金属切削原理与刀具总复习.ppt

1、金属切削原理与刀具,总 复 习,主要内容：,基本定义 刀具材料 切削过程及其变形规律 切削条件及其合理选用 磨削原理,一、切削原理,二、切削刀具,车刀 孔加工刀具 铣刀 拉刀 螺纹刀具 齿轮刀具 自动化加工刀具,一、基本定义, 基本概念 1、切削加工的基本条件相对运动、刀具材料、刀具结构 2、加工表面已加工表面、待加工表面、过渡表面 3、在切削加工中的运动切削运动（主运动、进给运动）和辅助运动 4、切削用量 切削速度、进给量、背吃刀量 5、刀具结构1尖两刃三面（以车刀为例） 6、测量刀具角度的参考系静止参考系系（两个假定条件）、工作参考系 7、静止参考系（标注参考系）基面、切削平面、正交平面（

2、主剖面）、法平面、假定工作平面（进给平面）、背平面 正交平面系、法平面系、假定工作平面及背平面系,刀具几何角度及标注6个基本角度：前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角和副后角在正交平面系标注和测量 其他参考系中的角度法平面系和假定工作平面及背平面系 法平面系：法前角和法后角 假定工作平面及背平面系：侧前角、侧后角、背前角、背后角 其他角度：刀尖角、契角 注意：1）在角度标注时，角度的下标符号与所在测量平面的符号是一致的，如主剖面符号为Po，在主剖面中测量的角度有：前角o、o、o；2）在角度标注时，剖视图和向视图要符合机械制图中的视图投影关系；3）在角度标注时，要先明确进给方向，搞清楚主切削刃、副

3、切削刃、选定切削刃上某一点，建立相应参考系，其中基面和切削平面是基本平面。,(a) 正交平面与法平面参考系 (b) 假定工作平面、背平面参考系 刀具静止参考系,1.2 刀具几何结构,表1-1 刀具静止参考系的关系,1.2 刀具几何结构,图1.4 刀具基本角度标注,（二） 刀具角度标注,车刀角度标注,车刀角度标注,工作参考系,1. 进给运动的影响：(1) 纵向进给的影响。 (2) 横向进给的影响 2. 安装位置的影响：(1) 刀尖高低的影响。 (2)刀杆位置的影响。,(1) 纵向进给的影响。 (2) 横向进给的影响,(1) 刀尖高低的影响。 (2)刀杆位置的影响。,(三)切削层参数及切削方式,1

4、）作用切削刃 2）切削刃基点D 3）切削层尺寸平面 4）切削层公称宽度bD 5）切削层公称厚度hD 6）切削层公称横截面积AD,1、切削层:在各种切削加工中，刀具相对工件沿进给运动方向每移动一个进给量或移动一个每齿进给量，一个刀齿正在切削的金属层称为切削层，也就是相邻两个过渡表面之间所夹着的一层金属。,2、切削方式,1）自由切削和非自由切削,自由切削：只有一个切削刃参加切削的情况称为自由切削。宽刃刨刀刨削工件的情况就属于自由切削。,非自由切削：由非直线切削刃或多条直线切削刃同时参加切削的情况称为非自由切削非自由切削。车外圆、铣键槽等属于非自由切削。,2）直角切削和斜角切削,直角切削：是指主切削

5、刃与切削速度方向垂直的切削，这时主切削刃包含在基面内(刃倾角0)，切屑流向与切削刃的法线方向相同。,斜角切削：是指主切削刃与切削速度方向不垂直的切削，这时主切削刃不包含在基面内(刃倾角0)，切屑流向偏离切削刃的法线方向。,1选择题 (1)磨削时的主运动是( ) A砂轮旋转运动。 B工件旋转运动。 C砂轮直线运动。 D工件直线运动 (2)如果外园车削前后的工件直径分别为l00mm和90mm，平均分成两次进刀切完加工余量、那么背吃刀量(切削深度)应为( ) A10mm。 B。5mm。 C25mm。 D2mm。 (3)切削平面是通过切削刃上选定点，与基面垂直，并且( ) A与切削刃相切。 B。与切削

6、刃垂直。 C。与后面相切 D与前面垂直。 (4)能够反映前刀面倾斜程度的刀具标注角度为( ) A主偏角 B副偏角。 C前角。 D刃倾角， (5)外圆车削时，如果刀具安装得使刀尖高于工件旋转中心，则刀具的工作前角与标注前角相比会( ) A增大。 B减小。 C不变。 D不定。 2填空题 (1)工件上由切削刃形成的那部分表面，称为 过渡表面 。 (2)在切削运动中，主运动 消耗的功率最多。 (3)正交平面参考系包含三个相互垂直的参考平面，它们是 基面，切削平面 和正交平面。 (4)主偏角是指在基面投影上主刀刃与进给方向 的夹角。 (5)刀具的标注角度是在假定安装条件和假定运动 条件下确定的。,例题：

7、,3判断题,（1)在外园车削加工对，背吃刀量等于待加工表面与已加工表面间的距离。() （2)主运动即主要由工件旋转产生的运动。( ) （6)工件转速越高，则进给量越大。() （9)前角即前刀面与基面之间的夹角，在切削平面内测量（） （10)刀尖在刀刃的最高位置时，刃倾角为正。( ) 4名词解释： (1)切削运功在切削过程中刀具与工件之间的相对运动，它包括主运动和进给运动。 (2)切削用量在切削加工时，为完成定的加工仔务而调整机床所用的参量，它包括3个要素、即切削速度、进给量和背吃刀量。,5简答题 普通车刀的切削部分有哪些构造要素?它们的关系如何？ 答：普通车刀的切削部分的构造要素有：1个尖刀尖

