长的使用寿命。高效性原则在满足加工要求和高效性原则的基础上，考虑刀具成本、更换频率等经济因素，选择性价比高的刀具。经济性原则选用原则162024/3/26针对不同材料，如钢、铸铁、有色金属等，选择相应的刀具材料和切削参数。根据粗加工、精加工、切槽、切断等不同切削工艺，选择合适的刀具类型和结构。根据车床、铣床、钻床等不同类型的机床，选择相应的刀具系统和装夹方式。根据被加工材料选择根据切削工艺选择根据机床类型选择选用方法172024/3/26粗车加工选择强度高、耐冲击的硬质合金刀具，采用较大的切削深度和进给量，提高切削效率。选择精度高、耐磨性好的高速钢或硬质合金刀具，采用较小的切削深度和进给量，保证加工精度和表面质量。根据铣削方式（端铣、周铣）和加工要求（平面、轮廓、槽等），选择相应的铣刀类型和结构，如立铣刀、面铣刀、槽铣刀等。根据被加工材料的硬度和钻孔直径，选择合适的钻头类型和结构，如麻花钻、深孔钻等。同时，注意钻头的磨损和冷却润滑情况，及时调整切削参数和更换钻头。精车加工铣削加工钻削加工实例分析：针对不同加工需求选择合适刀具182024/3/26金属切削过程中常见问题及解决方案05192024/3/26切削振动产生原因切削力周期性变化切削系统刚度不足切削振动产生原因及消除方法202024/3/26刀具几何参数不合理消除方法优化切削参数，如减小切削深度、降低切削速度等切削振动产生原因及消除方法212024/3/260102切削振动产生原因及消除方法合理选择刀具几何参数，如增大前角、减小后角等提高切削系统刚度，如采用刚性更好的机床、夹具等222024/3/26积屑瘤形成机理切削过程中，切屑与前刀面摩擦产生高温高压区域切屑底层金属与前刀面发生冷焊现象积屑瘤形成机理及预防措施232024/3/26冷焊层不断堆积形成积屑瘤预防措施采用高速切削或低速切削，避开中速切削易产生积屑瘤的区域积屑瘤形成机理及预防措施242024/3/26积屑瘤形成机理及预防措施使用润滑性能良好的切削液，降低切削温度和摩擦系数合理选择刀具材料，如采用涂层刀具等252024/3/26切削用量过大、刀具材料不合适、切削液使用不当等优化切削用量、选用更耐磨的刀具材料、使用合适的切削液等其他常见问题及解决方案解决方案原因262024/3/26切屑形状不合适、切屑卷曲半径过小、切屑与前刀面摩擦过大等原因调整刀具几何参数以改变切屑形状、增大切屑卷曲半径、降低切削速度等解决方案其他常见问题及解决方案272024/3/26原因刀具振动、切削用量不合理、刀具磨损等解决方案消除切削振动、优化切削用量、及时更换磨损严重的刀具等其他常见问题及解决方案282024/3/26现代金属切削技术发展趋势与挑战06292024/3/26定义、原理、特点及应用领域高速切削技术概述超硬材料、陶瓷、金属陶瓷等高速切削刀具材料高精度、高刚性、高动态响应的机床结构，先进的数控系统和伺服驱动技术高速切削机床与控制系统切削速度、进给量、切削深度等工艺参数的合理选择高速切削工艺参数优化高速切削技术302024/3/26超硬材料概述定义、分类、特性及应用领域超硬材料加工方法磨削、研磨、抛光等传统加工方法，以及激光加工、电火花加工等特种加工方法超硬材料加工刀具金刚石刀具、立方氮化硼刀具等超硬材料加工工艺参数优化加工速度、进给量、切削深度等工艺参数的合理选择超硬材料加工技术312024/3/26ABCD难加工材料切削技术难加工材料概述定义、分类、特性及应用领域难加工材料切削刀具涂层刀具、陶瓷刀具、超硬材料刀具等难加工材料切削方法高速切削、超声振动切削、低温切削等难加工材料切削工艺参数优化切削速度、进给量、切削深度等工艺参数的合理选择，