1-2.1金属切削基本知识刀具结构、材料.ppt

1、1-2 金属切削基本知识,一、切削运动 二、工件加工表面 三、切削用量 四、刀具几何参数 五、切削层参数 六、刀具材料,主运动、进给运动,三个变化的表面,三要素,刀具组成,切削厚度、切削宽度、切削面积,性能、高速钢、硬质合金,计算,选择,刀参考系,几何角度,金属切削过程 金属切削过程是工件和刀具相互作用的过程。刀具从工件上切除多余的（或预留的）金属，并在高生产率和低成本的前提下，使工件得到符合技术要求的形状、位置、尺寸精度和表面质量。 切削运动 为实现切削过程，工件与刀具之间要有相对运动，即切削运动，它由金属切削机床来完成。 工艺系统 机床、夹具、刀具和工件，构成一个机械加工工艺系统，切削过程

2、的各种现象和规律都在这个系统的运动状态中去研究。,基本定义,基 本 定 义,金属切削机床的基本运动有直线运动和回转运动。 按切削时工件与刀具相对运动所起的作用可分为主运动和进给运动。 主运动：切下金属所必须的最主要的运动。 特点：通常它的速度最高，消耗机床功率最多。机床的主运动只有一个。 进给运动：使新的金属不断投入切削的运动。它保证切削工作连续或反复进行，从而切除切削层形成已加工表面。 特点：机床的进给运动可有一个、两个或多个组成，通常消耗功率较小，进给运动可以是连续运动也可以是间歇运动。 合成切削运动：当主运动与进给运动同时进行时，刀具切削刃上某一点相对工件的运动称之。V=V+V,基本定义

3、-切削运动,基 本 定 义,外圆车削时，工件作旋转运动，刀具作连续的纵向直线运动，形成了工件的外圆柱表面。 在新的表面的形成过程中，待加工表面：即将被切去金属层的表面； 加工表面：切削刃正在切削着的表面； 已加工表面：已经切去一部分金属形成的新表面。,基 本 定 义,基本定义-工件表面,1. 切削速度 v (m/s ) 主运动为旋转运动 v =dw n/1000 往复运动 v = 2Lnr /1000,切削用量三要素,2. 进给量 f (mm/r 或 mm/行程) 进给速度 vf=n f = n fz z （mm/s ),3. 背吃刀量（切削深度） ap 车削外圆时 ap = (dw-dm)/

4、2 钻孔时 ap = dm/2,例题： 车外圆时工件加工前直径为62mm，加工后直径为56 mm，工件转速为4r/s，刀具每秒钟沿工件轴向移动2mm， 工件加工长度为110mm，切入长度为3mm，求v、f、ap和 切削工时t 。,解： v =dn/1000 = 624/1000 = 0.779 m/s,f = vf /n = 2/4 = 0.5 mm/r,ap = (dw-dm)/2=(62-56)/2=3 mm,t =(l+l1+l2)/ vf =(110+3+0)/2=56.5 s,车刀的组成： 三面 前(刀）面A 主后面A 副后面A 两刃 主切削刃 S 副切削刃 S 一尖 刀尖：过渡刃,

5、刀具切削部分的构造要素,刀具切削部分的构造要素,刀具标注角度参考系 设计制造测量角度时的基准,刀具角度的参考系,刀具工作角度参考系 实际切削中确定角度的基准,Reference systems for tool angles,刀具的参考平面,刀具标注角 度的参考系： (1)正交平面 参考系 pr、ps、po (2)法平面参 考系 pr、ps、pn (3)背平面进给 平面参考系 pr、ps、pp、 pf,基面Pr:过切削刃上选定点，并垂直于假定主运动方向的平面 切削平面Ps:过切削刃上选定点，与主切削刃相切并垂直于基面的平面 主剖面Po:过切削刃上选定点，同时垂直于Pr和Ps的平面,（5）刃倾角

6、s （在切削平面内）,r,（1）前角o,（4）副偏角r （在基面内测量）,（2）后角o （在正交平面内）,（3）主偏角r,主偏角r 主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角 Cutting edge angle,1.刀具安装位置对工作角度的影响,pe=pp pe=p p tanph/,oe=o oe=o tan tanp cosr,（1）刀尖高于工件中心,（2）刀尖低于工件中心，角度变化与之相反,刀具的工作角度,（2）刀杆中心线与进给方向不垂直的影响,= +G = - G,= -G = +G,刀具的工作角度,2.进给运动对刀具工作角度的影响(自学） （1）横向进给运动的影响,oe=o oe=

7、o tanf /d,当进给量f一定时， 随 d 值值， 接近中心oe为负值。, 当 f值 横车时 f 不宜过大，并应适当加大o,（2）纵向进给运动的影响,oe=o oe=o tan tanf sinr f sinr/(dw),f 或dw时，f、均 车削右螺纹时左侧刃应o (左 8右2 )右刃应o,车右螺纹时左侧刃 fe=ff fe=ff tanff /dw,五、切削层参数,由切削刃正在切削的这一层金属叫作切削层。切削层的 截面尺寸称为切削层参数。它决定了刀具切削部分所承受的 负荷和切屑尺寸的大小，通常在基面Pr内度量。,1. 切削厚度 ac (s= 0) ac f sinr,2. 切削宽度 a

8、w aw ap/sinr,3. 切削层面积 Ac ( = 0) Ac ac aw f ap,六、刀具材料,刀具的切削性能决定于刀具结构、切削部分的材料和几何参数,（一）刀具材料必须具备的性能,1. 高的硬度和耐磨性 常温硬度60HRC以上，耐磨性是硬度、 组织 结构及化 学性能等的综合反映。,2. 足够的强度和冲击韧性,3. 高耐热性 高温硬度、强度、耐磨性，抗氧化性、抗扩散粘结性等,4. 良好的工艺性 锻造性能、磨削性能、热处理性能等,5. 经济性,（二）常用刀具材料的种类及特性,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。,高速钢 （1）通用型高速钢（含碳量0.

9、70.9%，6266 HRC） 钨系高速钢 W18Cr4V W14Cr4MnRE 钼系高速钢 W6Mo5Cr4V2 高温塑性好 主要用于一般材料的常规加工，速度不高于50m/min.,（2）高性能高速钢（增加碳量钒量，添加钴铝等6670HRC） 9W18Cr4V W6Mo5Cr4V3 W6Mo5Cr4V2Co8 W2Mo9Cr4VCo8 W6Mo5Cr4V2Al W10Mo4Cr4V3Al 主要用于难加工材料的加工，加工普通材料可达90m/min.,粉末冶金化，表面处理及涂层等,2. 硬质合金,金属碳化物(WC、TiC、TaC、 NbC等)金属粘接剂 (Co、 Ni等) 高压成形后，高温烧结而成。,硬度、耐热性、耐磨性很高，切削速度远高于高速钢 抗弯强度低、脆性大，抗冲击振动性能差,分 类,YG (K) 类 YT (P)类 YW (M)类 短切屑黑色金属 加工长切屑的 钢材、铸铁等 有色金属非金属 黑色金属 有色金属非金属 WC+ Co WC+ TiC+ Co WC+ TiC+ TaC+ Co,常用硬质合金牌号及应用范围,新型硬质合金简介,1. 调整化学成份，提高综合性能 添加TaC、 NbC；添加稀土元素；TiC(N)基，高速钢基等,2. 涂层硬质合金（可转位刀片） TiC涂层、 TiN涂层、复合涂层、陶瓷涂