切削加工工艺课件PPT(共 47张)
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⑷超硬刀具材料
陶瓷刀具材料 在1200℃时仍能保持HRA90～95的硬度。 人造聚晶金刚石 硬度可达HV10000，是目前人工制成 的硬度最高的刀具材料金刚石刀具，温度达到700～ 800 ℃时就会失去硬度，不宜加工黑色金属。 立方氮化硼 硬度为HV8000～9000，仅次于金刚石， 其耐热性可达1400℃。
常用牌号有W2Mo9Cr4VCo8（简称M42）和 W6Mo5Cr4V2Al（简称501）等 。
⑵硬质合金
wenku.baidu.com
硬质合金是以高硬度、高熔点的金属碳化物(WC、TiC、
NbC、TaC等)粉末为基体，以熔点较低的金属(Co或Ni等) 粉末为粘结剂经高压后烧结制成的。
常温硬度为HRC74~82，耐热温度可达800~1000℃。允 许的切削速度远高于高速钢，可达1.7～5m/s。
副切削刃 切削刃上除主切削刃以外的刃，亦 起始于主偏角为零的点，但它向背离主切削刃 的方向延伸。它担负着部分切削工作。 ⑶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。
2.刀具角度参考系
⑴基面 pr 通过主切削刃选定点的平面 ， 一般其方位要垂直于 假定的主运动方向。 ⑵主切削平面 ps 通过主切削刃选定点 与主切削刃相切并 垂直于基面的平面。
型面 （各种沟槽、螺纹、齿轮及特型面 ）
特型面
二维特型面 三维特型面
回转型
平移型 列表曲面 函数曲面 仿生曲面
二维特型面
列表曲面
（三维）
2.零件表面的成形原理
⑴成形法 以切削刃的形状来保证工件表面形 状的成形原理。
特点：刀具切削刃的几何形状 复杂，而刀具相对工件 的进给运动极为简单。
⑵包络法 以切削刃相对于工件表面的运动轨 迹而形成的包络面即成为工件表面 的成形原理 。
3.2车刀的几何结构及刀具材料
3.2.1车刀的几何结构 1.车刀切削部分的构成要素 ⑴几何表面 前面 又称前刀面，
刀具上切屑流过的表面； 主后面 又称主后刀面，
刀具上与前面相交形成 主切削刃的表面。 副后面 又称副后刀面，刀具上与前面相交形成副切削 刃的表面。
⑵切削刃
主切削刃 起始于切削刃 上主偏角为零的点，并至 少有一段切削刃拟用来在 工件上切出过渡表面的那个整段切削刃、它担 负着主要的切削工作；
硬质合金的抗切削振动和冲击能力较差，目前在复杂
结构的刀具上使用还受到一定限制。
P类 即YT类，适于加工长切屑的黑色金属。 M类 即YW类，适于加工长、短切屑的黑色和有 色金
属。
K类 即YG类，适于加工短切屑的黑色、有色金属及非
金属 。
（硬质合金代号和应用范围见表3-2）
⑶涂层刀具材料
是指通过气相沉积或其它技术方法，在硬质合金(或高 速钢)的基体上，涂覆一薄层耐磨性极高的难熔金属化合 物。常用涂层材料有TiC、TiN、和Al2O3及其复合材料等。
⑶正交平面 po 通过主切削刃选定点并同时垂 直于基面和切削平面的平面。正交平面原称作 主剖面。
3.车刀的标注角度及作用
前角0
前面与基面间的夹角。
后角0
后面与切削平面间的夹角。
主偏角kr 主切削平面与假定
工作平面之间的夹角。
副偏角kr′ 副切削平面与假定
工作平面之间的夹角。
刃倾角s
刃倾角s 主要影响切屑流向和刀体的强度。
3.2.2刀具材料
1.对刀具材料的要求 ⑴高硬度 一般应在HRC60以上。 ⑵高耐磨性 含有硬质点的数量越多、晶粒越细， 分布越均匀，则耐磨性越好。 ⑶足够的强度和韧性 别用抗弯强度和冲击韧度 来衡量。 ⑷高耐热性 又称红硬性，指刀具材料在高温下 保持其常温硬度的能力。是衡量刀具材料优劣的 一项重要指标。 此外，刀具材料还应具有良好的工艺性和经济性。
主切削刃与基面间的夹角。
角度的作用 ：
前角0 前角越大，
刀刃锋利，越利于切削， 但前角过大会削弱切削 刃的强度。
后度。角0 影响主后面与工件过渡表面间的摩擦及刀刃的强
主力之偏间角的kr 比主例要。影响切削条件和刀具寿命，也影响切削分 副偏角kr′影响副切削刃与工件间的摩擦及表面质量。
