机械基础及实务初级资料第六章金属切削知识和常用刀具

国家职业资格培训教材技能型人才培训用书机械基础（初级）国家职业资格培训教材编审委员会编李培根主编第一页，共27页。依据劳动和社会保障部

制定的《国家职业标准》要求编写国家职业资格培训教材技能型人才培训用书金属切削知识和常用刀具第六章第二页，共27页。第六章金属切削知识和常用刀具培训学习目标

了解金属切削过程中的一些现象；了解常用刀具材料的种类、性能、用途和牌号；了解刀具切削部分的几何参数及其对切削性能的影响；熟悉车刀、铣刀、钻头、铰刀及丝锥的种类、特点及用途。第三页，共27页。第三节刀具的几何参数及其对切削性能的影响

一、刀具的几何参数二、刀具几何参数对切削性能的影响第四节常用刀具

一、车刀二、铣刀三、钻头四、铰刀五、丝锥复习思考题

目录第六章金属切削知识和常用刀具第一节金属切削概述

一、切屑的形成二、切屑收缩现象三、积屑瘤四、已加工表面的冷硬现象五、切削热对切削过程的影响第二节刀具的材料

一、刀具材料的基本要求二、刀具材料的种类第四页，共27页。第一节金属切削概述一、切屑的形成切屑和已加工表面的形成过程，实质上是工件受到刀具挤压以后发生弹性变形和塑性变形，而使切削层与母体分离的过程。图6－1切屑的类型a)带状切屑b)挤裂切屑c)粒状切屑d)崩碎切屑第五页，共27页。第一节金属切削概述

二、切屑收缩现象切屑长度L屑＜切削长度L切屑厚度a屑＞背吃刀量ap切屑宽度b屑≈切削宽度b通常切屑宽度的变化不大，所以可以略去不计。切屑变形的大小用收缩率“K”表示，即：

K=L/L屑=a屑/a

K的大小可以近似反映切削层的平均变形程度。图6－2切屑的收缩第六页，共27页。第一节金属切削概述三、积屑瘤图6－3滞流层图6－4积屑瘤切削塑性材料时，切屑从前面流出，这时切屑底层受前面摩擦力的作用降低了流动速度，这层流速较慢的金属称为滞流层，如图6－3所示。在高温高压的作用下，当摩擦力大于滞流层与切屑分子之间的结合力时，滞流层就粘结在刀具的前面上，堆积成一个瘤，这个瘤称为积屑瘤，如图6－4所示。第七页，共27页。第一节金属切削概述四、已加工表面的冷硬现象图6－5已加工表面冷硬的情形不同的金属有不同的冷硬性能，它们的硬度在切削过程中的增加也有所不同。被加工金属的塑性越高、硬度越低，冷硬的性能也越高。脆性金属(如铸铁)，冷硬性低。

冷硬是被加工金属塑性变形的结果，变形越大，时间越长，冷硬层就越深。所以当切削速度增加时，切屑来不及变形，因而冷硬范围较小，硬度稍低。第八页，共27页。第一节金属切削概述五、切削热对切削过程的影响切削热主要是由三个变形区中，变形、摩擦而消耗的能量转变而来的，是切削过程中最重要的现象之一。

1．对刀具使用寿命的影响切削热直接影响到刀具的磨损和刀具的寿命，限制切削速度的提高，所以切削热对刀具来说是极为不利的。

2．对工件的影响切削热对工件的尺寸精度和表面质量也是不利的。降低切削热的方法：除了改善刀具的几何参数与适当降低切削速度和进给量以外，主要是采用切削液。使用切削液一方面可以起润滑作用，同时又能使切削热迅速地由冷却液带走。第九页，共27页。第二节刀具的材料一、刀具材料的基本要求

1．高硬度刀具切削部分材料的硬度必须高于工件材料的硬度。

2．高耐磨性刀具材料必须具有良好的抵抗磨损的能力。通常刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。

