切削加工

第一章 金属切削的基础知识
§1 切削运动及切削要素
一,零件表面的形成及切削运动
1.主运动――主要完成切削的运动,消耗功率最多, 主运动――主要完成切削的运动 消耗功率最多, 主要完成切削的运动, 一种加工主运动只有一个.( 一种加工主运动只有一个.(ν c); 2.进给运动――使切削加工保持连续进行,一种加工可以有一种(或以上)的 进给运动――使切削加工保持连续进行 一种加工可以有一种(或以上) 使切削加工保持连续进行, 进给运动.( )(进给运动可以是连续的也可以是间歇的 进给运动可以是连续的也可以是间歇的) 进给运动.(ν f )(进给运动可以是连续的也可以是间歇的) 实际的切削运动是一个合成运动.合成切削速度: 实际的切削运动是一个合成运动.合成切削速度:
s
2.车刀切削部分的主要角度 刀具静止参考系――选定适当组合的基准坐标平面作为 (1)刀具静止参考系――选定适当组合的基准坐标平面作为 参考系.用于定义刀具设计,制造, 参考系.用于定义刀具设计,制造,刃磨和测量时几何参数 的参考系,称为刀具静止参考系. 的参考系,称为刀具静止参考系. 基面――过切削刃选定点 过切削刃选定点, ① 基面――过切削刃选定点,垂直于该点假定主运动方向 的平面( 的平面(Pr); 切削平面――过切削刃选定点 与切削刃相切, 过切削刃选定点, ② 切削平面――过切削刃选定点,与切削刃相切,并垂直 于基面的平面,主切削平面(Ps),副切削平面( ),副切削平面 于基面的平面,主切削平面(Ps),副切削平面(Ps); 正交平面――过切削刃选定点 过切削刃选定点, ③ 正交平面――过切削刃选定点,并同时垂直于基面和切 削平面的平面(Po); 削平面的平面(Po); 假定工作平面――过切削刃选定点 过切削刃选定点, ④ 假定工作平面――过切削刃选定点,垂直于基面并平行 于假定进给运动方向的平面(Pf). 于假定进给运动方向的平面(Pf).
(2)车刀的主要标注角度及选择要点――在车刀设计,制造, 车刀的主要标注角度及选择要点――在车刀设计 制造, 在车刀设计, 刃磨和测量时,必须确定的角度. 刃磨和测量时,必须确定的角度. 前角γ――前刀面与基面之间的夹角 增大前角, 前刀面与基面之间的夹角. ① 前角γ――前刀面与基面之间的夹角.增大前角,使主切 削刃锋利,减小切削力和切削热.但前角过大,刀刃很脆弱, 削刃锋利,减小切削力和切削热.但前角过大,刀刃很脆弱, 易产生崩刃.前角有正与负(如图)的区分. 易产生崩刃.前角有正与负(如图)的区分. 后角α――主后刀面与切削平面之间的夹角 主后刀面与切削平面之间的夹角. ② 后角α――主后刀面与切削平面之间的夹角.后角的主要 作用是减少刀具后刀面与工件表面间的摩擦和后刀面的磨损, 作用是减少刀具后刀面与工件表面间的摩擦和后刀面的磨损, 并配合前角影响切削刃的锋利和强度. 并配合前角影响切削刃的锋利和强度. Κr――主切削刃和假定进给方向在基面 Pr) 主切削刃和假定进给方向在基面( ③ 主偏角 Κr――主切削刃和假定进给方向在基面(Pr)上 投影的夹角. 投影的夹角.主偏角的大小影响切屑断面形状和切削分力的 大小.有时主偏角也根据工件加工形状来定. 大小.有时主偏角也根据工件加工形状来定.
AD ≈ fa p = bD hD
§2
刀具材料及刀具结构
一,刀具材料 1.对刀具材料的基本要求 1.对刀具材料的基本要求 (1)高硬度 刀具材料的硬度必须高于工件材料 的硬度,一般其常温硬度要求在62HRC以上 以上. 的硬度,一般其常温硬度要求在62HRC以上. 以承受很大的切削力, (2)足够的强度和韧度 以承受很大的切削力, 冲击与振动. 冲击与振动.图1-3 常用刀具材料的耐热性 以抵抗切削过程中的剧烈磨损, (3)高耐磨性 以抵抗切削过程中的剧烈磨损, 保持刀刃锋利.一般情况,材料的硬度愈高, 保持刀刃锋利.一般情况,材料的硬度愈高, 耐磨性愈好. 耐磨性愈好. (4)高的耐热性 刀具材料应在高温下仍能保持 较高硬度,又称为红硬性或热硬性.(常用刀 较高硬度,又称为红硬性或热硬性.(常用刀 .( 具材料的耐热性见图1 具材料的耐热性见图1-3,耐热性是衡量刀具 材料性能的主要指标, 材料性能的主要指标,它基本上决定了刀具允 许的切削速度.) 许的切削速度.) 以便于刀具制造, (5)良好的工艺性 以便于刀具制造,具体包括 锻造,轧制,焊接,切削加工, 锻造,轧制,焊接,切削加工,磨削加工和热 图1-3常用刀具材料的耐热性 处理性能等. 处理性能等.