8、：2个刃 一主刀刃，副刀刃；3个面前刀面，主后刀面、副后刀面。它们之间的关系为：前刀面与主后刀面相交，构成主刀刃；前刀面与副后刀面相交，构成副刀刃；主刀刃与副刀刃相交，构成刀J尖。,6计算题： 某外圆车削工序，切削前工件直径为80mm，要求切削后工件直径为78mm，一次切除余量，假定工件转速为600rmin，刀具进给速度为60mmmin，试求切削用量三要素及切削面积。,解：(1) 已知dw=80mm0.08mm； n600rmin10rs， 则Vedwn=3.140.08102.52 (m/s) (2) 已知Vf60mmmin 则fVfn=600/300=0.2(rnm/ r) (3) 已知d

9、w=80mm，dmin78mm 则ap=1/2 (dw一dmin)1/2(80一78)=lmm (4)Ad=f ap0.210.2(mm2),6作图题： 试绘图表示弯头车刀车端面时的工作草图，并标注前角0、后角0、主偏角r、副偏角r及刃倾角s。,二、刀 具 材 料,1、刀具材料应具备的性能： 1）足够的硬度和耐磨性； 2）足够的强度与韧性； 3）较高的耐热性和传热性； 4）较好的工艺性和经济性。,2、刀具材料的分类 刀具材料可分为工具钢(包括碳素工具钢、合金工具钢)、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料(包括金刚石、立方氮化硼等)五大类 。 又可分为金属类刀具材料和非金属类刀具材料。 金属类刀具材

10、料：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金 非金属类刀具材料：陶瓷、金刚石、立方氮化硼等 （重点是掌握高速钢和硬质合金）,3、工具钢材料的牌号、性能特点、应用 1）碳素工具钢 常用牌号：含碳量为0.65%1.3%的优质碳素钢，如T7A、T8A、T10A、T12A等 性能特点：工艺性能良好，经适当热处理，硬度可达60HRC64HRC，有较高的耐磨性，价格低廉。但热硬性差，在200300时硬度开始降低，故允许的切削速度较低。 应用：用于制造手用刀具、低速及小进给量的机用刀具。,2）合金工具钢 牌号：合金工具钢是在碳素工具钢中加入适当的合金元素铬(Cr)、硅(Si)、钨(W)、锰(Mn)、钒(V)

11、等炼制而成的(合金元素总含量不超过3%5%)，如：9SiCr、8MnSi等 性能特点：刀具材料的韧性、耐磨性和耐热性的碳素工具钢高。其耐热性达325400，所以切削速度(10m/min15m/min)比碳素工具钢提高了。 应用：用于制造细长的或截面积大、刃形复杂的刀具，如铰刀、丝锥和板牙等。,4、高速钢材料的分类、性能特点、应用 高速钢是富含W、Cr、Mo(钼)、V等合金元素的高合金工具钢。在工厂中常称为白钢或锋钢。 特点：与碳素工具钢、合金工具钢相比，高速钢的热硬性很高，在切削温度高达500650时，仍能保持60HRC的高硬度，因此允许切削速度可提高l2倍(25m/min30m/min)。同

12、时，高速钢还具有较高的耐磨性以及较高的强度和韧性。 与硬质合金相比，其最大优点是可加工性好并具有良好的综合力学性能。高速钢的抗弯强度是硬质合金的35倍，冲击韧性是硬质合金的610倍；经过仔细研磨，高速钢刀具钝圆半径可小于，其锋利性比硬质合金优良。 应用：高速钢仍是世界各国制造复杂、精密和成形刀具的基本材料，是应用最广泛的刀具材料之一。 分类：普通高速钢、高性能高速钢和粉末冶金高速钢。,1）普通高速钢： 又分为钨系高速钢和钨钼系高速钢两类 (1) 钨系高速钢：这类高速钢的典型牌号为W18Cr4V(简称W18)，含C量为0.7%0.8%，含W18%，Cr4%、V1%。 性能：此类高速钢综合性能较好

13、， 应用：可制造各种复杂刃型刀具。,(2) 钨钼系高速钢：它是以Mo代替部分W发展起来的一种高速钢，典型牌号是W6Mo5Cr4V2(简称M2)，含碳量为0.8%0.9%，含W6%、Mo5%、Cr4%、V2%。 性能特点：与W18Cr4V相比，优点是碳化物含量相应减少，而且颗粒细小分布均匀，因此抗弯强度、塑性、韧性和耐磨性都略有提高，适于制造尺寸较大、承受冲击力较大的刀具(如滚刀、插刀)；又因Mo的存在，使其热塑性非常好。 应用：故特别适于轧制或扭制钻头等热成形刀具。 主要缺点：可磨削性略低于W18Cr4V。,2）高性能高速钢 高性能高速钢：在普通高速钢成分中再添加一些C、V、Co(钴)、Al(

14、铝)等合金元素，进一步提高耐热性能和耐磨性。 性能特点：这类高速钢刀具的耐用度为普通高速钢的1.53倍。 应用：加工不锈钢、耐热钢、钛合金及高强度钢等难加工材料。 (1) 钴高速钢(W2Mo9Cr4VCo8，简称M42)。这是一种含Co超硬高速钢，常温硬度达67HRC69HRC，具有良好的综合性能。Co能提高高温硬度，相应地提高了切削速度，因V含量不高，可磨性良好。 (2) 铝高速钢(W6Mo5Cr4V2Al，简称501)。铝高速钢是我国研制的无钴高速钢，是在W6Mo5Cr4V2的基础上增加铝、碳的含量，以提高钢的耐热性和耐磨性，并使其强度和韧性不降低。,3）粉末冶金高速钢,粉末冶金高速钢：是