第三章 切削加工工艺
3.1切削加工概述
3.1.1切削加工的分类
切削加工：是指利用刀具从毛坯上切去多余的材料， 从而获得一定几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。
分类 ：
机械切削加工（普通/数控） 切削加工
机械加工
钳工
特种
3.1.2零件表面的分类与成形原理 1.零件表面的分类
基本表面 零件的表面
特点：一般刀具相对简单 而切削运动较为复杂。 （动画）
3.1.3切削运动与切削用量
1.切削运动 是指刀具与工件之间的相对运动。
⑴主运动 即刀具从工件上切下切屑所需要的基本 运动。
⑵进给运动 即使工件继续投入切削的运动。
(常见机床的切削运动见表3-1)
2.加工中的工件表面
3.切削用量 是调整机床用的参量。切削速度、进给量和背
吃刀量称作切削用量三要素。 ⑴切削速度
主运动为旋转运动，则：
vc= d n /1000×60 (m/s)
式中：d--工件或刀具的直径，mm； n--工件或刀具的转速，r/min。
主运动为往复运动，则：
vc= 2 Lnr /1000×60 (m/s)
式中：L--往复运动行程长度，mm;
nr --工件或刀具每分钟往复的次数，str/min。
⑵进给量 刀具在进给运动方向上相对于工件的 位移量 ，用 f 表示 。 车、钻、镗、铣削时单位为mm/r
⑶背吃刀量 又称切削深度，指在垂直于进给运 动方向上测量的主切削刃切入工件的深度，用 ap表示。 单位为 mm。
车削外圆时： ap=（dw－dm）/2 (mm)
式中：dw--待加工表面的直径，mm； dm--已加工表面的直径，mm。
2.常用刀具材料
一般分为以下四类：
⑴高速钢 按其性能分为通用型高速钢和高性能 高速钢两种。
通用型高速钢热处理后的硬度可达HRC62～66，
在550～600℃时仍能保持正常的切削性能。
常用牌号有W18Cr4V（称W18）W6Mo5Cr4V2 （简称M2）等。
高性能高速钢硬度可达HRC67～70，在600～ 650℃时仍可保持HRC60的硬度。
陶瓷刀具材料 在1200℃时仍能保持HRA90～95的硬度。 人造聚晶金刚石 硬度可达HV10000，是目前人工制成 的硬度最高的刀具材料金刚石刀具，温度达到700～ 800 ℃时就会失去硬度，不宜加工黑色金属。 立方氮化硼 硬度为HV8000～9000，仅次于金刚石， 其耐热性可达1400℃。
常用牌号有W2Mo9Cr4VCo8（简称M42）和 W6Mo5Cr4V2Al（简称501）等 。
⑵硬质合金
wenku.baidu.com
硬质合金是以高硬度、高熔点的金属碳化物(WC、TiC、
NbC、TaC等)粉末为基体，以熔点较低的金属(Co或Ni等) 粉末为粘结剂经高压后烧结制成的。
常温硬度为HRC74~82，耐热温度可达800~1000℃。允 许的切削速度远高于高速钢，可达1.7～5m/s。
副切削刃 切削刃上除主切削刃以外的刃，亦 起始于主偏角为零的点，但它向背离主切削刃 的方向延伸。它担负着部分切削工作。 ⑶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。
2.刀具角度参考系
⑴基面 pr 通过主切削刃选定点的平面 ， 一般其方位要垂直于 假定的主运动方向。 ⑵主切削平面 ps 通过主切削刃选定点 与主切削刃相切并 垂直于基面的平面。
型面 （各种沟槽、螺纹、齿轮及特型面 ）
特型面
二维特型面 三维特型面
回转型
平移型 列表曲面 函数曲面 仿生曲面
二维特型面
列表曲面
（三维）
2.零件表面的成形原理
⑴成形法 以切削刃的形状来保证工件表面形 状的成形原理。
特点：刀具切削刃的几何形状 复杂，而刀具相对工件 的进给运动极为简单。
⑵包络法 以切削刃相对于工件表面的运动轨 迹而形成的包络面即成为工件表面 的成形原理 。
3.2车刀的几何结构及刀具材料
3.2.1车刀的几何结构 1.车刀切削部分的构成要素 ⑴几何表面 前面 又称前刀面，
刀具上切屑流过的表面； 主后面 又称主后刀面，