第五篇 切削加工
2009-122009-12-9
切削加工――用切削刀具,在工具(刀具) 切削加工――用切削刀具,在工具(刀具)与工件 用切削刀具 的相对运动中,切除工件上的多余材料, 的相对运动中,切除工件上的多余材料,得到预想 的工件形状,尺寸和表面质量的加工方法. 的工件形状,尺寸和表面质量的加工方法. 分机加工和钳工,机加工是工人操作机床完成, 分机加工和钳工,机加工是工人操作机床完成,这 是我们主要研究的. 是我们主要研究的.钳工是工人用手持工具来加工 在某些场合下, 的,在某些场合下,钳工加工还是非常经济和方便 的. 目前绝大多数零件的质量还要靠切削加工的方法来 保证. 保证.
二,刀具角度 以车刀为例说明刀具的切削部分的结构要素和几何角度. 以车刀为例说明刀具的切削部分的结构要素和几何角度. 1.刀具切削部分的组成 外圆车刀由三个刀面,两条切削刃 外圆车刀由三个刀面, 和一个刀尖组成( 和一个刀尖组成(图1-4). 前刀面――刀具上切屑流过的表面 刀具上切屑流过的表面( (1)前刀面――刀具上切屑流过的表面(Ar). 后刀面――刀具上与过渡表面相对的是主后刀面 ). 刀具上与过渡表面相对的是主后刀面( (2)后刀面――刀具上与过渡表面相对的是主后刀面( Aα ). 与已加工表面相对的是副后刀面( ). 与已加工表面相对的是副后刀面( Aα ' ). 切削刃――前刀面与主后刀面相交 (3)切削刃――前刀面与主后刀面相交 形成的交线称为主切削刃( 形成的交线称为主切削刃( s), 它完成主要的切削工作. 它完成主要的切削工作.前刀面与 ' 副后刀面相交形成的是副切削刃( 副后刀面相交形成的是副切削刃( ) 它完成部分的切削工作, 它完成部分的切削工作, 并最终形成己加工表面. 并最终形成己加工表面. 图1-4 外圆车刀 (4)刀尖――主,副切削刃的连接部位. 刀尖――主 副切削刃的连接部位.
合金工具钢
9SiCr,CrWMn, 9SiCr,CrWMn, CrW5, CrW5,GCr15
高速钢
W18Cr4V, W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2
它的耐热性大大提高(540～650℃), 它的耐热性大大提高(540～650℃ 从而耐磨性也有所提高,强度, 从而耐磨性也有所提高,强度,韧度和 工艺性都较好
钨钴类【 钨钴类【由WC Co组成 组成】 和Co组成】 硬 质 合 金
YG3,YG6, YG3,YG6, YG8(数字表示含钴 YG8(数字表示含钴 量的百分数) 量的百分数)【相当 ISO标准的 标准的K 于ISO标准的K类】
其相对塑韧性好,但切削塑性材料时耐 其相对塑韧性好, 磨性差,Co含量少的 相对较脆, 含量少的, 磨性差,Co含量少的,相对较脆,较耐 磨
ν e = ν c +ν f
是矢量和. 是矢量和.
二,切削用量
二,切削用量 1. 切削速度ν c ――选定点的主 ――选定点的主 运动速度(m/s或m/min) 运动速度(m/s或m/min), 车削时一般算工件最大切 削直径处的线速度. 削直径处的线速度. 2.进给量f――刀具在进给运 进给量f――刀具在进给运 动方向上相对工件的位移 车削时为(mm/r); 量,车削时为(mm/r); 刨削时为(mm/str), ),其 刨削时为(mm/str),其 他切削加工也可以用进给 速度ν (mm/s,mm/min, f mm/s,mm/min, ν m/min), m/min),和每齿进给量 z ),和每齿进给量 (mm/z)来衡量. mm/z)来衡量.