15、将熔炼的高速钢液用高压惰性气体雾化成细小粉末，将粉末在高温高压下制成刀坯，或压制成钢坯然后经轧制(或锻造)成材的一种刀具材料 特点：与熔炼高速钢相比，由于碳化物细小，分布均匀，热处理变形小，因此粉末冶金高速钢耐磨性好和可磨削性均得到显著改善。常温硬度可达69.5HRC70HRC。 应用：适于制造切削难加工材料的刀具，特别适于制造各种精密刀具和形状复杂的刀具。,5、硬质合金材料的组成、分类、性能特点、应用,1）硬质合金的组成与特点,组成：硬质合金是将一些难熔的、高硬度的合金碳化物微米数量级粉末与金属黏结剂按粉末冶金工艺制成的刀具材料。常用的合金碳化物有WC、TiC、TaC、NbC等，常用的黏结剂

16、有Co以及Mo、Ni等。 特点：硬质合金具有高硬度、高熔点和化学稳定性好等特点。因此，硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性均超过高速钢，其缺点是抗弯强度低，冲击韧性差，；由于硬质合金的常温硬度很高，很难采用切削加工方法制造出复杂的形状结构，故可加工性差。 硬质合金的性能取决于化学成分、碳化物粉末粗细及其烧结工艺。,2）常用硬质合金的分类、性能及应用,分类：硬质合金按化学成分可分为四类：钨钴类(YG类)、钨钴钛类(YT类)、含添加剂的硬质合金(YW类)、TiC基硬质合金(YN类)。其中前面三类的主要成分为WC，可统称为WC基硬质合金。,(1) 钨钴类硬质合金。 牌号：YG3、YG6X和YG8等。YG代

17、表钨钴类硬质合金，后面数字表示Co的含量，细颗粒的硬质合金有较高的抗弯强度和耐磨性。 应用：加工形成短切屑的铸铁、有色金属及非金属等脆性材料。加工铸铁等脆性材料时，切屑呈崩碎状，对切削刃的冲击较大，切削力与切削热都集中在刀尖附近。而YG类硬质合金抗弯强度和韧性及导热性较高，故可满足要求。,(2) 钨钴钛类硬质合金。 牌号：YT5、YT14、YT15、YT30等。YT表示钨钴钛类硬质合金，数字表示TiC的含量。与YG类硬质合金相比，YT类硬质合金中由于含有硬度较高的TiC，故该类硬质合金的硬度、耐磨性和抗氧化能力较高，但其导热性能、抗弯强度和韧性、可磨削性和可焊性却有所降低。 应用：加工形成长屑

18、的钢材等塑性材料。 注意：当加工淬硬钢、高强度钢和奥氏体不锈钢等难加工材料时，由于切削力大，且集中在切削刃附近，如选用YT类硬质合金易造成崩刃，故选用YG类硬质合金更为合适。,(3) 含添加剂的硬质合金。是在YG类、YT类硬质合金的基础上加入适当的添加剂(合金碳化物TaC、NbC)所形成的硬质合金新品种。 牌号：如：YA6、YW1和YW2等几种，其中YW类又称为通用硬质合金。 特点：有更高的硬度、高温硬度、韧性和耐磨性。 应用：用于钢料和难加工材料的半精加工和精加工。 (4) TiC基硬质合金。TiC基硬质合金是以TiC为主体，Ni与Mo为黏结剂，并加入少量其他碳化物而形成的一种硬质合金。 牌

19、号：如：YN10和YN05。其具有比WC基硬质合金更高的耐磨性、耐热性和抗氧化能力，但热导率低和韧性较差。 应用：适用于工具钢的半精加工和精加工及淬硬钢的加工。,6、其他刀具材料,1）陶瓷材料 陶瓷材料是以氧化铝为主要成分在高温下烧结而成的。如：纯Al2O3陶瓷和TiC-Al2O3混合陶瓷两种。 优点：有很高的硬度和耐磨性；有很好的耐热性，在1200高温下仍能进行切削；有很好的化学稳定性和较低的摩擦因数，抗扩散和抗黏结能力强。 缺点：强度低、韧性差，抗弯强度仅为硬质合金的1/31/2；导热系数低，仅为硬质合金的1/51/2。 应用：钢、铸铁及塑性大的材料(如紫铜)的半精加工和精加工，对于冷硬铸

20、铁、淬硬钢等高硬度材料加工特别有效；但不适于机械冲击和热冲击大的加工场合。,2）金刚石 有三种：天然单晶金刚石刀具、人造聚晶金刚石刀具和金刚石复合刀具。金刚石复合刀片是在硬质合金基体上烧结上一层厚度约0.5mm的金刚石，形成了金刚石与硬质合金的复合刀片。 特点：很好的耐磨性，用于加工硬质合金、陶瓷和高铝硅合金等高硬度、高耐磨材料，刀具耐用度比硬质合金提高几倍甚至几百倍；金刚石有非常锋利的切削刃，能切下极薄的切屑，加工冷硬现象较少；金刚石抗黏结能力强，不产生积屑瘤，很适于精密加工。但其耐热性差，切削温度不得超过700800；强度低、脆性大，对振动很敏感，只宜微量切削；与铁的亲合力很强，不适于加工

21、黑色金属材料。 应用：用于磨具及磨料，作为刀具多在高速下对有色金属及非金属材料进行精细切削。,3）立方氮化硼 特点：立方氮化硼(CBN)是由六方氮化硼在高温高压下加入催化剂转变而成的，是20世纪70年代出现的新材料，硬度高达8000HV9000HV，仅次于金刚石，耐热性却比金刚石好得多，在高于1300时仍可切削，且立方氮化硼的化学惰性大，与铁系材料在12001300高温下也不易起化学作用。 应用：立方氮化硼作为一种新型超硬磨料和刀具材料，用于加工钢铁等黑色金属，特别是加工高温合金、淬火钢和冷硬铸铁等难加工材料，具有非常广阔得发展前途。,4）涂层刀片 涂层刀片是在韧性和强度较高的硬质合金或高速钢