3．足够的强度和韧性一般情况下，刀具材料硬度越高，强度和韧性就越低。

4．高耐热性(又称热硬性)它是评定刀具材料切削性能优劣的主要指标，一般用温度来表示。

5．良好的工艺性包括锻轧、焊接、切削加工、磨削加工和热处理特性等。

上述几项性能之间是相互矛盾的，对刀具材料应根据具体加工条件有选择地使用。同时还应考虑到刀具材料的经济性，应尽可能满足资源丰富、价格低廉的要求，否则便不能大量推广使用。第十页，共27页。第二节刀具的材料二、刀具材料的种类1．碳素工具钢和合金工具钢2．高速钢3．硬质合金4．非金属材料简介(1)钨钴类硬质合金(YG)(2)钨钛钴类硬质合金(YT)(3)钨钛钽(铌)钴类硬质合金(YW)(4)碳化钛基类硬质合金(YN)(1)陶瓷(2)人造金刚石(3)立方氮化硼(1)通用型高速钢(2)高生产率高速钢1)W18Cr4V是属钨系高速钢2)W6Mo5Cr4V2是属钼系高速钢第十一页，共27页。第三节刀具的几何参数及其对切削性能的影响一、刀具的几何参数1．切削运动和形成的表面图6－6车削运动和工件上的表面图6－7车刀的组成

2．车刀的组成

(1)三个刀面

(2)两个切削刃

(3)一个刀尖指主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切削刃。面前面Aγ主后面Aα副后面A′α分主切削刃副切削刃第十二页，共27页。第三节刀具的几何参数及其对切削性能的影响一、刀具的几何参数图6－8刀具静止参考系平面3．刀具静止参考系平面(1)基面p(2)主(副)切削平面ps(p′s)(3)正交平面po

pr、ps和po构成正交平面坐标系，它是生产中最常用的一个坐标系，用以设计、计算和测量刀具的几何角度。(4)法平面pn

(5)假定工作平面pf(6)背平面pp第十三页，共27页。第三节刀具的几何参数及其对切削性能的影响一、刀具的几何参数图6－9刀具的静止几何角度4．刀具的静止几何角度(1)在基面内测量的角度(2)在主切削刃正交平面内测量的角度在副切削刃正交平面内也有类似的角度：(3)在主切削平面内测量的角度刃倾角λs1)主偏角kr2)副偏角3)刀尖角εr1)前角γo2)后角αo3)楔角βo图6－10车刀前、后角正、负的规定图6－11刃倾角正、负的规定1)副前角γ′o2)副后角α′o

(4)前角、后角、刃倾角正负的规定第十四页，共27页。第三节刀具的几何参数及其对切削性能的影响一、刀具的几何参数5．切削要素(1)切削用量要素1)切削速度vc2)进给量f3)背吃刀量ap(2)切削层要素1)切削层公称横截面积AD2)切削层公称宽度bD3)切削层公称厚度hD图6－12切削层要素6．切削刃形状图6－14过渡刃和修光刃形式第十五页，共27页。第三节刀具的几何参数及其对切削性能的影响一、刀具的几何参数