适用加工一般钢件
既可加工铸铁也可加工钢, 既可加工铸铁也可加工钢, 适合耐热钢, 适合耐热钢,高锰钢和不 绣钢的加工
陶瓷材料
,它通常制成刀 片
陶瓷刀片硬度高,耐磨性好,耐热性高, 陶瓷刀片硬度高,耐磨性好,耐热性高, 许用的切削速度较高,且价廉, 许用的切削速度较高,且价廉,它的主 可用于切削高硬度等难加 要缺点是性脆,怕冲击,抗弯强度低, 要缺点是性脆,怕冲击,抗弯强度低, 工材料的精加工 在加入各种金属元素制成"金属陶瓷" 在加入各种金属元素制成"金属陶瓷" 后,其抗弯强度可大大提高
2.常用刀具材料 2.常用刀具材料
种 碳素工具钢 类 含碳量较高的优 质碳钢 碳素工具钢中加 入少量Cr,Si, 入少量Cr,Si, W,Mn等元素 Mn等元素 Cr, 含Cr,W,V等 元素较多的合金 工具钢 常用牌号 T8A,T10A, T8A,T10A,T12A 主 要 性 能 主 要 应 用 制造小型, 制造小型,手动和低速切 淬火后硬度高(达63～65HRC),价廉, ),价廉 淬火后硬度高( 63～65HRC),价廉, 削工具,如手用锯条和锉 削工具, 但耐热性差(200℃以下) 但耐热性差(200℃以下) 刀等 淬透性,耐热性(220～250℃)有所提 淬透性,耐热性(220～250℃ 热处理变形小, 高,热处理变形小, 制造手用铰刀,圆板牙, 制造手用铰刀,圆板牙, 丝锥, 丝锥,刮刀等 广泛用于制造较为复杂的 各种刀具,如麻花钻, 各种刀具,如麻花钻,铣 拉刀和齿轮刀具等, 刀,拉刀和齿轮刀具等, 也可用以制作车刀, 也可用以制作车刀,刨刀 等简单刀具. 等简单刀具. 适用于加工铸铁,青铜等 适用于加工铸铁, 脆性材料
钨钴钛类【 钨钴钛类【由 WC,TiC和Co组 WC,TiC和Co组 成】 钨钛钽( 钨钛钽(铌)钴 类【由WC,TiC, WC,TiC, TaC(NbC) TaC(NbC)和 Co组成 Co组成】 组成】
以高硬度,高熔 以高硬度, YT5,YT15, YT5,YT15, 点的金属炭化物 其耐热性,耐磨性均优于YG类 其耐热性,耐磨性均优于YG类,但韧 WC,TiC等 YT30(数字表示 数字表示TiC (WC,TiC等) YT30(数字表示TiC 性较差.TiC含量愈多 则耐热性, 含量愈多, 性较差.TiC含量愈多,则耐热性,耐 作基体, Co等 含量的百分数) 作基体,以Co等 含量的百分数)【相 磨性愈高,韧性愈小. 磨性愈高,韧性愈小. 当于ISO标准的 标准的P 为粘结剂的粉末 当于ISO标准的wk.baidu.com类】 冶金制品 YW1,YW2【 YW1,YW2【相当 ISO标准的 标准的M 于ISO标准的M类】 兼有YG,YT类的大部分优良性能 兼有YG,YT类的大部分优良性能,被 类的大部分优良性能, 称为通用合金, 称为通用合金,但价高
3.背吃刀量(切削深度) p 背吃刀量(切削深度)α ――垂直与进给速度方向 ――垂直与进给速度方向 测量的切削层最大尺寸 mm). (mm).
三,切削层参数(如上页图) 切削层参数(如上页图) 1.切削厚度hD――垂直与切削刃的方向上度量的切削 切削厚度h ――垂直与切削刃的方向上度量的切削 层截面的尺寸.( .(mm) 层截面的尺寸.(mm) 2.切削宽度bD――沿切削刃方向度量的切削层截面的 切削宽度b ――沿切削刃方向度量的切削层截面的 尺寸. mm) 尺寸.(mm) 3.切削面积AD――给定瞬间,切削层在切削层尺寸平 切削面积A ――给定瞬间 给定瞬间, 2 面里的横截面积. 面里的横截面积.( mm )
3.其他新型刀具材料简介 高硬度,高强度,高韧性, 高硬度,高强度,高韧性,高耐热性等难加工材料 的不断增多,要求刀具材料也不断改进与创新, 的不断增多,要求刀具材料也不断改进与创新,而 且新材料的引入和原有材料的改进是刀具改革的根 本方向. 本方向. (1)高速钢的改进 (2)硬质合金的改进 (3)人造金刚石 立方氮化硼(CBN) (4)立方氮化硼(CBN)