22、的基体上，采用化学气相沉积(CVD)、物理化学气相沉积(PVD)、真空溅射等方法，涂覆一薄层(512)颗粒极细的耐磨、难熔、耐氧化的硬化物(TiC、TiN、TiC-Al2O3)后获得的新型刀片。具有较高的综合切削性能，能够适应多种材料的加工。,1、选择题 (1)W6Mo5Cr4V2是属于哪一类刀具材料?( B ) A钨系高速钢 E钨钼系高速钢 C合金工具钢 D硬质合金 (2)普通高速钢的常温硬度约可达（ C） AHRC4045 DHRC50-55 CHRC6065 D.HRC70-75 (3)YT30属于下面哪类硬质台金?( B ) A钨钴类 B钨钴钛类 C通用类 DTiC基 (4)下列则哪种

23、牌号的硬质合金的强度最高?( D ) AYG3 BYG3X CYG6 DYG8 (5).下面哪种刀具材料最适用于铸铁件粗加工？( A ) A.钨钴类硬质合金 B钨钴钛类硬质合金 C.TiC基硬质合金 D金刚石,例题,2填空题 (1)W18Cr4V是属于 钨 系高速钢。 (2)YG类硬质合金牌号中的数字越大，则其强度越 高 ，硬度越 低 。 (3)YT类径质合金脾号中的数字越大则其强度越低，硬度越高。 (4)复合陶瓷刀具材料按其基体成分可分为 氧化铝 基和 氮化硅 基陶瓷两大类。 (5)立方氮化硼的硬度比硬质合金 高 。,3判断题 (1)钨系高速钢中最主要的成分是钨。( ) (2)YG3比YG6

24、更适宜于铸铁的粗加工。( ) (3)YT5比YT14更适宜于钢件的粗加工。( ) (4)陶瓷刀具硬度高，但脆性大、所以一般不宜用于粗重加工。( ) (5)金刚石和立方氮化硼刀具硬度极高，适用于淬硬钢的高速精加工。（）,4简答题 (1)一般情况下，刀具切削部分的材料应具备颐些基本性能? 答：刀具材料一般应具备以下基本性能：a足够的强度与韧性；b足够的硬度与耐磨性；c足够的耐热性和化学稳定性；d一定的工艺性和经济性。 (2)普通高速钢有哪些主要种类?其主要性能特点和应用范围如何? 答：普通高速钢可分为钨系和钨钼系两大类，其主要性能待点和应用范围分别为： 钨系(典型牌号W18Cr4V)：综合切削性能

25、较好，可磨性好；适宜制造各种复杂刀具。 钨钼系(典型牌号W6M05Cr4V2)：硬度与钨系相当，强度高于钨系，高温塑性好，但热处理及磨削工艺性差，适宜制造热轧刀具(如麻花钻)。,三、切削过程及其变形规律,本章主要内容： 1、金属切削过程 2、切削力和切削功率 3、切削热和切削温度 4、刀具磨损和耐用度 5、已加工表面质量,（一）金属切削过程要求掌握,1、切屑形成 1）3个变形区的划分及其变形特征（第、第、第变形区） 2）切屑形成的力学模型（物理本质剪切滑移和挤压摩擦） 3）变形系数定义、有长度和厚度两个变形系数、含义 4）积屑瘤定义、形成原因、影响、预防措施 2切屑形态 1）四种类型带、节、粒

26、、碎，也有叫带、挤裂、单元、崩碎 2）切屑形态的控制卷屑和断屑、影响因素 3）切屑变形的变化规律工件材料、刀具角度（前角）、切屑用量（Vc、f、ap）， （ap对变形系数影响很小）,(二)切削力和切削功率掌握,1、切削力来源弹性变形、塑性变形、摩擦 2、切削合力F和分力进给力Ff 、背向力Fp和切削力Fc 3、切削功率单位时间消耗在切削过程中的功 4、切削力的测量间接测量法和直接测量法 5、切削力经验公式指数公式和按单位切削力进行计算 6、影响切削力的因素工件材料、切削用量、刀具结构（前角、主偏角、车刀的负倒棱、刀尖圆弧半径 、刃倾角s）和其他因素（刀具材料、刀具磨损、摩擦、润滑）,（三）切削

27、热和切削温度掌握,1、热源摩擦所消耗的摩擦功、弹性变形和塑性变形所消耗的变形功 2、切削热的传播依靠切屑、工件、刀具和周围介质传导带走。 3、切削温度的测量自然热电偶法和人工热电偶法 4、切削温度的分布(温度场),5、影响切削温度的主要因素,1) 切削用量切削速度v、进给量f、背吃刀量ap,2)刀具几何参数 （1）前角o对切削温度的影响 （2) 主偏角r对切削温度的影响 （3) 负倒棱宽度br和刀尖圆弧半径r对切削温度的影响,3)工件材料强度、硬度和导热系数,4)刀具磨损,5)切削液,（四）刀具磨损和耐用度掌握,1、刀具失效的形式磨损和破损 2、刀具磨损的形式前刀面、后刀面、边界 3、磨损原因

28、机械、黏结、扩散、化学、热电 4、磨损过程初期、正常、急剧 5、磨钝标准后刀面磨损量VB或NB（径向磨损量） 6、刀具耐用度定义、刀具寿命及切削用量的关系 7、刀具的破损崩刃、剥落、裂纹破损、塑性破损,（五）已加工表面质量掌握,1、已加工表面的质量指标 (1) 表面粗糙度； (2) 表面层的加工硬化程度和硬化层深度； (3) 表面层以及一定深度层的残余应力大小及分布； (4) 表面层金相组织的变化情况。 2、粗糙度产生的原因及其控制残留面积的高度和切削过程中不稳定因素； 3、加工硬化 （1）产生的原因 （2）硬化程度指已加工表面的显微硬度增加值 （3）硬化层深度 （4）影响加工硬化的因素工件材

