第二章 金属切削过程

已加工表面质量和加工成本等，所以正确选择刀具材料是设计 和选用刀具的重要内容之一。 金属切削时，刀具切削部分直接和工件及切屑相接触，承受 着很大的切削压力和冲击，并受到工件及切屑的剧烈摩擦，产
生很高的切削温度。即刀具切削部分是在高温、高压及剧烈摩
擦的恶劣条件下工作的。
第二章 金属切削过程
• 刀具材料的性能要求 （1） 硬度高：刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度。 一般要求刀具材料的常温硬度必须62HRC以上。 （2） 强度和韧性：刀具切削部分的材料在切削时承受着很大 的切削力和冲击力，因此刀具材料必须要有足够的强度和韧性。 （3） 耐磨性和耐热性：刀具在切削时承受着剧烈的摩擦，因 此刀具材料应具有较强的耐磨性。 （4）导热性：刀具材料的导热性用热导率表示。热导率大，表 示导热性好，切削时产生的热量就容易传散出去，从而降低切 削部分的温度，减轻刀具磨损。 （5） 工艺性和经济性：既要求刀具材料本身的可切削性能、 耐磨性能、热处理性能、焊接性能等要好，且又要资源丰富， 价格低廉。
切削。
曲线刃参与切削或主、副切削刃同时参与切削的切削过程， 称为非自由切削。
第二章 金属切削过程
刀尖的类型
第二章 金属切削过程
2、刀具的标注角度 •刀具标注角度的参考系： 基面Pr：通过主切削刃上某一指定点， 并与该点切削速度方向相垂直的平面。 切削平面Ps：通过主切削刃上某一指 定点，与主切削刃相切并垂直于该点基 面的平面。 正交平面Po：通过主切削刃 上某一指定点，同时垂直于该点 基面和切削平面的平面。 由基准平面Pr —Ps—Po组成的 参考系称为刀具的正交平面参考系。
第二章 金属切削过程
4）副偏角k ' —— 在基面内 r 测量的副切削刃在基面上的 投影与进给运动反方向间的 夹角。
5）刃倾角 s ——在切削平 面内测量的主切削刃与基面 之间的夹角。在主切削刃上 ，刀尖为最高点时刃倾角为 正值，为最低点时为负值。
第二章 金属切削过程
直角切削：以刃倾角为零的刀具进行切削时，主切削刃与切削速度 方向垂直。 斜角切削：以刃倾角不等于零的刀具进行切削时，主切削刃与切削 速度方向不垂直。
粉末冶金高速钢
第二章 金属切削过程
（2）硬质合金 硬质合金是由难熔金属碳化物（ＷＣ、ＴiＣ）和金属粘结剂 （如Ｃo）经粉末冶金方法而制成的。
硬度比高速钢高很多 90HRA
硬质合金的抗弯强度只相当于高速钢强度的1/2~1/3 硬合金的韧度比高速钢低得多 硬质合金的导热性高于高速钢，热导率是高速钢的2~3倍 硬质合金的耐热性比高速钢高很多，在800℃～1000℃时尚可
aP bD sin r
切削层厚度：
aP bD hDbD fa p
第二章 金属切削过程
二、刀具角度 1、刀具切削部分的构造
刀面
前刀面 后刀面 副后刀面
刀刃
主切削刃 副切削刃 刀尖
第二章 金属切削过程
刀具只有一条直线主切削刃参与切削的切削过程，称为自由
刀齿进给量fz。
v f nf nzf z
式中：z——刀齿数。
第二章 金属切削过程
• 背吃刀量ap
mm
dw dm ap 2
是工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离。车削时
式中：dw——工件上待加工表面直径（mm）。
dm——工件上已加工表面直径（mm）。
第二章 金属切削过程
3、切削层参数 切削刃在一次走刀中从工件上切下的一层材料称为切削层。 切削层的截面尺寸参数称为切削层参数。 切削层宽度：
第二章 金属切削过程
第二章 金属切削过程
切削过程中，三个变化的表面： •已加工表面：工件上经刀具切削后产生的新的表面。
•待加工表面：工件上即将被切除的表面。
•过渡表面：主切削刃正在切削的表面，它是待加工表面与已 加工表面的连接表面。
第二章 金属切削过程
2、切削用量
切削过程中，切削速度 vc、进给量f（或进给速度 vf）和背吃刀 量ap 称为切削用量三要素。
采用YG类硬质合金。
2) YGA类宜加工冷硬铸铁、高锰钢、淬硬钢以及含Ti的不锈钢、 钛合金与高温合金。 3) YW类硬质合金可用于高温合金、高锰钢、不含Ti的不锈钢 等难加工材料的半精加工和精加工。
第二章 金属切削过程
（3）其他刀具材料
陶瓷刀具材料 主要成分是硬度和熔点都 很高的Al2O3、Si3N4等氧化物、 氮化物，再加入少量的金 属碳化物、氧化物或纯金 属等添加剂。采用粉末冶 金工艺方法经制粉，压制 烧结而成。 有很高的硬度（91～95HRA）和耐磨性；有很好的高温性能，化学稳定 性好；具有较低的摩擦系数，在高速精车和精密铣削时，可获得镜面效果。 陶瓷刀具的最大缺点是脆性大，抗弯强度和冲击韧度低，承受冲击负荷 的能力差。 主要用于钢料、铸铁、高硬材料连续切削的半精加工或精加工。