刀具上与前面相交形成 主切削刃的表面。 副后面 又称副后刀面，刀具上与前面相交形成副切削 刃的表面。
⑵切削刃
主切削刃 起始于切削刃 上主偏角为零的点，并至 少有一段切削刃拟用来在 工件上切出过渡表面的那个整段切削刃、它担 负着主要的切削工作；
硬质合金的抗切削振动和冲击能力较差，目前在复杂
结构的刀具上使用还受到一定限制。
P类 即YT类，适于加工长切屑的黑色金属。 M类 即YW类，适于加工长、短切屑的黑色和有 色金
属。
K类 即YG类，适于加工短切屑的黑色、有色金属及非
金属 。
（硬质合金代号和应用范围见表3-2）
⑶涂层刀具材料
是指通过气相沉积或其它技术方法，在硬质合金(或高 速钢)的基体上，涂覆一薄层耐磨性极高的难熔金属化合 物。常用涂层材料有TiC、TiN、和Al2O3及其复合材料等。
⑶正交平面 po 通过主切削刃选定点并同时垂 直于基面和切削平面的平面。正交平面原称作 主剖面。
3.车刀的标注角度及作用
前角0
前面与基面间的夹角。
后角0
后面与切削平面间的夹角。
主偏角kr 主切削平面与假定
工作平面之间的夹角。
副偏角kr′ 副切削平面与假定
工作平面之间的夹角。
刃倾角s
刃倾角s 主要影响切屑流向和刀体的强度。
3.2.2刀具材料
1.对刀具材料的要求 ⑴高硬度 一般应在HRC60以上。 ⑵高耐磨性 含有硬质点的数量越多、晶粒越细， 分布越均匀，则耐磨性越好。 ⑶足够的强度和韧性 别用抗弯强度和冲击韧度 来衡量。 ⑷高耐热性 又称红硬性，指刀具材料在高温下 保持其常温硬度的能力。是衡量刀具材料优劣的 一项重要指标。 此外，刀具材料还应具有良好的工艺性和经济性。
主切削刃与基面间的夹角。
角度的作用 ：
前角0 前角越大，
刀刃锋利，越利于切削， 但前角过大会削弱切削 刃的强度。
后度。角0 影响主后面与工件过渡表面间的摩擦及刀刃的强
主力之偏间角的kr 比主例要。影响切削条件和刀具寿命，也影响切削分 副偏角kr′影响副切削刃与工件间的摩擦及表面质量。
第三章 切削加工工艺
3.1切削加工概述
3.1.1切削加工的分类
切削加工：是指利用刀具从毛坯上切去多余的材料， 从而获得一定几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。
分类 ：
机械切削加工（普通/数控） 切削加工
机械加工
钳工
特种
3.1.2零件表面的分类与成形原理 1.零件表面的分类
基本表面 零件的表面
特点：一般刀具相对简单 而切削运动较为复杂。 （动画）
3.1.3切削运动与切削用量
1.切削运动 是指刀具与工件之间的相对运动。
⑴主运动 即刀具从工件上切下切屑所需要的基本 运动。
⑵进给运动 即使工件继续投入切削的运动。
(常见机床的切削运动见表3-1)
2.加工中的工件表面
3.切削用量 是调整机床用的参量。切削速度、进给量和背
吃刀量称作切削用量三要素。 ⑴切削速度
主运动为旋转运动，则：
vc= d n /1000×60 (m/s)
式中：d--工件或刀具的直径，mm； n--工件或刀具的转速，r/min。
主运动为往复运动，则：
vc= 2 Lnr /1000×60 (m/s)
式中：L--往复运动行程长度，mm;
nr --工件或刀具每分钟往复的次数，str/min。
⑵进给量 刀具在进给运动方向上相对于工件的 位移量 ，用 f 表示 。 车、钻、镗、铣削时单位为mm/r
⑶背吃刀量 又称切削深度，指在垂直于进给运 动方向上测量的主切削刃切入工件的深度，用 ap表示。 单位为 mm。
车削外圆时： ap=（dw－dm）/2 (mm)
式中：dw--待加工表面的直径，mm； dm--已加工表面的直径，mm。
2.常用刀具材料
一般分为以下四类：
⑴高速钢 按其性能分为通用型高速钢和高性能 高速钢两种。
通用型高速钢热处理后的硬度可达HRC62～66，
在550～600℃时仍能保持正常的切削性能。
常用牌号有W18Cr4V（称W18）W6Mo5Cr4V2 （简称M2）等。
高性能高速钢硬度可达HRC67～70，在600～ 650℃时仍可保持HRC60的硬度。