29、料、刀具几何参数与磨损、切削用量与切削液 4、残余应力 （1）产生的原因 塑性变形、切削温度、相变； （2）影响因素及控制措施工件材料、刀具前角及后刀面磨损、切削用量,A,1.对工件已加工表面质量影响最大的是( ) A.第1变形区 B第变形区 C第变形区 D刀屑接触区。 2.在其它条件相同的情况下、进给量增大则表面残留面积高度( ） A随之增大 B随之减小 C.基本不变 D充小后大 3.在下面的因素中对切削力影响最大的因素是( ) A切削速度 B切削厚度 C背吃刀量 D进给量 4.第I变形区的本质待征是 变形。 5.积屑瘤的存在会使刀具的实际切削前角 。 6、就四种切屑基本形态相比较，形成崩碎

30、切屑时的切削力最大。( ) 7、切削热主要产生于刀具与切屑、刀具与工件之间的摩擦。( ) 8、名词解释 加工硬化工件已加工表面层因切削变形而发生硬度提高的现象。 9.简答题 简要分析积屑瘤对切削过程的影响及其控制方法。 答；积屑瘤对切创过程的影响有两方面：一方面，它会破坏加工精度和加工表面质量；另一方面，它可以起到增大切削前角、减小切削力，保护刀具的作用，因此在精加工时要避免产生积屑瘤，在粗加工时可适当利用积屑瘤。 控制方法：通过提高切削速度、增大刀具前角、加注切削液等方法，可有效控制积屑瘤。,例题,四、切削条件的合理选择,（一）工件材料切削加工性 （二）切削液 （三）刀具合理几何参数的选择

31、（四）切削用量的选择,（一）工件材料切削加工性 工件材料切削加工性是指在一定切削条件下，对工件材料进行切削加工的难易程度。 1、衡量切削加工性的指标：相对加工性、切削力或切削温度、已加工表面质量、断屑的难易程度。 2、影响工件材料切削加工性的因素：工件材料的物理力学性能（材料的硬度和强度、材料的韧性、材料的塑性、材料的导热系数 ） 3、常用金属材料的切削加工性 (1) 结构钢碳素结构钢、合金结构钢 (2) 铸铁C的存在形式：石墨和渗碳体 (3) 有色金属铜、铝、镁好加工，钛、钨、镍等难加工。 4、改善工件材料切削加工性的途径 通常有两种方法：(1) 调整材料的化学成分；(2) 进行适当的热处理

32、。 另外，选择合适的毛坯成形方式及刀具材料等也可以改善加工性。 5、几种难加工材料的切削加工性：高强度钢、高温合金、不锈钢、钛合金、高锰钢 6、非金属材料切削加工性：陶瓷材料、复合材料、石材,（二）切削液,1、切削液的种类：水溶性切削液、非水溶性切削液、固体润滑剂(1)（1）水溶性切削液 ：水溶液和乳化液及离子型切削液 （2）非水溶性切削液：切削油、极压油 （3）固体润滑剂：膏状或固体润滑剂，如二硫化钼 2切削液的功用：（1）冷却作用 （2）润滑作用 （3）清洗作用 （4）防锈作用 (5)其它作用 3、切削液的添加剂：常用的有：油性添加剂、极压添加剂、活性剂表面（乳化剂）、防锈添加剂、防霉添加

33、剂、抗泡沫添加剂等。 4、切削液的选择和应用 （1）从工件材料方面考虑塑性、脆性（不用）、有色金属（不能含硫） （2）从刀具材料方面考虑硬质合金（可以不用）、高速钢（冷却） （3）从加工要求方面考虑粗加工（冷却为主）、精加工（润滑为主）低速（润滑为主） 、高速（冷却为主） （4）从加工方法方面考虑拉、铰、螺纹、剃齿等加工（润滑为主） ，磨削（冷却为主），切削液的施加方法连续浇注、喷雾、间断等,（三）刀具合理几何参数的选择,1、刀具的合理几何参数 包含以下四个方面基本内容： (1) 刃形(2) 切削刃刃区的剖面型式及参数 (3) 刀面型式及参数 (4) 刀具角度 2、前角及前刀面形状的选择 1）

34、前角的主要功用：(1)影响切削区域的变形程度(2)影响切削刃与刀头的强度、受力性质和散热条件 (3)影响切屑形态和断屑效果(4)影响已加工表面质量 2）合理前角的选择原则： (1)从工件材料的强度、硬度考虑； (2)从是加工塑性材料还是脆性材料考虑； (3)是粗加工还是精加工； (4)是成形刀具和前角影响刀刃形状的其它刀具，为防止刃形畸变，常取较小的前角，甚至取0; （5）从刀具材料的抗弯强度考虑; （6）工艺系统刚性差; （7）数控机床和自动机、自动线用刀具（要求使用寿命长）。,650,P,S,T,B上,B下,M,M+A,3、后角及后刀面的选择,1）后角的功用 (1) 后角的主要功用是减小后

35、刀面与过渡表面之间的摩擦； (2) 后角越大，切削刃钝圆半径r值越小，切削刃越锋利； (3) 后角的大小影响刀具使用寿命和加工精度； (4) 如果后角过大，楔角减小，将削弱切削刃的强度。 2）后角的选用 （1）合理的后角主要取决于切削厚度(或进给量)；车刀合理后角在f 0.25mm/r时可选为1012，在f0.25mm/ r时取为58。 (2) 工件的强度、硬度较高时，为增加切削刃的强度，应选择较小的后角。 (3) 粗加工或断续切削时，为了强化切削刃，应选较小的后角； (4) 当工艺系统刚性较差，容易出现振动时，应适当减小后角； (5) 在尺寸精度要求较严的情况下，为限制重磨后刀具尺寸变化，一

