金属工艺 第五篇 切削加工

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第一节 切削运动和切削要素（第一章 金属切削加工基础知识）
• 2．进给速度(f) • 在主运动一个循环(或单位时间)内，刀 具与工件之间沿进给运动方向的相对位 移．车削时，指工件每转一转，刀具所移 动的距离，单位为mm／r;在牛头刨床上刨 削时，指刀具每往复一次，工件移动的距 寓，单位为mm／str(即毫米／双行程)．
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(1)人造金刚石： 硬度极高(接近10000HV，硬质合金仅为1050—1800HV)。 用于有色金属及其合金的加工．但不宜加工铁族材料，这是由于铁和碳原于 亲合力强，易产生粘结而损坏刀具． (2)立方氮化硼(CBN) 是人工合成的又一种高硬度材料，硬度达8000— 9000HV，热稳定性大大高于人造金刚石，可耐1400—1500C高温，且与铁 族元素亲合力小。适用于铁族和非铁族难加工材料的加工，它还能精加工淬 硬件，精度可达IT5～IT6，表面租糙度Ra＝0.63一0.2µm，可代替磨削．
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第二节 刀具材料和刀具的几何形状
（第一章金属切削加工基础知识）
• (4)硬质合金 它是以高硬度、高熔点的金属 碳化物(WC、TiC等)粉末(微米级)，以Co、 Mo、Ti等做粘结剂，用粉末冶金的方法而 制成的一种合金．它的硬度高、耐磨性好， 能耐850—1000℃的高温，允许切削速度高 达1.5—5m／s，但它的抗弯强度较低，承 受冲击能力较差，刃口也不如高速钢锋 利．常用来制成各种型式的刀片，焊接或 机械夹固在车刀、刨刀、端铣刀等刀体(刀 杆)上使用．
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第一章 金属切削加工基础知识
• 教学内容： • 金属切削加工的基本知识，包括切削运 动和切削要素，刀具材料和刀具几何形状， 金属切削过程。
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第一节 切削运动和切削要素（第一章 金属切削加工基础知识） • 一、切削运动 • 在切削过程中，为了完成各种表面的加工， 刀具与工件必须具有一定的相对运动，即切削运 动．根据它们在切削过程中所起的作用不同，分 为主运动和进给运动两部分． • 主运动是切下切屑所需要的最基本的运动， 它促使刀具的前面接近工件．主运动一般只有一 个．进给运动是使金属层不断投入切削，从而获 得具有所需几何特性的已加工表面的运动。进给 运动可以多于一个．
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第二节 刀具材料和刀具的几何形状
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第二节 刀具材料和刀具的几何形状
（第一章金属切削加工基础知识）
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第二节 刀具材料和刀具的几何形状
（第一章金属切削加工基础知识）
• 2．车刀切削部分的主要角度 • 为了确定上述刀面和切削刃的空间位置， 首先要建立起由3个互相垂直的辅助平面 辅助平面 （包括基面、切削平面和主剖面组成的坐 标参考系，如图所示），并以它为基准， 用角度值来反映刀面和切削刃的空间位置。
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第一节 切削运动和切削要素（第一章 金属切削加工基础知识）
• 3．背吃刀量(ap )： 待加工表面与已加工表 面之间的垂直距离，单位为mm。车削外圆 时为： • ap＝(dw—dm)／2 • 式中： • ap --切削深度，单位为mm； • dw--工件待加工表面的直径，单位为mm； • dm--工件已加工表面的直径，单位为mm。
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第二节 刀具材料和刀具的几何形状
（第一章金属切削加工基础知识）
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第二节 刀具材料和刀具的几何形状
（第一章金属切削加工基础知识）
• 3)主偏角(Kr)： 在基面上，主切削刃的投影与进给方向之 夹角。 • 切削深度和进给量不变的情况下，减小主偏角，可使主切 削刃参加工作的长度增大，单位长度上的受力减小，散热 情况较好，刀具比较耐用，但切削时容易引起振动，影响 加工质量。原则上是在不引起振动的条件下，取小值。一 般车刀的主偏角有45°、60°、75°、90°等几种。 • 4)副偏角(Kr’) ： 副切削刃在基面的投影和进给相反方向 的夹角。其主要作用是减少副切削刃与已加工表面之间的 摩擦。主偏角选定后，副偏角的大小影响到加工残留面积 的高度(如下图所示) 。一般，副偏角取5～15°，粗加工时 取较大值。
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第二节 刀具材料和刀具的几何形状
（第一章金属切削加工基础知识）
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第二节 刀具材料和刀具的几何形状
（第一章金属切削加工基础知识）
• 5)刃倾角(λs) 在切削平面中，主切削刃与 基面之夹角。与前角类似，刀倾角也有正、 负和零值之分(如下图所示)，主要影响排屑 方向(见下图示)、刀头强度和切削分力。车 刀的刃倾角一般在-5°～+5°之间选取。
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第二节 刀具材料和刀具的几何形状
（第一章金属切削加工基础知识）