钨钴类 WC+Co 钴字的 汉语拼 音第一 个字母
第二章 金属切削过程
硬质合金的选用原则 硬度、耐磨性、 切削速度 强度、韧性、 进给量 加工条件
YG3 YG6 YG8
精
粗
YT30 YT15 YT5
铸铁、有色金属及 其合金
碳钢、合金刚及淬硬 钢
第二章 金属切削过程
注意： 1) YT类不宜加工含Ti的不锈钢和钛合金等难加工材料，而应
第二章 金属切削过程
立方氮化硼（简称CBN） 是用六方氮化硼（俗称白石墨）为原料，利用超高温高压技 术，继人造金刚石之后人工合成的又一种新型无机超硬材料。 其主要性能特点是：硬度高（高达8000～9000HV），耐磨性 好，能在较高切削速 度下保持加工精。热稳 定性好，化学稳定性好， 且有较高的热导率和较 小的摩擦系数，但其强 度和韧性较差。 主要用于对高温合 金、淬硬钢、冷硬铸铁 等材料进行精加工。
第二章 金属切削过程
基面Pr ：通过切削刃选定点，垂 直于假定主运动方向的平面。车 刀的基面平行于刀体底面。 切削平面Ps ：通过切削刃选定 点，与切削刃相切，并垂直于基 面的平面。 法平面Pn ：通过切削刃选定点并 垂直于切削刃的平面。
由基准平面Pr— Ps—Pn组成的
静止参考系称为刀具的法平面参考 系。
第二章 金属切削过程
• 刀具的标注角度 在正交平面Po中测量的角度： 1）前角γo – 在正交平面内测量的 前刀面和基面间的夹角。前刀面在 基面之下前角为正值，反之，为负。 2）后角αo –在正交平面内测量的 主后刀面与切削平面间的夹角，一 般为正值。 3）主偏角kr – 在基面内测量的主 切削刃在基面上的投影与进给运动 方向间的夹角。
m/s m min •切削速度vc 是切削刀刃相对于工件的主运动速度。计算时，应选取刀具切 削刃上速度最该的点。
式中：d——工件（或刀具）的最大直径（mm）。 n——工件（或刀具）的转速（r/s或r/min）。
vc
dn
1000
第二章 金属切削过程
• 进给量f 是工件或刀具转一周（或每往复一次），两者在进给运动方向 上的相对位移量。对于铣刀、铰刀、拉刀等多齿刀具，规定每
机械制造基础
六盘水师范学院 矿业工程系 教师：吴娇
第二章 金属切削过程
2.1 2.2 金属切削刀具基础 金属切削过程中的变形
1.3
1.4
切削的类型及控制
切削力
1.5
1.6 1.7 1.8
切削热和切削温度
刀具磨损、刀具寿命和切削用量的选择 刀具几何参数的选择 磨削原理
第二章 金属切削过程
2.1
金属切削刀具基础
第二章 金属切削过程
一、切削加工的基本概念 1、切削运动与切削中的工件表面
切削运动：金属切削加工时，刀具与工件之间的相对运动，
该相对运动由主运动和进给运动组成。 •主运动：是使刀具和工件间产生相对切削速度并消耗大部分 切削动力的运动。主运动可以由刀具完成 ,也可以由工件完成 ，其运动形式通常为旋转运动或直线运动。 •进给运动：是使切削能持续进行以形成所需工件表面的运动 。进给运动可以有一个或几个。它可以是连续的或断续的。
进行切削，在高温下有良好的抗塑性变形的能力。
第二章 金属切削过程
硬质合金
P（钨钛钻类） WC+TiC+Co 代号为YT。 K（钨钻类） 为WC+Co 代号为YG
M（钨钛钽钴类）通用合金 WC+TiC+TaC(NbC)+Co 代号为YW。
M类主要用 于加工黑色 金属和有色 金属，用黄 色作标志
P类硬质合金主 要用于加工长 切屑的黑色金 属（45钢）， 用蓝色作标志
第二章 金属切削过程
高速钢
W18Cr4V
广泛用于制造各种复杂刀具。其切削 速度一般不太高，切削普通钢料时为 40-60m/min。
普通高速钢
W12Cr4V4Mo
高性能高速钢
在普通高速钢中再增加一些含碳量、 含钒量及添加钴、铝等元素冶炼而成 的。它的使用寿命为普通高速钢的1.53倍（60-180m/min） 粉末冶金高速钢是70年代投入市场的一种 高速钢，其强度与韧性分别提高30%-40% 和80%-90%．使用寿命可提高2-3倍。
第二章 金属切削过程
前角 0 与工作前角 0e的比较： 前角 0 是在正交平面Po上测量的前刀面与基面Pr之间的夹角； 0e是在工作正交平面Poe中测量的前刀面与工作基 而工作前角 面Pre之间的夹角。
0e 0
0e 0－
vf f arctan arctan vc d 切
第二章 金属切削过程
人造金刚石 在高温高压和金属触媒作用的条件下，由石墨转化而成。 金刚石刀具的性能特点是：有极高的硬度和耐磨性，切削 刃非常锋利，有很高的导热性。但耐热性较差，且强度很低。 主要用于高速条件 下精细车削及镗削有色 金属及其合金和非金属 材料。 但由于金刚石中的 碳原子和铁有很强的化 学亲合力，故金刚石刀 具不适合加工铁族材料。