36、般选用较小的后角。 (6) 在一般条件下，为了提高刀具耐用度，可加大后角，但为了降低重磨费用，对重磨刀具可适当减小后角。,P,P,P,B下,4、主偏角、副偏角及刀尖形状的选择,1）主偏角的功用与选择 （1）功用：主偏角对刀具耐用度影响很大、影响已加工表面粗糙度、影响工艺系统刚性、影响刀尖强度及散热条件；主偏角减小，刀具耐用度大、表面残留高度减小，但径向分力Fy增大，轴向分力Fx 减小，使系统刚性变差。 （2）合理选择：工艺系统的刚度较好时，主偏角可取小值；综合考虑工件形状、切屑控制等方面的要求。车削细长轴时，取r9093；车削阶梯轴时，可取r 90；用一把车刀车削外圆、端面和倒角时，可取r45

37、60；镗盲孔时r 90，对于切削屑控制严格的自动化加工，宜取较大的主偏角。,2）副偏角的功用与选择 （1）功用：最终形成已加工表面、影响刀尖强度及散热条件 （2）选择：已加工表面的粗糙度要求和刀具强度，在不引起振动的情况下，尽量取小值。,3）过渡刃的选择 （1）功用：形成已加工表面、影响刀尖强度及散热条件 （2）选择： 圆弧过渡刃硬质合金和陶瓷车刀一般取r=0.51.5mm，高速钢车刀取r=13mm。一般地，精加工车刀常采用圆弧形过渡刃。 直线过渡刃在硬质合金车刀、铣刀上常磨出直线过渡刃，用于粗加工，以改善时刀尖强度较差，散热条件恶化的状况，提高刀具耐用度。,5、刃倾角的选择,1）刃倾角的功用

38、如下： (1) 影响切削力的大小与方向 (2) 影响刀尖强度和散热条件 (3) 影响切屑的流出方向 (4) 影响切削刃的锋利程度 2）选用 粗车取s50，精车取s05；有冲击负荷或断续切削取s155。加工高强度钢、淬硬钢或强力切削时，为提高刀头强度，取s3010。当工艺系统刚度较差时，一般不宜采用负刃倾角，以避免径向力的增加。,（四）切削用量的选择,切削三要素对切削力、刀具磨损和刀具耐用度、产品加工质量等都有直接的影响,1、制订切削用量的原则 （1）切削用量对生产率的影响; (2)切削用量对刀具耐用度的影响 (3) 切削用量对加工质量的影响 2、合理刀具耐用度的确定 (1)最大生产率耐用度 (

39、2)最低成本耐用度 3、选择刀具耐用度 (1) 根据刀具的复杂程度和制造、重磨的费用来选择 (2) 对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具耐用度应选得高些，尤应保证刀具的可靠性 (3) 对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具耐用度可选得低些，大致为 30 min 。 (4) 若某工序的生产率限制了整个车间生产率的提高，该工序的刀具耐用度要选得低些；若某工序单位时间内所分担到的全厂开支M较大，刀具耐用度也应选得低些。 (5) 大件精加工时，为避免切削时中途换刀，刀具耐用度应按零件精度和表面粗糙度来确定，一般为中小件加工时的2

40、3倍。,4、背吃力量的选择 （1）粗加工、半精加工和精加工 （2）在加工铸、锻件或萧膛锈钢等加工硬化严重的材料时 （3）精加工时，背吃刀量的选取应该根据表面质量的要求来选择。 （4）粗加工时，当加工余量太大、可分几次走刀，应将第一次走刀的背吃刀量取大些，一般为总加工余量的2334。,5、进给量的选择 （1）粗加工时，由于工件的表面质量要求不高，进给量的选择主要受切削力的限制。 （2）在半精加工和精加工时，一般取的值较小。 （3）在实际生产中，进给量常常根据经验或查表法确定,6、切削速度的确定 (1) 粗车时，背吃刀量ap和进给量f均较大，故选择较低的切削速度；精加工时，背吃刀量ap和进给量f均

41、较小，故选择较高的切削速度， (2) 加工材料的强度及硬度较高时，应选较低的切削速度；反之则选较高的切削速度。 (3) 刀具材料的切削性能愈好时，切削速度也选得愈高。 (4) 在断续切削或者是加工带有锻、铸件等带有硬皮的工件时，为了冲击和热应力，要适当降低切削速度。 (5) 加工大件、细长轴和薄壁工件时，要选用较低的切削速度；在工艺系统刚度较差的情况下，切削速度就避开产生自激振动的临界速度。,例 题,1、选择题； (1)下列四种材料中、哪种材料最易切削?( ) A不锈钢 B.45钢 C铜合金 D灰镕铁 (2)加工一般灰铸铁，前角最好选( ) A515 B 1020 C010 D-5-20 2填

42、空题： (1)低碳钢通过 正火处理 可以提高切削加工性。 (2)前角的大小决定切削刃的 锋利 程度和强固程度。 3判断题： (1)用热处理控制金相组织，可以改善材料的切削加工性。( ) (2)切削铸铁等脆性材料时需要用冷却性能好的切削液。( ) 4名词解释 合理前角一一在一定切削条件下，刀具耐用度最大的前角，称为合理前角。 5简答题： 试分析刀具后角的选择原则。 答：刀具合理后角的大小主要取决于切削厚度(或进给量)的大小。切削厚度较小时，刀具磨损主要发生在切削刃和后刀面上，为了减小后刀面的磨损和增加切削刃的锋利程度，宜取较大的后角；反之，取较小后角。常取：f0.25mmr时，05一l0；f0.