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第二节 刀具材料和刀具的几何形状
（第一章金属切削加工基础知识）
• 二、刀具的角度 • 金属切削刀具的种类虽然很多，形状也各不相 同，但它们切削部分的结构要素和几何角度有着 许多共同的特征。如图1—3所示，各种多齿刀具 1—3 或复杂刀具，就其一个刀齿而言，都可以近似看 成一把车刀的刀头．因此，下面就从车刀人手， 进行分析和研究。 • 1．车刀的组成 车刀由刀头和刀杆组成(如图 1—4所示)．
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第一节 切削运动和切削要素（第一章 金属切削加工基础知识）
• 图1—l（a-e)为常用的几种切削加工的运动简图
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第一节 切削运动和切削要素（第一章 金属切削加工基础知识）
• 二、切削用量 • 切削用量表示切削时各运动参数的数量，切削 用量包括切削速度、进给速度和背吃刀量 切削速度、进给速度 背吃刀量三要素， 切削速度 背吃刀量 它们是调整机床运动的依据。 • 1．切削速度(v)在单位时间内，工件和刀具沿 主运动方向的相对位移。单位为m／s或m／min. 若主运动为旋转运动，切削速度为其最大的线速 度。以车外圆为例，切削速度可按下式计算； • v=πdw n／(1000*60) （m／s）
第五篇 切削加工
教学目的与要求： 教学目的与要求 本篇是金属切削加工的基础理论部分，掌 掌 切削运动、切削要素” 握“切削运动、切削要素”，“刀具材料和刀 具的几何形状”等基本知识。 具的几何形状”等基本知识。了解常见机床的 主运动和进给运动。 主运动和进给运动。 常用切削机床和加工方法着重了解常用机 床的加工方法、工艺特点及应用。 机械加工工艺过程的基本知识；学习零件 机械加工工艺过程的基本知识 学习零件 的结构工艺性的目的是掌握切削加工和装配对 零件结构的要求；先进切削机床和加工方法， 零件结构的要求 了解数控机床的分类及加工特点，在学时充足 的条件下也可增加数控机床其形状
（第一章金属切削加工基础知识）
• 常用硬质合金有3类：一类是WC和Co组成的钨钴类 钨钴类(YG)； 钨钴类 另一类是WC、TiC和Co组成的钨钛钴类 钨钛钴类硬质合金(YT)； 钨钛钴类 第三类是在钨钛钴类硬质合金中添加少量TaC(碳化钽)或 NbC(碳化铌)而成的通用硬质合金(YW)． • ——YG类硬质合金抗弯强度和韧性较好，适于加工铸铁、 青铜等脆性材料。常用牌号有YG8、YG6、YG3等，其中 数字表示含Co量的百分率．Co的含量少，则较脆、耐磨 性好，适用于精加工，如YG3，含钴量多，则韧性好，适 用于粗加工，如YG8． • ——YT类硬质合金比YG类硬质合金硬度高，耐热性好。 适于加工钢类等塑性材料。常用牌号有YT5、YTl5、 YT30等，其中数字代表TiC的百分率。TiC含量越多，韧 性越低，耐磨性越高，适用于精加工，如YT30．
第二节 刀具材料和刀具的几何形状
（第一章金属切削加工基础知识）
• 2．常用刀具材料 目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具钢、 合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷材料等． • (1)碳素工具钢 是含碳量为0.7%～1.3%的优质碳素钢。常用牌号 为TIOA、T13A等，其淬火硬度可达HRC60～65．刃磨易锋利，价格 低廉，但热硬性差，在200～250℃时硬度便会显著下降。热处理 时．淬透性差，变形大。主要用于制造锯条、锉刀等手动刃具。 • (2)合金工具钢 含碳量为0.85%～1.5%,含合金属元素总量在5%以 下，加入的合金元素有Si、Mn、Mo、W、V等。常用牌号有9SiCr、 CrWMn等。与碳素工具钢相比，它有较好的耐磨性、韧性，热处理 变形小，热硬温度达350℃左右，淬火硬度达HRC60～66．常用于制 造丝锥、板牙、铰刀等形状复杂、切削速度不高(vc<0.15m／s)的刀 具。 • (3)高速钢 又称锋钢、白钢．它是含有W、Cr、V等合金元素较多 的合金工具钢。常用牌号有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2．热硬温度达 550—600℃。抗弯强度、冲击韧性较高，工艺性能、热处理性能较 好，刃磨易锋利．因此常用于钻头、铣刀、拉刀和齿轮刀具等形状复 杂刀具的制造．允许切削速度v<0.5m／s。
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第二节 刀具材料和刀具的几何形状
（第一章金属切削加工基础知识）
• ——YW类硬质合金韧性、与钢粘附的温度比YT 类硬质合金高，既可加工铸铁等脆性材料，也可 加工钢类等塑性材料，还可加工高温合金、不锈 钢等难加工钢类。其牌号有YW1和YW2两种， YW1适用于精加工，YW2适用于粗加工。 • 为了改善硬质合金性能，近年来又研制出超细 晶粒的硬质合金和表面涂层硬质合金。国产超细 晶粒硬质合金有YH1、YH2、YH3等牌号，用于切 削耐热合金、高强度合金等难加工材料。 • 表面涂层硬质合金是在韧性好的YG类硬质合金 的基体表面涂覆5～12µm厚的一层TiC。
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第二节 刀具材料和刀具的几何形状
（第一章金属切削加工基础知识）
• (2) 刀具的标注角度 • 1) 前角(γ0) 在主削面中，前刀面与基面之夹角。根据前 刀面和基面相对位置的不同，又可分为正前角、零度前角 和负前角(见下图示)。 • 用硬质合金车刀切削结构钢件， γ0可取10～20°；切 10 20 削灰铸铁件小可取5～15°等。 • • 2)后角(α0) 在主剖面中，主后刀面与切削平面之夹角． • 粗加工或工件材料较硬时，后角取小值：α0＝6～8°； 反之，对切削刃强度要求不高，主要希望减小摩擦和已加 工表面粗糙度值，后角取稍大值： α0=8～12°.