7．切削刃区的剖面形式

(1)锋刃

(2)前面负倒棱型

1)正前角平面带倒棱型

2)正前角曲面带倒棱型

(3)消振棱

8．前面形式常见的前面形式有：卷屑槽、断屑槽等。选择合理的刀面形式及其参数对切屑的变形、卷曲和折断，对切削力、切削热、刀具磨损及寿命有着直接影响。图615刃区剖面形式a)锋刃b)正前角平面带倒棱型c)正前角曲面带倒棱型d)消振棱第十六页，共27页。第三节刀具的几何参数及其对切削性能的影响二、刀具几何参数对切削性能的影响1．前角对切削性能的影响2．后角和副后角对切削性能的影响3．主偏角及副偏角对切削性能的影响4．刃倾角对切削性能的影响图6－16负刃倾角对刀尖的保护作用第十七页，共27页。第四节常用刀具一、车刀图617车刀类型1—成形车刀2—切断刀3—左刃90°偏刀4—右刃90°偏刀5—外圆车刀6—宽刃精车刀7—外螺纹车刀8—端面车刀9—内螺纹车刀10—内槽车刀11—通孔车刀12—不通孔车刀1．外圆车刀2．端面车刀3．切断车刀4．内孔车刀5．成形车刀第十八页，共27页。第四节常用刀具二、铣刀图6－21铣刀的类型及用途a)圆柱形铣刀b)、c)面铣刀d)键槽铣刀e)立铣刀f)模具铣刀g)半圆键铣刀h)交错齿三面刃铣刀i)双角铣刀j)成形铣刀k)锯片铣刀1．铣刀的特点2．铣刀的类型

(1)按铣刀切削部分的材料分类

1)高速钢铣刀

2)硬质合金铣刀

(2)按铣刀用途分类

1)加工平面用的铣刀

2)加工沟槽和台阶面用的铣刀

3)加工成形表面用的铣刀

4)切断用的铣刀

5)加工特种沟槽用的铣刀

(3)按铣刀切削部分的材料分类

1)尖齿铣刀

2)铲齿铣刀(4)按铣刀结构分类1)整体铣刀2)镶齿铣刀第十九页，共27页。第四节常用刀具三、钻头1．钻头的种类2．麻花钻的结构及几何参数(1)标准麻花钻的组成图6－25麻花钻基面与切削平面图6－24麻花钻的组成第二十页，共27页。第四节常用刀具三、钻头(2)麻花钻的几何参数1)螺旋角β2)顶角(锋角)图6－26麻花钻的螺旋角和顶角

3)主偏角4)前角γo5)后角αf图6－27钻头主偏角、刃倾角、前角和后角第二十一页，共27页。第四节常用刀具三、钻头6)横刃角度①横刃斜角②横刃前角图6-28钻头的后角图6-29横刃角度第二十二页，共27页。第四节常用刀具五、丝锥图6－30铰刀的种类a)直柄手用铰刀b)可调节手用铰刀c)直柄机用铰刀d)锥柄机用铰刀e)套式机用铰刀f)硬质合金机用铰刀1．铰刀的种类及应用2．铰刀的结构组成图6－31铰刀的结构第二十三页，共27页。第四节常用刀具一、车刀1．丝锥的种类及应用(1)手用丝锥(2)机用丝锥(3)螺母丝锥(4)内容屑丝锥(5)锥形螺纹丝锥(6)挤压丝锥(7)拉削丝锥图6－33丝锥a)手用、机用丝锥b)螺母丝锥c)内容屑丝锥第二十四页，共27页。第四节常用刀具一、车刀

2．丝锥的结构组成

1)切削部分一般作成圆锥形

2)丝锥的校准部分具有完整的齿，

3)槽数与丝锥类型、直径、被加工材料及加工要求有关

4)丝锥的前角γp和后角αp均在端剖面中标注和测量

5)普通丝锥做成直槽图6－37丝锥的结构及几何参数a)丝锥的结构b)丝锥切削部分工作情况第二十五页，共27页。1．常见的切屑类型有哪四类2．金属切屑的收缩现象指什么它与哪些因素有关3．什么叫积屑瘤4．已加工表面的冷硬现象是如何形成的有何危害它与哪些因素有关5．切削热对刀具和工件材料各有哪些影响试作简单分析。6．刀具切削部分的材料必须具备哪些基本要求7．高速钢的特点是什么怎样分类8．硬质合金的特点是什么常用硬质合金可分为几类9．普通外圆车刀的切削部分由哪些刃、面组成10．普通外圆车刀有哪几个基本角度试画出图，并在图上标注出车刀角度。复习思考题第六章金属切削知识和常用刀具第二十六页，共27页。11．按图639所示，作出车刀车孔时的主运动方向，进给运动方向和主偏角、副偏角的位置。