43、25mmr时，010一l2,五、磨削原理,（一）砂 轮 （二）磨削过程 （三）磨削力及功率 （四）磨削温度,（一）砂 轮,1、砂轮的组成磨料、结合剂、气孔多孔物体 2、砂轮的基本参数磨料的种类、磨料颗粒大小、结合剂的种类、砂轮硬度及组成。 3、砂轮的特性 磨料、粒度、硬度、结合剂、组织以及形状和尺寸等 4、砂轮表面形貌磨料分布参差不齐（有效磨粒切削刃、无效磨粒切削刃）,（二）磨削过程,1、磨削过程的实质为数甚多的磨粒，每个磨粒相当于多刃铣刀的一个刀齿，众多刀齿铣刀的一种超高速铣削，负前角切削。 2、磨削过程的三种作用切削作用、刻划作用、摩擦抛光作用。 3、磨削特点（1）精度高、表面粗糙度小（2

44、）砂轮有自锐作用（3）径向分力 较大（4）磨削温度高。 4、磨削运动主运动：砂轮的旋转运动； 进给运动：径向进给、轴向进给和圆周进给。 5、磨削要素金属切削率、砂轮与工件加工表面的接触弧长、砂轮等效直径、单个磨粒的磨削厚度 2、磨削过程的三个阶段初磨阶段、稳定阶段、清磨阶段,（三）磨削力及功率了解即可 1、受力情况产生力矩M，使磨粒脱落；磨粒本身可能崩裂； 2、磨粒的负前角磨削对磨削力影响滑擦、刻划、产生指向工件表层的很大的塑性变形区； 3、砂轮上的磨削力分解为径向力Fn和切向力Ft，也可以磨削力分解成x方向和y方向的分力Fx,Fy。 Fy可用以计算进给功率； Fx则是设计机床床身和箱体的重要

45、数据。 4、磨削力对磨削过程的影响磨削用量ap、vf的关系、磨削时间tc、比磨削能uc 5、磨削功率主运动所消耗的功率为Pm 砂轮硬度较高时，功率消耗大些； 同一种工件材料的硬度较高时，功率消耗小些,（四）磨削温度,1、磨削热的来源滑擦能、刻划能、切屑形成能 2、磨削温度的影响因素 单颗磨粒的切削温度常常达到了金属的熔点（可达1400），影响因素主要是磨削用量磨削点温度、磨削区平均温度。 3、磨削温度对工件表面的影响二个方面：工件表面烧伤、加工表面的残余应力及磨削裂纹。 4、磨削表面质量指标四个指标：表面粗糙度、表面残余应力、磨削裂纹、表面因磨削高温引起的金相组织的变化（表面烧伤） 5、砂轮的

46、磨损磨耗磨损、破碎磨损 6、砂轮耐用度 砂轮相邻两次修整间的加工时间，用秒来表示 。 7、砂轮的修整 三类修整工具：本身不作旋转、本身作回转运动或直线运动、钢的或硬质合金的挤压轮 。 8、先进磨削方法简介 高速磨削、强力磨削、砂带磨削,例 题,1、选择题： （1）下列四种温度，容易引起表面烧伤的是( ) A.砂轮磨削区温度 B.磨粒磨削点温度 C.工件平均温升 D.工件表面温度（2）磨削加工的四个运动中，切深运动是( ) A.砂轮的旋转运动 B.径向进给运动 C.轴向进给运动 D.工件运动2填空题： （1）磨削用量四要素是：磨削速度、径向进给量、轴向进给量和工件运动速度（圆周进给）。 3判断题

47、： （1）磨削中温度最高的部位是砂轮磨削区。( ) (2)磨削裂纹与表面烧伤是相联系的。( ) 4、简答题 简述磨创过程的特点 答：磨削特点（1）精度高、表面粗糙度小（2）砂轮有自锐作用（3）径向分力 较大（4）磨削温度高。,一、车 刀,（一）车刀的种类和用途 （二）可转位机夹车刀 （三）成 形 车 刀 本章题型：填空题、选择题、判断题,切削刀具部分,刀具:凡是能通过切削加工方法对工件进行加工的带刃工具都可称为刀具。,（一）车刀的种类和用途,1、车刀的种类 1）按用途不同，车刀可分为:外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、切断刀 2）按结构分类，车刀大致可分为整体式高速钢车刀、焊接式硬质合金车刀和机械

48、夹固式硬质合金车刀（又分为机夹可重磨式车刀和可转位式机夹车刀）。 2、常用车刀的用途和特点 3、机夹可重磨式车刀的装夹方式上压式、侧压式、弹性加固式。,（二）可转位机夹车刀 1、可转位刀片的型号了解即可 2、可转位刀片型号中主要代号的选择了解即可 3、选择可靠的刀片夹紧结构 （1）要求定位精度、装夹简便快捷、结构简单紧凑、标准化 （2）夹紧结构上压式、杠杆式、楔块式、偏心式、综合式,（三）成 形 车 刀,1.成形车刀的种类平体成形车刀、棱体成形车刀、圆体成形车刀 此外又可分为：径向进给成型车刀和切向进给成型车刀 2. 成形车刀的装夹通常成形车刀是通过专用刀夹安装在机床上的。 3.成形车刀的前角

49、和后角 （1） 前、后角的形成成形车刀的前角和后角是通过刀具的制造和安装来形成的。 （2）前、后角的大小成形车刀的前角 f 和后角f ，可按工件材质和刀具类型参考表6-2 和表6-3 选取。（注意：前后角在进给平面参考系标注测量） （3）正交平面后角及其过小时的改善措施 4.径向成形车刀的廓形设计了解即可 （1）廓形设计的必要性刃磨前刀面，前角不等于0，刀具廓形不等于零件廓形。 （2）廓形修正设计方法图解法和计算法 5、工件的双曲线误差 （1）产生原因当用前角大于0的棱体成形车刀加工锥体表面时，车刀的前刀面是一个平行于工件轴线但不包含轴线的平面(切削刃与工件的母线不重合)。 （2）解决方案前角

50、等于0，设计成刃倾角使切削刃与工件的母线不重合。,二、孔加工刀具,（一）孔加工刀具的种类及用途 1、在实体材料上加工孔用刀具扁钻、麻花钻、中心钻、深孔钻 2、对已有孔加工用刀具扩孔、铰孔、镗孔、锪孔 （二）麻花钻 1、麻花钻的结构及用途由柄部、颈部和工作部分（切削和导向）组成 2、麻花钻的主几何参数螺旋角 、顶角2、偏角r 、前角o、后角f ) 、副偏角r、副后角o 和横刃角度 （横刃斜角、横刃前角o、和横刃后角 o。 ） 3、钻削运动主运动和进给运动 4、钻削用量钻削速度、进给量f 和每刃进给量af、背吃刀量ap 5、钻削的工艺特点导向定心、冷却问题、排屑问题 6、麻花钻的结构缺陷主切削刃各

51、点的前角、后角各不相同，主切削刃全刃参加切削，刃上各点的切削速度不相等，螺旋槽使钻心更细，钻头的刚度低，刀尖和主、副切削刃交汇处切削速度最高、刀尖角小，副切削刃后角为零。 7、麻花钻的刃磨刃磨过渡刃、修磨横刃、修磨前刀面、修磨分屑槽、修磨刃带 8、深孔钻的结构、原理、特点枪钻、错齿内排屑深孔钻、喷吸钻,（三）铰刀,1铰刀的种类和用途机铰、手铰、直柄、锥柄；精加工、半精加工 2、铰刀的结构由柄部、颈部和工作部分（切削和修光）组成 3、铰刀的几何参数直径及其公差G、齿数z及齿槽数 4、铰刀的几何角度前角o、后角o、切削锥角2、刃倾角s 5、铰削特点铰削精度高、铰削效率高、适应性差 6、铰刀的合理利

52、用（1）合理选择铰刀的直径 、（2）铰刀的装夹要合理 、（3）铰削余量要适中 、（4）选择合适的切削用量并合理浇注切削液 、（5）合理刃磨,并认真鐾刀 、（6）根据加工对象正确选择铰刀的类型,（四）孔加工复合刀具复合刀具是将两把或两把以上的同类或不同类的孔加工刀具组合成一体的专用刀具。 1、孔加工复合刀具的特点生产率高、位置精度高、节省时间和费用、可靠性高。 2、常用孔加工复合刀具复合钻、复合扩孔钻、复合铰,三、铣刀,（一）铣刀的种类和用途 1、按其用途分：加工平面用铣刀、加工沟槽用铣刀和加工成形面用铣刀 加工平面用铣刀：圆柱铣刀、面铣刀（端铣刀）、三面刃铣刀 加工沟槽用铣刀：锯片铣刀、立铣刀

53、、键槽铣刀（T 形槽铣刀、燕尾槽铣刀）、角度铣刀等 加工成形面用铣刀：成形铣刀 2、按刀齿齿背形式分：尖齿铣刀和铲齿铣刀 尖齿铣刀：特点是齿背经铣制而成，并在切削刃后磨出一条窄的后刀面，铣刀用钝后只需刃磨后刀面，上述铣刀基本为尖齿铣刀。 铲齿铣刀：特点是齿背经铲制而成，铣刀用钝后仅刃磨前刀面，易于保持切削刃原有的形状，因此适用于切削廓形复杂的铣刀，如成形铣刀。,（二）铣刀的几何角度 1、铣刀的标注角度参考系基面、切削平面、测量平面 基面是通过切削刃选定点并包含铣刀轴线的平面，并假定与主运动方向垂直。 切削平面是通过切削刃选定点的圆柱切平面。 测量平面有端剖面，螺旋齿铣刀还有法剖面。,2、铣刀的

54、几何角度,1）圆柱铣刀的几何角度前角0和后角0都标注在端剖面上；螺旋齿：还要标注螺旋角、法剖面前角n和法后角n三个参数。 圆柱铣刀的主偏角为90，无副偏角。 2）面铣刀的几何角度与车刀相似，每个刀齿都有前角0 、后角0 、主偏角r和刃倾角s四个基本角度。 在设计、制造、刃磨时考虑进给、切深剖面系中的有关角度，如：f 、f 。 3）铣刀几何角度的选择前角的选择、后角的选择、刃倾角的选择 、主偏角与副偏角的选择 。,（三）铣削基本规律（重点）,1、铣削要素铣削速度、进给量（每转进给量f、 每齿进给量af、 进给速度f ）、背吃刀量（铣削深度）ap 、侧吃刀量ae 2、切削层参数切削层厚度hD （变

55、化的）、切削层宽度bD、切削面积AD（变化的、常采用平均切削面积ADav ） 3、铣削用量的选择主要考虑加工精度、刀具耐用度系工艺统刚性，选用顺序：背吃刀量进给量铣削速度 4、铣削力及铣削功率 1）铣削力分为：（1）主切削力Fc （2）背向力Fp （3）轴向力Fa 2）铣削功率,5、铣削方式,1）端铣的铣削方式对称铣、不对称逆铣、不对称顺铣（以切入时的切削厚度与切出时的切削厚度比较来定义，大顺、小逆、同对称） 2）圆周铣的铣削方式逆铣、顺铣（以切入时的切削速度方向与工件的进给方向是否相同来定义，相同顺、相反逆）。主要区别：切削厚度变化不同，切削力的方向不同，丝杆螺母间隙不同（工作台是否有轴向窜动） 要求掌握各种铣削方式的定义、特点、应用,（四）尖齿铣刀 1、尖齿铣刀的结构参数铣刀直径、铣刀刀齿和齿槽形状 2、几种常用尖齿铣刀的结构特点立铣刀、键槽铣刀、直